CN102372006A - 输送车系统及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种输送车系统及其充电方法。该输送车系统使以蓄电部件作为电源而行驶的多台输送车沿规定的行驶路径在地面侧控制器的控制下行驶。行驶路径设置有具有对输送车的蓄电部件进行充电的充电设备的充电区域，输送车将位置和蓄电部件的剩余容量向地面侧控制器报告。地面侧控制器使蓄电部件的剩余容量为阈值以下的输送车向充电区域行驶，并对蓄电部件进行充电，并且根据输送请求使充电区域内的输送车向充电区域外的位置行驶。

Description

输送车系统及其充电方法

技术领域

本发明涉及输送车系统，特别是涉及利用二次电池行驶的输送车的系统。

背景技术

能够充电的二次电池搭载于天车、有轨台车(undercarriage)、无人输送车等，作为车载的电源。关于该点，专利文献1(JPH05-207611A)提出了设置电池更换机，以更换天车的电池的方案。但是，对于使用二次电池的输送车系统来说，需要能够准确地管理电池的剩余容量，能够使由输送车的充电引起的损耗时间为最小限度的系统。

发明内容

本发明的课题在于提供一种能够高效地对输送车进行充电的系统。

本发明提供一种输送车系统，其使以蓄电部件作为电源而行驶的多台输送车沿规定的行驶路径在地面侧控制器的控制下行驶，该输送车系统：

在上述行驶路径上设置有具有对输送车的蓄电部件进行充电的充电设备的充电区域，

输送车具有将位置和蓄电部件的剩余容量向地面侧控制器报告的通信部件，

地面侧控制器包括：充电管理单元，其使蓄电部件的剩余容量为阈值以下的输送车向充电区域行驶并对蓄电部件进行充电；以及车辆调度管理单元，其使充电区域内的输送车向充电区域外的位置行驶。

本发明还提供一种用于输送车系统的充电方法，该输送车系统使以蓄电部件作为电源而行驶的多台输送车沿规定的行驶路径在地面侧控制器的控制下行驶，该用于输送车系统的充电方法：

在上述行驶路径上设置有具有对输送车的蓄电部件进行充电的充电设备的充电区域，

该用于输送车系统的充电方法执行下述步骤：

输送车将位置和蓄电部件的剩余容量向地面侧控制器报告的步骤；

地面侧控制器使蓄电部件的剩余容量为阈值以下的输送车向充电区域行驶并对蓄电部件进行充电的步骤；以及

地面侧控制器使充电区域内的输送车向充电区域外的位置行驶的步骤。

优选的是，上述充电区域是输送车能够转圈行驶的路径，并且以输送车能够在充电区域内的多个位置进行充电的方式，在充电区域内设置充电设备，上述车辆调度管理单元使得从充电区域内的对蓄电部件进行了充电的输送车开始，向充电区域外的位置行驶。进行了充电的输送车意思是剩余容量高或剩余容量为规定值以上的输送车。更优选的是，上述充电设备是非接触供电线及其电源，输送车在充电区域内转圈行驶的同时接受充电。

在本发明中，当蓄电部件的剩余容量为阈值以下时在充电区域进行充电，根据输送指令等向充电区域外调度车辆。充电设备集中设置在充电区域，充电区域是进行向输送车的充电和输送车的待机的区域。这样，能够统一地管理蓄电部件的剩余容量和输送车的待机。在本发明中，输送车的状态按照充电状态充分、剩余容量高的物品能够输送→由于剩余容量低而在充电区域充电→通过充电向输送的开始位置等行驶的顺序循环变化。另外，在本说明书中，关于输送车系统的记载也能够原样地应用于充电方法。

优选的是，充电管理单元对于位于远离充电区域的位置的输送车增大阈值，对于位于接近充电区域的位置的输送车减小阈值。这样，不会在行驶至充电区域的期间，产生电池用尽，而且不会产生由于电力不足而低速行驶的输送车所引起的迟滞。

