JPH10136571A - 移動車の自動充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置全体が大型化し、設置スペースが広くな
り、現地での据え付けや配線の作業が煩雑になる。ま
た、充電対象の電気移動車が増えれば、これに見合った
数の充電器本体とアクチュエータの増設を要し、設備コ
ストが増大する。 【解決手段】 蓄電池９の基本的な充電状態に対応可能
な直流電力を出力する充電器２７には、アクチュエータ
２８ａ〜２８ｃが接続され、これらに各移動車の蓄電池
９が接続される。アクチュエータ２８ａ〜２８ｃは、充
電器２７から直流電力を受けて蓄電池９の最終的な充電
状態に応じた充電電圧及び充電電流を出力するパワーサ
プライユニット、該パワーサプライユニットの出力を移
動車の接点部１０に供給するためのコンタクタ６及びこ
れを前後進させる駆動機構を備えて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池を搭載し
た移動車に自動充電を行うための移動車の自動充電装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は移動車に搭載された二次電池に自
動的に充電を行うための自動充電装置を示す正面図であ
る。充電器を内蔵する充電器本体１にはケーブル２を介
してアクチュエータ３が接続されている。このアクチュ
エータ３は、レール５上に設置された台車４に搭載さ
れ、レール５上を自由に往復走行することができる。更
に、アクチュエータ３の側面には、コンタクタ６が設置
されている。このコンタクタ６は、移動車７の電気回路
との接続を行うための接点であり、モータによって所定
範囲に前後進が可能なように構成されている。

【０００３】移動車７は車輪８を有しており、自由に走
行することができる。また、移動車７には電源となる二
次電池９（以下、「蓄電池」という）が内蔵され、車体
側面にはコンタクタ６に接続するための接点部１０が設
置されている。この接点部１０と蓄電池９はケーブル１
１によって接続されている。移動車７は、充電時には位
置決め台１２に搬入され、アクチュエータ３との間隔を
最適に保つために位置決め台１２の端部にはストッパ１
３が設けられている。なお、ここでは移動車７を１台の
みにしているが、実際には複数台を同時に充電すること
ができる。

【０００４】図６はアクチュエータ３の詳細を示す内部
構成図である。アクチュエータ３の筐体１３内部には、
水平にコンタクタ６が設置され、その先端部近傍が不図
示の絶縁体を介して支持板１４に固定されている。コン
タクタ６の後端には、リニアベアリング１５及びリニア
シャフト１６が取り付けられている。また、支持板１４
にはリニアシャフト１６と平行にラック１７が取り付け
られている。このラック１７には、内蔵するピニオンが
噛合するようにギアドモータ１８が配置されている。こ
のギアドモータ１８は筐体１３の底面に固定設置されて
いる。更に、ラック１７に沿って、ギアドモータ１８の
近傍にはコンタクタ６の前進位置と後進位置を規制する
ための検出部材となるリミットスイッチ１９ａ，１９ｂ
が設置されている。なお、ここではコンタクタ６の図示
を１つのみとしているが、実際には２本（＋電極用と−
電極用）が平行するように配置され、支持板１４に絶縁
物を介して固定されている。

【０００５】図７は接点部１０の詳細を示す正面図であ
る。接点部１０の取付板１０ａには、コンタクタ６の各
々を嵌入可能な２つの接続口２０ａ，２０ｂが板状の絶
縁部材２１ａ，２１ｂに埋設状態で設置されている。絶
縁部材２１ａ，２１ｂは、取付板１０ａに複数のビス２
２を用いて取り付けられている。また、取付板１０ａの
周囲にはビス２３が立設されており、ナット２４を用い
て移動車７の側壁に固定することができる。

