JP6265866B2 - エレベータードアの制御装置及びエレベータードアの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータードアの開閉を制御する制御装置とその制御方法に関するものである。

従来のエレベータードア（以下、単にドアと称することがある。）の制御装置では、ドアモータへの入力電圧および入力電流とモータ定数に基づいてモータ回転速度を推定し、フィードバック制御を行う。また、全閉・全開位置にスイッチが設けられており、スイッチがエレベータードアの全閉または全開の状態を検出すると、ドアモータへの入力電流または入力電圧を強制的に変化させ、その変化量から推定に使用するモータ定数を補正する機能を備えている。さらに、全閉・全開位置以外にもドアパネルの動きに連動して動作する位置検出スイッチが複数設けられており、位置検出スイッチの信号により異常速度検出や推定速度の補正を行っている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−８４１８９号公報

従来のエレベータードアの制御装置では、推定誤差に起因した誤動作が発生しないようにするためには、エレベータードアの位置を細かく検出するための多数の位置検出スイッチが必要になるという問題があった。

本発明は前記のような問題を解決するためになされたもので、位置検出スイッチを用いずにセンサレスでエレベータードアの制御を行うエレベータードアの制御装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明によるエレベータードアの制御装置は、ドアパネルを駆動するドアモータと、前記ドアモータに印加する電圧指令値、前記ドアモータへ入力される電流、および、前記ドアモータの物理的特性を示すモータ定数から前記ドアモータの推定角速度を計算する速度推定部と、前記推定角速度の積分値から前記ドアパネルのドアパネル推定位置を計算する位置演算部と、前記ドアパネルの減速開始に関する減速基準位置を記憶している基準位置記憶部と、前記ドアパネルの開閉を指示する開閉指令および前記ドアモータのトルク電流指令値の少なくとも一方に基づいてドアの動作モードを出力する動作モード切替部と、前記動作モードと前記ドアパネル推定位置と前記減速基準位置から前記ドアモータの角速度指令値を出力する速度設定部と、前記角速度指令値と前記推定角速度と前記動作モードから前記トルク電流指令値を計算する指令電流演算器とを備え、前記動作モード切替部による前記動作モードの切替が、前記ドアパネルの開閉を指示する開閉指令に基づく戸閉モード又は戸開モードから、前記トルク電流指令値が予め決めた値を超えたときの過負荷モードへの切替であり、前記速度設定部は、前記動作モードが前記戸閉モード又は前記戸開モードから前記過負荷モードへ切り替わったことを検出したとき、前記過負荷モードへ切り替わる前のドア走行方向に基づき、前記ドアパネル推定位置が前記減速基準位置より前記ドア走行方向の開閉端に近いときは第一の角速度指令値を出力し、前記ドア走行方向とは反対の開閉端に近いときは前記第一の角速度指令値より小さい第二の角速度指令値を出力するものである。
また、本発明によるエレベータードアの制御方法は、ドアパネルを駆動するドアモータに印加する電圧指令値、前記ドアモータへ入力される電流、および、前記ドアモータの物理的特性を示すモータ定数から前記ドアモータの推定角速度を計算する第１ステップと、前記推定角速度の積分値から前記ドアパネルのドアパネル推定位置を計算する第２ステップと、前記ドアパネルの減速開始に関する減速基準位置を記憶する第３ステップと、前記ドアパネルの開閉を指示する開閉指令および前記ドアモータのトルク電流指令値の少なくとも一方に基づいてドアの動作モードを出力する第４ステップと、前記動作モードと前記ドアパネル推定位置と前記減速基準位置から前記ドアモータの角速度指令値を出力する第５ステップと、前記角速度指令値と前記推定角速度と前記動作モードから前記トルク電流指令値を計算する第６ステップとを備え、前記第４ステップによる前記動作モードの切替が、前記ドアパネルの開閉を指示する開閉指令に基づく戸閉モード又は戸開モードから、前記トルク電流指令値が予め決めた値を超えたときの過負荷モードへの切替であり、前記第５ステップは、前記動作モードが前記戸閉モード又は前記戸開モードから前記過負荷モードへ切り替わったことを検出したとき、前記過負荷モードへ切り替わる前のドア走行方向に基づき、前記ドアパネル推定位置が前記減速基準位置より前記ドア走行方向の開閉端に近いときは第一の角速度指令値を出力し、前記ドア走行方向とは反対の開閉端に近いときは前記第一の角速度指令値より小さい第二の角速度指令値を出力するものである。

本発明によれば、動作モードの切替時にドアパネル推定位置と減速基準位置とを比較し、ドアパネル推定位置が前記減速基準位置より戸閉端に近いか戸開端に近いかにより前記角速度指令値を変化させるので、動作モードが切り替わってもドアパネルの開端や閉端での戸当たりを防止して滑らかな開閉動作が実現できるとともにドアパネルの開閉時間を短縮することができる。

本発明に係るエレベータードアの制御装置及び制御方法を備えたかごドア装置の一部の構造を概略的に示した断面図である。 本発明の実施の形態１によるエレベータードアの制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１の「反転モード」における角速度指令値の一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態１による動作モード切替部の構成を示したブロック図である。 本発明の実施の形態１の「停止モード」における励磁電流指令値の一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態１の「過負荷モード」における角速度指令値とトルク電流指令値の一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態１の「過負荷モード」を判定するための動作モード切替部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２による駆動制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２による判定信号演算部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２におけるモータ角速度、移動平均フィルタの出力、および、励磁電流指令値の一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態３によるエレベータードアの制御装置及び制御方法の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３によるエレベータードアの制御装置及び制御方法の動作モード切替時の角速度指令値の変化を従来技術と比較して説明するためのグラフ図である。 本発明の実施の形態３によるエレベータードアの制御装置及び制御方法の「戸閉モード」から「戸開モード」に切り替わるときの減速基準位置を説明するためのグラフ図である。 本発明の実施の形態３によるエレベータードアの制御装置及び制御方法の「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わるときの速度設定部の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３によるエレベータードアの制御装置及び制御方法の「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わるときの速度指令値及び実角速度の一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態３によるエレベータードアの制御装置及び制御方法の「戸閉モード」から「過負荷モード」へ切り替わるときの速度指令値及び実速度の一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態３によるエレベータードアの制御装置及び制御方法の「戸閉モード」から「過負荷モード」へ切り替わるときの速度設定部の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３によるエレベータードアの制御装置及び制御方法の「戸開モード」から「過負荷モード」に切り替わるときの減速基準位置を説明するグラフ図である。 本発明の実施の形態３によるエレベータードアの制御装置及び制御方法の「戸開モード」から「過負荷モード」へ切り替わるときの速度設定部の処理を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１に示す本発明の実施の形態１によるエレベータードアの制御装置を備えたかごドア装置は、リンク駆動式の片開きかごドア装置である。図１に示されたかごドア装置は、かごの出入口に設置されたかごドアパネル１０Ａ、１０Ｂを開閉する。ケタ１は、かご出入口の上部に設けられている。ドアレール２は、ケタ１の横方向（長手方向）に沿って設置されている。

ハンガローラ８Ａ、８Ｂはドアハンガ９Ａの上部に取り付けられ、ドアレール２の上面に転動可能に載置されている。ハンガローラ８Ｃ、８Ｄはドアハンガ９Ｂの上部に取り付けられ、ドアレール２の上面に転動可能に載置されている。

かごドアパネル１０Ａはドアハンガ９Ａの下端部に接続され、かごドアパネル１０Ｂはドアハンガ９Ｂの下端部に接続されている。つまり、一対のかごドアパネル１０Ａ、１０Ｂは、一対のドアハンガ９Ａ、９Ｂと複数のハンガローラ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄを介してドアレール２に吊り下げられており、ハンガローラ８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの転動によってドアレール２に沿って水平移動可能となっている。