优选的是，蓄电部件是串联连接多个单电池或电池单元而成的二次电池，上述输送车是天车，将每个单电池或每个电池单元的电动势、内部电阻以及二次电池的充放电量和剩余容量向地面侧控制器报告，地面侧控制器对具有需要维护的二次电池的天车进行检测。优选在电动势和内部电阻之外，还报告单电池或电池单元的温度。剩余容量可以是二次电池整体的剩余容量，也可以是每个单电池或电池单元的剩余容量。如果天车在充电时或放电时报告每个单电池的电动势和内部电阻，则只要存在异常的单电池或电池单元，就能够检测出。进一步，如果报告对于多大的充电量或放电量，二次电池、单电池或电池单元的剩余容量变化多少，则能够检测出二次电池的劣化的有无和程度。因此，能够可靠地检测出具有需要维护的二次电池的天车。

优选的是，充电设备是非接触供电线及其电源，特别是应对迅速充电功能的供电电力大的非接触供电线及其电源，设置在充电区域以及充电区域以外的行驶路径的直线区间的一部分。天车在二次电池的剩余容量为阈值以下时在充电区域充电，在二次电池的剩余容量为阈值以上时在充电区域以外的直线区间充电。当从非接触供电线进行迅速充电时，天车能够不停止就进行充电，因此，天车能够在充电区域内的几乎任意的位置进行充电。此外，在充电区域外也能在设置有非接触供电线的区域进行充电，能够支援充电区域中的充电，并且在电池容量异常低的情况下，也能够使得行驶至充电区域。而且，在充电区域中经历较长时间，在直至需要车辆调度的范围内，例如充电至剩余容量达到100％。另一方面，在充电区域的外部，在不产生迟滞的范围内进行充电。在剩余容量下降至阈值时在充电区域进行充电，在没有下降至阈值的情况下在充电区域外进行充电。另外，剩余容量大的天车也可以不进行充电区域外的充电。

优选的是，天车具有以来自行驶电机的再生电力对二次电池进行充电的充电部件。如果利用来自天车的电机的再生电力对二次电池进行充电，则能够使二次电池的剩余容量的下降变缓慢，减少充电次数。

优选的是，地面侧控制器在输送指令的产生频率高的时期减小上述阈值，在产生频率低的时期增大上述阈值。如果在输送指令的产生频率高的时期使充电区域中的充电开始的阈值变小，在产生频率低的时期使阈值变大，则在输送指令少的时期进行充电，由此能够为输送指令多的时期作出准备。

附图说明

图1是表示实施例的天车系统的布局的平面图；

图2是实施例中的天车的框图；

图3是实施例中的地面侧控制器的框图；

图4是表示实施例中的二次电池的管理的框图；

图5是表示实施例中的充电的规则的图；

图6是表示实施例中的电池寿命的管理算法的图；以及

图7是表示实施例的天车系统的布局的平面图。

附图标记说明

2、70-天车系统；4-跨湾路径；6、78-湾内路径；8-充电湾路径；9-路径；10-维护湾路径；12-捷径；14-非接触供电线；16-天车；20-地面侧控制器；22-机上控制器；24-行驶单元；26-移载单元；28-二次电池；30-电池管理单元；32-充电器；34-位置传感器；36-逆变器；40-输送指令管理单元；42-充电管理单元；44-车辆调度管理单元；46-充电电源管理单元；48-电池寿命管理单元；50-输送指令文件；52-台车状态文件；54-电池历史文件；60-行驶电机；61-移载系统电机；63-电源；77-充电路径；80-充电器

具体实施方式

以下表示用于实施本发明的最佳实施例。本发明的范围应该基于权利要求的范围的记载，参考说明书的记载和本领域中的公知技术，依据本领域技术人员的理解而决定。

图1～图6中表示实施例的天车系统2，但也可以应用于地面上行驶的有轨台车系统或无轨道的无人输送车系统等。在各图中，4是跨湾(inter-bay)路径，6是湾内(intra-bay)路径，8是充电湾路径，10是维护湾路径，12是例如设置于路径4、6的捷径。以跨湾路径4将湾内路径6、6之间连接起来，天车能够在全部的路径4～10间行驶。另外，也可以兼用充电湾路径8和维护湾路径10。此外，在跨湾路径4、湾内路径6等的一部分上设置有充电和退避专用的路径9，该路径9例如与路径4、6平行，在入口侧从路径4、6分支，在出口侧与路径4、6合流，沿路径9设置有应对迅速充电的非接触供电线14，可以作为充电专用的区域。关于路径8、9的重点是，设置充电和退避的专用路径，即使天车16长时间堵塞路径8、9，也不会妨碍输送指令。只要设置充电湾路径8和专用的路径9中的任意一方即可，在实施例中以设置充电湾路径8的情况进行说明。

