CN102079255A - 行驶车系统和向行驶车的非接触供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种行驶车系统和向行驶车的非接触供电方法。在地上侧设置电源和非接触供电线，并且，在行驶车上设有：从非接触供电线受电的受电单元；消耗电力的负载；对来自受电单元的电力和来自负载的再生电力进行蓄电并向所述负载供给电力的蓄电单元，而且，该行驶车系统设有控制机构，该控制机构用于把握所述蓄电单元的蓄电量和所述负载的所需能量，并且，在能够通过所述蓄电单元的蓄电量维持所述负载的所需能量时，该控制机构将从电源向非接触供电线的供电停止。

Description

行驶车系统和向行驶车的非接触供电方法

技术领域

本发明涉及行驶车系统，尤其涉及向行驶车的非接触供电。

背景技术

已知一种系统，对塔式起重机等行驶车进行非接触供电，并且，在行驶车上设置电容器等蓄电单元，对非接触供电进行支持(专利文献1：JP2008-081219A)。非接触供电能够避免供电线与触轮等的接触所导致的发尘，蓄电单元对来自行驶车的再生电力进行蓄电，并且，使非接触供电线所需的电力平稳化，由此，使地上侧电源和行驶车的受电单元小型化。

在此，发明者着眼于下述情况，即，在专利文献1的系统中，始终从地上侧电源向非接触供电线供给电流，由于流过非接触供电线的电流所产生的焦耳热，因此，始终电力消耗。因而为了减少这样的浪费而做出本发明。

发明内容

本发明的课题在于，减少流过非接触供电线的电流的焦耳热所导致的电力消耗。

本发明的辅助课题在于，增加从蓄电单元取出的电力。

本发明的其他的辅助课题在于，能够预测蓄电单元的寿命。

本发明是一种行驶车系统，是通过非接触供电对行驶车供电的系统，其特征在于，

在地上侧设置电源和非接触供电线，并且，

在行驶车上设有：从非接触供电线受电的受电单元；消耗电力的负载；对来自受电单元的电力进行蓄电并向所述负载供给电力的蓄电单元，

而且，该行驶车系统设有控制机构，该控制机构用于把握所述蓄电单元的蓄电量和所述负载的所需能量，在能够通过所述蓄电单元的蓄电量维持所述负载的所需能量时，该控制机构将从所述电源向非接触供电线的供电停止。

本发明另外是一种通过非接触供电对行驶车供电的方法，其特征在于，

在地上侧设置电源和非接触供电线，并且，

在行驶车上设有：从非接触供电线受电的受电单元；消耗电力的负载；对来自受电单元的电力和来自负载的再生电力进行蓄电并向所述负载供给电力的蓄电单元，

而且，通过控制机构把握所述蓄电单元的蓄电量和所述负载的所需能量，并且，在能够通过所述蓄电单元的蓄电量维持所述负载的所需能量时，通过所述控制机构将从所述电源向非接触供电线的供电停止。

此外，在本说明书中，关于行驶车系统的记载能够直接适用于非接触供电方法，反过来，关于非接触供电方法的记载能够直接适用于行驶车系统。

在本发明中，在不借助非接触供电而能够维持行驶车的所需能量的情况下，将向非接触供电线的供电停止，因此，能够消除与无效电流所产生的焦耳热相应的电力。关于是否能够维持所需能量，例如对从行驶车的下一次的动作开始到结束，是否能够维持所需能量进行判定，对下一次的动作之内不能维持所需能量的区间进行非接触供电，而对能够维持所需能量的区间停止非接触供电即可。

更优选地，蓄电单元为电容器，设有对蓄电单元的电压进行监视的电压传感器和对蓄电单元的充放电电流进行监视的电流传感器，并且，还设有用于预测蓄电单元的寿命的寿命预测机构，该寿命预测机构根据蓄电单元的电压和充放电电流求出蓄电单元的容量，从而预测蓄电单元的寿命。