２つの減速プーリー３Ａ、３Ｂ、および、ドアモータ４は、ケタ１に設置されている。ドアモータ４の駆動は、ドア制御装置１００によって制御されている。また、ドアモータ４は、例えば、誘導電動機である。ドアモータ４は駆動ベルト５Ａを介して減速プーリー３Ａに接続され、減速プーリー３Ａは駆動ベルト５Ｂを介して減速プーリー３Ｂに接続されている。よって、減速プーリー３Ａ、３Ｂは、ドアモータ４の駆動力によって回転する。

駆動リンク７Ａは、減速プーリー３Ｂに取り付けられている。駆動リンク７Ａの一方の端にはリンクおもり６が取り付けられており、駆動リンク７Ａのもう一方の端には駆動リンク７Ｂ、７Ｃが回転自在に取り付けられている。駆動リンク７Ｂはドアハンガ９Ｂに連結されており、駆動リンク７Ｃはドアハンガ９Ａに連結されている。
したがって、ドアモータ４の駆動力は、駆動ベルト５Ａ、減速プーリー３Ａ、駆動ベルト５Ｂ、減速プーリー３Ｂ、駆動リンク７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、および、ドアハンガ９Ａ、９Ｂを介して、一対のかごドアパネル１０Ａ、１０Ｂに伝わり、ドアモータ４の回転によってかごドアパネル１０Ａ、１０Ｂが開閉移動（水平移動）する。

また、かごドア装置は、かごドア係合機構（図示せず）をさらに有しており、乗り場ドア装置（図示せず）の乗り場ドア係合機構と係合できるようになっている。かごドア系統機構と乗り場ドア係合機構とが係合することによって、かごドア装置のドアモータ４の駆動力が乗り場ドア装置に伝わり、乗り場ドア装置の乗り場ドアパネル（図示せず）も開閉移動される。すなわち、かごドア装置および乗り場ドア装置は、互いに連動してかご出入口および乗り場出入り口から成るエレベーター出入り口の開閉動作を行う。

図２に示すドア制御装置１００は、動作モード切替部１０１、駆動制御部１０２、電力変換器１０３および電流検出器１０４で構成される。このドア制御装置１００は、位置検出スイッチを用いずに制御を行うセンサレス制御を実現するものである。

動作モード切替部１０１には、開閉指令が入力される。開閉指令は、例えば、かごの運転を制御する運転制御装置（図示せず）から出力されるドアの開閉を指示する情報である。以下の説明では、ドアを開ける動作を戸開、ドアを閉める動作を戸閉と呼ぶ。

動作モード切替部１０１は、開閉指令と、後述する回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑ、角速度指令値ω_ｒ ^＊、推定角速度ω_ｒ＾、および、トルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊に基づいて、ドア動作モードを決定し、駆動制御部１０２の速度設定部１０７と指令電流演算器１０８に出力する。駆動制御部１０２では、入力されたドア動作モードを元に電圧指令値を演算し、電力変換器１０３に出力する。電力変換器１０３は、駆動制御部１０２からの電圧指令値を元に、ドアモータ４に電圧を印加する。
以下、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）のｄ軸を主磁束の方向とし、添字ｓで固定子を表し、添字ｒで回転子を表す。

駆動制御部１０２の動作について説明する。ドアモータ４に給電される相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖは、電流検出器１０４によって検出され、駆動制御部１０２の電流座標変換器１０５に出力される。電流座標変換器１０５は、後述する電源回転角度θの情報を元に、電流検出器１０４から得た相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖを電源周波数ωで回転する回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑに座標変換する。

速度推定部１０６は、電流座標変換器１０５から得られた回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑと、後述する回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊と、ドアモータ４の物理的特性を示すモータ定数に基づいて、推定角速度ω_ｒ＾、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸推定磁束φ_ｄｒ＾、および、電源角周波数ωを出力する。さらに、積分部１１１は、電源角周波数ωを時間積分することにより電源回転角度θを計算して出力する。ここで、＊は指令値（明細書全体を通して、単に、指令と称することがある。）を示しており、＾は推定値を示している。また、実施の形態１においては、ドアモータ４の物理的特性を示すモータ定数は、速度推定部１０６に予め保存されているものとしているが、外部から入力するようにしてもよい。

速度設定部１０７は、動作モード切替部１０１から入力されたドア動作モードの情報と速度推定部１０６から入力された推定角速度ω_ｒ＾とに基づいて、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの移動速度に対応するドアモータ４の角速度指令値ω_ｒ ^＊および磁束指令値φ_ｄｒ ^＊を出力する。角速度指令値ω_ｒ ^＊は、推定角速度ω_ｒ＾から推定されたドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置に応じて設定される。ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置に応じて角速度指令値ω_ｒ ^＊を設定することにより、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの開閉動作を戸開端または戸閉端で十分に減速することができるため、滑らかな開閉動作が実現できる。

指令電流演算器１０８は、速度設定部１０７からドアパネル１０Ａ、１０Ｂの移動速度に対応するドアモータ４の角速度指令値ω_ｒ ^＊および磁束指令値φ_ｄｒ ^＊の情報を受け取り、速度推定部１０６からドアモータ４の推定角速度ω_ｒ＾および回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸推定磁束φ_ｄｒ＾の情報を受け取る。さらに動作モード切替部１０１から動作モードの情報を受け取る。また、指令電流演算器１０８は、これらの受け取った情報を元に、推定角速度ω_ｒ＾が角速度指令値ω_ｒ ^＊に一致するように、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸電流指令値であるトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊を計算して、これを出力する。さらに、指令電流演算器１０８は、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸推定磁束φ_ｄｒ＾が磁束指令値φ_ｄｒ ^＊に一致するように、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸電流指令値である励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を計算し、これを出力する。

電流制御器１０９は、指令電流演算器１０８から励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊およびトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊の情報を受け取り、電流座標変換器１０５から回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑの情報を受け取る。また、電流制御器１０９は、モータ電流ｉ_ｄを励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊に一致させモータ電流ｉ_ｑをトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊に一致させるように、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊を計算し、これを出力する。

電圧座標変換器１１０は、積分部１１１の出力である電源回転角度θの情報を元に、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊を静止座標系の電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊に変換し、これを出力する。

電力変換器１０３は、電圧座標変換器１１０からの静止座標系の電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊をドアモータ４に出力して、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂを開閉させるための駆動力をドアモータ４に発生させる。

ここで、速度推定部１０６の動作について説明する。速度推定部１０６は、以下の式（１）および式（２）に示すドアモータ４の数学モデルに基づく演算式（オブザーバ）を予め記憶している。

ここで、φ_ｄｓ＾は固定子に対する回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸推定磁束、φ_ｑｓ＾は固定子に対する回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｑ軸推定磁束、φ_ｄｒ＾は回転子に対する回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上のｄ軸推定磁束を表している。また、ｉ_ｄ＾、ｉ_ｑ＾は、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の推定電流を表している。さらに、式（１）および式（２）の行列要素は、それぞれ、以下の式で表される。

ここで、Ｍ、Ｌ_ｓ、Ｌ_ｒ、Ｒ_ｓ、Ｒ_ｒはドアモータ４の物理的特性を示す定数であり、それぞれ、Ｍは相互インダクタンス、Ｌ_ｓは固定子の自己インダクタンス、Ｌ_ｒは回転子の自己インダクタンス、Ｒ_ｓは固定子の抵抗値、Ｒ_ｒは回転子の抵抗値である。それぞれの定数は、速度推定部１０６に予め記憶されている。