【０００６】以上の構成において、充電器本体１により
蓄電池９に充電を行う場合、移動車７を位置決め台１２
上に位置決めした後、コンタクタ６をアクチュエータ３
内に引っ込めたまま、台車４を走行させる。台車４は下
面にセンサ２５を備えており、レール５に沿って移動車
７の対向位置に敷設したセンサ２６に向かい合う位置に
来ると台車４を自動的に停車させる。ついで、図６に示
したギアドモータ１８に通電し、ラック１７を移動車方
向へ繰り出させる。この動きに連動してリニアシャフト
１６がリニアベアリング１５内を走行し、その先端に設
けられたコンタクタ６を前進させる。この過程でコンタ
クタ６は筐体１３より露出し、更に前進する過程で移動
車７に取り付けられた接続口２０ａ，２０ｂ内に進入す
る。ギアドモータ１８はラック１７が前進してリミット
スイッチ１９ａが作動した時点で通電が断たれ、同時
に、コンタクタ６の前進が停止する。この状態では、接
続口２０ａ，２０ｂにコンタクタ６が嵌入し、両者は電
気的に接続状態にある。この状態で充電器本体１の充電
スイッチをオンにすれば、蓄電池９に対する充電が開始
される。充電に際しては、蓄電池９の種類（端子電圧、
電流容量等）に応じて充電電圧及び充電電流が自動的に
設定される。この様に蓄電池９毎に充電器本体１で充電
電圧と充電電流を設定するため、充電器本体１と移動車
７は１対１の対応になり、同時に複数の蓄電池９に充電
することは行われない。この後、何時間か後に満充電状
態になると、蓄電池９に対する充電は自動的にストップ
する。

【０００７】充電が完了すると、充電器本体１からアク
チュエータ３へ指令が送られ、ギアドモータ１８に対
し、ラック１７を後退させる回転力を生じさせるための
通電が行われる（前進時とは逆方向の回転になるような
通電）。この通電に伴ってラック１７が後進を始め、そ
の過程でコンタクタ６は接続口２０ａ，２０ｂから抜け
出し、徐々に筐体１３内へ後退する。ラック１７が後進
する過程で、リミットスイッチ１９ｂが作動すると、ギ
アドモータ１８への通電が断たれ、コンタクタ６は図６
の位置状態で停止する。

【０００８】なお、図５〜図７の構成は、充電器本体１
とアクチュエータ３を分離した構造であるが、アクチュ
エータ３を充電器本体１内に内蔵した一体形自動充電装
置もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の自動充
電装置によると、充電器、アクチュエータ及び接点部の
各々の市販品を組み合わせただけのものであるため、装
置全体が大型化し、設置スペースが広くなるほか、現地
での据え付けや配線の作業が大変であった。また、充電
対象の電気移動車が増えると、これに見合った数の充電
器本体及びアクチュエータを増設しなければならず、設
備コストが増大するほか、設置スペースを確保しなけれ
ばならない。

【００１０】更に、１台の充電器本体で複数の電気移動
車をカバーする場合、蓄電池の充電による消費電力が供
給電力が超過するのを防ぐため、各々の蓄電池の状態に
応じて夫々の充電時間を算出する制御手段を設けてい
る。しかし、この制御を達成するためには、個々の蓄電
池の状態を十分に把握して演算を行う必要があり、構成
が複雑になる結果、管理及び保守が大変になる。また、
蓄電池の状態に応じて夫々の充電時間を算出する制御手
段の実行に際しては、全ての蓄電池の状態を把握する必
要があるため、制御手段の負担が大きくなり、その維持
管理には困難が伴う。

【００１１】そこで本発明は、省スペース化、小型化及
び制御の簡略化が図れ、更に現地における作業を簡略化
することのできる移動車の自動充電装置を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、移動車に搭載された充電可能な電池を
自動的に充電する移動車の自動充電装置において、前記
電池の基本的な充電状態に対応可能な直流電力を出力す
る充電器と、この充電器から直流電力を受けて充電対象
の電池の最終的な充電状態に応じた充電電圧及び充電電
流を出力するパワーサプライユニット、該パワーサプラ
イユニットの出力を前記移動車に設けられた接点部に接
触させて供給するためのコンタクタ及び該コンタクタを
前後進させる駆動機構を備えた複数のアクチュエータを
有する構成の自動充電装置にしている。