充电湾路径8在进行向天车16的二次电池的充电和调度车辆前的待机等的转圈路径中，除去难以受电的弯曲区间、分支部和合流部之外，将应对迅速充电的非接触供电线14在行驶路径内以能够对多台天车16同时进行供电的方式进行设置。另外，也可以在弯曲区间等处设置非接触供电线14。维护湾路径10是进行天车16的维护的路径，在维护湾路径10的一部分设置应对迅速充电的非接触供电线14，使得能够在等待维护的期间，或者在维护后的试验行驶时等进行充电。另外，在使天车16升降的升降机、操作者准备天车16的区域以及弯曲区间和分支合流部不设置非接触供电线14。在路径8、10之外，在路径4、6的直线区间设置非接触供电线14，对天车16的二次电池进行迅速充电。另外，也可以使用电容器代替二次电池，二次电池的种类优选是锂离子二次电池。

20是地面侧控制器，与天车16进行通信，分配输送指令，此外还指令充电湾路径8处的充电、向维护湾路径10的行驶、在充电湾路径8以外的直线区间处的充电、向路径4、6的车辆调度等。此外，天车16在路径4、6行驶的同时在直线区间从非接触供电线14充电，并且，在减速时利用来自行驶电机或用于移载的升降电机等电机的再生电力对二次电池进行充电。天车16当二次电池的剩余容量为规定的阈值以下时，根据来自控制器20的指示向充电湾路径8行驶并充电。进一步，在二次电池发生异常、存在其它问题和进行定期诊断时，根据控制器20的指示，向维护湾路径10行驶并接受维护。

图2表示天车16的结构。机上控制器22利用未图示的通信装置与地面侧控制器20通信，并且控制天车16的整体。利用具有行驶电机等的行驶单元24，天车16沿着设置于顶部空间的行驶轨道行驶。天车16的移载单元26通过未图示的升降驱动单元的横向移动、升降驱动单元的围绕铅直轴的转动、由升降驱动单元进行的升降台的升降、设置于升降台的卡盘的开闭等，与未图示的装载口、缓冲器、堆料区(stocker)等之间进行物品的移载。而且，利用行驶单元24、移载单元26的再生电力对二次电池28进行充电。二次电池28例如是锂离子二次电池，此外也可以是镍氢电池等，经由充电器32和逆变器36，从非接触供电线14充电，同样经由逆变器36驱动行驶单元24、移载单元26，利用再生电力被充电。位置传感器34求取天车16的沿路径4～10的位置，行驶单元24、移载单元26基于位置数据进行各种行驶和移载的控制。

电池管理单元30管理二次电池28的状态。二次电池28通过将单电池或者串联连接多个单电池而成的电池单元串联连接多个而形成。测定例如每个单电池或每个电池单元的电动势和内部电阻以及温度。内部电阻能够根据例如使负载导通/断开时或者使充电导通/断开时的各电压变化测定而得到。此外，使串联连接的多个单电池或电池单元的合计电压为二次电池28的输出电压。电池管理单元30监视每个单电池或每个电池单元的状态(电动势、内部电阻、温度)，并且监视二次电池28整体的输出电压或每个电池单元的输出电压。电池管理单元30进一步在二次电池28充放电时，存储充电电流的累计值或放电电流的累计值，随之存储各单电池或电池单元的状态的变化和二次电池的输出电压的变化等。二次电池的输出电压可以按照电池整体的电压进行管理，也可以按照电池单元单位的电压进行相加。温度可以按照每个单电池或每个电池单元的数据进行管理，也可以按照二次电池整体的数据进行管理。