さらに、式（１）の演算に用いられるオブザーバゲインＨは設計者が任意に決定できるものとし、以下の式によって表される。

速度推定部１０６では、式（１）の演算を行うことにより、ｄ軸推定磁束φ_ｄｓ＾、φ_ｄｒ＾、および、ｑ軸推定磁束φ_ｑｓ＾を求め、ｄ軸推定磁束φ_ｄｒ＾を指令電流演算器１０８に出力する。また、推定磁束φ_ｄｓ＾、φ_ｑｓ＾、φ_ｄｒ＾の値から、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の推定電流ｉ_ｄ＾、ｉ_ｑ＾を求める。

さらに、速度推定部１０６では、式（１）および式（２）の演算から得られた推定磁束φ_ｄｓ＾、φ_ｑｓ＾、φ_ｄｒ＾と推定電流ｉ_ｄ＾、ｉ_ｑ＾から、以下の式を用いて、推定角速度ω_ｒ＾と電源角周波数ωを求める。

ここで、ｓはラプラス演算子であり、１／ｓは積分を表す。また、Ｋ_ａｐ、Ｋ_ａｉは設計者が任意に設定できるゲインである。このようにして求められた推定角速度ω_ｒ＾は、動作モード切替部１０１、速度設定部１０７、および、指令電流演算器１０８に出力され、電源角周波数ωは積分部１１１に出力される。

次に、各「動作モード」における動作モード切替部１０１および駆動制御部１０２の動作について説明する。この「動作モード」には、「反転モード」、「停止モード」、「過負荷モード」および「通常開閉モード」の４つがある。

「反転モード」
「反転モード」とは、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸閉状態から戸開状態に変化するモードである。例えば、ドアが戸閉中にカゴ内の「開」ボタンが押されると、動作モード切替部１０１に入力される開閉指令が「戸閉」から「戸開」に変更されることになる。また、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸閉状態のときに人や障害物を感知すると、ドアで人や障害物を挟むのを防ぐために戸閉状態から戸開状態に変更することになる。これらの状況を判断するため、動作モード切替部１０１では、速度設定部１０７から出力される角速度指令値ω_ｒ ^＊の値、または、速度推定部１０６から出力される推定角速度ω_ｒ＾の値から、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの反転動作の判断を行い、駆動制御部１０２へ「反転モード」を出力する。

図３は、「反転モード」における角速度指令値ω_ｒ ^＊の変化の例を示している。図３の例では、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが閉まる方向の角速度を正の値としている。角速度指令値ω_ｒ ^＊は、戸開端状態から戸閉状態が進むにつれて、図３のＶ１に示されているように、その値が大きくなり、「反転モード」が入力されると、その値を急激に小さくする。その後、角速度指令値ω_ｒ ^＊の値を負の値にして戸開状態に移り、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸開端に到達するまで開き続ける。このとき、角速度指令値ω_ｒ ^＊の値が正から負に変化するに伴い、推定角速度ω_ｒ＾の値も正から負に変化する。

従来の「反転モード」では、角速度指令値ω_ｒ ^＊を図３のＶ２の様に変化させて、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの戸開動作を行っていた。これは、例えば、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置を検出し、戸開端に近づいたときに角速度指令値ω_ｒ ^＊をゼロに近づけるように制御するものである。
しかしながら、実施の形態１におけるセンサレス制御においては、推定角速度ω_ｒ＾の値を元にドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置を推定した場合、低速領域、すなわち、ドアモータ４の回転速度がゼロに近い領域では、ドア位置推定の精度が低くなる。低速領域とは、ドアモータ４の回転角速度がゼロに近い領域であるため、ドアモータ４の特性や、ドアモータ４とドアパネル１０Ａ、１０Ｂがどの様に接続されているかによって、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂがどの様な位置でどの様な状態のときに低速領域になってドア位置推定精度が低くなるかが決まる。
そのため、エレベータードアのセンサレス制御において低速領域のドアの挙動を推定することが、非常に困難となる。特に、「反転モード」においては、ドアモータ４の回転速度がゼロとなる領域を必ず横切るため、ドア位置推定の誤差が大きくなることがある。例えば、実際のドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置と推定角速度ω_ｒ＾の値から推定したドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置とに誤差がある場合、図３のＶ２になるように制御したつもりが、戸開端の推定位置を誤った結果として図３のＶ４の様な制御をしてしまうことがある。この場合は、戸開端においてドアモータ４の戸閉速度が十分に遅くなっていないため、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸開端に衝突し、騒音が生じたり、ドア装置が故障したりするおそれがある。

そこで、実施の形態１のエレベータードアの制御装置では、「反転モード」において角速度指令値ω_ｒ ^＊を負の値にするときには、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置に依存しない一定速度に設定し、図３のＶ３に示すような値にする。ここで、Ｖ３の値は、通常の開閉速度よりも遅い速度であり、この速度のまま戸開端に到達しても大きな衝撃が発生しない値とする。これにより、センサレス制御においてドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置が正確に推定できなくても、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸開端に衝突して、騒音が生じたり、ドア装置が故障したりすることがない。

また、低速でドアパネル１０Ａ、１０Ｂが動くことにより利用者に故障を連想させたり不快感を与えたりしないように、反転後のＶ３の速度は、終端に進入しても大きな衝撃が発生しない範囲でできるだけ高く設定することが望ましい。

なお、戸開端に到達してドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置が確定したときは、「反転モード」を解除し、ドアモータ４の角速度指令値ω_ｒ ^＊は、通常の値に戻すものとする。ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置を確定させる方法は、例えば、ドアの両端にスイッチを設ける等、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置を確定できる方法であればどの様なものでもかまわない。

図４は、「反転モード」を判定するための動作モード切替部１０１の構成例を示す図である。動作モード切替部１０１に入力された角速度指令値ω_ｒ ^＊と推定角速度ω_ｒ＾は、それぞれ符号出力器２０１、２０２に入力され、それぞれの値の符号が判定されて出力される。符号出力器２０１、２０２から出力された符号情報は、符号判定器２０３、２０４に入力される。符号判定器２０３、２０４は、入力された符号が正から負に反転したときに「１」を出力し、それ以外のときは「０」を出力する。符号判定器２０３、２０４から出力された「１」または「０」の信号は、論理和演算器２０５に入力され、論理和演算器２０５の出力が動作モード切替部１０１の「反転モード」の信号として出力される。

以上のように、駆動制御部１０２は、「反転モード」においてドアモータ４の角速度指令値ω_ｒ ^＊をドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置に依存しない通常の開閉速度よりも遅い一定速度に設定することにより、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置推定誤差に起因した誤動作を防止することができ、センサレス制御においてドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸開端に衝突して、騒音が生じたり、ドア装置が故障したりすることがない。

なお、実施の形態１では、角速度指令値ω_ｒ ^＊と推定角速度ω_ｒ＾の両方の符号に基づいて「反転モード」を判断したが、角速度指令値ω_ｒ ^＊あるいは推定角速度ω_ｒ＾のどちらかの情報から判断してもよい。また、実施の形態１では戸閉反転について説明したが、戸開反転も同様の方法によってセンサレス制御で実現することができる。

「停止モード」
「停止モード」とは、エレベータードアの据付時あるいは保守時などにおいて、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂを任意の位置で静止させるモードである。動作モード切替部１０１は、開閉指令により「停止モード」の指令を受け取ると、「停止モード」であることを駆動制御部１０２に出力する。

駆動制御部１０２に「停止モード」が入力されると、速度設定部１０７は、角速度指令値ω_ｒ ^＊をゼロに設定して出力する。ただし、磁束指令値φ_ｄｒ ^＊は、ゼロに設定しない。また、「停止モード」の信号は指令電流演算器１０８にも入力され、指令電流演算器１０８は励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊の値を増大させ、図５の励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊’に示されているような値にして出力する。

