JP2010088215A - 無人車の自動充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つ確実に地上側正負充電端子と無人車側正負充電端子との接続状態をチェックすることができる無人車の自動充電装置を提供する。
【解決手段】充電コントローラ６０の電圧検出器Ｓは、地上側正負充電端子３１，３２および無人車側正負充電端子４，５を介したバッテリ２への充電器５０の接続動作を行った後の充電前における充電器５０からの出力が無い状態で地上側正負充電端子３１，３２間の電圧を測定する。充電コントローラ６０は、測定した地上側正負充電端子３１，３２間の電圧に基づいて地上側正負充電端子３１，３２と無人車側正負充電端子４，５との接続状態が正常か否か判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無人車の自動充電装置に関するものである。

無人車の自動充電装置が特許文献１に開示されている。この装置においては、受電カプラにドグが設けられるとともに給電カプラにリミットスイッチが設けられ、給電カプラの給電端子と受電カプラの充電端子が接触した後にドグとリミットスイッチよりなる結合確認手段が作動して結合確認を行う。結合確認手段の動作が確認されない時には充電端子間に充電電流を流さない。
特開平５−１５０７３号公報

ところが、リミットスイッチのような接触式センサのみによる自動充電装置の結合確認手段では、受電側と給電側の端子電極同士が確実に接触していないにもかかわらずリミットスイッチが作動することによって接続が完了したと確認されてしまう場合がある。

また、受電側と給電側の端子電極同士の結合を確実に行うためにドグを設置する場合には、無人車と充電器との位置決め精度を高くすることが要求される。
本発明は、このような背景の下になされたものであり、その目的は、簡単且つ確実に地上側正負充電端子と無人車側正負充電端子との接続状態をチェックすることができる無人車の自動充電装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、無人車には当該無人車に搭載されたバッテリを充電するための無人車側正負充電端子が設けられ、地上側の充電器には地上側正負充電端子が設けられ、前記無人車側正負充電端子に前記地上側正負充電端子を接続した状態で前記バッテリを前記充電器により自動で充電する無人車の自動充電装置であって、前記地上側正負充電端子および前記無人車側正負充電端子を介した前記バッテリへの前記充電器の接続動作を行った後の充電前における前記充電器からの出力が無い状態で前記地上側正負充電端子間の電圧を測定する充電前地上側正負充電端子間電圧測定手段と、前記充電前地上側正負充電端子間電圧測定手段により測定した前記地上側正負充電端子間の電圧に基づいて前記地上側正負充電端子と前記無人車側正負充電端子との接続状態が正常か否か判定する充電前端子接続状態チェック手段と、を備えたことを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、充電前地上側正負充電端子間電圧測定手段により、地上側正負充電端子および無人車側正負充電端子を介したバッテリへの充電器の接続動作を行った後の充電前における充電器からの出力が無い状態で地上側正負充電端子間の電圧、即ち無人車に搭載されたバッテリの電圧が測定される。そして、充電前端子接続状態チェック手段によって、充電前地上側正負充電端子間電圧測定手段により測定した地上側正負充電端子間の電圧に基づいて地上側正負充電端子と無人車側正負充電端子との接続状態が正常か否か判定される。よって、無人車に結合確認するためのドグを設置しなくても地上側正負充電端子と無人車側正負充電端子との接続状態をチェックすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無人車の自動充電装置において、前記地上側正負充電端子および前記無人車側正負充電端子を介した前記バッテリへの前記充電器の接続動作を行う前において前記充電器の出力電圧を測定する充電器出力電圧測定手段と、前記充電器出力電圧測定手段により測定した前記充電器の出力電圧に基づいて前記充電器が充電を行える状態にあるか否か判定する充電器チェック手段と、を更に備えたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明によれば、充電器出力電圧測定手段により、地上側正負充電端子および無人車側正負充電端子を介したバッテリへの充電器の接続動作を行う前において充電器の出力電圧が測定される。そして、充電器チェック手段によって、充電器出力電圧測定手段により測定した充電器の出力電圧に基づいて充電器が充電を行える状態にあるか否か判定される。よって、充電器をチェックすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の無人車の自動充電装置において、充電期間において前記地上側正負充電端子間の電圧を測定する充電期間地上側正負充電端子間電圧測定手段と、前記充電期間地上側正負充電端子間電圧測定手段により測定した前記地上側正負充電端子間の電圧に基づいて前記地上側正負充電端子と前記無人車側正負充電端子との接続状態が正常か否か判定する充電期間端子接続状態チェック手段と、を更に備えたことを要旨とする。

