特許 6876597 複数のパワーモジュールを有する電力変換装置を含むシステムを制御する装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6876597

(24)【登録日】2021年4月28日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】複数のパワーモジュールを有する電力変換装置を含むシステムを制御する装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   B66B 1/34 20060101AFI20210517BHJP

   H02M 7/493 20070101ALI20210517BHJP

【ＦＩ】

   B66B1/34 B

   H02M7/493

【請求項の数】19

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-231278(P2017-231278)

(22)【出願日】2017年11月30日

(65)【公開番号】特開2019-99323(P2019-99323A)

(43)【公開日】2019年6月24日

【審査請求日】2020年2月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000232955

【氏名又は名称】株式会社日立ビルシステム

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】特許業務法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 恵治

(72)【発明者】

【氏名】松本 洋平

(72)【発明者】

【氏名】中村 元美

【審査官】 須山 直紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１９５２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１８７０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００９４３６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−３６２８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２２０７７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６６Ｂ １／３４

Ｈ０２Ｍ ７／４９３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御装置であって、
前記電力変換装置に接続された１以上のインターフェースであるインターフェース部と、
前記１以上のインターフェースに接続された１以上のプロセッサであるプロセッサ部と
を有し、
前記プロセッサ部は、下記（Ａ）及び（Ｂ）を定期的に又は不定期的に行うことで、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持する、
（Ａ）前記Ｙ台の第２のパワーモジュールから、直前回の（Ａ）で選択されたＰ台（Ｐは１以上Ｙ未満の整数）の停止対象の第２のパワーモジュールと少なくとも一部が異なるＰ台（今回のＰ＝直前回のＰ、又は、今回のＰ≠直前回のＰ）の停止対象の第２のパワーモジュールを選択し、
（Ｂ）今回の（Ａ）で選択されたＰ台の停止対象の第２のパワーモジュールを停止する、
制御装置。

【請求項2】

前記プロセッサ部は、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールの各々の停止量を、ゼロ、又は、前記Ｙ台の第２のパワーモジュールのいずれのパワーモジュールの停止量よりも少なく維持する、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記プロセッサ部は、前記対象システムがＫ回運転する毎に（Ｋは自然数）、（Ａ）及び（Ｂ）を行う、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項4】

前記負荷デバイスは、モータであり、
前記対象システムは、前記モータの駆動により昇降する乗りかごを含むエレベーターシステムであり、
前記対象システムの１回の運転は、前記乗りかごが昇降を開始してから停止することである、
請求項３に記載の制御装置。

【請求項5】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御装置であって、
前記電力変換装置に接続された１以上のインターフェースであるインターフェース部と、
前記１以上のインターフェースに接続された１以上のプロセッサであるプロセッサ部と
を有し、
前記プロセッサ部が、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持し、
前記プロセッサ部は、
前記Ｎ台のパワーモジュールの各々について、当該パワーモジュールの稼働量を基に、当該パワーモジュールの寿命を予測し、
前記Ｎ台のパワーモジュールのうち、少なくとも、予測された寿命が最も短いパワーモジュールについての情報を出力する、
制御装置。

【請求項6】

前記Ｎ台のパワーモジュールの各々について、当該パワーモジュールの稼働量は、前記対象システムの運転回数、運転時間及び運転頻度のうちの少なくとも１つを含む、
請求項５に記載の制御装置。

【請求項7】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御装置であって、
前記電力変換装置に接続された１以上のインターフェースであるインターフェース部と、
前記１以上のインターフェースに接続された１以上のプロセッサであるプロセッサ部と
を有し、
前記プロセッサ部が、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持し、
Ｎは、下記の（ｐ）及び（ｑ）から定まるパワーモジュール台数よりも小さい値である、
（ｐ）パワーモジュールの負担とパワーモジュールの推定寿命との関係、及び、
（ｑ）全てのパワーモジュールを均等に使用したと仮定した場合の各パワーモジュールの目標寿命、
制御装置。

【請求項8】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御装置であって、
前記電力変換装置に接続された１以上のインターフェースであるインターフェース部と、
前記１以上のインターフェースに接続された１以上のプロセッサであるプロセッサ部と
を有し、
前記プロセッサ部が、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持し、
前記Ｘ台の第１のパワーモジュールは、前記Ｙ台の第２のパワーモジュールよりも取り出し作業側に近い位置にあるパワーモジュールである、
制御装置。

【請求項9】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御装置であって、
前記電力変換装置に接続された１以上のインターフェースであるインターフェース部と、
前記１以上のインターフェースに接続された１以上のプロセッサであるプロセッサ部と
を有し、
前記プロセッサ部が、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持し、
前記プロセッサ部は、前記対象システムのメンテナンス期間中、又は、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールが故障した場合、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールを停止するが、前記Ｙ台の第２のパワーモジュールの稼働を維持する、
制御装置。

