JP3697768B2

JP3697768B2 - 自動充電システム

Info

Publication number: JP3697768B2
Application number: JP03381496A
Authority: JP
Inventors: 和彦崎山
Original assignee: 神鋼電機株式会社
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2016-02-21
Also published as: JPH09233712A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、指定された場所まで自己の判断により移動する無人車のバッテリを自動的に充電する自動充電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、無人車は、現在位置から外部より指定される目的地までの走行ルートを求め、その走行ルートに従って走行する。この種の無人車の中にはバッテリを搭載し、これによりモータを駆動して走行するものがある。また、そのような無人車のバッテリを自動的に充電するシステムとして、従来では次のようなものがあった。
【０００３】
まず、無人車においては、常にバッテリの電圧を監視し、電圧が所定値以下となり、かつ、その状態が一定時間継続すると、通信手段により充電を要求する旨と共に、自己に付与されたＩＤ番号、搭載しているバッテリの容量等の情報を、無人車の待機場所に設置された自動充電装置に対し通知し、自動充電装置までの走行ルートを算出して移動を開始する。
【０００４】
一方、自動充電装置においては、上記各種情報を通信手段によって受信、記憶し、無人車が到着して再度自己のＩＤ番号を送信すると、そのＩＤ番号と先に記憶したＩＤ番号とを照合し、一致した場合はその旨を無人車に通知すると共に、予め記憶している各種バッテリ容量に応じた複数の充電パターンの中から通知を受けたバッテリ容量に合う充電パターンを読み出す。ここで、上述した充電パターンは、充電中のバッテリ電圧に応じて変化させる充電電流の値と、バッテリ容量に応じた充電時間を定めたものである。
【０００５】
そして、無人車においてＩＤ番号が一致した旨を受け取ると、搭載しているバッテリと自動充電装置とを電気的に接続させ、自動充電装置においてそれを確認すると、読み出した充電パターンに従って充電電流を制御し、無人車のバッテリの充電を行う。
【０００６】
このような自動充電システムにおいては、自動充電装置が予め各種バッテリ容量に応じた充電パターンを何種類か記憶しており、その中から実際に充電を行うバッテリの容量に応じた充電パターンを読み出して充電を行うので、搭載しているバッテリの容量が異なる無人車が複数混在する場合でも、１台の自動充電装置により過不足無く充電を行うことができるという利点を持っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した無人車では、待機状態においてもモータや操舵輪を制御する各種制御部や通信手段、また、各部が具備する冷却ファン等により、バッテリの電力が消費されている。このため充電完了後、無人車が長時間されない場合、いざ使用する段になってバッテリに十分な電力が残っていないことがあった。
そのような場合、使用者は手動により再充電を行わなければならず、再充電に要する時間を浪費し、また、無人車を使用する必要が生じた場合でも即対応ができないという問題があった。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、充電完了後、無人車が長時間使用されない場合、自動的に再充電を行う自動充電システムを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、バッテリを搭載し、該バッテリにより駆動する走行モータによって移動する無人車と、該無人車の待機位置に設置され、前記バッテリを充電する充電装置とからなり、前記無人車が前記バッテリを充電する必要があると判断した場合、前記充電装置の設置場所まで走行し、該無人車が到達すると前記充電装置が自動的に該無人車のバッテリを充電する自動充電システムにおいて、前記無人車は、予め設定された所定時間を計時し、該所定時間が経過すると所定時間経過信号を出力するタイマと、前記充電装置によりバッテリの充電が開始されると前記タイマに計時を開始させるタイマ制御手段と、前記充電装置の設置場所において直前の充電が完了した後も待機状態が継続中であるときに、前記タイマから所定時間経過信号が出力された場合に、該充電装置に対して再充電を要求する再充電要求手段とを具備してなり、前記充電装置は、前記再充電要求手段からの要求に応じて前記無人車のバッテリを充電することを特徴とする自動充電システムである。