請求項３に記載の発明によれば、充電期間地上側正負充電端子間電圧測定手段により、充電期間において地上側正負充電端子間の電圧が測定される。そして、充電期間端子接続状態チェック手段によって、充電期間地上側正負充電端子間電圧測定手段により測定した地上側正負充電端子間の電圧に基づいて地上側正負充電端子と無人車側正負充電端子との接続状態が正常か否か判定される。よって、充電期間おいて地上側正負充電端子と無人車側正負充電端子との接続状態をチェックすることができる。

本発明によれば、簡単且つ確実に地上側正負充電端子と無人車側正負充電端子との接続状態をチェックすることができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、無人車側機器１として、無人車には２４ボルト仕様のバッテリ２が搭載され、このバッテリ２により走行用モータが駆動される。この走行モータの駆動により無人車が所望の経路で荷物の搬送等の所望の動作を行うことができるようになっている。例えば、第１のステーションにおいて荷を積み込んで、所望の経路で荷を搬送して第２のステーションにおいて荷を下ろすという一連の動作が実行される。

さらに、無人車側機器１において、バッテリ２には充電端子ユニット３が接続されている。充電端子ユニット３は、正負充電端子４，５とヒューズ６と逆流防止用ダイオード７と抵抗８を備えている。無人車に設けられた無人車側正負充電端子４，５は地上側からバッテリ２を充電するための端子である。バッテリ２の正極端子にダイオード７とヒューズ６の直列回路を介して正充電端子４が接続されている。ダイオード７は、カソードがバッテリ２側、アノードがヒューズ６（正充電端子４）側となっている。ダイオード７には抵抗８が並列に接続されている。また、バッテリ２の負極端子には負充電端子５が接続されている。正負充電端子４，５は車体から露出する状態で並設されている。

バッテリ２の正極端子および負極端子には無人車側機器１であるコントローラ９が接続されている。コントローラ９には無人車側機器１である光通信ユニット１０が接続されている。コントローラ９は無人車が充電のために地上側設備２０の前方に到着すると、光通信ユニット１０から到着信号を送出させる。

充電のための地上側設備２０として、標準型充電器５０と充電コントローラ６０を備えており、地上側の充電器５０には地上側の正負充電端子３１，３２が設けられている。詳しくは、充電器５０にはユニット本体４０を介して正負充電端子３１，３２が設けられている。正負充電端子３１，３２、ユニット本体４０等により電極ユニット３０が構成されている。充電器５０には充電コントローラ６０が接続されている。

図２（ａ）は、正負充電端子３１，３２の設置部分の概略縦断面図である。図２（ａ）において、ハウジング３３には正負充電端子（電極）３１，３２が図中、左右に摺動可能に支持されている。また、ハウジング３３には２本のケーブル３４，３５の端部が埋設されている。正充電端子３１とケーブル３４とが電気的に接続されるとともに負充電端子３２とケーブル３５とが電気的に接続されている。正負充電端子３１，３２は圧縮コイルスプリング３６，３７によりハウジング３３から図中、左方向に付勢されている。正負充電端子３１，３２の左端部はハウジング３３から突出している。

また、ハウジング３３にはリミットスイッチ（マイクロスイッチ）３８が固定されている。そして、正負充電端子３１，３２が圧縮コイルスプリング３６，３７の付勢力Ｆに抗して図中、右側に所定量移動すると（図２（ｂ）参照）、リミットスイッチ３８がオンするようになっている。

図１においてケーブル３４，３５の他端がユニット本体４０に接続されている。ユニット本体４０には標準型充電器５０が接続されている。標準型充電器５０は、市販の充電器である。市販の充電器（定電圧定電流充電器）５０を使用することで、専用の自動充電給電装置を必要としない。充電器５０は充電コントローラ６０を介して商用電源と接続されている。充電コントローラ６０には電源スイッチが設けられており、電源スイッチのオンにより商用電源から交流電圧が充電器５０に供給される。充電器５０は２００ボルトの交流電圧（一次電圧）を入力して直流電圧（二次電圧）を出力する。充電器５０の出力電圧は充電前の開放時には３０ボルト程度であり、充電時には２５ボルト程度である。