【請求項10】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御装置であって、
前記電力変換装置に接続された１以上のインターフェースであるインターフェース部と、
前記１以上のインターフェースに接続された１以上のプロセッサであるプロセッサ部と
を有し、
前記プロセッサ部が、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持し、
前記Ｎ台のパワーモジュールのうち、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールのうちの少なくとも１つについては、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちの残りのパワーモジュールと比して、多くのセンサが設けられている、多くの種類のセンサが設けられている、及び、当該残りのパワーモジュールについては設けられていない種類のセンサが設けられている、のうちの少なくとも１つである、
制御装置。

【請求項11】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御装置であって、
前記電力変換装置に接続された１以上のインターフェースであるインターフェース部と、
前記１以上のインターフェースに接続された１以上のプロセッサであるプロセッサ部と
を有し、
前記プロセッサ部が、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持し、
前記プロセッサ部は、前記Ｙ台の第２のパワーモジュールの稼働量を均等に維持する、
制御装置。

【請求項12】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有し、
前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールの各々は、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多い稼働量とされるパワーモジュールである、
電力変換装置。

【請求項13】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御方法であって、
コンピュータが、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールを特定し、
コンピュータが、下記（Ａ）及び（Ｂ）を定期的に又は不定期的に行うことで、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持する、
（Ａ）前記Ｙ台の第２のパワーモジュールから、直前回の（Ａ）で選択されたＰ台（Ｐは１以上Ｙ未満の整数）の停止対象の第２のパワーモジュールと少なくとも一部が異なるＰ台（今回のＰ＝直前回のＰ、又は、今回のＰ≠直前回のＰ）の停止対象の第２のパワーモジュールを選択し、
（Ｂ）今回の（Ａ）で選択されたＰ台の停止対象の第２のパワーモジュールを停止する、
制御方法。

【請求項14】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御方法であって、
コンピュータが、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールを特定し、
コンピュータが、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持し、
コンピュータが
前記Ｎ台のパワーモジュールの各々について、当該パワーモジュールの稼働量を基に、当該パワーモジュールの寿命を予測し、
前記Ｎ台のパワーモジュールのうち、少なくとも、予測された寿命が最も短いパワーモジュールについての情報を出力する、
制御方法。

【請求項15】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御方法であって、
コンピュータが、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールを特定し、
コンピュータが、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持し、
Ｎは、下記の（ｐ）及び（ｑ）から定まるパワーモジュール台数よりも小さい値である、
（ｐ）パワーモジュールの負担とパワーモジュールの推定寿命との関係、及び、
（ｑ）全てのパワーモジュールを均等に使用したと仮定した場合の各パワーモジュールの目標寿命、
制御方法。

【請求項16】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御方法であって、
コンピュータが、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールを特定し、
コンピュータが、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持し、
前記Ｘ台の第１のパワーモジュールは、前記Ｙ台の第２のパワーモジュールよりも取り出し作業側に近い位置にあるパワーモジュールである、
制御方法。

【請求項17】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御方法であって、
コンピュータが、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールを特定し、
コンピュータが、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持し、
コンピュータが、前記対象システムのメンテナンス期間中、又は、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールが故障した場合、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールを停止するが、前記Ｙ台の第２のパワーモジュールの稼働を維持する、
制御方法。

【請求項18】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御方法であって、
コンピュータが、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールを特定し、
コンピュータが、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持し、
前記Ｎ台のパワーモジュールのうち、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールのうちの少なくとも１つについては、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちの残りのパワーモジュールと比して、多くのセンサが設けられている、多くの種類のセンサが設けられている、及び、当該残りのパワーモジュールについては設けられていない種類のセンサが設けられている、のうちの少なくとも１つである、
制御方法。

【請求項19】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御方法であって、
コンピュータが、前記Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールを特定し、
コンピュータが、前記Ｘ台の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、前記Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持し、
コンピュータが、前記Ｙ台の第２のパワーモジュールの稼働量を均等に維持する、
制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、複数のパワーモジュールを有する電力変換装置を含むシステムの制御に関する。

【背景技術】

【0002】

複数のパワーモジュールを有する電力変換装置が知られている。特許文献１に開示の電力変換装置は、複数のパワーモジュールの寿命を平準化する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−２２０７７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示の電力変換装置のように、一般に、電力変換装置は、複数のパワーモジュールを均等に使用することにより複数のパワーモジュールの寿命を平準化する。

【0005】

しかし、全てのパワーモジュールの品質が均一であるとは限らない。このため、複数のパワーモジュールを均等に使用したとしても、パワーモジュールの寿命にはばらつきが生じる。言い換えれば、パワーモジュールの寿命は、当該パワーモジュールの品質に依存する。各パワーモジュールの品質を正確に測定することは容易ではない。故に、寿命が早くに尽きるパワーモジュールを予測することは困難である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のパワーモジュールを有する電力変換装置と当該電力変換装置からの電力を基に駆動する負荷デバイスとを含んだ対象システムを制御する制御装置が、電力変換装置に接続された１以上のインターフェースであるインターフェース部と、１以上のインターフェースに接続された１以上のプロセッサであるプロセッサ部とを有する。プロセッサ部が、Ｎ台のパワーモジュールのうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）の第１のパワーモジュールの各々の稼働量を、Ｘ台の第１のパワーモジュール以外のパワーモジュールであるＹ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）の第２のパワーモジュールのいずれの稼働量よりも多く維持する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、Ｘ台の第１のパワーモジュールがＹ台の第２のパワーモジュールよりも早くに寿命が尽きる可能性が高いことが容易にわかる。すなわち、各パワーモジュールの品質が正確にわからなくても、いずれのパワーモジュールの寿命が早くに尽きるかの予測がし易い。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１に係る制御装置の構成を示す。