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の自動充電システムにおいて、前記タイマに予め設定される所定時間が、前記無人車が待機状態時に消費する電力に基づいて決定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２いずれか記載の自動充電システムにおいて、前記タイマ制御手段が前記充電装置により前記無人車の再充電が開始されると、前記タイマをリセットし、再度計時を開始させることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、バッテリを搭載し、該バッテリにより駆動する走行モータによって移動する無人車と、該無人車の待機位置に設置され、前記バッテリを充電する充電装置とからなる自動充電システムにおいて、前記無人車は、現時点の日付及び時刻を出力する計時手段と、前記計時手段により、前記無人車が前記待機位置に到着した時点の日付及び時刻を求め、この日付及び時刻を記憶しておく記憶手段と、前記待機位置において待機中の間に前記無人車の電源が一旦ＯＦＦにされ、再度電源をＯＮにされた時点の日付及び時刻を前記計時手段により求め、前記記憶手段に記憶された日付及び時刻と再度電源をＯＮにされた時点の日付及び時刻から、前記無人車が前記待機位置に到着し、電源が一旦ＯＦＦにされ、再度電源をＯＮにされるまでの経過時間を求め、該求めた経過時間が予め設定された所定時間を超えていた場合、前記充電装置に対してバッテリの充電を要求する充電要求手段とを具備してなり、前記充電装置は、前記充電要求手段からの要求に応じて前記無人車のバッテリを充電することを特徴とする自動充電システムである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の自動充電システムにおいて、前記充電要求手段に予め設定される所定時間は、前記無人車が電源ＯＦＦ時に消費する電力に基づいて決定されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態による自動充電システムの構成を示すブロック図である。この図において、１０は走行モータ（図示略）により走行する無人車、３０は無人車１０の待機場所等に設置された自動充電装置である。無人車１０において、１１は主制御部であり、無人車内の各部を制御する。
【００１５】
１２は走行制御部であり、主制御部１１からの指令に基づいて上記走行モータおよび操舵輪を制御する。１３はバッテリであり、無人車１０の各部および走行モータに電力を供給する。１４は位置検出部であり、無人車１０の走行領域内に敷設された誘導線を検出するガイドセンサと、該誘導線に沿って配設されている各種マークを読み取るマークセンサとからなっている。
【００１６】
また、１５はバッテリ１３の電圧を検出する電圧検出器、１６は自動充電装置３０と各種情報を無線通信によりやりとりするための無人車通信部、１７は自動充電装置３０と電気的に接続するための自動充電接続部、１８はバッテリ１３と自動充電接続部１７との間の電気的な接続を開閉する電磁開閉器である。さらに、１９は充電タイマであり、バッテリ１３の充電に要する最大時間が予め設定され、その時間を計時し終わると充電完了信号を出力する。
【００１７】
ここで充電タイマ１９には、バッテリ１３の容量に基づいて求めた充電に要する最大時間が設定されており、ここでは１０時間と設定されているものとする。２０は再充電タイマであり、予め充電開始から再充電を行うまでの時間が設定され、その時間を計時し終わると再充電開始信号を出力する。ここで、再充電タイマ２０には、無人車１０が待機状態時に消費する電力を考慮し、待機状態時に無人車１０が電力を消費してもバッテリ１３に十分な電力が確保される時間が設定されており、ここでは４８時間と設定されているものとする。
【００１８】
自動充電装置３０において、３１は自動充電装置３０の装置各部を制御する充電制御部である。また、充電制御部３１は、種々のバッテリ容量をいくつかのクラスに分け、各クラスに対応する充電パターンと充電時間を記憶した充電パターン記憶部３１ａおよび自動充電を行う過程で各種情報を一時的に記憶する情報記憶部３１ｂを有している。
【００１９】
また、３２は電源開閉器であり、外部から供給される電力をオン／オフする。３３はインバータ式充電器であり、外部から供給される電力をＰＷＭ（pulse width modulation）制御し、バッテリ１３に対して充電電流を出力する。３４はバッテリ電圧検出部であり、充電中のバッテリ１３の電圧を検出する。３５は充電電流供給部であり、無人車１０の自動充電接続部１７と接触しインバータ式充電器３３から出力される充電電流を無人車１０に供給する。
【００２０】
