JP5812106B2 - エレベータの群管理制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エレベータの群管理制御装置に関するものである。

一般的にエレベータシステムでは、エレベータの乗りかごと釣合い重りとが主ロープにより接続されており、釣合い重りの重量は、定員の半分が乗車したときの乗りかごと釣り合うように設定される。このため、乗客がいない空かごが上昇するときは、下降する釣合い重りの位置エネルギーにより巻上機を回し、巻上機が発電機としての作用により電力を回生できる。逆に空かごが下降するときは、釣合い重りを上昇させるため巻上機は力行運転となり電力を消費する。

従来におけるエレベータの群管理制御装置においては、釣合い重りの重さと乗りかごの荷重とから両者のアンバランス荷重を検出し、この検出したアンバランス荷重に基づいて、発生した乗場呼びに対して巻上機への負荷が軽くなる方向のエレベータ号機を優先して割り当てるようにして消費電力を抑制しようとするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、エレベータを含むビルの電気機器に電力を供給する配電設備にかかる負担を軽減するため、配電設備の負荷が軽くなった場合に、エレベータが回生運転であったときにはエレベータの速度を低下させてエレベータの回生電力量を制限するものも従来において知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらにまた、乗場呼び、かご呼び及び乗車人数等の情報から各エレベータでの使用電力量の予測値を算出し、全エレベータにおける使用電力量の合計が予め設定した電力抑制値を超えないようにエレベータを運行制御するものも従来において知られている（例えば、特許文献３参照）。

日本特開平０９−２２７０３３号公報 日本特開２０１０−２１５３６５号公報 日本特開２０１１−０５７３９５号公報

しかしながら、特許文献１に示された従来におけるエレベータの群管理制御装置は、発生した乗場呼びに対してなるべく消費電力の少ないエレベータに割り当てるものであるが、エレベータの運転に伴い回生された電力を利用することまでは考慮されていないため、回生電力を有効に活用することができないという課題がある。

また、特許文献２に示された従来のエレベータの群管理制御装置は、ビルの配電設備の負荷に応じて、エレベータの回生電力を抑制するようにエレベータの運転を制御するものであって、回生電力の有効活用については全く考慮されていない。従って、前述した特許文献１に記載されたものと同様の課題が存在する。回生電力の有効活用を図っていないという点は、特許文献３にある従来のエレベータにおいても同様である。

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、エレベータの回生電力を力行運転で効率よく消費することができ、消費エネルギーのより一層の削減を図ることが可能であるエレベータの群管理制御装置を得るものである。

