JPH08149609A - 電動無人車の充電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バッテリに悪影響を与えることなく充電が可能
であり、しかもバッテリ容量を増大しなくてもバッテリ
の過少容量状態の発生が少ない電動無人車の充電制御装
置を提供する。 【構成及び効果】電動無人車１は、バッテリ駆動の走行
モータにより作業ステーション間を走行し、作業ステー
ションに停車した電動無人車の車載電気負荷には負荷電
流が、上記バッテリには充電電流をそれぞれ給電され
る。車載電気負荷が消費する負荷電流に一定の目標電流
値を加えて給電が行われる（１０８）。このようにすれ
ば、車載電気負荷の負荷電流の変動にかかわらずバッテ
リ充電電流を最適値に維持することができ、バッテリに
悪影響を与えない条件下における最短時間でバッテリ充
電を完了することができる。また、バッテリ充電電流が
最適な一定値となるようにフィードバック制御してもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動無人車の充電制御
装置に関する。

【０００２】

【従来技術】特開平３−３６９０３号公報は、直前の作
業ステーションから現在の作業ステーションまでの移動
時に消費した車載のバッテリの減少容量値ＡＨを各作業
ステーションの作業時間Ｔで除算して各作業ステーショ
ン毎に求めた充電電流値Ａで、停車中の電動無人車のバ
ッテリを充電する電動無人車の充電制御装置を提案して
いる。

【０００３】特開平５−１５０７２号公報は、作業ステ
ーションに停車中の電動無人車に一定の給電電流を給電
し、電動無人車はこの給電電流の一部を車載電気負荷駆
動用の負荷電流として消費し、残った充電電流でバッテ
リを充電するとともに、定期的に所定の容量値までバッ
テリを特別に充電することを提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した前者の公報に
よれば、バッテリが過少容量となることは防止できるも
のの、例えば長時間の移動後、作業時間が短いケースな
どでは、充電電流値Ａが過大となり、大電流急速充電に
よりバッテリ寿命を著しく損傷するという問題がある。
もちろん、車載するバッテリを大容量としてその充電時
の電流密度を低減すれば、上記問題を解決することがで
きるが、電動無人車の重量、体格が増大してしまい、走
行電力消費も増大してしまい、実用上、著しく不利であ
る。

【０００５】一方、後者の公報では、充電容量不足分を
定期的に強制充電するので、バッテリが過少容量となる
ことも防止できる。しかしながら、発生した充電容量不
足分を定期的に強制充電するので、この強制充電期間中
に作業が終了したとしても、発車できず、サイクルタイ
ムの延長やばらつきを招いてしまう。また、検出した充
電容量不足分を上記前者の公報の技術により今回の作業
時間で割って今回の作業時間中に所定の容量水準まで復
帰することもできるが、上記前者の公報と同じく大電流
急速充電によりバッテリ寿命を著しく短縮するという問
題を生じてしまう。更に、上記と同様に、車載するバッ
テリを大容量としてその充電時の電流密度を低減すれ
ば、上記バッテリ寿命短縮問題を解決することができる
が、上記と同様に電動無人車の重量、体格が増大してし
まい、走行電力消費も増大してしまい、実用上、著しく
不利である。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、バッテリに悪影響を与えることなく充電が可能で
あり、しかもバッテリ容量を増大しなくてもバッテリの
過少容量状態の発生が少ない電動無人車の充電制御装置
を提供することを、その目的としている。また、本発明
は、バッテリに悪影響を与えることなく充電が可能であ
り、しかもバッテリ容量を増大しなくてもバッテリの過
少容量状態の発生を防止可能な電動無人車の充電制御装
置を提供することを、その目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
少なくとも走行モータ給電用のバッテリ及び車載電気負
荷を備えて複数の作業ステーション間を移動しつつ前記
各作業ステーション毎に停車して前記車載電気負荷を用
いて作業を行う電動無人車に給電可能に前記各作業ステ
ーションに近接配置されるとともに、前記車載電気負荷
に負荷電流を、前記バッテリに充電電流を給電する給電
手段を備える電動無人車の充電制御装置において、前記
負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、前記負荷電流
に基づいて前記給電手段の給電電流を前記負荷電流と一
定の目標電流値との合計値に等しい値に制御する制御手
段とを備える電動無人車の充電制御装置である。