３６は接続検出器であり、自動充電接続部１７と充電電流供給部３５とが接触した後、電磁開閉器１８が閉路することによりバッテリ１３の電圧が印加され、それによる電圧の立ち上がりを検出して接続信号を出力する。３７は充電装置通信部であり、無線通信により無人車１０と各種情報をやりとりする。
【００２１】
上述した無人車１０においては、通常時は主制御部１１が位置検出部１４のマークセンサの出力により、無人車１０の現在位置を認識しつつ外部から指定された走行ルートに従って移動するよう走行制御部１２に指令を発すると共に、位置検出部１４のガイドセンサの出力により上記誘導線からのずれを検知し、そのずれを無くすように走行制御部１２に指令を発し、これにより走行制御部１２は無人車１０を誘導線から逸脱せずに外部から指定された走行ルート従って走行するよう、モータおよび操舵輪を制御する。
【００２２】
また、無人車１０は、電圧検出器１５により主制御部１１でバッテリ１３の電圧を監視し、バッテリ１３の電圧が所定値以下となり、かつ、その状態が一定時間継続した場合、充電を要求する旨と自己のＩＤ番号およびバッテリ１３の容量等の充電情報を無人車通信部１６を介して自動充電装置３０に送信した後、自動充電装置３０が設置されている場所までの走行ルートを求める。
【００２３】
一方、自動充電装置３０においては、無人車通信部１６から送信された各種情報を充電装置通信部３７により受信すると、充電制御部３１はその情報を情報記憶部３１ｂに記憶させる。そして、自動充電装置３０が充電可能な状態にあった場合、その旨を充電装置通信部３７を介して無人車１０に対して送信する。これにより無人車１０は、自動充電装置３０が充電可能状態であることを認識し、上記求めた走行ルートに従って自動充電装置３０まで移動する。
【００２４】
そして、無人車１０が自動充電装置３０の設置場所に到着し、正規停止位置（自動充電接続部１７と充電電流供給部３５が接触する位置）に無人車１０が停止すると、主制御部１１は位置検出部１４のマークセンサにより、誘導線に沿って配設された正規停止位置を知らせるマークを読み取り、無人車通信部１６から再度自己のＩＤ番号を送信する。
【００２５】
充電制御部３１が送信されたＩＤ番号を認識すると、情報記憶部３１ｂに記憶したＩＤ番号と照合し、一致した場合は一致した旨を知らせる一致信号を無人車１０へ返信する。そして、充電パターン記憶部３１ａに記憶した充電パターンの中から情報記憶部３１ｂに記憶されているバッテリ容量が属するクラスの充電パターンと、その充電時間を読み出す。
【００２６】
一方、無人車１０の主制御部１１は、上述した一致信号を受信すると、充電タイマ１９および再充電タイマ２０の計時を開始させると共に、電磁開閉器１８を閉路させる。これにより、自動充電装置３０の接続検出器３６はバッテリ１３による電圧の立ち上がりを感知し、無人車１０と電気的に接続されたことを示す接続信号を充電制御部３１に出力する。この接続信号が入力されると充電制御部３１は、電源開閉器３２を閉路しバッテリ１３に充電電流の供給を開始する。
【００２７】
すなわち、充電制御部３１は読み出した充電パターンに従って充電電流指令値をインバータ式充電器３３に出力し、インバータ式充電器３３は、充電電流が入力される充電電流指令値に一致するようＰＷＭ制御する。また、充電制御部３１はバッテリ電圧検出部３４によりバッテリ１３の充電電圧を監視しており、充電電圧が所定電圧に達する毎に充電パターンによって定められた充電電流指令値を出力する。さらに、充電制御部３１は、充電パターンと共に読み出した充電時間が経過すると、充電制御部３１は電源開閉器３２を開路し充電を終了させる。
【００２８】
無人車１０では所定の時間（１０時間）が経過すると充電タイマ１９から充電完了信号が出力され、これにより主制御部１１は電磁開閉器１８を開路させ、自動充電装置３０との電気的な接続を断つ。また、充電中、もしくは、充電完了から充電タイマ１９により上記所定の時間を計時中において、無人車１０に対して外部より指定された目的地へ移動するよう指示があった場合、主制御部１１は、充電タイマ１９および再充電タイマ２０における計時を停止、リセットすると共に、電磁開閉器１８を開路させ、指定された目的地への移動を開始する。
【００２９】
一方、充電を完了した後、無人車１０が待機状態のまま長時間自動充電装置３０に置かれた場合は、再充電タイマ２０による計時を続行し、所定時間（４８時間）が経過した時点で再充電開始信号が出力される。これにより、主制御部１１は充電タイマ１９および再充電タイマ２０をリセットした後、計時を開始させると共に、再度電磁開閉器１８を閉路させ、上述した手順に従ってバッテリ１３の自動充電を行う。
【００３０】