電流制御器１０９は増大された励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊’に励磁電流ｉ_ｄが一致するように電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊を計算して出力し、最終的にドアモータ４を駆動する。その結果、ドアモータ４は停止しているが、印加された電圧によって励磁された状態となる。

「停止モード」では、速度設定部１０７から出力される角速度指令値ω_ｒ ^＊はゼロであるため、指令電流演算器１０８から出力されるｑ軸電流指令値であるトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊はゼロとなる。さらに、ドアモータ４に印加される電圧の電源角周波数も、ゼロとなる。
このとき、従来のセンサレス制御における速度推定部では、推定角速度ω_ｒ＾と電源角周波数ωを求めようとしても、正しい値を求めることができなかった。その結果、「停止モード」において、人物の接触などの外的要因によりドアパネル１０Ａ、１０Ｂが動かされ、ドアモータ４が動かされたとしても、速度推定部１０６ではドアモータ４が動かされたことを検知できず、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂを停止させたままの状態で維持することができなかった。

実施の形態１におけるエレベータードアの制御装置では、ドアモータ４に印加される電圧の電源角周波数がゼロの状態においても励磁電流を流すことにより、直流励磁状態を発生させる。これにより、ドアモータ４は発電機と似た状態になり、電力を消費するために制動力が発生する。その結果、実施の形態１におけるエレベータードアの制御装置では、「停止モード」においてドアパネル１０Ａ、１０Ｂを停止させたままの状態で維持することが可能となる。さらに、励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊の値を通常運行時の値よりも大きな値にすることにより、ドアモータ４の制動力を大きくすることができる。

なお、実施の形態１では、「停止モード」において励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊の値を増大させるとしたが、通常運行時の値であっても十分は制動力がある場合には、増大させなくてもよい。また、励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊の値を増大させるときには、電力変換器１０３やドアモータ４に対して過電流や過電圧とならない程度に増大させるものとする。さらに、「停止モード」の状態であるときに他の動作モードへの変更指示があったときには、指令電流演算器１０８は励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊の値を増大させることを止めて、通常の励磁状態に戻すものとする。

「過負荷モード」
「過負荷モード」とは、例えば、エレベーターの乗客の持ち物がドアパネル１０Ａ、１０Ｂに引き込まれるなどして、ドアモータ４の負荷が大きくなったときの動作モードである。動作モード切替部１０１は、電流座標変換器１０５の出力である電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑの値、または、電流制御器１０９の出力である電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊の値を元に、過負荷の判断を行い、過負荷を検出したときに駆動制御部１０２に「過負荷モード」を出力する。

図６は、「過負荷モード」における速度設定部１０７の出力である角速度指令値ω_ｒ ^＊と、指令電流演算器１０８の出力であるｑ軸電流指令値のトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊の様子を示したものである。ｉ_{ｑ＿ｌｉｍ}は、動作モード切替部１０１において設定されるｑ軸電流指令値のトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊の上限値を示している。ｉ_{ｑ＿ｌｉｍ}の設定は、ドアモータ４に大電流が流れること、ドアモータ４が過大なトルクを出力することを防止する。

例えば、エレベーターの乗客の持ち物がドアパネル１０Ａ、１０Ｂに引き込まれるなどしてドアモータ４の負荷が大きくなったとき、ドアモータ４の角速度が角速度指令値ω_ｒ ^＊の値に追従するためには、指令電流演算器１０８がドアモータ４に対して過大なトルクを出力するように制御を行う。このときには、ドアモータ４が通常の戸開閉時に必要な大きさ以上のトルク電流指令値が必要となり、例えば、図６に示されたｉ_ｑ ^＊’の様な値となる。これらの値は動作モード切替部１０１に入力され、ｉ_{ｑ＿ｌｉｍ}と比較される。動作モード切替部１０１において、トルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊’がｉ_{ｑ＿ｌｉｍ}を超えたことが検出されると、「過負荷モード」と判定される。

図７は、「過負荷モード」を判定するための動作モード切替部１０１の構成例を示す図である。動作モード切替部１０１に入力されたトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊は、加算器３０１に入力され、予め記憶されている上限値ｉ_{ｑ＿ｌｉｍ}と比較される。トルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊が上限値ｉ_{ｑ＿ｌｉｍ}よりも小さな値のときは加算器３０１の出力値は正の値であり、トルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊が上限値ｉ_{ｑ＿ｌｉｍ}を超えたときは加算器３０１の出力値が正から負に変化する。符号判定器３０２は、加算器３０１の出力値の符号が正から負に変化したときに「１」を出力し、それ以外のときは「０」を出力する。符号判定器３０２の出力が、動作モード切替部１０１の「過負荷モード」の信号として出力される。

速度設定部１０７は、動作モード切替部１０１から「過負荷モード」の信号を受け取ると、角速度指令値ω_ｒ ^＊として、図６のω_ｒ ^＊’に示すように一定時間の間はその値をゼロに設定し、その後、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂに依存せず通常戸開閉時よりも値の小さな一定値に設定する。これにより、一定時間の間はドアパネル１０Ａ、１０Ｂが動かなくなり、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂに引き込まれた障害物を開放することができる。

ここで、指令電流演算器１０８は、「停止モード」と同様に、ドアモータ４の角速度指令値ω_ｒ ^＊がゼロの間はｑ軸電流指令値であるトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊の値を大きくしてもよい。

従来の「過負荷モード」では、「停止モード」と同様に、速度設定部１０７から出力される角速度指令値ω_ｒ ^＊がゼロのときは、人物がドアパネル１０Ａ、１０Ｂを動かしたとしても、速度推定部１０６ではドアモータ４が動かされたことを検知できなかった。
実施の形態１におけるエレベータードアの制御装置では、ドアモータ４に印加される電圧の電源角周波数がゼロの状態においても励磁電流を流すことにより、直流励磁状態を発生させる。これにより、ドアモータ４は発電機と似た状態になり、電力を消費するために制動力が発生する。
その結果、実施の形態１におけるエレベータードアの制御装置では、「過負荷モード」においてドアパネル１０Ａ、１０Ｂを停止させたままの状態で維持することが可能となる。さらに、励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊の値を通常運行時の値よりも大きな値にすることにより、ドアモータ４の制動力を大きくすることができる。

また、「過負荷モード」の状態であるときに、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸開端や戸閉端に到達したときは、通常の励磁状態に戻すものとする。

なお、実施の形態１においては、トルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊が正のときの過負荷の判定方法を示したが、負の値を取るときは、例えば、動作モード切替部１０１においてトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊の絶対値と上限値を比較すれば、同様の手法で過負荷を判定することができる。また、実施の形態１においては、トルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊を用いて過負荷を判定する方法を示したが、ｑ軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊、ｑ軸電流ｉ_ｑ、相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗ、相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊等に基づいて過負荷を判定してもよい。さらに、過負荷の判定方法は図７に示した方法に限るものではなく、予め設定した閾値を超えたことを判定するものであればどの様なものでも構わない。

以上のように、駆動制御部１０２は、「過負荷モード」においてドアモータ４の角速度指令値ω_ｒ ^＊を一定時間の間はその値をゼロに設定し、その後、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂに依存せず通常戸開閉時よりも値の小さな一定値に設定することにより、例えば、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂに引き込まれた障害物を開放することができ、さらに、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置推定誤差に起因した誤動作を防止することができ、センサレス制御においてドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸開端に衝突して、騒音が生じたり、ドア装置が故障したりすることがない。実施の形態１では、戸開時の「過負荷モード」について説明したが、戸閉時も同様の方法で実現することができる。