【図2】ＩＮＶ（インバータモジュール）の寿命の考え方の一例を示す。

【図3】ＩＮＶに関し、電流と温度の関係の一例を示す。

【図4】ＩＮＶに関し、温度変化と寿命の関係の一例を示す。

【図5】エレベーターシステムの１回の運転に関し、エレベーターの乗りかご速度と、モータに提供される電流と、ＩＮＶの温度との関係の一例を示す。

【図6】ＩＮＶ管理テーブルの構成を示す。

【図7】寿命テーブルの構成を示す。

【図8】運転制御処理の流れを示す。

【図9】実施例１での、停止対象のＩＮＶの切り替え、を示す。

【図10】寿命予測処理の流れを示す。

【図11】実施例２での、停止対象のＩＮＶの切り替え、を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下の説明では、「インターフェース部」は、１以上のインターフェースでよい。当該１以上のインターフェースは、１以上の同種の通信インターフェースデバイスであってもよいし２以上の異種の通信インターフェースデバイスであってもよい。

【0010】

また、以下の説明では、「メモリ部」は、１以上のメモリであり、典型的には主記憶デバイスでよい。メモリ部における少なくとも１つのメモリは、揮発性メモリであってもよいし不揮発性メモリであってもよい。

【0011】

また、以下の説明では、以下の説明では、１以上のＰＤＥＶであり、典型的には補助記憶デバイスでよい。「ＰＤＥＶ」は、物理的な記憶デバイスを意味し、典型的には、不揮発性の記憶デバイスである。

【0012】

また、以下の説明では、「記憶部」は、メモリ部及びＰＤＥＶ部のうちの少なくともメモリ部である。

【0013】

また、以下の説明では、「プロセッサ部」は、１以上のプロセッサである。少なくとも１つのプロセッサは、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなマイクロプロセッサであるが、ＧＵＰ（Graphics Processing Unit）のような他種のプロセッサでもよい。１以上のプロセッサの各々は、シングルコアでもよいしマルチコアでもよい。プロセッサは、処理の一部又は全部を行うハードウェア回路（例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）又はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit））を含んでもよい。

【0014】

また、以下の説明では、「ｘｘｘテーブル」といった表現にて情報を説明することがあるが、情報は、どのようなデータ構造で表現されていてもよい。すなわち、情報がデータ構造に依存しないことを示すために、「ｘｘｘテーブル」を「ｘｘｘ情報」と言うことができる。また、以下の説明において、各テーブルの構成は一例であり、１つのテーブルは、２以上のテーブルに分割されてもよいし、２以上のテーブルの全部又は一部が１つのテーブルであってもよい。

【0015】

また、以下の説明では、「プログラム」を主語として処理を説明する場合があるが、プログラムは、プロセッサ部によって実行されることで、定められた処理を、適宜にメモリ部及び／又はインターフェース部等を用いながら行うため、処理の主語が、プロセッサ部（或いは、そのプロセッサ部を有するコントローラのようなデバイス）とされてもよい。プログラムは、プログラムソースから計算機のような装置にインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバ又は計算機が読み取り可能な（例えば非一時的な）記録媒体であってもよい。また、以下の説明において、２以上のプログラムが１つのプログラムとして実現されてもよいし、１つのプログラムが２以上のプログラムとして実現されてもよい。

【0016】

また、以下の説明では、同種の要素を区別しないで説明する場合には、参照符号を使用し、同種の要素を区別する場合は、要素のＩＤを使用することがある。例えば、インバータモジュール（以下、ＩＮＶ）を区別しない場合には、「ＩＮＶ１１１」と言い、ＩＮＶを区別する場合には、「ＩＮＶ１」、「ＩＮＶ２」、のように言うことがある。

【0017】

以下、本発明の幾つかの実施例を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。

【実施例1】

【0018】

図１は、実施例１に係る制御装置の構成を示す。

【0019】

制御装置１０１により制御される対象システムの一例として、エレベーターシステム１０２が採用されている。エレベーターシステム１０２は、乗りかご１２１と、釣合おもり１２２と、乗りかご１２１及び釣合おもり１２２を釣瓶状に懸架する主ロープ１２４と、Ｎ台（Ｎは２以上の整数）のインバータモジュール（以下、ＩＮＶ）１１１を有する電力変換装置１１０と、電力変換装置１１０から供給された電力を基に駆動することで主ロープ１２４を介して乗りかご１２１を昇降させるモータ１２３と、モータ１２３の回転速度を検出する速度センサ１２５と、モータ１２３の回転速度を弱める（例えばゼロにする）ブレーキ１２６とを有する。ＩＮＶ１１１が、パワーモジュールの一例である。ＩＮＶ１１１は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）モジュールである。