ユニット本体４０には正負充電端子３１，３２を無人車の正負充電端子４，５に接触させるためのスライド機構が設けられている。このスライド機構はガイドレールとアクチュエータを備えており、正負充電端子３１，３２を水平方向に移動されることができるようになっている。つまり、無人車がいないときには、正負充電端子３１，３２を右側に位置させておき（縮めておき）、無人車が充電のために地上側設備２０の前に止まったならば、正負充電端子３１，３２を無人車の正負充電端子４，５に接触させるべく正負充電端子３１，３２を水平方向に移動させることができる。そして、無人車の無人車側正負充電端子４，５に地上側正負充電端子３１，３２を接続した状態（図３参照）でバッテリ２を地上側の充電器５０により自動で充電することができるようになっている。

充電コントローラ６０には電圧検出器Ｓが設けられている。充電コントローラ６０は、電圧検出器Ｓを用いて、バッテリ２への充電器５０の接続動作を行う前において充電器５０の出力電圧を測定する機能と、バッテリ２への充電器５０の接続動作を行った後の充電前における充電器５０からの出力が無い状態で地上側正負充電端子３１，３２間の電圧を測定する機能と、充電期間において地上側正負充電端子３１，３２間の電圧を測定する機能を有している。無人車側機器としてダイオード７に並列接続した抵抗８を用いてバッテリ２から地上側正負充電端子３１，３２に電圧が印加される。

また、充電コントローラ６０には地上側設備２０である光通信ユニット６１が接続されている。充電コントローラ６０に光通信ユニット６１から無人車の到着信号が入力される。

次に、無人車の自動充電装置の作用について説明する。
所定期間ごと（例えば、工場の毎朝の始業前）において、図１に示すように、無人車のバッテリ２を充電するために無人車を地上側設備２０まで搬送する。なお、バッテリ電圧が２１ボルト未満であると走行できないので２１ボルト未満になるまでに充電を行うべく無人車を地上側設備２０まで搬送する必要がある。無人車が充電用の地上側設備２０に到着すると無人車の光通信ユニット１０から到着信号が出力され、地上側の光通信ユニット６１を介して充電コントローラ６０が到着信号を受信する。

充電コントローラ６０は、電圧検出器Ｓにより、バッテリ２への充電器５０の接続動作を行う前に充電器５０の出力電圧（二次電圧：直流電圧）の測定結果を取り込む。充電コントローラ６０は、測定した充電器５０の出力電圧に基づいて充電器５０が充電を行える状態にあるか否か判定する。具体的には、充電コントローラ６０は、充電器５０の出力電圧が規定値の１６ボルト以上ならば正常と判定する。一方、充電コントローラ６０は、充電器５０の出力電圧が規定値の１６ボルト未満であると、電源スイッチの入れ忘れや充電器５０のヒューズ切れにより充電器５０が正常に動作していないと判断する。電源スイッチの入れ忘れは、例えば、メンテナンス時に電源スイッチをオフのままにしていると発生する。充電コントローラ６０は、充電器５０の出力電圧が１６ボルト未満であったならば、ランプの点灯等により警報するとともに以後の充電のための処理を停止する。

充電コントローラ６０は、充電器５０の出力電圧が１６ボルト以上ならば（正常ならば）、ユニット本体４０のスライド機構を駆動させて、図３に示すように、正負充電端子３１，３２を水平方向に無人車に向かって移動する（伸ばす）。これにより、図２（ｂ）に示すように、正負充電端子３１，３２が無人車の正負充電端子４，５に接触し、更に図中、左方向に移動されることによりハウジング３３内において正負充電端子３１，３２が右側に相対的に移動し、リミットスイッチ３８がオンする。この信号は図３の充電コントローラ６０に送られる。