【００１３】この構成によれば、移動車に搭載の個々の
電池の充電状態に対してはアクチュエータが個別に対処
し、複数の電池の全体的な充電、すなわち基本的な充電
に対しては充電器により対処する。これにより、１台の
充電器によって同時に複数の電池に対する自動充電が可
能になる結果、システム全体のコスト低減及び省スペー
ス化が可能になる。また、現地での配線、制御調整が殆
ど不要になり、工事日程の大幅な短縮が可能になる。

【００１４】前記充電器と前記複数のアクチュエータの
各々とを接続するケーブルは、該ケーブルにおける電圧
降下が一定になるように導体サイズを設定する構成にす
ることができる。この構成によれば、同時に複数のアク
チュエータを用いる場合、アクチュエータに接続するケ
ーブルの長さが異なることによってケーブルによる電圧
降下に相違が生じる。しかし、長いケーブルに対しては
導体サイズを太くし、短いケーブルに対しては導体サイ
ズを細くするようにすることで、各ケーブルの電圧降下
を一定にでき、充電状態に影響が及ぶのを防止すること
ができる。

【００１５】更に、前記充電器はサイリスタ制御により
出力が可変でき、前記パワーサプライユニットはパワー
トランジスタにより出力が可変できる構成にすることが
できる。この構成によれば、サイリスタは大電流を流す
のに適し、微細な制御には不向きであるもののゲートの
制御によって通電電流の制御が行える。一方、パワート
ランジスタは大電流を扱うには適しないが、出力制御を
微細に行うことができる。したがって、両デバイスの採
用により電池の充電状態に応じた最適な充電制御が可能
になる。

【００１６】また、前記アクチュエータは、前記移動車
との間で信号の授受を行う光センサを備えた構成にする
ことができる。この構成によれば、電池の充電に関する
情報を移動車側から配線によらず光通信により取得する
ことができ、現地での情報取得用配線の作業が不要にな
る。上記の目的は、移動車に搭載された充電可能な電池
を自動的に充電する移動車の自動充電装置において、前
記電池の基本的な充電状態に対応可能な直流電力を出力
する充電器と、この充電器内に設けられ、複数の前記移
動車の夫々の電池に１対１で対応し、その最終的な充電
状態に応じた充電電圧及び充電電流を出力するパワーサ
プライユニットと、このパワーサプライユニットの充電
用出力を前記移動車に設けられた接点部に接続させて供
給するためのコンタクタ及び該コンタクタを前後進させ
る駆動機構を備えた複数のアクチュエータを備えた構成
の自動充電装置によっても達成される。

【００１７】この構成によれば、移動車に搭載の個々の
電池の充電状態に対してはパワーサプライユニットが個
別に対処し、複数の電池の全体的な充電、すなわち基本
的な充電に対しては充電器本体により対処する。これに
より、１台の充電器によって同時に複数の電池の個々の
充電状態に応じた自動充電が可能になる。したがって、
システム全体のコスト低減及び省スペース化が可能にな
る。また、現地での配線、制御調整が殆ど不要になり、
工事日程の大幅な短縮が可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明による移動車の自動
充電装置の概略構成を示す斜視図である。充電器２７
は、３相交流を降圧する変圧器、その出力を整流する整
流回路（ダイオード及びサイリスタを備える）、前記サ
イリスタを点弧制御する充電制御回路、整流回路の出力
を平滑するフィルタ、ギアドモータ１８を制御するモー
タ制御回路、このモータ制御回路及び冷却ファンを制御
するシーケンサ等を備えて構成されている。