この発明に係るエレベータの群管理制御装置においては、複数のエレベータの乗りかごを一群として管理して制御するエレベータの群管理制御装置であって、ある乗りかごについて、当該乗りかごの移動方向及び負荷に基づいて、現在の停止階から次の停止階までの運転が電力を回生する回生運転又は電力を消費する力行運転のいずれであるのかを予測するとともに、前記回生運転又は力行運転する時間を予測する予測部と、前記予測部が予測した当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間において、当該乗りかごとは異なる他の乗りかごが力行運転又は回生運転することが前記予測部により予測されている場合に、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間が前記他の乗りかごの力行運転又は回生運転する時間を超えない範囲で、当該乗りかごの回生電力量又は消費電力量と前記他の乗りかごの消費電力量又は回生電力量との差が最小となるように、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転と前記他の乗りかごの前記力行運転又は回生運転とが重複して同時に行われる重複時間が最長となる走行速度を求め、当該乗りかごの走行速度の指令値を設定する指令設定部と、を備えた構成とする。
あるいは、この発明に係るエレベータの群管理制御装置においては、複数のエレベータの乗りかごを一群として管理して制御するエレベータの群管理制御装置であって、ある乗りかごについて、当該乗りかごの移動方向及び負荷に基づいて、現在の停止階から次の停止階までの運転が電力を回生する回生運転又は電力を消費する力行運転のいずれであるのかを予測するとともに、前記回生運転又は力行運転する時間を予測する予測部と、前記予測部が予測した当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間において、当該乗りかごとは異なる他の乗りかごが力行運転又は回生運転することが前記予測部により予測されている場合に、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間が前記他の乗りかごの力行運転又は回生運転する時間を超えない範囲で、当該乗りかごの回生電力量又は消費電力量と前記他の乗りかごの消費電力量又は回生電力量との差が最小となるように、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転と前記他の乗りかごの前記力行運転又は回生運転とが重複して同時に行われる重複時間が最長となる加速度又は減速度を求め、当該乗りかごの加速度又は減速度の指令値を設定する指令設定部と、を備えた構成とする。
あるいは、この発明に係るエレベータの群管理制御装置においては、複数のエレベータの乗りかごを一群として管理して制御するエレベータの群管理制御装置であって、ある乗りかごについて、当該乗りかごの移動方向及び負荷に基づいて、現在の停止階から次の停止階までの運転が電力を回生する回生運転又は電力を消費する力行運転のいずれであるのかを予測するとともに、前記回生運転又は力行運転する時間を予測する予測部と、前記予測部が予測した当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間において、当該乗りかごとは異なる他の乗りかごが力行運転又は回生運転することが前記予測部により予測されている場合に、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間が前記他の乗りかごの力行運転又は回生運転する時間を超えない範囲で、当該乗りかごの回生電力量又は消費電力量と前記他の乗りかごの消費電力量又は回生電力量との差が最小となるように、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転と前記他の乗りかごの前記力行運転又は回生運転とが重複して同時に行われる重複時間が最長となる当該乗りかごを駆動する巻上機のトルク量を求め、当該乗りかごを駆動する巻上機のトルク量の指令値を設定する指令設定部と、を備えた構成とする。

この発明に係るエレベータの群管理制御装置においては、エレベータの回生電力を力行運転で効率よく消費することができ、消費エネルギーのより一層の削減を図ることが可能であるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る群管理制御装置を備えたエレベータシステムの全体構成を模式的に示す図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベータの群管理制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベータの群管理制御装置の動作を示すフロー図である。

この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。

実施の形態１．
図１から図３は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は群管理制御装置を備えたエレベータシステムの全体構成を模式的に示す図、図２はエレベータの群管理制御装置の要部の構成を示すブロック図、図３はエレベータの群管理制御装置の動作を示すフロー図である。

図１において、１は、利用者や荷物等を積載して昇降路内を昇降する複数台のエレベータの乗りかごである。これらの乗りかご１それぞれの上端には主ロープ２の一端が連結されており、この主ロープ２の他端は釣合い重り４の上端に連結されている。そして、主ロープ２の中間部は、昇降路の頂部に設置された巻上機３の駆動シーブに巻き掛けられている。

このようにして、乗りかご１及び釣合い重り４は、主ロープ２によって昇降路内で互いに相反する方向に昇降自在なつるべ状に吊持されている。なお、ここで、釣合い重り４の重量は、定員の半分が乗車した状態の乗りかご１と釣り合うように設定されている。

エレベータの運転に必要な電力は、商用電源７から供給される。商用電源７から供給された交流電圧は、コンバータ６により直流電圧へと変換される。各乗りかご１の昇降を駆動する巻上機３のそれぞれに対応して、インバータ５が設けられている。これらのインバータ５は、コンバータ６からの直流電圧を可変電圧・可変周波数の交流電圧へと変換して巻上機３へと供給する。巻上機３はインバータ５から供給された交流電圧により駆動される。なお、各乗りかご１のインバータ５は相互に接続されており、ある巻上機３での回生電力を他の巻上機３へと融通して使用することができるようになっている。