充電コントローラ６０は、リミットスイッチ３８がオンした後において、電圧検出器Ｓにより、充電前における充電器５０からの出力が無い状態で地上側正負充電端子３１，３２間の電圧の測定結果、即ち、無人車に搭載されたバッテリ２の電圧の測定結果を取り込む。そして、充電コントローラ６０は、測定した地上側正負充電端子３１，３２間の電圧に基づいて地上側正負充電端子３１，３２と無人車側正負充電端子４，５との接続状態が正常か否か判定する。詳しくは、充電コントローラ６０は、測定した地上側正負充電端子３１，３２間の電圧が規定値の１６ボルト以上ならば、正負充電端子３１，３２と正負充電端子４，５が正しく接触しており正常と判定する。一方、充電コントローラ６０は、測定した地上側正負充電端子３１，３２間の電圧が規定値の１６ボルト未満であると給電側の端子３１，３２と受電側の端子４，５の接続異常（接続不良）またはヒューズ切れであると判定する。

そして、充電コントローラ６０は、測定した地上側正負充電端子３１，３２間の電圧が１６ボルト未満であると（給電側端子と受電側端子の接続異常またはヒューズ切れであると）、充電器５０によるバッテリ２の充電を禁止する（充電電流を流さない）。同時に、充電コントローラ６０はランプの点灯等により警報する。

このようにして、測定した地上側正負充電端子３１，３２間の電圧に基づいて正負充電端子３１，３２、４，５の接続状態が正常か否か判定されるので端子の接続状態が正常でない場合には充電開始に伴う充電電流がバッテリ端子以外に流れることを未然に防止することができる。

ここで、地上側（給電側）に接触型センサのみが設けられた結合確認手段を用いた場合においては、端子電極同士が正しく接続されていないにもかかわらず接触型センサが無人車側に接触したことを受けて結合確認がなされてしまう場合があり、この場合に充電を開始するとバッテリ端子以外に充電電流が流れてしまう虞がある。この問題を解決するためには、無人車本体に、結合確認するためのドグを設置して、端子電極同士の位置決めをするのが一般的であるが、そのためには無人車と地上側充電器との位置決め精度が高いことが要求される。これに対し本実施形態においては、無人車に結合確認のためのドグを設置しなくても簡単且つ確実に地上側正負充電端子３１，３２と無人車側正負充電端子４，５との接続状態をチェックすることができる。

一方、地上側（給電側）に接触型センサであるリミットスイッチ３８を設け、リミットスイッチ３８による接触確認によりスライド機構による地上側の正負充電端子３１，３２の移動動作を止めることでスライド機構の全ストローク内であれば無人車の位置が異なっても充電が可能である。

充電コントローラ６０は、リミットスイッチ３８のオン後において測定した地上側正負充電端子３１，３２間の電圧が１６ボルト以上であると（正負充電端子３１，３２と正負充電端子４，５が正しく接触していると判断すると）、充電器５０によるバッテリ２の充電を開始する。即ち、給電電極としての地上側正負充電端子３１，３２から受電電極としての無人車側正負充電端子４，５に充電電流を流して無人車のバッテリ２を充電する。

そして、充電コントローラ６０は、電圧検出器Ｓにより、充電期間における地上側正負充電端子３１，３２間の電圧の測定結果を取り込む。充電コントローラ６０は、測定した地上側正負充電端子３１，３２間の電圧に基づいて地上側正負充電端子３１，３２と無人車側正負充電端子４，５との接続状態が正常か否か判定する。詳しくは、充電コントローラ６０は、測定した地上側正負充電端子３１，３２間の電圧が規定値の１６ボルト以上ならば正負充電端子３１，３２、４，５の接続状態が正常であると判定する。一方、充電コントローラ６０は、測定した地上側正負充電端子３１，３２間の電圧が規定値の１６ボルト未満ならば正負充電端子３１，３２、４，５が外れる等の短絡異常であると判定して充電を停止し、ユニット本体４０のスライド機構を駆動して地上側正負充電端子３１，３２を引っ込めるとともにランプの点灯等により警報する。

また、充電コントローラ６０は、充電期間における地上側正負充電端子３１，３２間の電圧から充電完了を判断する。つまり、充電コントローラ６０は、充電期間の地上側正負充電端子３１，３２間の電圧が充電中では１６ボルト〜２９．５ボルトであり、地上側正負充電端子３１，３２間の電圧が２９．５ボルト以上になると充電を完了する。