尤其优选地，寿命预测机构根据将向蓄电单元的充放电停止或开始时的、蓄电单元的电压变化，求出蓄电单元的内部电阻，根据蓄电单元的容量和内部电阻预测寿命。

这样，可以在接近电容器的寿命时，储备更换用的电容器，在到寿命时直接更换电容器。因此，没必要使行驶车停止直至更换用的电容器到达。

优选地，在行驶车上连接有受电单元和负载，并且，经由对蓄电单元的充放电进行控制的回路连接蓄电单元。作为对充放电进行控制的回路例，经由充电控制用的第一晶体管和线圈连接在蓄电单元的正侧，将放电控制用的第二晶体管连接在线圈与第一晶体管之间，将第二晶体管的发射器连接在蓄电单元的负侧。充放电回路的输入输出成为第一晶体管的阴极侧和蓄电单元的负侧。通过对第一晶体管进行PWM控制，能够任意控制向蓄电单元的充电电流(电力)；通过对第二晶体管进行PWM控制，能够任意控制从蓄电单元的放电电流(电力)。通过使用这样的充放电控制回路，使能够使用蓄电单元的电压范围增加，能够从更小的蓄电单元取出更大的电力。

另外，本发明的行驶车系统，是通过非接触供电向行驶车供电的系统，其特征在于，

在地上侧设置电源和非接触供电线，并且，

在行驶车上设有：从非接触供电线受电的受电单元；消耗电力的负载；对来自受电单元的电力和来自负载的再生电力进行蓄电并向所述负载供给电力的蓄电单元，

而且，该行驶车系统设有控制机构，该控制机构用于把握所述蓄电单元的蓄电量，当所述蓄电单元的蓄电量为规定值以上时，该控制机构将从所述电源向非接触供电线的供电停止。

这样，在不借助非接触供电而能够维持行驶车的电力负载的情况下，将向非接触供电线的供电停止，因此，能够消除与无效电流所产生的焦耳热相应的电力。

附图说明

图1是实施例的行驶车系统的主要部分俯视图。

图2是实施例的行驶车系统的主要部分框图。

图3是实施例中的行驶车的主要部分框图。

图4是表示实施例中的非接触供电的ON/OFF算法的流程图。

图5是表示实施例中的行驶车的电力管理的特性图，1)表示所需电力的特性曲线，2)表示蓄电量的推移，3)表示放电电流的推移。

图6是表示实施例中的电容器的容量C和内部电阻R的测定方法的图。

图7是表示变形例中的电容器的容量C和内部电阻R的测定方法的图。

(附图标记的说明)

2行驶车系统

4行驶车

6台车

8升降台

10柱

12滑叉

14行驶电机

15升降电机

16电容器

18动力盘

19断路器

20斩波器单元

22受电单元

24行驶轨道

25货架

26非接触供电线

28地上侧电源

30芯单元

31整流单元

32控制器

34其他的负载

C1电容器

D1、D2二极管

Tr1、Tr2晶体管

L1线圈

S1电压传感器

S2电流传感器

40控制部

41通信接口

具体实施方式

以下示出用于实施本发明的最佳实施例。本发明的范围，应根据权利要求书的记载，参考说明书的记载和本领域的公知技术，并依照本领域技术人员的理解进行确定。

图1～图7中示出了实施例的行驶车系统2及其变形。附图标记4为行驶车，在此为自动仓库的塔式起重机，但也可以是桥式起重机、或通过有轨轨道在地上行驶的有轨台车等。附图标记6为行驶车4的台车，使升降台8沿柱10升降，通过升降台8上的滑叉12将物品在与货架25等之间移载。附图标记14为行驶电机，使台车6行驶，附图标记15为升降电机，使升降台8升降。电容器16对从非接触供电线26受电的电力进行储蓄，还可以替代电容器16而使用锂离子电池等充电电池进行蓄电。

附图标记18为动力盘，向行驶电机14、升降电机15、滑叉12等负载供给电力。附图标记20为斩波器单元，受电单元22从非接触供电线26受电，从地上侧电源28向非接触供电线26施加高频电流。通过斩波器单元20将受电单元22、动力盘18、电容器16连接，电容器16进行充电和放电，动力盘18进行向负载的电力的供给以及来自负载的再生电力的放电。

图2中示出了行驶车4的电源系统的框图。受电单元22具有芯单元30和整流单元31，芯单元30具有从非接触供电线26对电力进行拾波的、磁体的芯和拾波线圈。整流单元31对来自芯单元30的高频电流进行整流，并供给至斩波器单元20。动力盘18的控制器32将负载侧的今后的所需能量的预测值向斩波器单元20送出。例如，将行驶车的下一次的动作所需要的能量和再生电力送出。从动力盘18向行驶电机14、升降电机15及滑叉等其他的负载34供给直流电力，而向斩波器单元20供给再生电力。附图标记19为断路器，其设在斩波器单元20与动力盘18之间。