【0020】

制御装置１０１は、インターフェース部１５１と、記憶部１５２と、それらに接続されたプロセッサ部１５３とを有する。

【0021】

インターフェース部１５１は、エレベーターシステム１０２に接続された１以上のインターフェースデバイスを含む。具体的には、例えば、インターフェース部１５１は、電力変換装置１１０に接続されたインターフェースデバイスと、速度センサ１２５に接続されたインターフェースデバイスと、乗りかご１２１の開閉扉（図示せず）の開閉指令に応答して開閉扉を開閉するデバイス（図示せず）に接続されたインターフェースデバイスと、エレベーターシステム１０２の管理システム１８１とに接続されたインターフェースデバイスとを含む。なお、管理システム１８１は、一以上の計算機で構成されてよい。制御装置１０１のプロセッサ部１５３は、インターフェース部１５１を介して、管理システム１８１に表示用情報を表示することができる。

【0022】

記憶部１５２は、プログラムや情報を記憶する。プログラムとしては、例えば、エレベーターシステム１０２の運転を制御する運転制御プログラム１６１と、ＩＮＶ１１１の寿命を予測する寿命予測プログラム１６２とがある。情報としては、例えば、各ＩＮＶ１１１に関する情報を保持するＩＮＶ管理テーブル１７１と、ＩＮＶ１１１と寿命との関係を示す寿命テーブル１７２とがある。

【0023】

プロセッサ部１５３は、記憶部１５２内のプログラムを実行することで、記憶部１５２内の情報を参照したり、エレベーターシステム１０２を制御したりする。

【0024】

図２は、ＩＮＶ１１１の寿命の考え方の一例を示す。

【0025】

電力変換装置１１０が有するＩＮＶ１１１の台数Ｎは、下記の（ｐ）及び（ｑ）、
（ｐ）ＩＮＶ１１１の負担とＩＮＶ１１１の推定寿命との関係、及び、
（ｑ）全てのＩＮＶ１１１を均等に使用したと仮定した場合の各ＩＮＶ１１１の目標寿命、
から定まるＩＮＶ台数よりも小さい値である。これにより、特定のＸ台のＩＮＶ１１１の稼働量を多く維持することが行いやすくなる。具体的には、例えば、以下の通りである。

【0026】

例えば、参照符号２０１が示すように、ＩＮＶ１１１の負担を１０％に維持した場合の当該ＩＮＶ１１１の推定寿命が１０年であると定義する。この場合、モータ１２３に１００％の負担を与えるためには、Ｎ＝１０（＝１００％÷１０％）である。

【0027】

この前提を基準に、ＩＮＶ１１１の負担をｍ倍すると、ＩＮＶ１１１の寿命が１／ｍ倍になるとする。

【0028】

例えば、参照符号２０２が示すように、ＩＮＶ１１１の負担を１２．５％に維持するとする。ｍ＝１．２５（＝１２．５％÷１０％）のため、ＩＮＶ１１１の推定寿命は、８年（＝１０×１／１．２５）となる。また、Ｎの値も８となる（１００％÷１２．５％）。

【0029】

また、例えば、参照符号２０３が示すように、ＩＮＶ１１１の負担を２０％に維持するとする。ｍ＝２（＝２０％÷１０％）のため、ＩＮＶ１１１の推定寿命は、５年（＝１０×１／２）となる。また、Ｎの値も５となる（１００％÷２０％）。

【0030】

このような考え方を一例として、Ｎを決定することができる。本実施例では、ＩＮＶ１１１の目標寿命を８年以上と考えるため、Ｎ＝８が採用される（参照符号２０２）。Ｎが小さい程、Ｎ台のＩＮＶ１１１を均等に使用したと仮定した場合、各ＩＮＶ１１１の負担は必然的に高くなり、結果として、各ＩＮＶ１１１の寿命は短くなる。

【0031】

ＩＮＶ１１１の負担が大きいと、ＩＮＶ１１１からの電流の値も高くなり、結果として、ＩＮＶ１１１の温度変化が大きくなる。ＩＮＶ１１１のようなパワーモジュールは、半導体素子を含むため、温度や温度変化が寿命に影響する。

【0032】

図３は、ＩＮＶ１１１に関し、電流と温度の関係の一例を示す。

【0033】

例えば、或る時間スイッチング素子がオン状態であると（或る時間電流Ｉｃが流れると）、その時間をかけてケース温度Ｔｃ及びジャンクション温度Ｔｊが上昇する。スイッチング素子がターンオフすると、Ｔｃ及びＴｊは下がる。ここでは、放熱フィン温度Ｔｆを基準として、ＴｆとＴｃのピークとの差がΔＴｃであり、ＴｆとＴｊのピークとの差がΔＴｊである。