充電コントローラ６０は、充電が終了すると、ユニット本体４０のスライド機構を駆動して地上側正負充電端子３１，３２を引っ込める（図３の状態から図１の状態に戻す）。
以上のごとく本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）電圧検出器Ｓを、地上側正負充電端子３１，３２および無人車側正負充電端子４，５を介したバッテリ２への充電器５０の接続動作を行った後の充電前における充電器５０からの出力が無い状態で地上側正負充電端子３１，３２間の電圧を測定する充電前地上側正負充電端子間電圧測定手段として設けるとともに、充電コントローラ６０を、充電前地上側正負充電端子間電圧測定手段により測定した地上側正負充電端子３１，３２間の電圧に基づいて地上側正負充電端子３１，３２と無人車側正負充電端子４，５との接続状態が正常か否か判定する充電前端子接続状態チェック手段として設けた。よって、簡単且つ確実に地上側正負充電端子３１，３２と無人車側正負充電端子４，５との接続状態をチェックすることができる。

（２）電圧検出器Ｓを、地上側正負充電端子３１，３２および無人車側正負充電端子４，５を介したバッテリ２への充電器５０の接続動作を行う前において充電器５０の出力電圧を測定する充電器出力電圧測定手段として設けるとともに、充電コントローラ６０を、充電器出力電圧測定手段により測定した充電器５０の出力電圧に基づいて充電器５０が充電を行える状態にあるか否か判定する充電器チェック手段として設けた。よって、充電器５０をチェックすることができる。

（３）電圧検出器Ｓを、充電期間において地上側正負充電端子３１，３２間の電圧を測定する充電期間地上側正負充電端子間電圧測定手段として設け、充電コントローラ６０を、充電期間地上側正負充電端子間電圧測定手段により測定した地上側正負充電端子３１，３２間の電圧に基づいて地上側正負充電端子３１，３２と無人車側正負充電端子４，５との接続状態が正常か否か判定する充電期間端子接続状態チェック手段として設けた。よって、充電期間おいて地上側正負充電端子３１，３２と無人車側正負充電端子４，５との接続状態をチェックすることができる。

本実施形態における無人車の自動充電装置の概略構成図。 （ａ），（ｂ）は地上側正負充電端子の設置部分の概略縦断面図。 作用を説明するための無人車の自動充電装置の概略構成図。

符号の説明

２…バッテリ、４，５…無人車側正負充電端子、３１，３２…地上側正負充電端子、４０…ユニット本体、５０…充電器、６０…充電用コントローラ、Ｓ…電圧検出器。

Claims (3)

1. 無人車には当該無人車に搭載されたバッテリを充電するための無人車側正負充電端子が設けられ、地上側の充電器には地上側正負充電端子が設けられ、前記無人車側正負充電端子に前記地上側正負充電端子を接続した状態で前記バッテリを前記充電器により自動で充電する無人車の自動充電装置であって、
   前記地上側正負充電端子および前記無人車側正負充電端子を介した前記バッテリへの前記充電器の接続動作を行った後の充電前における前記充電器からの出力が無い状態で前記地上側正負充電端子間の電圧を測定する充電前地上側正負充電端子間電圧測定手段と、
   前記充電前地上側正負充電端子間電圧測定手段により測定した前記地上側正負充電端子間の電圧に基づいて前記地上側正負充電端子と前記無人車側正負充電端子との接続状態が正常か否か判定する充電前端子接続状態チェック手段と、
   を備えたことを特徴とする無人車の自動充電装置。
2. 前記地上側正負充電端子および前記無人車側正負充電端子を介した前記バッテリへの前記充電器の接続動作を行う前において前記充電器の出力電圧を測定する充電器出力電圧測定手段と、
   前記充電器出力電圧測定手段により測定した前記充電器の出力電圧に基づいて前記充電器が充電を行える状態にあるか否か判定する充電器チェック手段と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の無人車の自動充電装置。
3. 充電期間において前記地上側正負充電端子間の電圧を測定する充電期間地上側正負充電端子間電圧測定手段と、
   前記充電期間地上側正負充電端子間電圧測定手段により測定した前記地上側正負充電端子間の電圧に基づいて前記地上側正負充電端子と前記無人車側正負充電端子との接続状態が正常か否か判定する充電期間端子接続状態チェック手段と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の無人車の自動充電装置。

Images