【００１９】この充電器２７にはケーブル２９ａ，２９
ｂ，２９ｃの各々を介して台車（図５の台車４と同じ構
造のもの）に搭載されたアクチュエータ２８ａ，２８
ｂ，２８ｃ（ここでは３台にしているが、実際には任意
数にできる）の各々が接続されている。アクチュエータ
２８ａ〜２８ｃは、図６に示した様に、前後進可能なコ
ンタクタ６を備えるほか、簡易な小型充電器と同等の機
能を有するパワーサプライユニット３１を内蔵してい
る。このパワーサプライユニット３１は出力段にパワー
トランジスタを用いて構成され、蓄電池９の最終的な特
性を把握しての微細な充電制御が行えるようにしてい
る。これに対し、充電器２７では蓄電池９の基本的な特
性に対応した充電電力が出力されるように構成され、大
まかな充電を行うようにしている。

【００２０】更に、移動車７からのフィードバック情報
をもとに充電器２７及びアクチュエータ２８ａ〜２８ｃ
を制御（管理）するために、ホストコンピュータ３４が
接続されている。また、位置決め台１２には２台の移動
車７を駐車しているが、ここでは４台まで駐車すること
ができる。なお、移動車７の構造は図５に示した通りで
ある。

【００２１】図１の構成において蓄電池９の充電を行う
場合、アクチュエータ２８ａ〜２８ｃを搭載した台車を
走行させて移動車７の各々の前に移動させる。２台の移
動車７の各々の前にアクチュエータ２８ａ〜２８ｃの内
の２台（ここでは、アクチュエータ２８ａと２８ｂ）が
停止した後、図６で説明したように、各々のアクチュエ
ータからコンタクタ６を移動車７の接点部１０に向けて
前進させる。この前進の過程でコンタクタ６は接点部１
０の接続口２０ａ，２０ｂに嵌入し、２台の移動車７の
蓄電池９の各々とアクチュエータ２８ａ，２８ｂとが電
気的に接続される。

【００２２】ついで、充電器２７及びアクチュエータ２
８ａ，２８ｂをオンにする。更に、アクチュエータ２８
ａ，２８ｂ内の定電圧・定電流回路３２により充電対象
の蓄電池９の各々の種類に応じて充電電圧及び充電電流
を自動的に設定し、蓄電池９の各々に対する充電を開始
する。充電中の蓄電池９の一方が所定の充電電圧に達す
ると、対応するアクチュエータ２８がオフにされる。更
に、他方の蓄電池９が満充電に達すると、対応するアク
チュエータ及び充電器２７がオフにされる。この後、ギ
アドモータ１８が逆回転するように駆動され、コンタク
タ６が接続口２０ａ，２０ｂから抜け出し、最終的には
アクチュエータ２８ａ，２８ｂ内に収納される。

【００２３】次に、各部の詳細について説明する。図２
は充電器２７内の充電回路２７ａとケーブル２９ａ〜２
９ｃの接続部を示す平面図である。この接続は、充電器
２７内又は側壁面に設置されたコネクタボックス３０に
おいて行われ、各ケーブルはネジ止めにより固定され
る。つまり、コネクタボックス３０は分流器として機能
する。充電回路２７ａの出力電圧はＤＣ２４Ｖ又はＤＣ
４８Ｖである。

【００２４】図３はアクチュエータ２８ａ〜２８ｃの詳
細を示す構成図である。図５及び図６に示した従来のア
クチュエータ３は、コンタクタ６とその駆動機構以外は
備えていない。これに対して本発明は、上記した様に、
コンタクタ６及びその駆動機構のほか、パワーサプライ
ユニット３１を内蔵させたアクチュエータ２８ａ〜２８
ｃにしている。

【００２５】アクチュエータ２８ａ〜２８ｃは同一構成
であるので、アクチュエータ２８ａについて説明すれ
ば、パワーサプライユニット３１は、充電器２７からの
電圧を例えばＤＣ１２Ｖ〜６８Ｖに変換出力する定電圧
・定電流回路３２、この定電圧・定電流回路３２に接続
され、ＤＣ１２Ｖ〜６８Ｖの電圧をコンタクタ６に印加
するパワートランジスタ３３等を備えている。

