CN102598464A - 充电式叉车的充电管理系统、以及充电管理方法 - Google Patents

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Abstract

通过多个作业循环(C1～C7)来构成叉车(1～4)的运转日程，并由充电图(B1～B7)和运转图(A1～A7)来构成该运转日程的各作业循环(C1～C7)，其中，充电图(B1～B7)被设定成与二次电池的容量对应的可连续运转时间少的时间，运转图(A1～A7)在充电后实施。

Description

充电式叉车的充电管理系统、以及充电管理方法
技术领域
本发明涉及能适用于可快速充电的锂离子电池(二次电池)的充电式叉车的充电管理系统以及充电管理方法。
本申请针对2010年2月25日在日本申请的特愿2010-40037号主张优先权，并将其内容引用于此。
背景技术
在为通用的电气式叉车的情况下，一般搭载铅电池，完全充电需要8小时甚至更多的时间。
而且，这样的铅电池在完全充电后，虽然根据用法而有所区别，但大多数的规格能支持连续使用8小时程度。另外，电气式叉车的驱动用电池几乎全是铅电池，几乎都不能进行所谓的快速充电，即使能进行快速充电，完全充电最低也需要3～4小时。
另外，在下面的说明中，作为相对于“快速充电”的术语，将需要耗费标准的时间的充电称作“慢充电”。
但是，在这样的铅电池中，由于反复快速充电，存在与慢充电相比使用寿命(充电次数等)变短的不良状况。另外，在一般的铅电池中，即使不是完全充电，而是进行短时间的运用所需的最小限度的充电，也需要与运用时间相同程度的无意义的充电时间。例如，在二次电池的剩余电量成为不能再继续使用那样程度的剩余电量的情况下(但设还留有用于返回到充电器的行驶所需要的电量)，需要例如与1小时的运用相同程度的充电时间(即1小时的充电时间)，续航充电的灵活处理难以实现。
另外，在为铅电池的情况下，由于温度会伴随充电而上升，因此在车载铅电池来进行放电使用时，需要进行自然冷却直到成为常用温度，其冷却时间如前述那样被设为与充电时间相同程度(可以认为，假设为了使用1小时而进行慢充电1小时，则充电1小时后还需要自然冷却1小时，结果该电池2小时都将不能使用)。若是在叉车上的运用，则要进行一天中的8小时程度的运用，而在运用后，再进行8小时程度的慢充电后，还要进行8小时的自然冷却。然后，从早上开始，通过将该电池再次运用8小时，从而成为24小时的充电以及运用循环，其结果，1个电池被限定为只能用1班(例如在1天中以3班来运用的情况下的1/3)。
另外，关于充电式叉车所使用的蓄电池或其交换管理，示出了在专利文献1～3中所公开的技术。其中，例如，在引用文献1所示的叉车用蓄电池的充电系统中，包括：用于对蓄电池进行充电的充电器；检测进行了蓄电池的取出操作，并输出其检测信号的检测单元；以及响应检测单元中的检测信号来控制充电器的控制单元，将检测到蓄电池取出检测信号后的最初的1次充电设为均等充电，来降低蓄电池损伤。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2009-118596号公报
专利文献2：JP特开2004-266892号公报
专利文献3：JP特开2004-32869号公报
发明的概要
发明要解决的课题
但是，在使用了铅电池的蓄电池中，为了完整地确保一天中8小时的运行时间，需要搭载大容量的电池，且为了实现上述的“充电+自然冷却”，还需要很多时间。这样的蓄电池一般用在小型车(1吨级车)中，以图3所示那样的循环/充电速率来进行充电。
在图3中，示出了如下情况下的循环/充电速率：如运转图(a)所示，从8点到18点间歇地使用蓄电池车，之后，如充电图(b)所示，从18点到2点进行8小时的慢充电(充电电流100A、受电功率5kW)，然后，在从2点到8点的6小时，进行自然冷却。
而且，在使用了这样的铅电池的蓄电池中，一般是进行长时间的慢充电以及自然冷却，续航充电、补充充电这样的间歇性的充电较困难。另外，由于叉车的车上空间基本上都是被大容量铅电池占据的构造，因此布局、设计受到制约。