斩波器单元20从电容器16接收蓄电量、例如电容器16的输出电压等的报告，对仅通过电容器16的电力是否足够维持所需能量的预测值进行判断。而且，根据判断结果，通过光通信等针对地上侧要求电源28的开关(ON/OFF)。此外，不仅可以通过斩波器单元20，还可以通过控制器32或地上侧电源28取得今后的所需能量的预测值以及电容器的蓄电量，并判断电源的ON/OFF。

图3表示斩波器单元20的结构。D1、D2为二极管，Tr1、Tr2为大电力晶体管，Tr1为第一晶体管，Tr2为第二晶体管。C1为平滑用的电容器；L1为线圈；S1为电压传感器，对电容器16的输出电压进行监视；S2为电流传感器，对流过电容器16的电流进行监视。除此以外，对受电单元22及动力盘18中的各自电流和电压进行监视。控制部40对晶体管Tr1、Tr2进行控制，根据负载的预测和电容器16的贮藏能量判断是否需要非接触供电，并从通信接口41向地上侧电源28进行是否需要供电的通信。而且，控制部40测定并存储电容器16的容量和内部电阻，并根据这些值和电容器16的电压求出贮藏能量。另外，根据容量和内部电阻预测电容器16的寿命，若寿命接近则向地上侧电源28等进行通知。此外，也可以不测定内部电阻。

在通过受电单元22的电力或来自动力盘18的再生电力对电容器16进行充电的情况下，对晶体管Tr1进行PWM控制，而断开晶体管Tr2。进行来自电容器16的放电时，晶体管Tr1断开，而对晶体管Tr2进行PWM控制。在晶体管Tr2连接时，线圈L1的电流增加，电力被蓄积。若自此断开晶体管Tr2，则蓄积在线圈L1中的电力与蓄电单元串联，并通过D1向外部输出。

图4中示出了对是否需要非接触供电进行判别的算法。求出电容器的贮藏能量(蓄电量)，另外，得到针对行驶车4的下一次动作的所需能量和再生能量等的预测值。而且，根据贮藏能量和能量的预测值判断是否需要非接触供电，并从通信接口向地上侧进行通知。例如在行驶车动作之前，根据行驶车的重量、加速度、速度、减速度、移动量、机械损耗例如摩擦阻力、减速器的效率等、电力损耗例如伺服电机、伺服放大器等的效率等数据，计算与行驶车的动作相关的能量。能量中包括加速时的能量、瞬时最大所需能量、再生能量、瞬时最大再生所需能量、等速动作时的电力消耗等，以包含所有行驶轴、升降轴、旋转轴、移载轴等移动的轴的方式计算上述能量。而且，进行加速时来自蓄电单元的放电能量是否充足等的判定，若不足，则要求非接触供电。另外，对减速时的再生电力是否完全充电至蓄电单元进行判定，在没有完全充电的情况下，将加速时依赖于非接触供电的比例减少，并增加来自电容器的放电能量。此外，还存在以下情况，若行驶车不行驶、而进行仅使升降台下降的动作，则消耗能量少，仅再生能量增大。由于这样的动作仅发生在货架间的搬运等的模式中，因此，在这样的模式中，例如对直到下下次的动作的消耗能量和再生能量进行考虑，对是否需要非接触供电进行判定，能够对再生电力进行充电。

图5的1)中，示出了在行驶车一次动作中的所需能量和再生能量的推移，2)示出了电容器的蓄电量的推移，3)示出了放电电流的推移。加速时产生较大的所需电力，下一次的定速动作时电力消耗较小，下一次的减速时产生再生电力。在行驶停止后的、转盘(turntable)的旋转以及滑叉的动作等中，也发生电力消耗。其间，电容器的蓄电量被保持在规定的范围内，以来自电容器的电流不超过最大放电电流的方式，利用非接触供电使电力平稳化。另外，以向电容器的电流不超过最大充电电流的方式限制减速度等。而且，地上侧电源，在不进行非接触供电的区间，停止向供电线的电力供给。