【００２６】このように、汎用性を備えたパワーサプラ
イユニット３１をアクチュエータ２８ａ〜２８ｃの各々
に設置していることから、各台車４を独立して制御する
ことが可能になる。また、移動車７の順番を決めて通電
する必要がなくなり、難しい配線作業から解放される。
従来、移動車７の蓄電池９の種類に応じた充電電圧及び
充電電流の設定を充電器本体１で行っていたため、１台
の充電器本体１で充電可能な移動車７は１台のみであっ
た。しかし、本発明においてはアクチュエータ２８ａ〜
２８ｃの各々が充電機能を有し、且つ蓄電池９の個々の
種類に対応できるため、１台の充電器で複数の移動車７
を相手にすることができる。

【００２７】図４は本発明の他の実施の形態を示す結線
図である。図４は一括充電方式の構成例であり、移動車
７の駐車領域の４つのコーナ部の内の３つには位置決め
台１２が設けられている。この位置決め台１２の各々に
アクチュエータ２８ａ〜２８ｃの内の各１台が設置され
ている。充電器２７はコーナ部の１つの近傍に設置さ
れ、この充電器２７とアクチュエータ２８ａ〜２８ｃの
各々とはケーブル２９ａ〜２９ｃで接続されている。

【００２８】図４より明らかなように、充電器２７とア
クチュエータ２８ａ〜２８ｃの各々を接続するケーブル
２９ａ〜２９ｃの長さは夫々異なっている。そこで、距
離に関係なく電圧降下を一定にするため、ケーブル２９
ａ〜２９ｃの導体サイズを変え、電圧降下が一定になる
ようにしている。これにより、パワーサプライユニット
３１における切り替えタイミングをいずれに設定しても
安定に動作させることができる。また、図４のように、
台車が周回できるように構成されていることにより、コ
ーナ部以外の任意の位置にアクチュエータを配置できる
ため、アクチュエータの設置台数が増やせ、夜間の経済
電力を用いて相当数の蓄電池をまとめて充電することが
できる。

【００２９】なお、上記実施の形態においては、充電器
２７→アクチュエータ２８ａ〜２８ｃ→コンタクタ６→
蓄電池９の相互間は導体又は導電体により接続する構成
としたが、この一部を光通信に代えることができる。例
えば、移動車７とアクチュエータ２８ａ〜２８ｃの間を
光通信にして情報の伝送を行えば、ホストコンピュータ
を用いることなく自動化を図ることができる。

【００３０】また、パワーサプライユニット３１はアク
チュエータ２８ａ〜２８ｃに設置したが、充電器２７側
に設け、パワーサプライユニット３１の出力をアクチュ
エータ２８ａ〜２８ｃに導くようにしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、移
動車に搭載の電池の基本的な充電状態に対応可能な直流
電力を充電器から出力するほか、この充電器から直流電
力を受けて充電対象の電池の最終的な充電状態に応じた
充電電圧及び充電電流を出力するパワーサプライユニッ
ト、このパワーサプライユニットの出力を前記移動車に
設けられた接点部に接触させて供給するためのコンタク
タ及びこのコンタクタを前後進させる駆動機構を有する
複数のアクチュエータを備えた構成にしたので、システ
ム全体のコスト低減及び省スペース化が可能になる。ま
た、現地での配線、制御調整が殆ど不要になり、工事日
程の大幅な短縮が可能になる。更に、アクチュエータの
増設、変更、削減等が容易に行えるようになる。

【００３２】前記充電器と前記複数のアクチュエータの
各々とを接続するケーブルの電圧降下が一定になるよう
に導体サイズを設定した結果、各ケーブルの電圧降下を
一定にでき、充電状態に影響が及ぶのを防止することが
できる。更に、サイリスタ制御により出力が可変できる
充電器、及びパワートランジスタにより出力が可変でき
るパワーサプライユニットにしたので、両デバイスの採
用により電池の充電状態に応じた最適な充電制御が可能
になる。