【０００８】本発明の第２の構成は、少なくとも走行モ
ータ給電用のバッテリ及び車載電気負荷を備えて複数の
作業ステーション間を定期移動しつつ前記各作業ステー
ション毎に停車して前記車載電気負荷を用いて作業を行
う電動無人車に給電可能に前記各作業ステーションに近
接配置されるとともに、前記車載電気負荷に負荷電流
を、前記バッテリに充電電流を給電する給電手段を備え
る電動無人車の充電制御装置において、前記充電電流を
検出する充電電流検出手段と、前記充電電流に基づいて
前記充電電流を一定の目標電流値に設定する制御手段と
を備えることを特徴とする電動無人車の充電制御装置で
ある。

【０００９】本発明の第３の構成は、上記第１又は第２
の構成において更に、前記バッテリが、前記電動作業車
の１サイクルの作業周期における前記受電により所定の
容量値まで充電されるものであることを特徴としてい
る。本発明の第３の構成は、上記第１〜第３のいずれか
の構成において更に、前記バッテリが所定の目標容量値
まで充電されたことを検出する容量検出手段を備え、前
記制御手段が、前記バッテリが前記一定の目標電流値に
よる充電により前記目標容量値まで充電された場合に前
記バッテリへの充電電圧を所定の定電圧値に制御するも
のであることを特徴としている。

【００１０】

【作用及び発明の効果】本発明の各構成において、電動
無人車は、バッテリ駆動の走行モータにより作業ステー
ション間を走行し、作業ステーションに停車した電動無
人車の車載電気負荷には負荷電流が、上記バッテリには
充電電流をそれぞれ給電される。特に、第１の構成によ
れば、車載電気負荷が消費する負荷電流に一定の目標電
流値を加えて給電が行われる。このようにすれば、車載
電気負荷の負荷電流の変動にかかわらずバッテリ充電電
流を最適値に維持することができ、バッテリに悪影響を
与えない条件下における最短時間でバッテリ充電を完了
することができるので、バッテリ寿命の延長をはかりつ
つ、しかもバッテリ容量を増大しなくてもバッテリの過
少容量状態の発生を容易に低減乃至防止することができ
る。更に、本実施例では、充電電流が一定であるので、
充電効率の変動が少なく、実際の充電アンペアアワーを
容易かつ高信頼性にての推定又は算出することができる
ので、容量管理が容易となる効果も奏する。

【００１１】また、第２の構成によれば、バッテリ充電
電流が最適な一定値となるようにフィードバック制御す
るので、第１の構成と同様の作用効果を奏することがで
きる。更に、本実施例では、上記第１の構成に比べて負
荷電流の急変によっても充電電流を一定に制御するのが
容易であり、充電電流の急変に伴う充電効率の変化が少
なく、充電容量の推定乃至算出が容易かつ高精度となる
利点を有する。

【００１２】本発明の第３の構成によれば、上記第１又
は第２の構成において更に、バッテリは、電動作業車の
１サイクルの作業周期における受電により所定の容量値
まで充電される。すなわち、１サイクルの作業周期にお
ける各作業時間の和×上記一定の目標電流値からなるサ
イクル充電電流の積分値（ＡＨｃ）は、１サイクルの作
業周期におけるバッテリの放電電流の積分値（ＡＨｄ）
よりも大きく設定される。このようにすれば、バッテリ
寿命に悪影響を与えることなく運転中にバッテリ容量が
過少となることを防止でき、また、バッテリ容量をいた
ずらに増大することも回避できる。