なお、上述した自動充電システムにおいては、無人車１０から充電要求と共に自己のＩＤ番号およびバッテリ１３の容量を通知するようになっているが、自動充電装置３０において各ＩＤ番号に対して各自搭載しているバッテリの容量を記憶しているようにし、無人車１０は充電要求と自己のＩＤ番号のみを通知するようにしてもよい。
【００３１】
このように、本実施形態においては再充電タイマにより、充電完了後、無人車が長時間使用されない場合でも自動的に再充電を行うので、無人車を使用する時になってバッテリに十分な電力が残っていないという事態を避けることができる。また、再充電タイマ２０には、無人車１０が待機状態時に消費する電力を考慮し、待機状態時に無人車１０が電力を消費してもバッテリ１３に十分な電力が確保される時間が設定されているので、バッテリの再充電を行う前に無人車が使用される場合でも、バッテリに十分な電力を確保しておくことができる。
【００３２】
〔第２実施形態〕
上述した第１実施形態においては、充電完了後、無人車が長時間待機状態に置かれた場合、自動的に再充電を実行させる自動充電システムについて説明したが、本実施形態では、予め長時間使用されないことがわかっているため無人車の電源をＯＦＦにし、再度無人車の電源をＯＮにした時、ＯＦＦになっていた時間を認識して必要に応じて再充電を行う自動充電システムについて説明する。
【００３３】
図２は本実施形態における自動充電システムの構成を示すブロック図である。図２において、図１の各部と対応する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。この図において図１と異なるのは、主制御部１１が時計機能を有し、再充電タイマ２０の代わりに時刻記憶部２１を具備する点である。この時刻記憶部２１は不揮発性メモリであり、主制御部１１により指示された日付および時刻を記憶する。
【００３４】
以下、第２実施形態における自動充電システムの動作について説明する。
無人車１０が所定の作業を終え、待機場所でもある自動充電装置３０の設置場所に戻り、正規停止位置に停止すると、主制御部１１は位置検出部１４のマークセンサにより、誘導線に沿って配設された正規停止位置を知らせるマークを読み取る。これにより、主制御部１１はその時点の日付および日時を不揮発メモリ２１に記憶する。
【００３５】
また、主制御部１１は無人車通信部１６から自己のＩＤ番号とバッテリ１３の容量を送信すると、充電制御部３１は充電パターン記憶部３１ａに記憶している充電パターンの中からバッテリ１３の容量が属するクラスの充電パターンを読み出す。次に使用者が無人車１０の電源をＯＦＦし、暫く後、再度無人車１０の電源をＯＮすると、まず主制御部１１は時刻記憶部２１に記憶された日付および時刻を読み出す。
【００３６】
そして、現時点の日付および時刻と比較し、所定時間経過していた場合、電磁開閉器１８を閉路すると共に充電タイマ１９に計時を開始させる。これにより、第１実施形態と同様にバッテリ１３の充電が行われる。ここで、上述した所定時間は、電磁開閉器１８等における若干量の電力消費や、バッテリ１３の自然放電による電力の低下等を考慮に入れて定められている。また、無人車１０の電源ＯＮ時の時刻が上述した所定時間を経過していない場合は、無人車１０はそのまま待機状態となる。
【００３７】
なお、上述した実施形態では、無人車１０の電源が再度ＯＮされた時、時刻記憶部２１に記憶された日付，時刻と、電源ＯＮ時の日付，時刻とを比較し、所定時間が経過している時、バッテリ１３を充電するが、再度無人車１０の電源をＯＮすると同時に充電を行うようにしても良い。
また、第１実施形態における再充電タイマ２０を具備し、電源が再度ＯＮされた時、所定時間が経過していなかったため、そのまま待機状態に入る場合、再充電タイマ２０により再充電開始時間を計時後、自動的にバッテリ１３の充電を行うようにしても良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、無人車が、予め設定された所定時間を計時し、該所定時間が経過すると所定時間経過信号を出力するタイマと、充電装置によりバッテリの充電が開始されると前記タイマに計時を開始させるタイマ制御手段と、前記充電装置の設置場所において直前の充電が完了した後も待機状態が継続中であるときに、前記タイマから所定時間経過信号が出力された場合に、該充電装置に対して再充電を要求する再充電要求手段とを具備し、前記充電装置は、前記再充電要求手段からの要求に応じて前記無人車のバッテリを充電するので、充電完了後、無人車が長時間使用されない場合でも自動的に再充電を行うことができ、無人車を使用する時になってバッテリに十分な電力が残っていないという事態を避けることができる。
【００３９】
また、請求項２記載の発明によれば、前記タイマに予め設定される所定時間は、無人車が待機状態時に消費する電力に基づいて決定されているので、無人車がバッテリの充電完了後そのまま待機状態に入った後、バッテリの再充電を行う前に無人車が使用される場合でも、バッテリに十分な電力を確保しておくことができる。