【0034】

図４は、ＩＮＶ１１１に関し、温度変化と寿命の関係の一例を示す。

【0035】

図４に例示するように、ＩＮＶ１１１の寿命（ここでは、熱ストレスによる寿命であるパワーサイクル寿命）は、温度変化（ΔＴｊ）が大きいと減る。また、使用温度が高いと、ＩＮＶ１１１の寿命が減る。なお、Ｔｊｍｉｎは、Ｔｊの最低値である。Ｔｊｍａｘは、Ｔｊの最大値である。

【0036】

図５は、エレベーターシステム１０２の１回の運転に関し、エレベーターの乗りかご速度と、モータ１２３に提供される電流と、ＩＮＶ１１１の温度との関係の一例を示す。なお、図５は、積載１００％の上昇方向運転時の関係を示す。典型的には、運転方向が異なると、電流波形も異なる。

【0037】

エレベーターシステム１０２の１回の運転は、乗りかご１２１が昇降を開始してから停止することである。具体的には、例えば、１回の運転では、開始期間Ｐ１と、定速期間Ｐ２と、停止期間Ｐ３とがある。乗りかご１２１の開閉扉の開閉後に、開始期間Ｐ１において乗りかご１２１が徐々に加速し（モータ１２３の回転速度が徐々に早くなり）、一定の速度に達すると、定速期間Ｐ２になる。定速期間Ｐ２では、乗りかご１２１の速度が一定である（モータ１２３の回転速度が一定である）。停止までの残り距離が或る距離に達すると、停止期間Ｐ３に入る。停止期間Ｐ３では、乗りかご１２１が徐々に減速してやがて停止する（モータ１２３の回転速度が徐々に減速してやがて停止する）。そして、再び開閉扉の開閉が生じる。移動距離（移動元のフロアと移動先のフロアとの距離）に応じて、定速期間Ｐ２は無くてもよいし、加速及び減速での傾き（単位時間当たりの加速量又は減速量）は異なってもよい。

【0038】

期間Ｐ１〜Ｐ３において、開始期間Ｐ１で最も大きい電流値が必要となる。定速期間Ｐ２では、必要とされる電流値が減り、停止期間Ｐ３では、必要とされる電流が更に減る。

【0039】

期間Ｐ１〜Ｐ３において、開始期間Ｐ１での大きい電流を受けて、温度（例えばＴｊ）はピークに達する。その後、定速期間Ｐ２及び停止期間Ｐ３にかけて徐々に温度が下がる。

【0040】

図５に例示する運転の制御は、運転制御プログラム１６１により行われる。具体的には、例えば、運転制御プログラム１６１が、電力変換装置１１０において停止対象となるＩＮＶ１１１を切り替えることで、モータ１２３への電流の値を制御し、以って、モータ１２３の回転速度を制御する。

【0041】

図６は、ＩＮＶ管理テーブル１７１の構成を示す。

【0042】

ＩＮＶ管理テーブル１７１は、ＩＮＶ１１１と運転に関する情報との関係を保持する。具体的には、例えば、ＩＮＶ管理テーブル１７１は、各ＩＮＶ１１１について、ＩＮＶ番号（ＩＮＶ１１１の番号）と、ＩＮＶ１１１が使用された運転の回数とを示す。

【0043】

図７は、寿命テーブル１７２の構成を示す。

【0044】

寿命テーブル１７２は、ＩＮＶ１１１の負担と、ＩＮＶ１１１が使用された運転の回数と、ＩＮＶ１１１の寿命との関係を保持する。図７の例によれば、ＩＮＶ１１１の実質負担が２０％のケースにおいて、運転回数がＣ３回ならば、寿命はＬ３である。

【0045】

図８は、運転制御処理の流れを示す。

【0046】

運転制御プログラム１６１は、Ｋ回の運転毎に（Ｋは自然数、本実施例ではＫ＝１）、停止対象のＩＮＶ１１１の切り替え（Ｓ８０１）と、テーブル更新（Ｓ８０２）とを行う。Ｓ８０２では、運転制御プログラム１６１は、ＩＮＶ管理テーブル１７１で管理されているＩＮＶ１〜８のうちの使用されたＩＮＶ（つまり停止対象とされたＩＮＶ以外のＩＮＶ）の各々について、運転回数にＫを加算する。

【0047】

すなわち、運転制御プログラム１６１は、Ｎ台のＩＮＶ１１１のうちのＸ台（Ｘは１以上Ｎ未満の整数）のＩＮＶ１１１の各々の稼働量を、Ｙ台（Ｙ＝Ｎ−Ｘ）のＩＮＶ１１１のいずれの稼働量よりも多く維持するようになっている。稼働量の一例が、運転回数である。すなわち、本実施例では、Ｘ台のＩＮＶ１１１の各々について、カウントされる運転回数を、Ｙ台のＩＮＶ１１１のいずれについてカウントされる運転回数よりも多く維持する。これにより、Ｘ台のＩＮＶ１１１がＹ台のＩＮＶ１１１よりも早くに寿命が尽きることが容易に予測できる。故に、寿命が早くに尽きるＩＮＶ１１１を予測して寿命が尽きる前に当該ＩＮＶ１１１を交換するといった措置を取ることができる。