「通常開閉モード」
動作モード切替部１０１は、上記で説明した「反転モード」、「停止モード」、「過負荷モード」を出力しないときは、「通常開閉モード」を出力するものとする。「通常開閉モード」では、速度設定部１０７は、通常戸開動作または通常戸閉動作に必要な角速度指令値ω_ｒ ^＊と磁束指令値φ_ｄｒ ^＊を出力する。さらに、指令電流演算器１０８において、推定角速度ω_ｒ＾が角速度指令値ω_ｒ ^＊に一致するようにトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊を出力し、ｄ軸推定磁束φ_ｄｒ＾が磁束指令値φ_ｄｒ ^＊に一致するように励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を出力し、最終的には電圧座標変換器１１０において電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊を求めて電力変換器１０３を経由してドアモータ４へ電圧を印加する。ドアモータ４は、印加された電圧によって駆動され、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂを開閉する。

実施の形態２．
上記の実施の形態１の「停止モード」においては、励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を増大させることによってドアモータ４の制動力を増大させたが、実施の形態２の「停止モード」では、外的要因によってドアパネル１０Ａ、１０Ｂが動かされたときのみ励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を増大させるものである。

図８は、実施の形態２における駆動制御部１０２の構成を示す図である。図８を、図１に示された実施の形態１における駆動制御部１０２の構成と比較すると、高周波電流源４０１、加算器４０２、および、判定信号演算部４０３が追加された点が異なっている。

図８における駆動制御部１０２の「停止モード」における動作について説明する。速度設定部１０７は、角速度指令値ω_ｒ ^＊をゼロに設定し、磁束指令値φ_ｄｒ ^＊はゼロに設定しない。指令電流演算器１０８は、励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を出力するが、トルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊はゼロである。指令電流演算器１０８から出力された励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊は、加算器４０２に入力され、高周波電流源４０１の出力である高周波電流が加算され、電流制御器１０９に入力される。

電流制御器１０９は、高周波電流が重畳された励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊、および、値がゼロのトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊の情報を受け取り、電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊を計算してこれを出力する。電圧座標変換器１１０は、積分部１１１の出力である電源回転角度θの情報を元に、回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、ｖ_ｑ ^＊を静止座標系の電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊に変換し、最終的には、電力変換器１０３が電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊をドアモータ４に出力する。これにより、ドアモータ４は、直流励磁状態となる。

ドアモータ４に印加される電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊には高周波信号が重畳されており、その結果、電流検出器１０４によって検出される相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖや、これらを電流座標変換器１０５によって変換した回転二軸座標（ｄ−ｑ軸）上の電流ｉ_ｄについても、高周波信号が重畳されたものとなる。

次に、電流制御器１０９の出力であるｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊および電流座標変換器１０５の出力であるｄ軸電流ｉ_ｄは、判定信号演算部４０３に入力される。

図９は、判定信号演算部４０３の構造を示しており、判定信号演算部４０３に入力されたｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊およびｄ軸電流ｉ_ｄは乗算器５０１に入力され、積が求められる。乗算器５０１の出力であるｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊とｄ軸電流ｉ_ｄの積は、移動平均フィルタ５０２に入力される。移動平均フィルタ５０２では、入力に対して以下のフィルタ処理が実行され、高周波成分が除去される。

ここで、ｎは移動平均を計算するデータの個数、ｚ^−１はシフトオペレータである。

移動平均フィルタ５０２の出力は、判定器５０３に入力される。判定器５０３では、移動平均フィルタ５０２の出力信号に基づいて、「停止モード」においてドアパネル１０Ａ、１０Ｂが外的要因によって動かされたか否かを判定する。

図１０は、判定器５０３の動作を説明するための図である。「停止モード」において励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊に高周波電流が重畳された状態でドアパネル１０Ａ、１０Ｂが外的要因によって動かされた場合、モータ角速度ω_ｒは図１０（ａ）に示された様な値となる。このとき、移動平均フィルタ５０２の出力は、図１０（ｂ）に示された様な値となる。判定器５０３は、図１０（ｂ）に示された移動平均フィルタ５０２の出力が「判定レベル」を超えたか否かを判定する。図１０に示された例では、時刻Ａ、Ｂ、ＣおよびＤにおいて、「判定レベル」を超えたと判定されている。判定器５０３は、移動平均フィルタ５０２の出力が「判定レベル」を超えたと判定した場合、指令電流演算器１０８にｄ軸電流指令値である励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を増大させる指令値を出力する。指令値を受け取った指令電流演算器１０８は、図１０（ｃ）に示すような励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を出力する。「停止モード」において励磁電流指令ｉ_ｄ ^＊の値を増大させると、実施の形態１で示したように、ドアモータ４の制動力を大きくすることができる。

このように、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが動かされたことを検出して励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊の値を増大させることにより、「停止モード」において制動力を高めることができる。また、「停止モード」において停止した状態を維持することができる。さらに、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが動かされたときのみ励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊の値を増大させることにより、ドアモータ４に必要なときのみ増大させた電流を流すことが可能となり、ドアモータ４および電力変換器１０３の劣化を防止することができ、消費電力を抑えることもできる。

図１０（ｃ）においては、指令値を受け取った指令電流演算器１０８は、励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を増大させ、一定時間の後に元の値に戻しているが、「停止モード」が解除されるまで励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を増大させたままにしてもよい。また、指令電流演算器１０８は、実施の形態１に示したように「停止モード」の信号が入力されたときに励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊の値を増大させ、その後に判定信号演算部４０３から指令値を受け取ったときに励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊の値をさらに増大させるようにしてもよい。

本実施の形態２では、ｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊とｄ軸電流ｉ_ｄの積を移動平均フィルタ５０２によって処理したが、ｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊とｄ軸電流ｉ_ｄの積の時間軸方向のノイズを除去できる処理であればどの様なものでもかまわない。

また、本実施の形態２では、ｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊とｄ軸電流ｉ_ｄの積を用いてドアパネル１０Ａ、１０Ｂが動かされたことを検出したが、ｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊のみ、ｄ軸電流ｉ_ｄのみ、ｄ軸電流ｉ_ｄの位相を９０°遅らせた信号とｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊との積、ｑ軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊とｄ軸電流ｉ_ｄの積、ｄ軸電流ｉ_ｄの位相を９０°遅らせた信号とｑ軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊との積などを用いてドアパネル１０Ａ、１０Ｂが動かされたことを検出してもよい。

さらに、実施の形態２では、「停止モード」において励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を増大させると下が、「過負荷モード」において同様の処理を行うことにより励磁電流指令値ｉ_ｄ ^＊を増大させるとしてもよい。

実施の形態３．
上記の実施の形態１では、ドア位置の推定精度が悪化するようなモードにおいて、推定誤差に起因した誤動作を防止するために速度指令値を一定の低速度に制限した。これに対し、本実施の形態３では、開閉時間をより短縮できる速度指令値の設定方法について述べる。

図１１は、本実施の形態３におけるドア制御装置１００を示す。その基本的な構成は、図２に示したドア制御装置１００と比べて、位置演算部１１２および基準位置記憶部１１３が追加されている点と、動作モード切替部１０１が開閉指令と指令電流値ｉ_ｑ ^＊のみを入力する点と、が異なっている。

すなわち、本実施の形態３においては、動作モード切替部１０１は、開閉指令とトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊に基づいて、ドア動作モードを決定し、駆動制御部１０２の速度設定部１０７と指令電流演算器１０８に出力する。また、速度推定部１０６で求められた推定角速度ω_ｒ＾は、指令電流演算器１０８ととともに位置演算部１１２に出力されるようになっている。

位置演算部１１２は、速度推定部１０６から推定角速度ω_ｒ＾を受け取り、一定時間積分することで、ドアモータ４の推定回転位置を計算する。なお、積分の初期値は、戸閉端又は戸開端を基準値として設定する。そして、位置演算部１１２は、計算したドアモータ４の推定回転位置と、図１に示したようなドアの機構により決定されるリンク比やギア比とに基づいてドアパネル１０Ａ、１０Ｂのドアパネル推定位置を計算して速度設定部１０７に出力する。