【００１３】好適例において、上記一定の充電電流値に
おけるバッテリの耐久寿命直前時におけるバッテリの充
電効率を（放電アンペアアワー／充電アンペアアワー）
をηとするとき、ＡＨｃ／η＝ ＡＨｄとすればバッテ
リの小型化も実現することができる。なお、上記ＡＨｃ
／ηに更に例えば１．１程度の余裕率を掛ければ、バッ
テリ容量のばらつきなどに対処しつつバッテリの小型化
を図り、かつ、バッテリ容量不足を回避し、バッテリ寿
命の短縮を防止することができる。

【００１４】本発明の第４の構成によれば、上記第１〜
第３のいずれかの構成において更に、バッテリが所定の
目標容量値まで充電された場合にバッテリへの充電電圧
を所定の定電圧値に制御する。このようにすれば、充電
完了後の車載電気負荷の駆動を行いつつ過充電を防止
し、かつ、バッテリ容量の減少も防止することができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。 （実施例１）本発明の電動無人車の充電制御装置の一実
施例を図１〜図３を参照して説明する。

【００１６】図１において、１は電動式の無人搬送車で
あって、走行モータ（図示せず）給電用のバッテリ２及
び車載電気負荷３の他、受電端子４、制御装置５、負荷
電流センサ６及び積算電力計（本発明でいう容量検出手
段）７を有しており、図２に示すように、工場内各所に
配設された各作業ステーション１００〜１０８を所定の
順序で巡回している。

【００１７】また、給電カプラ（本発明でいう給電手段
の一部）８０が各作業ステーション１００〜１０８にそ
れぞれ近接して配設されており（図１参照）、給電カプ
ラ８０は給電装置（本発明でいう給電手段の残部）８か
ら給電されている。給電カプラ８０は、無人搬送車１が
所定の作業位置に停車すると送電端子８１を伸長させて
無人搬送車１の受電端子４に電気的に結合させ、その
後、両端子４、８１を通じて給電が実行される。

【００１８】更に、給電装置８に近接して給電制御装置
（本発明でいう制御手段）９が配設されており、給電制
御装置９は無線送受信装置１０を通じて無人搬送車１の
制御装置５と交信可能となっている。図３は上記各部装
置を電気ブロック図として図示したものであり、一対の
受電端子４は電力ケーブル４０により負荷電流検出用の
直流電流センサ３１を通じて車載電気負荷３に給電する
とともに、積算電力計７を通じてバッテリ２の両端子に
接続されている。また、電力ケーブル４０は図示しない
走行制御装置を通じて走行モータ（図示せず）に給電し
ている。

【００１９】制御装置５は、電流センサ３１、積算電力
計７から信号を受信するとともに、それを無線送受信装
置１０を通じて給電制御装置９に送信する。給電装置８
は、商用交流電圧を整流してバッテリ２の目標電圧から
それより所定値だけ大きい電圧の範囲内の直流電圧を形
成するものであり、内部に、出力する給電電流及び給電
電圧の値を検出して給電制御装置９に出力するセンサ
（図示せず）を内蔵している。

【００２０】給電制御装置９はマイコン装置からなり、
入力される情報に基づいて給電装置８を制御する。した
がって、作業ステーション間の走行時には、バッテリ２
は積算電力計７を通じて走行モータ（図示せず）などの
電気負荷に給電し、作業ステーションに到着して給電装
置８から給電される場合には積算電力計７を通じて充電
される。

【００２１】したがって、積算電力計７の授受電力に基
づいてバッテリ２の容量を算出することができる。 （給電制御動作の説明）次に、給電制御装置９による給
電制御動作を図４のフローチャートを参照して説明す
る。

【００２２】まず、送電端子８１と受電端子４とが結合
されたかどうかを図示しない検出装置により確認し（１
００）、その後、給電装置８に所定の初期値に給電電流
の値を設定して給電開始を指令する（１０２）。次に、
車載電気負荷３が消費する負荷電流を直流電流センサ３
１から読み取るとともに、積算電力計７から積算電力値
を読み取る（１０４）。そして、この負荷電流に一定の
充電電流（ここでは３Ｃに設定）を加えた値に、給電電
流の目標値を設定し（１０６）、この給電電流をこの目
標値に一致させるよう給電装置８に指令する（１０
８）。