【0048】

図９は、本実施例での、停止対象のＩＮＶ１１１の切り替え、を示す。

【0049】

本実施例では、Ｎ＝８であるため、ＩＮＶ１〜８が存在する。

【0050】

本実施例では、Ｘ＝１である。Ｘ台のＩＮＶ１１１は、ＩＮＶ１である。従って、Ｙ＝７（＝８−１）である。Ｙ台のＩＮＶ１１１は、ＩＮＶ２〜８である。ＩＮＶ１が、Ｘ台の第１のパワーモジュールの一例である。ＩＮＶ２〜８が、Ｙ台の第２のパワーモジュールの一例である。

【0051】

運転制御プログラム１６１は、下記（Ａ）及び（Ｂ）、
（Ａ）ＩＮＶ２〜８から、直前回の（Ａ）で選択されたＰ台（Ｐは１以上Ｙ未満の整数）の停止対象のＩＮＶと少なくとも一部が異なるＰ台（今回のＰ＝直前回のＰ、又は、今回のＰ≠直前回のＰ）の停止対象のＩＮＶを選択し、
（Ｂ）今回の（Ａ）で選択されたＰ台の停止対象のＩＮＶを停止する、
を定期的に又は不定期的に行うことで、ＩＮＶ１についての運転回数を、ＩＮＶ２〜８の各々の運転回数よりも多く維持する。

【0052】

なお、運転制御プログラム１６１は、ＩＮＶ１の停止量（例えば、ＩＮＶ１が停止対象となる運転の回数）を、ゼロ、又は、ＩＮＶ２〜８のいずれのＩＮＶの停止量よりも少なく維持する。すなわち、本実施例では、ＩＮＶ１は、停止対象とされることが無いが、ＩＮＶ２〜８のいずれのパワーモジュールよりも少ない頻度で停止対象とされてもよい。

【0053】

上述したように、運転制御プログラム１６１は、エレベーターシステム１０２をＫ回運転する毎に（Ｋは自然数）、（Ａ）及び（Ｂ）を行う。図４に示したように、各回の運転では温度変化が生じるため、Ｋ回の運転毎に（Ａ）及び（Ｂ）を行うことは、ＩＮＶ１１１の寿命制御の点で好ましいと考えられる。

【0054】

本実施例では、Ｐ＝１且つＫ＝１である。具体的には、本実施例では、図９に示すように、運転毎に、ＩＮＶ２〜８の範囲で、停止対象とされるＩＮＶの番号は１インクリメントされる。つまり、ラウンドロビンで、停止対象が変わる。これは、ＩＮＶ２〜８の稼働量を均等に維持することの一例である。このため、ＩＮＶ２〜８については、寿命を平準化することができる。

【0055】

本実施例では、上述したように、Ｘ＝１及びＰ＝１であるが、Ｘ及びＰの各々の値は、Ｎ台のＩＮＶ１１１のうち、寿命が相対的に早くに尽きるＩＮＶの目標寿命と、Ｎの値を決める根拠となった目標寿命とに基づいて定まる。具体的には、例えば、ＩＮＶの負担Ｆ％に対して、ＩＮＶの推定寿命Ｇ年とした場合、上述の例では、Ｆ＝１０のときＧ＝１０である。また、上述の例では、Ｆをｍ倍するとＧが１／ｍ倍となる。このため、ＩＮＶ１の目標寿命を５年とした場合（Ｇ＝５）、ＩＮＶ１の負担は２０％である（Ｆ＝２０）。一方、残りのＩＮＶ２〜８の各々については、Ｎ＝８とされた根拠となった目標寿命が８年以上であるが、Ｐ＝１で、その目標寿命を達成することが期待できる。Ｐ＝１とすれば、ＩＮＶ２〜８のうち運転中に使用されるＩＮＶは６台であり、６台のＩＮＶの各々の負担Ｌは、（１００％−２０％）÷６≒１３．３％となるが（「Ｌ＝｛１００％−（Ｘ＊Ｆ％）｝÷（Ｙ−Ｐ）」の一例）、実質負担Ｕは、１３．３％×６／７≒１１．４％となり（「Ｕ＝Ｌ＊｛（Ｙ−Ｐ）／Ｙ｝」の一例）、１２．５％（＝目標寿命８年のときのＩＮＶ負担（図２参照））以下になるからである。つまり、結果として、ＩＮＶ２〜８の各々の推定寿命は、約８．７年となる。このように、本実施例では、寿命が相対的に早くに尽きるＩＮＶ１１１の予測がし易いことと、残りのＩＮＶ１１１の寿命を目標寿命以上とすることの両方を実現することが期待できる。