二次电池28的故障的常见情况不是电池整体的问题，而是某个单电池或电池单元的问题。由维护湾路径10对产生问题的单电池或电池单元进行检查、更换等。为此，进行哪个单电池或哪个电池单元需要维护的确定。有问题的单电池中存在电动势下降、内部电阻增加、温度上升、容量减少等征兆。在包含这样的单电池的电池单元中也产生电动势下降、内部电阻增加、温度上升、容量减少等征兆。二次电池28的剩余容量(实际容量与最大限度充电时的容量的比)能够根据输出电压或电动势、内部电阻、温度、过去的充电电流的累计值和放电电流的累计值等进行推测。对二次电池最大限度充电时的容量(最大容量)能够根据剩余容量相对于充电电流的累计值或放电电流的累计值如何变化而推测得到。即，当最大容量降低时，每单位充电量或放电量的剩余容量的变化变大，剩余容量的变化能够根据电动势的变化、内部电阻的变化等求取。另外，代替累计充电电流或放电电流，在以恒电流进行充放电时，也可以使用充电时间等。

图3表示地面侧控制器20的结构。输送指令管理单元40根据来自未图示的上位控制器的输送请求，对天车16分配输送指令，管理其执行状况。充电管理单元42对每个天车16管理二次电池的剩余容量，在剩余容量为规定的阈值P1以下时指令向充电湾路径8行驶并充电，在剩余容量为规定的阈值P2以下时指示从设置于路径4、6的直线区域的非接触供电线14进行充电。另外，阈值P1例如为20～40％左右，阈值P2例如为30～60％左右，阈值P2是比阈值P1大的值。优选的是，使得阈值P1在越为离开充电湾路径8的位置越高，越为接近充电湾路径8的位置越低。此外，如果使阈值P2为100％，存在若面对路径4、6的非接触供电线14，则也可以总是进行充电。

车辆调度管理单元44能够将天车16从充电湾路径8向路径4、6调度，分配输送指令。例如，如果从先进入充电湾路径8的天车16开始先进行车辆调度，则能够从进行了充电的天车16开始进行调度。如果如图1所示以转圈路径构成充电湾路径8，则能够有选择地对二次电池的剩余容量为规定值以上的天车16进行调度。无论充电湾路径8的充电目标值是剩余容量为100％还是剩余容量低于100％，都根据需要进行调度。充电电源管理单元46管理非接触供电线14的电源，特别是以对设置于路径4、6的非接触供电线14仅在天车16行驶并接受充电时进行供电的方式控制。

电池寿命管理单元48管理二次电池的寿命。天车16的电池管理单元30求取每个单电池或每个电池单元的电动势、内部电阻、温度，此外求取剩余容量、充电量和放电量的关系。这些数据经由机上控制器22等向电池寿命管理单元48输入，确定需要维护的单电池或电池单元。此外，根据作为二次电池整体的最大容量的变化等，检测出电池的寿命。另外，也可以不管理充电量和放电量这两者，仅管理一方。根据这些信息，能够求取二次电池的每个单电池或每个电池单元的维护的必要性，和作为二次电池整体的维护的必要性。基于这些数据，电池寿命管理单元48使具有需要维护的二次电池的天车16向维护湾路径10行驶。地面侧控制器20由计算机构成，输送指令管理单元40～电池寿命管理单元48由专用的硬件实现，也可以由计算机的存储器、CPU和软件等实现。

地面侧控制器20内的输送指令文件50存储输送指令和其执行状态。台车信息文件52存储各天车16的现在位置、速度、行驶目的地、输送指令的分配的有无、其它的台车信息。电池历史文件54对每个天车16存储每个单电池或电池单元的电动势、内部电阻、温度的历史、充放电量和剩余容量的变化的历史等。这些数据也可以作为天车16的台车信息的一部分存储于台车状态文件52。