【００２３】次に、読み取った上記積算電力値に基づい
て現在容量を算出する（１１０）。本実施例は現在容量
の算出は以下の方式によって行う。すなわち、端子結合
（１００）後に入力される最初の積算電力値と、直前の
作業ステーションでの給電（充電）停止時点での積算電
力値との差を検出することにより、両作業ステーション
間の移動期間における容量減少量がわかる。直前の作業
ステーションでの給電（充電）停止時点でのバッテリ２
の容量は前回の作業ステーションでの充電停止時点で算
出済であるので、このバッテリ容量の今回値（現在容
量）は前回算出の最終容量値から上記容量減少量を差し
引いて算出される。その後、給電（充電）開始とともに
積算電力値が充電側に増加するのでこの増加量（充電積
算電力値）に充電効率ηを掛けて補正済充電積算電力値
を求め、この補正済充電積算電力値と上記バッテリ容量
の今回値（現在容量）とを加算して充電補正済の現在容
量が算出される。

【００２４】次に、上記充電補正済の現在容量が所定の
目標容量に達したかどうかを判別し、達していなければ
ステップ１０４にリターンし、達していれば定電圧充電
に移行する（１１６）。この定電圧充電は給電装置８の
出力電圧を所定の目標電圧値に維持するものであって、
周知であるのでこれ以上の説明を省略する。次に、作業
ステーション１００〜１０８の作業が終了するまで待機
し（１１８）、終了後、給電装置８の給電電圧出力を停
止してルーチンを終了する。

【００２５】なお、ステップ１０８の給電電流を所定レ
ベルに設定するには例えば、検出した給電電流と目標給
電電流との差に基づいて給電電圧断続用のスイッチング
トランジスタのデューティ比をフィードバック制御し、
断続された給電電圧を平滑化して出力すればよい。 （実施例２）他の実施例を図５及びと図６を参照して説
明する。

【００２６】この実施例では、給電装置８は定電圧値
（上記目標電圧値より多少高い値）の給電電圧を出力す
る。マイコン装置からなる制御装置５は本発明でいう制
御手段を構成する。この実施例では、バッテリ２の充電
電流が一定の短時間経過前後の積算電力値の増加分を上
記短時間で割って検出される。そして、バッテリ２は図
５に示すように定電流を出力する電流制御装置２０を通
じて受電端子４から充電される。

【００２７】図６のフローチャートは図４のフロチャー
トにおいて、ステップ１０４〜１０８をステップ２０
４、２０６に変更したものであり、ステップ２０４で積
算電力値及び充電電流値を求め、ステップ２０６で求め
た充電電流値に基づいて電流制御装置２０のオン・デュ
ーティ比をフィードバック制御して充電電流を所定値３
Ｃに設定する。このフィードバック制御の実際は上記実
施例１における給電装置８のフィードバック制御と同じ
であるので、これ以上の説明は省略する。

【００２８】１７は、非充電時にバッテリ２により給電
されて走行モータ（やその他の非充電時作動の電気負
荷）１８への給電電流を制御する走行制御装置である。
もちろん、積算電力計７は充電電流及び放電電流を積算
可能である。なお、ステップ１１６の定電圧充電は、電
流制御装置２０の上記オン・デューティ比を１００％と
し、給電装置８が出力する給電電圧を上記目標電圧値と
すればよい。または、給電装置８が出力する給電電圧は
一定としておいて、バッテリ２の端子電圧に基づいてそ
れが上記目標電圧値となるように電流制御装置２０の上
記オン・デューティ比をフィードバック制御すればよ
い。

【００２９】（実施例３）他の実施例を、以下に説明す
る。この実施例は、作業ステーション１００〜１０８の
間で一連の作業（以下、１サイクルという）を行う期間
における全充電時間（全作業時間に等しいとされる）×
一定の充電電流値（ここでは３Ｃとされる）×充電効率
ηが、１サイクルの作業周期におけるバッテリの放電電
流の積分値（ＡＨｄ）よりも大きく（ここでは余裕率を
１０％取って、１．１倍）に設定する。