【００３３】また、前記アクチュエータは、前記移動車
との間で信号の授受を行う光センサを備えた構成にした
ので、電池の充電に関する情報を移動車側から配線によ
らず光通信により取得することができ、現地での情報取
得用配線の布設作業を不要にすることができる。また、
本発明は、移動車に搭載の電池の基本的な充電状態に対
応可能な直流電力を出力する充電器と、この充電器内に
設けられ、複数の前記移動車の夫々の電池に１対１で対
応し、その最終的な充電状態に応じた充電電圧及び充電
電流を出力するパワーサプライユニットと、このパワー
サプライユニットの充電用出力を前記移動車に設けられ
た接点部に接続させて供給するためのコンタクタ及び該
コンタクタを前後進させる駆動機構を備えた移動式の複
数のアクチュエータを有する構成にしたので、システム
全体のコスト低減及び省スペース化が可能になる。更
に、現地での配線、制御調整が殆ど不要になり、工事日
程の大幅な短縮が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による移動車の自動充電装置の概略構成
を示す斜視図である。

【図２】図１に示した充電器内の充電回路とケーブルの
接続部を示す平面図である。

【図３】図１に示すアクチュエータの詳細を示す構成図
である。

【図４】本発明の他の実施の形態を示す結線図である。

【図５】移動車に搭載された二次電池に自動的に充電を
行うための自動充電装置を示す正面図である。

【図６】図５の自動充電装置のアクチュエータの詳細を
示す内部構成図である。

【図７】図５の自動充電装置における接点部の詳細を示
す正面図である。

【符号の説明】

６ コンタクタ ７ 移動車 ９ 二次電池（蓄電池） １０ 接点部 １８ ギアドモータ ２０ａ，２０ｂ 接続口 ２７ 充電器 ２８ａ〜２８ｃ アクチュエータ ２９ａ〜２９ｃ ケーブル ３１ パワーサプライユニット ３２ 定電圧・定電流回路 ３３ パワートランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松栄 豊和 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動車に搭載された充電可能な電池を自
   動的に充電する移動車の自動充電装置において、 前記電池の基本的な充電状態に対応可能な直流電力を出
   力する充電器と、 前記充電器から直流電力を受けて充電対象の電池の最終
   的な充電状態に応じた充電電圧及び充電電流を出力する
   パワーサプライユニット、該パワーサプライユニットの
   出力を前記移動車に設けられた接点部に接触させて供給
   するためのコンタクタ及び該コンタクタを前後進させる
   駆動機構を備えた複数のアクチュエータを備えたことを
   特徴とする移動車の自動充電装置。
2. 【請求項２】 前記充電器と前記複数のアクチュエータ
   の各々とを接続するケーブルは、該ケーブルにおける電
   圧降下が一定になるように導体サイズを設定することを
   特徴とする請求項１記載の移動車の自動充電装置。
3. 【請求項３】 前記充電器はサイリスタ制御により出力
   が可変でき、前記パワーサプライユニットはパワートラ
   ンジスタにより出力が可変できる構成であることを特徴
   とする請求項１記載の移動車の自動充電装置。
4. 【請求項４】 前記アクチュエータは、前記移動車との
   間で信号の授受を行う光センサを備えることを特徴とす
   る請求項１記載の移動車の自動充電装置。
5. 【請求項５】 移動車に搭載された充電可能な電池を自
   動的に充電する移動車の自動充電装置において、 前記電池の基本的な充電状態に対応可能な直流電力を出
   力する充電器と、 前記充電器内に設けられ、複数の前記移動車の夫々の電
   池に１対１で対応し、その最終的な充電状態に応じた充
   電電圧及び充電電流を出力するパワーサプライユニット
   と、 前記パワーサプライユニットの充電用出力を前記移動車
   に設けられた接点部に接続させて供給するためのコンタ
   クタ及び該コンタクタを前後進させる駆動機構を備えた
   複数のアクチュエータを備えたことを特徴とする移動車
   の自動充電装置。