图4表示二次电池28和其管理，从非接触供电线14经由充电器32利用逆变器36对二次电池28进行充电。63是对非接触供电线14供电的高频电源。逆变器36利用二次电池28的输出，此外利用存在非接触供电线14的区间中来自供电线14的电力，驱动行驶电机60和升降电机等移载系统电机61。此外，利用任意区间中来自电机60、61等的再生电力对二次电池28进行充电。电池管理单元30求取二次电池28的每个单电池或每个电池单元的电动势、内部电阻、温度、二次电池整体的剩余容量和充放电量等，将这些信息向充电管理单元42和电池寿命管理单元48报告。充电管理单元42基于电池的剩余容量，指令进行充电区域中的充电或行驶中的充电。此外，电池寿命管理单元48指令维护湾路径中的维护，在地面侧控制器20的监视器中显示针对哪个天车16，对二次电池实施怎样的维护，负责人进行维护。充电电源管理单元46基于台车的位置和电池的剩余容量等，使针对设置于路径4、6的直线区间的非接触供电线14的供电导通/断开。

图5表示充电的控制路径。作为表示天车系统2的整体状态的参数，有输送负载的大小。这些例如是输送指令的发生频率或其预测值。在输送负载大的情况下，相比于充电湾路径8处的充电，输送更为优选进行，在输送负载小的情况下，使尽量多的天车16在充电湾路径8进行充电。这样，在输送负载小时进行充电，以渡过输送负载大的期间。因此，在输送负载大的情况下使充电湾路径(充电区域)的充电开始的阈值P1小，例如为下限的20％左右，在输送负载小的情况下使该阈值P1大，例如为上限的40％左右。充电区域的充电结束水平例如是剩余容量为100％，但车辆调度管理单元44能够从充电湾路径8调度剩余容量为规定值以上例如为60％以上、80％以上等的天车16。由此，在输送负载大时，即使充电水平稍低也能够进行车辆调度，在输送负载小时充电至100％。

图6表示电池寿命的管理算法，在步骤1中监视每个单电池的电动势、内部电阻、温度等，如果出现存在异常的单电池或电池单元则检测出来。在步骤2中，根据电池的充放电历史、电动势、内部电阻、温度等检测出最大容量的变化。然后，在出现异常的单电池或电池单元，或者电池的最大容量整体下降等时，指令向维护湾路径10的行驶，接受维护。

实施例能够得到以下的效果。

(1)能够一并处理向二次电池的充电和天车的待机以及车辆调度的问题。

(2)进行充电湾路径8的充电，因此，与台车在路径4、6等停止而充电的情况不同，不会导致迟滞。此外，当开始一次充电时会充电至容量充分高，因此高效。

(3)在一般的路径4、6中也在直线区间配置非接触供电线14，因此，能够在天车16行驶的过程中进行充电，此外在万一出现电池用尽时，也能够备用使得能够行驶至充电湾路径8。非接触供电线14仅设置在直线区间即可，此外，仅设置在行驶台数多的区间即可。

(4)按照每个单电池或每个电池单元监视二次电池28的状态，也监视二次电池整体的最大容量的变化。像这样能够可靠地进行维护，并且使得不会出现由于电池用尽而不能够行驶的天车。

另外，在实施例中在充电中使用了非接触供电线14，但也可以在地面侧例如每个充电湾路径8处设置多个接触式的充电器，将充电耦合器设置于天车侧。在该情况下，使天车停止，使充电耦合器与充电器连接而进行充电。接触式的充电器的优点是，能够以比非接触供电大的电流进行充电。但是，如果设置充电器，则在充电湾路径8内进行天车16的前侧堆积，因此需要频繁地中断充电。此外，如果将充电耦合器设置于路径4、6，则天车16停止，成为迟滞的原因。

图7表示变形例的天车系统70，除了特别指出的点之外与图1～图6的实施例相同，对于天车16、地面侧控制器20等省略其说明。代替设置专用的充电湾路径8，配置多个充电路径77。各充电路径77的两端与跨湾路径4或湾内路径6、78连接而构成环，充电器80设置有多个，天车16能够转圈行驶。充电路径77可以设置在路径4、6的内部，也可以设置在外侧。此外，在天车上设置有接触式的充电耦合器。于是，将比其它的路径4、6配置更多充电路径77的湾内路径78，用作实施例中的充电湾路径8。另外，湾内路径78也作为具有通常的装载口等的湾内路径运作。这样，对应不能够设置充电专用的路径8的情况。