【００４０】
また、請求項３記載の発明によれば、充電装置により無人車の再充電が開始されると、タイマ制御手段がタイマをリセットし、再度計時を開始させるので、バッテリの再充電完了後さらに待機状態に入った場合でも、適切な時間間隔で再充電を行うことできる。
【００４１】
また、請求項４記載の発明によれば、現時点の日付及び時刻を出力する計時手段と、前記計時手段により、前記無人車が前記待機位置に到着した時点の日付及び時刻を求め、この日付及び時刻を記憶しておく記憶手段と、前記待機位置において待機中の間に前記無人車の電源が一旦ＯＦＦにされ、再度電源をＯＮにされた時点の日付及び時刻を前記計時手段により求め、前記記憶手段に記憶された日付及び時刻と再度電源をＯＮにされた時点の日付及び時刻から、前記無人車が前記待機位置に到着し、電源が一旦ＯＦＦにされ、再度電源をＯＮにされるまでの経過時間を求め、該求めた経過時間が予め設定された所定時間を超えていた場合、前記充電装置に対してバッテリの充電を要求する充電要求手段とを具備し、また、充電装置は前記充電要求手段からの要求に応じて前記無人車のバッテリを充電するので、無人車の電源を一旦ＯＦＦにした後、再度ＯＮした場合、バッテリに対し適切な充電を行うことができる。
【００４２】
さらに、請求項５記載の発明によれば、前記充電要求手段に予め設定される所定時間は、前記無人車が電源ＯＦＦ時に消費する電力に基づいて決定されているので、的確で無駄のない充電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態における自動充電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の第２実施形態における自動充電システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０……無人車、１１……主制御部、２０……再充電タイマ、２１……時刻記憶部、３０……自動充電装置、３１……充電制御部

Claims

バッテリを搭載し、該バッテリにより駆動する走行モータによって移動する無人車と、該無人車の待機位置に設置され、前記バッテリを充電する充電装置とからなり、前記無人車が前記バッテリを充電する必要があると判断した場合、前記充電装置の設置場所まで走行し、該無人車が到達すると前記充電装置が自動的に該無人車のバッテリを充電する自動充電システムにおいて、
前記無人車は、
予め設定された所定時間を計時し、該所定時間が経過すると所定時間経過信号を出力するタイマと、
前記充電装置によりバッテリの充電が開始されると前記タイマに計時を開始させるタイマ制御手段と、
前記充電装置の設置場所において直前の充電が完了した後も待機状態が継続中であるときに、前記タイマから所定時間経過信号が出力された場合に、該充電装置に対して再充電を要求する再充電要求手段と
を具備してなり、
前記充電装置は、前記再充電要求手段からの要求に応じて前記無人車のバッテリを充電することを特徴とする自動充電システム。
前記タイマに予め設定される所定時間は、前記無人車が待機状態時に消費する電力に基づいて決定されていることを特徴とする請求項１記載の自動充電システム。
前記タイマ制御手段は、前記充電装置により前記無人車の再充電が開始されると、前記タイマをリセットし、再度計時を開始させることを特徴とする請求項１または２いずれか記載の自動充電システム。
バッテリを搭載し、該バッテリにより駆動する走行モータによって移動する無人車と、該無人車の待機位置に設置され、前記バッテリを充電する充電装置とからなる自動充電システムにおいて、
前記無人車は、
現時点の日付及び時刻を出力する計時手段と、
前記計時手段により、前記無人車が前記待機位置に到着した時点の日付及び時刻を求め、この日付及び時刻を記憶しておく記憶手段と、
前記待機位置において待機中の間に前記無人車の電源が一旦ＯＦＦにされ、再度電源をＯＮにされた時点の日付及び時刻を前記計時手段により求め、前記記憶手段に記憶された日付及び時刻と再度電源をＯＮにされた時点の日付及び時刻から、前記無人車が前記待機位置に到着し、電源が一旦ＯＦＦにされ、再度電源をＯＮにされるまでの経過時間を求め、該求めた経過時間が予め設定された所定時間を超えていた場合、前記充電装置に対してバッテリの充電を要求する充電要求手段とを具備してなり、
前記充電装置は、前記充電要求手段からの要求に応じて前記無人車のバッテリを充電することを特徴とする自動充電システム。
前記充電要求手段に予め設定される所定時間は、前記無人車が電源ＯＦＦ時に消費する電力に基づいて決定されていることを特徴とする請求項４記載の自動充電システム。