于是，考虑搭载锂离子电池等在快速充放电特性上优良的二次电池，而不是存在以上制约的铅电池。
然而，假设与原有的铅电池搭载车一样，搭载了能在一天中连续运转8小时程度的容量的二次电池，实用中若要以短时间进行快速充电，则其充电器需要流过非常大的充电电流，充电器的实现性的问题(性能、成本等)、进而流向充电器的受电电流也同样会变大。若能设置可提供这样大的充电电流的充电器，则由于锂离子电池的特长(能快速充电、充电后不需要自然冷却)，能随时、短时间地进行快速充电，没有铅电池那样的一个只限定于1班的运用的限制，能实现24小时内的2班以上的高效且灵活的运用。
但是，由于在大容量的充电器中需要较大的受电电流，因此受电设备的增强、电力使用合同变更、基本费用的增额等的问题都会成为用户的负担。例如，在首都圈，若超过最大50kW的受电量(电量率)，则合同电压为220V即可，但用户必须拥有能将其改变成6600V级的变电设备(实际上，若以220V流过50kW以上，则存在过容量的风险)。
在图4中示出此时的充电循环/充电速率。在图4所示的充电循环/充电速率中，示出了如下情况的例子：如运转图(c)所示，从8点到18点间歇地使用蓄电池车，之后，如充电图(d)所示，从18点到18点15分为止，进行了15分钟的快速充电(充电电流1600A、受电功率80kW)，但若进行这样的快速充电，则前述的受电设备的增强、大量的负担费用变得必须。
发明内容
本发明鉴于上述的问题而提出，提供一种充电式叉车的充电管理系统，即使使用能快速充电的锂离子电池(二次电池)，也能不需要充电设备的增强等大量的费用负担而不影响一天中的作业地进行充电。
本发明的充电式叉车的充电管理系统是搭载有能用蓄电池充电器来进行快速充电的二次电池的充电式叉车的充电管理系统，具备：运转日程创建部，其用于创建所述充电式叉车的运转日程；和管理部，其按照由所述运转日程创建部创建的运转日程来对所述充电式叉车输出命令。所述运转日程创建部通过多个作业循环来构成充电式叉车的运转日程，并且将该运转日程的各作业循环通过设定成比与二次电池的完全充电容量对应的可连续运转时间少的作业期间的充电图来构成，或者通过该充电图以及与完全充电容量对应的充电图的组合来构成。
在本发明的充电式叉车的充电管理系统中，紧挨运转日程中还未执行的作业期间之前的充电期间的长度可以基于紧挨该充电期间之后的作业期间的运转期间的预计作业功率来决定。
在本发明的充电式叉车的充电管理系统中，所述二次电池可以是各作业循环的运转图中的最长作业期间的连续运转所需的容量的锂离子电池。
另外，所述各作业循环可以以包含规定的运转期间和充电期间的所述运转图为基准来确定。
进而，针对一天中的作业时间，可以以所述作业循环为基础，来交替执行所述充电图和运转图。
本发明的充电式叉车的充电管理方法是搭载有能用蓄电池充电器进行快速充电的二次电池的充电式叉车的充电管理方法，其中，由多个作业循环来构成充电式叉车的运转日程，并且由设定成比与二次电池的完全充电容量对应的可连续运转时间少的作业期间的充电图、以及与完全充电容量对应的充电图来构成该运转日程的各作业循环。
发明效果
根据本发明，由多个作业循环来构成充电式叉车的运转日程，且由设定成比与二次电池的完全充电容量对应的可连续运转时间少的作业期间的充电图、和图来构成该运转日程的各作业循环。
由此，搭载于所述充电式叉车的二次电池只要具有运用构成运转日程的各作业循环的运转图的时间部分的容量就已经足够，其结果是，能谋求二次电池的小容量化。其结果是，即使使用能快速充电的锂离子电池(二次电池)，也不需要充电设备的增强等大量的费用负担而能不影响一天中的作业地进行充电。
附图说明
图1是充电式叉车的充电管理系统的整体图。
图2是表示运用在本发明的实施例中的作业日程的时间图。
图3是表示现有技术所涉及的作业日程的的时间图(1)。
图4是表示现有技术所涉及的作业日程的的时间图(2)。
具体实施方式
参照图1以及图2来说明本发明的一个实施例。
图1是本实施例所涉及的充电式叉车的充电管理系统的整体图，使用4台叉车(在图中示为叉车1、叉车2、叉车3、叉车4)，在这些叉车1～4上分别搭载有能快速充电的小型的锂离子电池1a～4a作为二次电池。