複数のエレベータ（の乗りかご１）の運行は、エレベータ群管理制御装置１０により、一群（バンク）として管理制御される。そして、各エレベータ（の乗りかご１）のそれぞれの運転は、エレベータ群管理制御装置１０による群管理制御の下で、各エレベータ毎に設けられたエレベータ制御装置９により制御される。エレベータ制御装置９は、インバータ５から巻上機３へと供給される交流電圧の電圧及び周波数を調節することで、巻上機３の回転トルク及び回転数を変化させて、乗りかご１の走行速度を制御している。

エレベータの各停止階の乗場のそれぞれには、乗場ボタン８が設置されている。この乗場ボタン８は、エレベータの利用者が操作することにより所望する方向への乗場呼びを登録するためのものである。各乗場ボタン８は、エレベータ制御装置９に接続されており、各乗場ボタン８への操作情報は、エレベータ制御装置９を経由してエレベータ群管理制御装置１０へと伝送される。

図２にエレベータ群管理制御装置１０の構成を示す。エレベータ群管理制御装置１０は、乗場呼び登録部１０ａ、乗場呼び割当部１０ｂ、電力予測部１０ｃ及び速度設定部１０ｄを備えている。

乗場ボタン８への操作情報は、（エレベータ制御装置９を介して）エレベータ群管理制御装置１０が備える乗場呼び登録部１０ａへと入力される。この乗場呼び登録部１０ａは、入力された操作情報に基づいて、操作された乗場ボタン８が設置されている階床への乗場呼びを登録する。この際、操作された乗場ボタン８が、上方向ボタンであれば上方向の乗場呼びを、下方向ボタンであれば下方向の乗場呼びを登録する。

乗場呼び登録部１０ａにより乗場呼びが登録されると、乗場呼び割当部１０ｂは、登録された乗場呼びに対して応答する特定の乗りかご１を割り当てる。この割り当ては、各乗りかご１の現在位置や呼び登録の状況等を基に算出した評価値に基づいて、エレベータの輸送効率的に最適となるように行われる。

エレベータ制御装置９は、この乗場呼び割当部１０ｂによる乗場呼び登録への乗りかご１の割り当てに従って、乗場呼び登録に割り当てられた乗りかご１を応答させるように、乗りかご１を走行させる。

電力予測部１０ｃは、エレベータの状態に係る所定の要素に基づいて、各エレベータの巻上機３における回生電力量及び消費電力量を予測するものである。この電力予測部１０ｃにおける回生電力量及び消費電力量の予測に用いられる、エレベータの状態に係る所定の要素には、乗場呼び割当部１０ｂによる乗場呼び登録への乗りかご１の割り当て状況、乗りかご１の現在位置及び乗りかご１の乗車負荷が含まれている。

より詳しくは、電力予測部１０ｃは、乗りかご１が呼びに応答してある階床に停止した際に、当該乗りかご１が当該階床から出発した後、呼びが登録されている次の階床へと到着するまでの当該乗りかご１の運転が、巻上機３において電力を回生する回生運転か電力を消費する力行運転のいずれかであるかを予測する。

この乗りかご１の運転が回生運転となるか力行運転となるかの予測は、乗場呼び登録への乗りかご１の割り当て状況及び乗りかご１の現在位置から求められる乗りかご１の移動方向と、乗りかご１の乗車負荷とを用いて行うことができる。また、この回生運転又は力行運転における回生電力量又は消費電力量も予測される。さらに、電力予測部１０ｃは、現在の停止階から次の停止階までの、先程予測した乗りかご１の回生運転又は力行運転が行われる時間も予測する。

速度設定部１０ｄは、電力予測部１０ｃによる予測結果に基づいて、ある乗りかご１での回生運転と他の乗りかご１での力行運転とが同時に行われる重複時間がなるべく長くなるよう乗りかご１の走行速度の指令値を設定する。より詳しくは、一方の乗りかご１の走行速度を変化させながら重複時間を演算して、重複時間がより長くなる走行速度を求め、乗りかご１の走行速度指令値を設定する。このように設定することで、エレベータの群で見たときに当該群における回生電力量と消費電力量との差をなるべく小さくし、回生電力を力行運転で有効に活用することができる。