基準位置記憶部１１３は、減速基準位置を予め記憶しており、この減速基準位置は速度設定部１０７へ出力される。減速基準位置とは、戸開、戸閉動作においてドアパネル１０Ａ、１０Ｂがどの位置に来たら減速を開始すればよいかを予め定めたものである。減速基準位置を適切に決めることで急減速や減速遅れを防止し、ドアを滑らかに動作させることができ、且つ戸当たりを防止することできる。なお、減速基準位置の決め方については、後述する。

速度設定部１０７は、動作モード切替部１０１から入力したドア動作モードの情報と位置演算部１１２により計算されたドアパネル推定位置と基準位置記憶部１１３に記憶された減速基準位置とに基づいて、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの移動速度に対応するドアモータ４の角速度指令値ω_ｒ ^＊および磁束指令値φ_ｄｒ ^＊を出力する。角速度指令値ω_ｒ ^＊は、位置演算部１１２により計算されたドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置に応じて設定される。ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置に応じて角速度指令値ω_ｒ ^＊を設定することにより、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの開閉動作を戸開端または戸閉端で十分に減速することができるため、滑らかな開閉動作が実現できる。

次に、各「動作モード」における動作モード切替部１０１および駆動制御部１０２の動作について説明する。この場合の「動作モード」には、「戸開モード」、「戸閉モード」および「過負荷モード」がある。

「戸開モード」
「戸開モード」とは、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸開端へ向けて動作するときの動作モードである。例えば、エレベーターのかごが目的階に着床し、乗客を乗せる、または乗客を降ろすとき、又は、エレベーターのかご内の「開」ボタンが押されたときに開閉指令はドア制御装置１００に対して戸開指令を出力し、動作モード切替部１０１は戸開モードを出力する。

「戸閉モード」
「戸閉モード」とは、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸閉端へ向けて動作するときの動作モードである。例えば、エレベーターのかご内にいる乗客が、ドアを閉めるために「閉」ボタンを押すと、開閉指令はドア制御装置１００に対して戸閉指令を出力し、動作モード切替部１０１は戸閉モードを出力する。

次に、動作モード切替部１０１の出力が、「戸閉モード」から「戸開モード」に切り替わったときのドア制御装置１００の動作について説明する。
動作モード切替部１０１の出力が、「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わるような状況は、例えば、エレベーターのかご内で乗客が「閉」ボタンを押した後、「開」ボタンを押した場合であり、このときのドアの動作は、上記の実施の形態１で説明した反転動作に相当する。

図１２は、「戸閉モード」、「戸開モード」、および「戸閉モード」から「戸開モード」に切り替わったときにおけるモータ角速度指令値ω_ｒ ^＊の変化の一例を示している。「戸閉モード」において、角速度指令値ω_ｒ ^＊は、図１２のＶ１に示されているように、戸開端から戸閉状態が進むにつれて、その値が大きくなり、戸閉端が近づくと徐々に減速する。「戸開モード」においても「戸閉モード」と同様、角速度指令値ω_ｒ ^＊は、図１２のＶ２に示されているように、戸閉端から戸開状態が進むにつれて、その値が大きくなり、戸開端が近づくと徐々に減速する。

「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わったときには、角速度指令値ω_ｒ ^＊は「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わるとその値を急激に小さくする（速度Ｖ１→Ｖ３）。その後、角速度指令値ω_ｒ ^＊の値を負から正の値にして戸開状態（Ｖ２）に移り、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸開端に到達するまで開き続ける（点線部分）。このとき、角速度指令値ω_ｒ ^＊の符号が反転するのに伴い、推定角速度ω_ｒ＾の符号も反転する。

従来、「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わったときには、上記のとおり角速度指令値ω_ｒ ^＊を図１２のＶ３の様に変化させて、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの戸開動作を行っていた。これは、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置を検出し、検出した位置に基づいて「戸閉モード」の速度指令値Ｖ１から「戸開モード」の速度指令値Ｖ２へ滑らかに切り替えることで反転動作を滑らかに実施するためである。

しかしながら、本実施の形態３におけるセンサレス制御、すなわち、上記の数式（１）〜（６）に示した速度推定方法において、位置演算部１１２が推定角速度ω_ｒ＾の積分値を元にドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置を推定するような場合、低速領域、すなわち、ドアモータ４の回転速度がゼロに近い領域では、ドア位置推定の精度が低くなる。低速領域とは、ドアモータ４の回転角速度がゼロに近い領域であるため、ドアモータ４の特性や、ドアモータ４とドアパネル１０Ａ、１０Ｂがどの様に接続されているかによって、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂがどの様な位置でどの様な状態のときに低速領域になってドア位置推定精度が低くなるかが決まる。そのため、エレベータードアのセンサレス制御において低速領域のドアの挙動を推定することが非常に困難である。

特に、「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わる場合においては、ドアモータ４の回転速度がゼロとなる領域を必ず横切るため、ドア位置推定の誤差が大きくなることがある。例えば、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの実際の位置と位置演算部１１２が計算したドアパネル１０Ａ、１０Ｂの推定位置とに誤差がある場合、図１２のＶ３になるように制御したつもりが、戸開端の推定位置を誤った結果として図１２のＶ４の様な制御をしてしまうことがある。この場合は、戸開端においてドアモータ４の戸閉速度が十分に遅くなっていないため、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸開端に衝突し、騒音が生じたり、ドア装置が故障したりする恐れがある。

そこで、本実施の形態３のエレベータードアの制御装置では、「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わったときには、位置演算部１１２の計算するドアパネル推定位置と基準位置記憶部１１３が記憶している減速基準位置との比較結果に基づいて、速度指令値ω_ｒ ^＊を選択するようにし、図１２におけるＶ４のような挙動による開閉動作を防止し、且つ、開閉時間の遅延を防止するものである。

速度設定部１０７は、動作モード切替部１０１から「戸開モード」、「戸閉モード」を受け取っており、動作モードが「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わったとする。このときの速度設定部１０７が指令角速度ω_ｒ ^＊を選択する処理について、図１３及び１４を参照して以下に説明する。

速度設定部１０７は、図１４のフローチャートに基づき、「戸閉モード」の動作中において「戸開モード」へ切り替わったかどうかを判断する（ステップＳ１４１）。「戸開モード」へ切り替わっていないときは（ステップＳ１４１の“Ｎｏ”）、この判断処理を継続して行う。速度設定部１０７は「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わったと判断した場合（ステップＳ１４１の“Ｙｅｓ”）、位置演算部１１２からの出力であるドアパネル推定位置と基準位置記憶部１１３からの出力である減速基準位置とを比較し、「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わったときのドアパネル推定位置が反転前減速基準位置よりも戸閉端側であるか否かを判断する（ステップＳ１４２）。反転前減速基準位置については、後述する。

「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わったときのドアパネル推定位置が反転前減速基準位置よりも戸開端側の場合（ステップＳ１４２の“Ｎｏ”；図１３、１４の（１））、速度設定部１０７は速度指令値として図１３に示すＶｏ１を選択し（ステップＳ１４５）、速度指令値を選択する処理を終了する。
一方、「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わったときのドアパネル推定位置が反転前減速基準位置よりも戸閉端側の場合（ステップＳ１４２の“Ｙｅｓ” ；図１３、１４の（２））、速度設定部１０７は速度指令値として図１３に示すＶｏ１よりも高いＶｏ２を選択する（ステップＳ１４３）。

次に、「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わった後のドアパネル推定位置が、反転後減速基準位置よりも戸開端側であるか否かを判断する（ステップＳ１４４）。なお、「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わったとき、モータは低速領域を横切り速度が反転するため、ドアパネル推定位置は推定誤差を含む。反転後減速基準位置については、後述する。