另一方面，在这些叉车1～4的作业区内设有基站10。在该基站10设有：用于创建叉车1～4的充电日程即运转日程的运转日程创建部20；按照该运转日程创建部20所创建的运转日程来对叉车1～4输出返回命令/出发命令等的管理部11；用于对装填在叉车1～4上的锂离子电池1a～4a进行充电的蓄电池充电器12；在与叉车1～4之间进行基于返回命令/出发命令的通信的通信单元13；用于显示该运转日程创建部20所创建的运转日程的显示部14；和用于对运转日程创建部20输入各种数据的输入单元15。
例如，经由输入单元15，将搭载在各叉车1～4中的锂离子电池1a～4a的特性数据(额定容量、最短快速充电时间、充电电流值、受电功率值等)输入给运转日程创建部20。在运转日程创建部20中，基于这样的输入数据，例如创建图2所示那样的运转日程。
另外，这样的运转日程可以在各叉车1～4中创建多个，在此针对1个运转日程来进行说明。
图2所示的运转日程由运转图A和充电图B构成，其中运转图A由多个运转期间A1～A7构成，充电图B由多个充电期间B1～B7构成。
运转图A的运转期间A1～A7、和充电图B的充电期间B1～B7被交替实施，以运转期间A1和充电期间B1来形成第1作业循环C1，以运转期间A2和充电期间B2来形成第2作业循环C2，以运转期间A3和充电期间B3来形成第3作业循环C3，以运转期间A4和充电期间B4来形成第4作业循环C4，以运转期间A5和充电期间B5来形成第5作业循环C5，以运转期间A6和充电期间B6来形成第6作业循环C6。
另外，在本例中，与锂离子电池1a～4a的特性对应，来将运转图A的运转期间A1～A7分别设为1小时，且将充电图B的充电期间B1～B7分别设为15分钟，由此将各作业循环C1～C7确定为1小时15分钟。即，在图2所示的运转日程中，夹着12点前后的休息(用标号D表示)，来构筑交替地反复叉车1～4的1小时的运转、和15分钟的充电的运转日程。
并且，基于这样的运转日程的作业循环C1～C7，从管理部11经由通信单元13对叉车1～4输出返回命令/出发命令等，并设为针对叉车1～4的作业者的运转的方针。
下面，说明在上述的运转日程中将各作业循环C1～C7确定为1小时15分钟的理由。
尽管在铅电池中进行快速充电困难，但若是锂离子电池等的快速充放电型的二次电池，则能实现可在短时间的充电的快速充电。并且，若是搭载了上述的锂离子电池的电驱动式的叉车1～4，则在电池的剩余电量变少、再继续使用变得困难的情况下(但是，设其能驶回充电场所)，进行15分钟的快速充电就能在充电后正常使用1小时程度。
一般而言，在铅电池中即使进行快速充电，15分钟的充电充其量也就能使用相同的15分钟程度，没有效率，若进行超过该程度的快速充电，则电池会显著劣化，温度也会上升，因此行不通。但若为现状的高性能型的锂离子电池，则15分钟的快速充电能运用1小时，若只是15分钟程度的短时间，则即使在一天中的宝贵的运行时间带中作为浪费时间，也不会成问题。在实际现场，连续运用1小时以上时，操作人员要进行休息等，若利用该休息时间、午休等来进行快速充电，则能有效地利用时间。
因此，上述那样的1小时连续运用、15分钟快速充电(午休等也有用)的作业循环C1～C7的运用变得可能，如现有技术那样，在1次的完全充电中，未考虑整整1天的8小时程度的连续运用，因此，例如若考虑以1小时为上限来对其进行连续运用(一边在每到1小时进行的休息、午休等进行15分钟程度的快速充电，一边循环使用)，则电池的搭载电容量可以为8小时连续运用的原有车的8分之1程度。
即，在上述的锂离子电池1a～4a中，即使进行快速充电电池容量总量也较小，因此充电中需要的电流(功率)也较小，没有像能连续使用8小时的大容量锂离子电池那样由于充电器的输入侧功率的增加而带来的受电设备的大型化的必要性，能消减设备投资等用户负担。
除此之外，在高性能的锂离子电池中，由于相同的单位电容量的体积、质量与铅电池相比减少了一半程度，再加上前述的搭载量的降低，因此搭载到叉车1～4的车体上的电池搭载量明显减少，在相同的装卸性能下，能使车辆整体小型化。进而，由于还能使车辆轻量化，因此通过重心位置的调整能谋求进一步提高行驶运动性，且由于小型化，机动性也得以提高，车体内的布局性以及外观设计性也得以提高。