このようにして設定された乗りかご１の速度指令値は、速度設定部１０ｄからエレベータ制御装置９へと送られる。エレベータ制御装置９は、乗場呼び割当部１０ｂによる乗場呼び登録への乗りかご１の割り当てに従って乗りかご１を走行させる際の速度を、当該速度指令値に従って制御する。

図３のフロー図は、この実施の形態におけるエレベータの群管理制御装置の動作を示すものである。
まず、ステップＳ１において、ある乗りかご１について、停止階から出発する直前であるか否かを確認する。このステップＳ１で、ある乗りかご１について停止階から出発する直前であることが確認できれば、次のステップＳ２へと進む。

このステップＳ２においては、電力予測部１０ｃは、先のステップＳ１で出発直前であることが確認できた乗りかご１について、次の停止階までの運転が回生運転又は力行運転のいずれかであるのかを当該乗りかご１の移動方向及び乗車負荷から予測する。そして、次の停止階までの運転が、回生運転であればその回生電力量を、力行運転であればその消費電力量を予測する。

続くステップＳ３においては、速度設定部１０ｄは、同様にして既に予測されている他の乗りかご１の回生電力量及び消費電力量の情報を参照し、先のステップＳ２で予測した当該乗りかご１（以下「自かご」という）の回生電力量又は消費電力量と互いに補償し合う（打ち消し合う）ことが可能な消費電力量又は回生電力量である現在走行中の他の乗りかご１（以下「他かご」という）が存在するか否かを判定する。

このステップＳ３において、自かごの回生（又は消費）電力量と互いに補償し合うことが可能な消費（又は回生）電力量である現在走行中の他かごが存在すると判定された場合には、ステップＳ４へと進む。このステップＳ４においては、速度設定部１０ｄは、自かごの回生（又は消費）電力量が他かごの消費（又は回生）電力量より大きいか否かを判定する。そして、自かごの回生（又は消費）電力量が他かごの消費（又は回生）電力量より大きい場合には、ステップＳ５へと進む。

このステップＳ５においては、自かごの次の停止階までの走行時間が他かごの次の停止階までの走行時間より短いか否かを判定する。そして、自かごの次の停止階までの走行時間が他かごの次の停止階までの走行時間より短い場合には、ステップＳ６へと進む。

このステップＳ６では、速度設定部１０ｄは、自かごの走行時間が他かごの走行時間を超えない範囲で、自かごの回生（又は消費）電力量と他かごの消費（又は回生）電力量との差がなるべく小さくなるような自かごの速度を求める。具体的には、自かごの回生（又は力行）運転と他の乗りかご１での力行（又は回生）運転との重複時間がなるべく長くなるように、自かごの走行速度を低下させるよう設定する。

ステップＳ６に続くステップＳ７においては、速度設定部１０ｄは、ステップＳ６で求めた自かごの速度の指令値をエレベータ制御装置９へと送り、エレベータ制御装置９は自かごの速度をこの指令値に従って設定する。そして、続くステップＳ８において、エレベータ制御装置９は、乗りかご１（自かご）を出発させ、ステップＳ７で設定された速度でもって乗りかご１（自かご）を次の停止階まで走行させるように制御する。

一方、ステップＳ３において自かごの回生（又は消費）電力量と互いに補償し合うことが可能な消費（又は回生）電力量である現在走行中の他の他かごが存在しない場合、ステップＳ４において自かごの回生（又は消費）電力量が他かごの消費（又は回生）電力量以下である場合、及び、ステップＳ５において自かごの次の停止階までの走行時間が他かごの次の停止階までの走行時間以上である場合には、それぞれのステップからステップＳ９へと進む。