【００３０】ただし、充電効率ηは、一定の充電電流値
３Ｃにおけるバッテリの耐久寿命直前時におけるバッテ
リの充電効率（放電アンペアアワー／充電アンペアアワ
ー）とする。このようにすれば、バッテリ容量をいたず
らに増大することなく、作業途中でのバッテリ容量不足
や強制充電によるサイクル時間の無駄な延長を防止する
ことができる。

【００３１】なお上記各実施例では、給電装置８から無
人搬送車１に直流電力を給電したが、交流電力を給電
し、無人搬送車１側でそれを整流してもよいことは当然
である。以上説明したように、上記各実施例によれば、
常時、バッテリ寿命に悪影響を与えない範囲で最も大き
い充電電流値（３Ｃ）で充電を行うことができるので、
バッテリ寿命の延長をはかることができ、しかもバッテ
リ容量を増大しなくてもバッテリの過少容量状態の発生
又はサイクル時間の延長を極力、回避することができ
る。

【００３２】また、充電電流が一定であるので、充電効
率は簡単に算出することができ、又は一定値とすること
ができ、充電した容量の推定が正確、簡単となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動無人車の充電制御装置の一実施例
を示す斜視図である。

【図２】図１の電動無人車と作業ステーションとを示す
ブロック図である。

【図３】図１の電動無人車の回路構成を示すブロック図
である。

【図４】図３の給電制御装置９の動作を説明するフロー
チャートである。

【図５】実施例２の電動無人車の回路構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】図５の制御装置５の動作を説明するフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１は無人搬送車（電動無人車）、２はバッテリ、３は車
載電気負荷、４は受電端子５は制御装置、７は積算電力
計（容量検出手段）、８は給電装置（給電手段）、９は
給電制御装置、３１は負荷電流センサ（負荷電流検出手
段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ６５Ｇ 47/52 １０１ Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも走行モータ給電用のバッテリ及
   び車載電気負荷を備えて複数の作業ステーション間を移
   動しつつ前記各作業ステーション毎に停車して前記車載
   電気負荷を用いて作業を行う電動無人車に給電可能に前
   記各作業ステーションに近接配置されるとともに、前記
   車載電気負荷に負荷電流を、前記バッテリに充電電流を
   給電する給電手段を備える電動無人車の充電制御装置に
   おいて、 前記負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、 前記負荷電流に基づいて前記給電手段の給電電流を前記
   負荷電流と一定の目標電流値との合計値に等しい値に制
   御する制御手段と、 を備えることを特徴とする電動無人車の充電制御装置。
2. 【請求項２】少なくとも走行モータ給電用のバッテリ及
   び車載電気負荷を備えて複数の作業ステーション間を定
   期移動しつつ前記各作業ステーション毎に停車して前記
   車載電気負荷を用いて作業を行う電動無人車に給電可能
   に前記各作業ステーションに近接配置されるとともに、
   前記車載電気負荷に負荷電流を、前記バッテリに充電電
   流を給電する給電手段を備える電動無人車の充電制御装
   置において、 前記充電電流を検出する充電電流検出手段と、 前記充電電流に基づいて前記充電電流を一定の目標電流
   値に設定する制御手段とを備えることを特徴とする電動
   無人車の充電制御装置。
3. 【請求項３】前記バッテリは、前記電動作業車の１サイ
   クルの作業周期における前記受電により所定の容量値ま
   で充電されるものである請求項１又は２記載の電動無人
   車の充電制御装置。
4. 【請求項４】前記バッテリが所定の目標容量値まで充電
   されたことを検出する容量検出手段を備え、 前記制御手段は、前記バッテリが前記一定の目標電流値
   による充電により前記目標容量値まで充電された場合に
   前記バッテリへの充電電圧を所定の定電圧値に制御する
   ものである請求項１〜３のいずれか記載の電動無人車の
   充電制御装置。