ドアパネル推定位置が戸閉端側の場合（ステップＳ１４４の“Ｎｏ” ；図１３、１４の（４））、速度設定部１０７は速度指令値としてＶｏ２を出力し続ける（ステップＳ１４３）。
一方、ドアパネル推定位置が戸開端側の場合（ステップＳ１４４の“Ｙｅｓ” ；図１３、１４の（３））、速度設定部１０７は、速度指令値として図１３に示すＶｏ２よりも低いＶｏ１を選択し（ステップＳ１４５）、速度指令値を選択する処理を終了する。

なお、図１３における速度指令値Ｖｏ１は、通常の戸開モードにおける速度指令値Ｖ２の戸開端に近い部分の速度と同等に設定し、速度指令値Ｖｏ２は、Ｖｏ１よりも大きく、通常の速度指令値Ｖ２よりも小さい範囲で設定する。

次に、減速基準位置の設定について図１３を参照して説明する。反転前減速基準位置は、通常の「戸開モード」における速度指令値Ｖ２が減速を開始する位置と同じ位置に設定する。反転後減速基準位置は、通常の「戸開モード」における減速基準位置、すなわち反転前減速基準位置よりも戸閉端側に設定する。反転前減速基準位置と反転後減速基準位置が異なり且つ反転後減速基準位置の方が戸閉端側に設定される理由は、反転動作を行うときに低速領域を横切ることに起因してドアパネル推定位置に誤差が発生するため、その分のマージンを設け反転後に減速が遅れないようにするためである。したがって、反転後減速機基準位置は、発生し得る最大のドアパネル推定位置の誤差を見込んで、反転前減速基準位置に加算することで設定される。

図１５は、反転前減速基準位置よりも戸閉端側で「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わった場合の速度指令値と速度の時間履歴を示している。速度指令値は、Ｖ１→Ｖｏ２→Ｖｏ１のように変化して行く。このとき、実際の速度は図中の破線で示したように指令速度に対して遅れをもって追従する。特に、速度指令値を急激に反転させてもドアパネル１０Ａ、１０Ｂの慣性により、ドアは戸閉端側へ流れてしまう。

従って、反転を実際に開始する位置は、「戸閉モード」が「戸開モード」に切り替わった場所ではなく、それよりも戸閉端側となる。したがって、「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わったときのドアパネル推定位置に基づき速度指令値を選択するようにすると、実際に反転を開始した位置よりも戸開端側の位置にドアパネル１０Ａ、１０Ｂがあると仮定した速度設定になるため、本実施の形態においては速度を低い側に設定することになり、速度が高い状態で戸開端に侵入することを防止でき戸当たりを防ぐことができるようになる。

また、反転前減速基準位置よりも戸閉端に近い場合は、戸開端に近い場合に比べ速度を高く設定することで開閉時間の短縮も実現できる。さらにまた、反転後減速基準位置を推定誤差を考慮して設定することで、反転後に減速が遅れ戸当たりすることを防止できるようになる。したがって、推定誤差が発生するような反転動作をセンサレス制御により実施しても、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸開端に衝突して、騒音が生じたり、ドア装置が故障したりすることがなく、かつ開閉時間も短くできるため、利用者に故障を連想させたり不快感を与えることもない。

なお、戸開端に到達してドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置が確定したときは、ドアモータ４の角速度指令値ω_ｒ ^＊は、通常の値に戻すものとする。ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置を確定させる方法は、例えば、ドアの両端にスイッチを設ける等、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置を確定できる方法であればどの様なものでも構わない。

本実施の形態３では戸閉反転について説明したが、戸開反転も同様の方法によってセンサレス制御で実現することができる。このとき反転前減速基準位置は、通常戸閉モードにおける速度指令値Ｖ１が減速を開始する位置と同じ位置に設定すればよい。

「過負荷モード」
動作モード切替部１０１は、実施の形態１の図６、７で説明した方法と同様の方法で「過負荷モード」を判定する。速度設定部１０７は、動作モード切替部１０１から「過負荷モード」の信号を受け取ると、角速度指令値ω_ｒ ^＊として、図１６の実線に示すように、速度指令値Ｖ１の後、一定時間の間はその値をゼロに設定する。これにより、一定時間の間はドアパネル１０Ａ、１０Ｂが動かなくなり、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂに引き込まれた障害物を開放することができ、継続して過負荷状態となることを防止する。なお、図１６は戸閉モード中に過負荷を検出した場合の速度指令値と実際の速度を示している。また、過負荷モードにおいても、反転動作のときと同様に、低速領域を横切るため、ドアパネル推定位置に推定誤差が発生することになる。

速度設定部１０７は、「過負荷モード」が入力されると、「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わったときと同様に、位置演算部１１２が計算したドアパネル推定位置と基準位置記憶部１１３が記憶している減速基準位置との比較結果に基づいて、速度指令値ω_ｒ ^＊を選択する。「過負荷モード」においては、過負荷を検出したときに速度指令値を０に設定すること以外は「戸閉モード」から「戸開モード」へ切り替わったときの上記の図１４における動作と同じである。

「戸閉モード」において過負荷を検出し「過負荷モード」へ切り替わった場合には、速度指令値を一定時間ゼロに設定し、一定時間経過後は「過負荷モード」に切り替わったときのドアパネル推定位置と「戸開モード」の速度指令値を元に設定された減速基準位置との比較結果に基づき、速度指令値を選択する。ドアパネル推定位置と減速基準位置の比較と速度指令値の選択は、図１７に示したフローチャートに従って実施される。
図１７のフローチャートは、図１４のフローチャートと基本的に同じであり、ステップＳ１７１の判断処理が「戸開モード」から「過負荷モード」に変更されているだけである。その他の処理内容については、図１４と同じであるため説明は省略する。また、減速基準位置の設定方法も図１３と同じである。

一方、「戸開モード」中に過負荷を検出し「過負荷モード」へ切り替わった場合も同様に、速度指令値を一定時間ゼロに設定し、一定時間経過後は「過負荷モード」に切り替わったときのドアパネル推定位置と「戸閉モード」の速度指令値を元に設定された減速基準位置との比較結果に基づき、速度指令値を選択する。

図１８は、「戸開モード」において「過負荷モード」へ切り替わった時に参照する減速基準位置を示すものである。基本的な考え方は、図１４と同様である。すなわち、「戸開モード」から「過負荷モード」へ切り替わるときに参照する反転前減速基準位置は、通常の「戸閉モード」における速度指令値Ｖ１が減速を始める位置として設定する。さらに、反転後減速基準位置は、発生し得る最大のドアパネル推定位置の誤差を見込んで、反転前減速基準位置に加算することで設定される。

図１９は、「戸開モード」から「過負荷モード」へ切り替わったときのドアパネル推定位置と減速基準位置の比較と速度指令値の選択方法を示すフローチャートである。図１９のフローチャートも図１４や図１７と同様のものであり、参照する減速基準位置と設定する速度指令値が「戸閉モード」から「過負荷モード」へ切り替わる場合と違うだけであるため、詳細な説明は省略する。

なお、速度指令値Ｖｃ１は、通常の「戸閉モード」における速度指令値Ｖ１の戸開端に近い部分の速度と同等に設定し、速度指令値Ｖｃ２は、Ｖｃ１よりも大きく、通常の速度指令値Ｖ２よりも小さい範囲で設定する。

なお、戸開端に到達してドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置が確定したときは、ドアモータ４の角速度指令値ω_ｒ ^＊は、通常の値に戻すものとする。ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置を確定させる方法は、例えば、ドアの両端にスイッチを設ける等、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂの位置を確定できる方法であればどの様なものでも構わない。