このステップＳ９では、速度設定部１０ｄは、通常の速度の指令値をエレベータ制御装置９へと送り、自かごの速度を通常のものに設定する。そして、ステップＳ８へと進み、エレベータ制御装置９は、乗りかご１（自かご）を出発させ、通常の速度でもって乗りかご１（自かご）を次の停止階まで走行させるように制御する。

ここで、特に速度設定部１０ｄにおける速度の設定（図３のステップＳ６）について具体的な例により説明する。例えば、電力予測部１０ｃにより、自かごが通常の速度で走行した場合、最大回生電力量の１００％の回生電力量で１５秒間回生運転すると予測されたとする。そして、最大消費電力量の７５％の消費電力量であと２０秒間力行運転すると予測されている他かごがあるとする。

ここで、最大回生電力量と最大消費電力量とは等しいとした場合には、自かごで回生される電力量のうち（自かごの１００％から他かごの７５％を引いた）２５％分は、ここでは使用されることがない無駄となる回生電力となる。そこで、速度設定部１０ｄは、自かごでの回生電力を他かごで無駄無く消費できるように、自かごの走行時間が２０秒となるように通常より走行速度を低下させるよう設定する。

回生電力量は巻上機３の回転数に概ね比例することから、自かごの走行時間を１５秒から２０秒にすると、回生電力量は１００％から７５％へと低下するが、自かごは回生電力量が７５％で２０秒の回生運転となるため、自かごの回生電力の全てを他かごで無駄無く使用することができるようになる。

なお、以上においては、説明上の便宜のため、エレベータ（乗りかご１）の台数を２台とした場合について説明したが、３台以上の場合も、同様にして回生電力の総量と消費電力の総量との差が小さくなり、かつ、回生電力を消費する時間が長くなるように乗りかご１の走行速度を設定する。

また、回生運転と力行運転の重複時間を長くするためとはいえ、走行速度を低下させ過ぎてしまうと今度は運転効率（利用者の運搬効率）の面で問題が出てくる可能性がある。そこで、速度の低下量（走行時間の増加量）に制限を設け、走行速度が通常の速度より所定の低下量以上は低下しないようにしてもよい。

さらにまた、以上においては、回生運転と力行運転との重複時間を長くするために、乗りかご１の速度を低下させる場合について説明したが、回生運転と力行運転との重複時間を長くすることができるのであれば、エレベータの安全に支障がない範囲内において速度を増加させる場合も考えられる。

さらにまた、速度設定部１０ｄは、回生運転と力行運転との重複時間を長くできるのであれば、乗りかご１の速度そのものでなく、例えば乗りかご１の加速度、減速度や、巻上機３の駆動トルク等の指定値を設定するようにしてもよい。

以上のように構成されたエレベータの群管理制御装置は、ある乗りかごについて、当該乗りかごの移動方向及び負荷に基づいて、現在の停止階から次の停止階までの運転が電力を回生する回生運転又は電力を消費する力行運転のいずれであるのかを予測するとともに、前記回生運転又は力行運転する時間を予測する予測部である電力予測部と、予測部が予測した当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間において、当該乗りかごとは異なる他の乗りかごが力行運転又は回生運転することが予測部により予測されている場合に、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転と前記他の乗りかごの前記力行運転又は回生運転とが重複して同時に行われる重複時間を演算し、当該乗りかごの走行速度を変化させながら重複時間を演算してより長い重複時間が得られる走行速度を求め、当該乗りかごの走行速度の指令値を設定する指令設定部である速度設定部と、を備えている。

このため、エレベータの回生電力を力行運転で効率よく消費することができ、消費エネルギーのより一層の削減を図ることが可能である。また、回生電力を二次電池に充電する必要がなく、あるいは、必要とする二次電池の容量を小さくすることができるため、二次電池にかかる費用を削減することができる。さらに、エレベータで発生した回生電力をエレベータ自身で消費することで、ビルの電源系統に回生する電力が小さくなり、ビルの電気設備に対する影響を小さくすることが可能である。