容量为阈值以下时的充电基本上由湾内路径78进行。在路径78具有多个充电路径77，因此，在多个路径77的前端的天车内，从最先进行充电的天车开始恢复通常的作业，在某个存在空位的路径77处开始新的天车的充电。此外，当在路径77内进入新的天车时，以前侧堆积地使用充电器80的方式，改变停止位置。而且，湾内路径78兼用作天车的待机路径。

设置于路径4、6的充电路径77，例如作为天车的待机场所使用，在待机过程中进行充电，而与充电容量无关。此外，当出现需要充电的天车时，根据来自地面侧控制器20的驱出指令，使充电中的天车移动，产生空的充电器。

Claims (10)

1.一种输送车系统，其使以蓄电部件作为电源而行驶的多台输送车沿规定的行驶路径在地面侧控制器的控制下行驶，该输送车系统的特征在于：

在所述行驶路径上设置有具有对输送车的蓄电部件进行充电的充电设备的充电区域，

输送车具有将位置和蓄电部件的剩余容量向地面侧控制器报告的通信部件，

地面侧控制器包括：充电管理单元，其使蓄电部件的剩余容量为阈值以下的输送车向充电区域行驶并对蓄电部件进行充电；以及车辆调度管理单元，其使充电区域内的输送车向充电区域外的位置行驶。

2.如权利要求1所述的输送车系统，其特征在于：

所述充电管理单元增大位于远离充电区域的位置的输送车的所述阈值，而减小位于接近充电区域的位置的输送车的所述阈值。

3.如权利要求1所述的输送车系统，其特征在于：

所述蓄电部件是串联连接多个单电池或电池单元而成的二次电池，所述输送车是天车，将每个单电池或每个电池单元的电动势、内部电阻以及二次电池的充放电量和剩余容量向地面侧控制器报告，

地面侧控制器检测出具有需要维护的二次电池的天车。

4.如权利要求3所述的输送车系统，其特征在于：

所述充电设备是非接触供电线及其电源，设置在所述充电区域以及充电区域以外的行驶路径的直线区间的一部分，所述天车在二次电池的剩余容量为所述阈值以下时在充电区域充电，在二次电池的剩余容量为所述阈值以上时在充电区域以外的直线区间充电。

5.如权利要求3所述的输送车系统，其特征在于：

所述天车具有以来自行驶电机的再生电力对二次电池进行充电的充电部件。

6.如权利要求3所述的输送车系统，其特征在于：

所述地面侧控制器在输送指令的产生频率高的时期减小所述阈值，在产生频率低的时期增大所述阈值。

7.如权利要求1所述的输送车系统，其特征在于：

所述充电区域是输送车能够转圈行驶的路径，并且以输送车能够在充电区域内的多个位置进行充电的方式，在充电区域内设置充电设备，

所述车辆调度管理单元使得从充电区域内的对蓄电部件进行了充电的输送车开始，向充电区域外的位置行驶。

8.如权利要求7所述的输送车系统，其特征在于：

所述充电设备是非接触供电线及其电源。

9.一种用于输送车系统的充电方法，该输送车系统使以蓄电部件作为电源而行驶的多台输送车沿规定的行驶路径在地面侧控制器的控制下行驶，该用于输送车系统的充电方法的特征在于：

在所述行驶路径上设置有具有对输送车的蓄电部件进行充电的充电设备的充电区域，

该用于输送车系统的充电方法执行下述步骤：

输送车将位置和蓄电部件的剩余容量向地面侧控制器报告的步骤；

地面侧控制器使蓄电部件的剩余容量为阈值以下的输送车向充电区域行驶并对蓄电部件进行充电的步骤；以及

地面侧控制器使充电区域内的输送车向充电区域外的位置行驶的步骤。

10.如权利要求9所述的用于输送车系统的充电方法，其特征在于：

所述充电区域是输送车能够转圈行驶的路径，并且以输送车能够在充电区域内的多个位置进行充电的方式，在充电区域内设置充电设备，

地面侧控制器使得从充电区域内的对蓄电部件进行了充电的输送车开始，向充电区域外的位置行驶。

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