「過負荷モード」の判定方法は、トルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊が正のときの過負荷の判定方法を示したが、負の値を取るときは、例えば、動作モード切替部１０１においてトルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊の絶対値と上限値とを比較すれば、同様の手法で過負荷を判定することができる。
また、実施の形態１においては、トルク電流指令値ｉ_ｑ ^＊を用いて過負荷を判定する方法を示したが、ｑ軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊、ｑ軸電流ｉ_ｑ、相電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗ、相電圧指令値ｖ_ｕ ^＊、ｖ_ｖ ^＊、ｖ_ｗ ^＊等に基づいて過負荷を判定してもよい。さらに、過負荷の判定方法は図７に示した方法に限るものではなく、予め設定した閾値を超えたことを判定するものであればどの様なものでも構わない。

以上のように、駆動制御部１０２は、「過負荷モード」においてドアモータ４の角速度指令値ω_ｒ ^＊を一定時間の間はその値をゼロに設定し、その後は過負荷モードに切り替わったときのドアパネル推定位置と減速基準位置との比較結果に基づき、速度指令値を選択することで、ドアパネル１０Ａ、１０Ｂが戸開端に衝突して、騒音が生じたり、ドア装置が故障したりすることがなく、かつ開閉時間も短くできるため、利用者に故障を連想させたり不快感を与えることもなく過負荷検出後の動作を実施できる。

なお、上記の実施の形態１〜３においては、ドアモータ４を誘導電動機として説明したが、例えば、永久磁石同期電動機などの交流式のモータであれば適用可能であり、同様の効果を得ることができる。
さらに、エレベータードアの制御装置を備えたかごドア装置の例として図１のようなリンク駆動式の片開きかごドア装置を示したが、リンク駆動式の両開きドアやベルト駆動式のドアなど、交流式のドアモータを使用するエレベーターのドアであれば適用可能であり、同様の効果を得ることができる。

１ ケタ、２ ドアッレール、３Ａ，３Ｂ 減速プーリー、４ ドアモータ、５Ａ，５Ｂ駆動ベルト、６ リンクおもり、７Ａ〜７Ｃ 駆動リンク、８Ａ〜８Ｄ ハンガローラ、９Ａ，９Ｂドアハンガ、１０Ａ，１０Ｂ かごドアパネル、１００ ドア制御装置、１０１ 動作モード切替部、１０２ 駆動制御部、１０３ 電力変換器、１０４ 電流検出器、１０５ 電流座標変換器、１０６ 速度推定部、１０７ 速度設定部、１０８ 指令電流演算部、１０９ 電流制御器、１１０ 電圧座標変換器、１１２ 位置演算部、１１３ 基準位置記憶部、４０１ 高周波電流原、４０３ 判定信号演算部。

Claims (6)

1. ドアパネルを駆動するドアモータと、
   前記ドアモータに印加する電圧指令値、前記ドアモータへ入力される電流、および、前記ドアモータの物理的特性を示すモータ定数から前記ドアモータの推定角速度を計算する速度推定部と、
   前記推定角速度の積分値から前記ドアパネルのドアパネル推定位置を計算する位置演算部と、
   前記ドアパネルの減速開始に関する減速基準位置を記憶している基準位置記憶部と、
   前記ドアパネルの開閉を指示する開閉指令および前記ドアモータのトルク電流指令値の少なくとも一方に基づいてドアの動作モードを出力する動作モード切替部と、
   前記動作モードと前記ドアパネル推定位置と前記減速基準位置から前記ドアモータの角速度指令値を出力する速度設定部と、
   前記角速度指令値と前記推定角速度と前記動作モードから前記トルク電流指令値を計算する指令電流演算器とを備え、
   前記動作モード切替部による前記動作モードの切替が、前記ドアパネルの開閉を指示する開閉指令に基づく戸閉モード又は戸開モードから、前記トルク電流指令値が予め決めた値を超えたときの過負荷モードへの切替であり、
   前記速度設定部は、前記動作モードが前記戸閉モード又は前記戸開モードから前記過負荷モードへ切り替わったことを検出したとき、前記過負荷モードへ切り替わる前のドア走行方向に基づき、前記ドアパネル推定位置が前記減速基準位置より前記ドア走行方向の開閉端に近いときは第一の角速度指令値を出力し、前記ドア走行方向とは反対の開閉端に近いときは前記第一の角速度指令値より小さい第二の角速度指令値を出力する
   エレベータードアの制御装置。
2. 前記速度設定部は、前記戸閉モードから前記過負荷モードへ切り替わったことを検出したとき、前記角速度指令値を一定時間ゼロに設定した後、前記ドアパネル推定位置が前記減速基準位置より戸閉端に近いときは第一の角速度指令値を出力し、戸開端に近いときは前記第一の角速度指令値より小さい第二の角速度指令値を出力する
   請求項１に記載のエレベータードアの制御装置。
3. 前記速度設定部は、前記戸開モードから前記過負荷モードへ切り替わったことを検出したとき、前記角速度指令値を一定時間ゼロに設定した後、前記ドアパネル推定位置が前記減速基準位置より戸開端に近いときは第一の角速度指令値を出力し、戸閉端に近いときは前記第一の角速度指令値より小さい第二の角速度指令値を出力する
   請求項１に記載のエレベータードアの制御装置。
4. ドアパネルを駆動するドアモータに印加する電圧指令値、前記ドアモータへ入力される電流、および、前記ドアモータの物理的特性を示すモータ定数から前記ドアモータの推定角速度を計算する第１ステップと、
   前記推定角速度の積分値から前記ドアパネルのドアパネル推定位置を計算する第２ステップと、
   前記ドアパネルの減速開始に関する減速基準位置を記憶する第３ステップと、
   前記ドアパネルの開閉を指示する開閉指令および前記ドアモータのトルク電流指令値の少なくとも一方に基づいてドアの動作モードを出力する第４ステップと、
   前記動作モードと前記ドアパネル推定位置と前記減速基準位置から前記ドアモータの角速度指令値を出力する第５ステップと、
   前記角速度指令値と前記推定角速度と前記動作モードから前記トルク電流指令値を計算する第６ステップとを備え、
   前記第４ステップによる前記動作モードの切替が、前記ドアパネルの開閉を指示する開閉指令に基づく戸閉モード又は戸開モードから、前記トルク電流指令値が予め決めた値を超えたときの過負荷モードへの切替であり、
   前記第５ステップは、前記動作モードが前記戸閉モード又は前記戸開モードから前記過負荷モードへ切り替わったことを検出したとき、前記過負荷モードへ切り替わる前のドア走行方向に基づき、前記ドアパネル推定位置が前記減速基準位置より前記ドア走行方向の開閉端に近いときは第一の角速度指令値を出力し、前記ドア走行方向とは反対の開閉端に近いときは前記第一の角速度指令値より小さい第二の角速度指令値を出力する
   エレベータードアの制御方法。
5. 前記第５ステップは、前記戸閉モードから前記過負荷モードへ切り替わったことを検出したとき、前記角速度指令値を一定時間ゼロに設定した後、前記ドアパネル推定位置が前記減速基準位置より戸閉端に近いときは第一の角速度指令値を出力し、戸開端に近いときは前記第一の角速度指令値より小さい第二の角速度指令値を出力する
   請求項４に記載のエレベータードアの制御方法。
6. 前記第５ステップは、前記戸開モードから前記過負荷モードへ切り替わったことを検出したとき、前記角速度指令値を一定時間ゼロに設定した後、前記ドアパネル推定位置が前記減速基準位置より戸開端に近いときは第一の角速度指令値を出力し、戸閉端に近いときは前記第一の角速度指令値より小さい第二の角速度指令値を出力する
   請求項４に記載のエレベータードアの制御方法。

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