图6、图7中示出了电容器16的寿命监视。在图6(实施例)中，在行驶车4的停止时等，例如以一定电流i对电容器16进行充电，并测定充电过程中的电压V的变化。这样，能够求出电容器16的容量C。另外，对结束充电时的电压下降ΔV进行测定，由于基于内部电阻R的R·i部分的电压下降消失的量与电压下降ΔV相对应，因此，能够测定内部电阻R。此外，即使不利用一定电流而对电流i的乘积和电压的变化进行比较，也能够测定容量C。另外，还可以根据充电开始时的电压上升ΔV测定内部电阻。

图7示出了电容器16的寿命监视的变形例，在从电容器16进行放电时，对放电电流i的乘积和电压的变化进行比较，求出容量。另外，根据放电的结束时或开始时的电压的变化ΔV和放电刚结束前的电流或放电刚开始后的电流测定内部电阻R。

示出了实施例的变形。在实施例中，在高负载时，使用来自电容器16和受电单元22的双方的电力。但是，可以将电容器16作为主电源，仅通过电容器16的电力驱动负载，而非接触供电专用于向电容器16充电。

在实施例中，在仅通过电容器16维持负载、且不需要向电容器16充电的情况下，关闭地上侧电源。由此，能够削减与流过非接触供电线的电流所产生的焦耳热相应的无效电力。另外，能够增加从电容器16取出的电力。而且，能够预测电容器的寿命，通过预先储备更换用的电容器16，能够将行驶车4不运转的时间缩短。

Claims (6)

1.一种行驶车系统，是通过非接触供电对行驶车供电的系统，其特征在于，

在地上侧设置电源和非接触供电线，并且，

在行驶车上设有：从非接触供电线受电的受电单元；消耗电力的负载；对来自受电单元的电力和来自负载的再生电力进行蓄电并向所述负载供给电力的蓄电单元，

而且，该行驶车系统设有控制机构，该控制机构用于把握所述蓄电单元的蓄电量和所述负载的所需能量，并且，在能够通过所述蓄电单元的蓄电量维持所述负载的所需能量时，该控制机构将从所述电源向非接触供电线的供电停止。

2.如权利要求1所述的行驶车系统，其特征在于，蓄电单元为电容器，设有对蓄电单元的电压进行监视的电压传感器和对蓄电单元的充放电电流进行监视的电流传感器，并且，还设有用于预测蓄电单元的寿命的寿命预测机构，该寿命预测机构根据蓄电单元的电压和充放电电流求出蓄电单元的容量，从而预测蓄电单元的寿命。

3.如权利要求2所述的行驶车系统，其特征在于，寿命预测机构构成为，根据将向蓄电单元的充放电停止或开始时的、蓄电单元的电压变化，求出蓄电单元的内部电阻，根据蓄电单元的容量和内部电阻预测寿命。

4.如权利要求1～3的任一项所述的行驶车系统，其特征在于，在行驶车上并列地连接有受电单元和负载，并且，在蓄电单元、受电单元及负载的并列片之间，设有进行从受电单元向蓄电单元的充电控制用的第一晶体管、与第一晶体管并列的从蓄电单元的放电用二极管、连接蓄电单元的正侧和负侧的第二晶体管，另外还设有所述第一及第二晶体管与蓄电单元之间的线圈。

5.一种行驶车系统，是通过非接触供电对行驶车供电的系统，其特征在于，

在地上侧设置电源和非接触供电线，并且，

在行驶车上设有：从非接触供电线受电的受电单元；消耗电力的负载；对来自受电单元的电力和来自负载的再生电力进行蓄电并向所述负载供给电力的蓄电单元，

而且，该行驶车系统设有控制机构，该控制机构用于把握所述蓄电单元的蓄电量，当所述蓄电单元的蓄电量为规定值以上时，该控制机构将从所述电源向非接触供电线的供电停止。

6.一种向行驶车的非接触供电方法，是通过非接触供电对行驶车供电的方法，其特征在于，

在地上侧设置电源和非接触供电线，并且，

在行驶车上设有：从非接触供电线受电的受电单元；消耗电力的负载；对来自受电单元的电力进行蓄电并向所述负载供给电力的蓄电单元，

而且，通过控制机构把握所述蓄电单元的蓄电量和所述负载的所需能量，并且，在能够通过所述蓄电单元的蓄电量维持所述负载的所需能量时，通过所述控制机构将从所述电源向非接触供电线的供电停止。

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