この発明は、複数のエレベータの乗りかごを一群として管理して制御し、回生電力を利用するエレベータの群管理制御装置に利用できる。

１ 乗りかご
２ 主ロープ
３ 巻上機
４ 釣合い重り
５ インバータ
６ コンバータ
７ 商用電源
８ 乗場ボタン
９ エレベータ制御装置
１０ エレベータ群管理制御装置
１０ａ 乗場呼び登録部
１０ｂ 乗場呼び割当部
１０ｃ 電力予測部
１０ｄ 速度設定部

Claims (4)

1. 複数のエレベータの乗りかごを一群として管理して制御するエレベータの群管理制御装置であって、
   ある乗りかごについて、当該乗りかごの移動方向及び負荷に基づいて、現在の停止階から次の停止階までの運転が電力を回生する回生運転又は電力を消費する力行運転のいずれであるのかを予測するとともに、前記回生運転又は力行運転する時間を予測する予測部と、
   前記予測部が予測した当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間において、当該乗りかごとは異なる他の乗りかごが力行運転又は回生運転することが前記予測部により予測されている場合に、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間が前記他の乗りかごの力行運転又は回生運転する時間を超えない範囲で、当該乗りかごの回生電力量又は消費電力量と前記他の乗りかごの消費電力量又は回生電力量との差が最小となるように、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転と前記他の乗りかごの前記力行運転又は回生運転とが重複して同時に行われる重複時間が最長となる走行速度を求め、当該乗りかごの走行速度の指令値を設定する指令設定部と、を備えたことを特徴とするエレベータの群管理制御装置。
2. 複数のエレベータの乗りかごを一群として管理して制御するエレベータの群管理制御装置であって、
   ある乗りかごについて、当該乗りかごの移動方向及び負荷に基づいて、現在の停止階から次の停止階までの運転が電力を回生する回生運転又は電力を消費する力行運転のいずれであるのかを予測するとともに、前記回生運転又は力行運転する時間を予測する予測部と、
   前記予測部が予測した当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間において、当該乗りかごとは異なる他の乗りかごが力行運転又は回生運転することが前記予測部により予測されている場合に、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間が前記他の乗りかごの力行運転又は回生運転する時間を超えない範囲で、当該乗りかごの回生電力量又は消費電力量と前記他の乗りかごの消費電力量又は回生電力量との差が最小となるように、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転と前記他の乗りかごの前記力行運転又は回生運転とが重複して同時に行われる重複時間が最長となる加速度又は減速度を求め、当該乗りかごの加速度又は減速度の指令値を設定する指令設定部と、を備えたことを特徴とするエレベータの群管理制御装置。
3. 複数のエレベータの乗りかごを一群として管理して制御するエレベータの群管理制御装置であって、
   ある乗りかごについて、当該乗りかごの移動方向及び負荷に基づいて、現在の停止階から次の停止階までの運転が電力を回生する回生運転又は電力を消費する力行運転のいずれであるのかを予測するとともに、前記回生運転又は力行運転する時間を予測する予測部と、
   前記予測部が予測した当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間において、当該乗りかごとは異なる他の乗りかごが力行運転又は回生運転することが前記予測部により予測されている場合に、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転する時間が前記他の乗りかごの力行運転又は回生運転する時間を超えない範囲で、当該乗りかごの回生電力量又は消費電力量と前記他の乗りかごの消費電力量又は回生電力量との差が最小となるように、当該乗りかごの前記回生運転又は力行運転と前記他の乗りかごの前記力行運転又は回生運転とが重複して同時に行われる重複時間が最長となる当該乗りかごを駆動する巻上機のトルク量を求め、当該乗りかごを駆動する巻上機のトルク量の指令値を設定する指令設定部と、を備えたことを特徴とするエレベータの群管理制御装置。
4. 前記指令設定部は、当該乗りかごの走行速度が、通常の走行速度と比較して所定量以上低下しないように当該乗りかごの前記指令値を設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエレベータの群管理制御装置。

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