【0056】

また、本実施例では、運転制御プログラム１６１は、エレベーターシステム１０２のメンテナンス期間中、又は、ＩＮＶ１が故障した場合、ＩＮＶ１を停止し、ＩＮＶ２〜８の稼働を維持する。すなわち、エレベーターシステム１０２のメンテナンス期間中、又は、ＩＮＶ１が故障した場合でも、エレベーターシステム１０２の運転を維持することができる。作業員は、ＩＮＶ１が停止している間に、ＩＮＶ１を交換することができる。なお、例えば、電力変換装置１１０が、ＩＮＶ１を電気的に切断する機構（例えばスイッチ）９０１を有していて、運転制御プログラム１６１は、ＩＮＶ１の停止として、当該機構９０１によりＩＮＶ１を電気的に切断する処理を行ってよい。

【0057】

また、本実施例では、ＩＮＶ１は、ＩＮＶ２〜８よりも取り出し作業側（具体的には、例えば、ＩＮＶの交換作業側）に近い位置に設けられているＩＮＶ１１１である。本実施例では、ＩＮＶ１の寿命が相対的に早く尽きる可能性が高く、残りのＩＮＶ２〜８は同時期に寿命が尽きる可能性が高い。このため、ＩＮＶ１のみが独立した交換対象となり、ＩＮＶ２〜８の交換は電力変換装置１１０の交換となる見込みが高い。このため、取り出し作業に最も近い位置にあるＩＮＶ１が高負担のＩＮＶとされることで、ＩＮＶ１の交換作業を行い易い。つまり、短時間でＩＮＶ１を交換できることが期待できる。

【0058】

また、本実施例では、ＩＮＶ１（Ｘ台の第１のパワーモジュールのうちの少なくとも１つの一例）については、ＩＮＶ２〜８と比して、多くのセンサが設けられている、多くの種類のセンサが設けられている、及び、当該残りのパワーモジュールについては設けられていない種類のセンサが設けられている、のうちの少なくとも１つである。具体的には、例えば、ＩＮＶ１についてのセンサ群（１以上のセンサ）９０２Ａについて、ＩＮＶ２〜８の各々についてのセンサ群９０２Ｂと比較すると、センサの数が多い、センサの種類が多い、及び、センサ群９０２Ｂには無いセンサを含んでいる、のうちの少なくとも１つに該当する。つまり、センサ群９０２Ａは、センサ群９０２Ｂよりも、ＩＮＶ１１１をより詳細に解析するためのセンサ群である。ＩＮＶ１は、ＩＮＶ２〜８よりも高負担のため、センサ群９０２ＡがＩＮＶ１について設けられることで、ＩＮＶをより詳細に解析できることが期待できる。また、そのようなセンサ群９０２Ａは高負担のＩＮＶ１についてのみ設けられればよいため、資源の節約も実現できる。

【0059】

また、本実施例では、図２及び図９を参照して説明した通り、ＩＮＶ負担から推定寿命がわかるが、ＩＮＶ負担と運転回数との関係から、より正確な寿命予測をすることができる。具体的には、例えば、寿命予測プログラム１６２が、定期的に（又は、１回の運転が終了する都度に）、図１０に例示の寿命予測処理を開始する。寿命予測プログラム１６２は、各ＩＮＶ１１１（例えば、前回の寿命予測処理以降に運転回数が更新された各ＩＮＶ１１１）について、ＩＮＶ１１１に対応した運転回数（ＩＮＶ管理テーブルに記録されている運転回数）と、当該ＩＮＶ１１１の負担とに対応した寿命を、寿命テーブル１７２から特定する（Ｓ１００１）。特定した寿命（予測寿命）が尽きそうな（例えば、予測寿命までの運転回数が所定運転回数未満である）ＩＮＶ１１１があれば（Ｓ１００２：Ｙ）、寿命予測プログラム１６２は、そのＩＮＶ１１１の番号を含んだ警告を、管理システム１８１に通知（出力）する（Ｓ１００３）。これにより、寿命が尽きる前にＩＮＶ１を交換することの確実性を高めることができる。

【実施例2】

【0060】

実施例２を説明する。その際、実施例１との相違点を主に説明し、実施例１との共通点については説明を省略又は簡略する。

【0061】

図１１は、実施例２での、停止対象のＩＮＶ１１１の切り替え、を示す。

【0062】

本実施例では、Ｘ＝２である。Ｘ台のＩＮＶ１１１は、ＩＮＶ１及び２である。従って、Ｙ＝６（＝８−２）である。Ｙ台のＩＮＶ１１１は、ＩＮＶ３〜８である。ＩＮＶ１及び２が、Ｘ台の第１のパワーモジュールの一例である。ＩＮＶ３〜８が、Ｙ台の第２のパワーモジュールの一例である。

【0063】

本実施例では、各回の運転において停止対象のＩＮＶの数Ｐは、３である。具体的には、運転制御プログラム１６１は、ＩＮＶ３〜８から、直前回に選択された３台の停止対象のＩＮＶと少なくとも一部（図１１の例では全部）が異なる３台の停止対象のＩＮＶを選択し、その選択された３台の停止対象のＩＮＶを停止する。すなわち、ＩＮＶ３〜５とＩＮＶ６〜８が、交互に、停止対象となる。なお、３台のＩＮＶは、連続して並んだ３台のＩＮＶである必要は無く、例えば、ＩＮＶ３、５及び７と、ＩＮＶ４、６および８のように、少なくとも１つのＩＮＶ１１１を隔てた２台以上のＩＮＶ１１１が、Ｐ台のＩＮＶ１１１であってもよい。

【0064】

本実施例では、Ｘ＝２及びＰ＝３であるが、Ｘ及びＰの各々の値は、実施例１と同様、Ｎ台のＩＮＶ１１１のうち、寿命が相対的に早くに尽きるＩＮＶの目標寿命と、Ｎの値を決める根拠となった目標寿命とに基づいて定まる。具体的には、例えば、ＩＮＶ１及び２の各々の目標寿命を５年とした場合、ＩＮＶ１及び２の各々の負担は２０％である。一方、残りのＩＮＶ３〜８の各々については、Ｎ＝８とされた根拠となった目標寿命が８年以上であるが、Ｐ＝３で、その目標寿命を達成することが期待できる。Ｐ＝３とすれば、ＩＮＶ３〜８のうち運転中に使用されるＩＮＶは３台であり、３台のＩＮＶの各々の負担は、（１００％−２＊２０％）÷３＝２０％となるが、実質負担は、２０％×３／６＝１０％となり、１２．５％（＝目標寿命８年のときのＩＮＶ負担（図２参照））以下になるからである。つまり、結果として、ＩＮＶ３〜８の各々の推定寿命は、１０年となる。

【0065】

以上のように、高負担とするＩＮＶ１１１の数Ｘ、及び、停止対象とするＩＮＶの数Ｐのいずれも、１より大きくても、寿命が相対的に早くに尽きるＩＮＶ１１１の予測がし易いことと、残りのＩＮＶ１１１の寿命を目標寿命以上とすることの両方を実現することが期待できる。

【実施例3】

【0066】

実施例３を説明する。その際、実施例１及び２との相違点を主に説明し、実施例１及び２との共通点については説明を省略又は簡略する。

【0067】

実施例３では、Ｎ台のＩＮＶ１１１の各々について、当該ＩＮＶ１１１の稼働量は、エレベーターシステム１０２の運転回数に代えて又は加えて、エレベーターシステム１０２の運転時間（例えば、運転時間の累積値又は平均値）及び運転頻度（例えば、運転と次の運転までの時間間隔の累積値又は平均値）のうちの少なくとも１つを含む。

【0068】

本実施例では、ＩＮＶ管理テーブル１７１は、ＩＮＶ１１１毎に、運転回数に代えて又は加えて、運転回数以外の情報、例えば、運転方向（上昇と下降のどちらであるか）、乗りかご１２１内の重量、運転時間、運転頻度、期間Ｐ１〜Ｐ３の各々での電流値、ＩＮＶ１１１の温度（例えばＴｊ）、及び、ＩＮＶ１１１の温度変化（例えばΔＴｊ）の少なくとも１つを保持する。このような情報は、Ｋ回の運転の都度に、運転制御プログラム１６１によりＩＮＶ管理テーブル１７１に記録される。また、寿命テーブル１７２は、運転回数に代えて又は加えて、運転回数以外の上述の情報について、寿命を示す。寿命予測プログラム１６２は、各ＩＮＶ１１１について、当該ＩＮＶ１１１の負担（実質負担）と、そのようなＩＮＶ管理テーブル１７１及び寿命テーブル１７２とを基に、当該ＩＮＶ１１１の寿命を予測する。

【0069】

以上が、本実施例についての説明である。なお、本実施例では、運転制御プログラム１６１は、１回の運転における期間Ｐ１〜Ｐ３の少なくとも１つにおいて、停止対象のＩＮＶ１１１を増やす又は減らすといったことを行ってよい。例えば、期間Ｐ１では、停止対象のＩＮＶ１１１の台数Ｐが、最も少なく、期間Ｐ２及びＰ３と進むにつれて、Ｐの値は、大きくされてもよい。

【0070】

以上、本発明の幾つかの実施例を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこれらの実施例にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。

【0071】

例えば、本発明は、インバータモジュールに代えて、インバータモジュールとしてのパワーモジュール以外のパワーモジュール（例えばコンバータモジュール）にも適用されてもよい。

【0072】

また、例えば、寿命テーブル１７２を、制御装置１０１の記憶部１５２が必ずしも格納していなくてもよい。例えば、制御装置１０１（運転制御プログラム１６１）が、運転ログを記憶部１５２に蓄積し、蓄積した運転ログを管理システム１８１のような外部システムに出力してもよい。運転ログを元に詳細な分析をすることが期待できる。

【符号の説明】

【0073】

１０１…制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】