另外，由于锂离子电池1a～4a的小型化，因此能使用与内部空间狭窄的发动机式的叉车相同的构造的车体，从而对于零件的公共化、成本的削减有较大的效果。即，在本例中，通过沿用以上的思路来运用8分之1程度小容量的锂离子电池等的充放电特性优良的电池和与其相适应的输出并不过大的快速充电设备，能作出比将现状的铅电池完整搭载了一天的的现有车运用性更良好、性能更高的叉车。
根据如以上详细说明而在本实施例中示出的充电管理系统，通过多个作业循环C1～C7来构成叉车1～4的运转日程，且由充电图B(B1～B7)和运转图A(A1～A7)来构成该运转日程的各作业循环C1～C7，其中充电图B被设定成比与二次电池的容量对应的可连续运转时间少的时间，运转图A在充电后实施。
由此，搭载在所述叉车1～4的二次电池只要有运用构成运转日程的各作业循环C1～C7的运转图A(A1～A7)的时间部分的容量就已经足够，作为结果，能谋求二次电池的小容量化。其结果是，即使使用能快速充电的锂离子电池(二次电池)，也不需要充电设备的增强等大量的费用负担而能不影响一天中的作业地进行充电。
另外，通过在叉车1～4中使用能快速充电的锂离子电池(二次电池)，能起到如下的效果。
(1)在本例中，最大也就能进行15分钟程度的快速充电，由于其时间较短，因此在运用现场，只要有午休、休息时间等的空闲，就能无浪费地进行加起来1小时程度的单位量的充电，然后立刻就能运用，就算电池较少，也能实现比现有技术更高的运动性，并且能不造成快速充电带给用户的受电设备负担增大地实现优秀的车。
(2)通过锂离子电池1a～4a的尺寸的小型化，车辆设计变得容易，能使车辆的设计性也良好，由于能实现小型/轻量化，因此能进一步提升运动性和车辆操作性。
(3)由于锂离子电池的特长(能快速充电，不需要充电后的自然冷却)，能随时、短时间地进行快速充电，能实现整块的时间运用，因此没有1个铅电池限定为运用1班的限制，能实现24小时运用这样的自由的运用。
(4)由于电池的小型化，保养/维护时花费的工夫能得到较大的减轻，能提高作为商业模型的电池出租的销售力、以及搭载其的叉车的商品力。通过使电池容量变小(在本例中为8分之1)，在锂离子电池等的高性能电池中，电池包的体积、质量与现行的铅电池相比有显著的降低。若进一步努力则能还能使质量比为10分之1以下。在锂离子电池中，虽然需要特别养护的必要性低，但在考虑保养/管理、以及与车辆分开的电池包的出租等的商业运用的情况下，短时间运用、短时间快速充电式的电池的显著的小型轻量化非常有利，能贡献在这方面上的商业的活性化。
(5)通过主要减少电池容量，能抑制高价的高性能电池带来的成本高企，提高了作为车辆的经济上的实现性。
另外，在上述实施例中，作为二次电池，除了锂离子电池以外，还考虑镍氢电池的使用。但是，在锂离子电池中，即使进行10～15分钟以下程度的快速充电来成为完全充电的大约9成以上，也具有将投入到充电中的电力的至少90％以上作为电池内的能量而蓄电的充电效率(也就是充电效率为90％以上)，这样的高效率充电不会产生异热，适合使用在充电式叉车1～4中。
另外，在搭载于叉车1～4中的锂离子电池1a～4a中，为了根据需要来进行冷却，可以装备强制气冷风扇。
另外，在图1所示的叉车的充电管理系统中，在用于对锂离子电池1a～4a进行充电的蓄电池充电器12为1台的情况下，也可以在各叉车1～4中错开相应的充电时间以使得充电时间不一致，另外，也可以设置多个蓄电池充电器12从而能创建自由的运转日程。
另外，尽管在上述实施例中分别以1小时为基准来确定各作业循环C1～C7中的运转图A的运转期间A1～A7，但这些运转图A的运转期间A1～A7以及充电图B的充电期间B1～B7的时间能基于锂离子电池1a～4a的额定容量来适当地进行变更。
以上，说明了本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述的实施方式。能在不脱离本发明的范围内进行构成的添加、省略、置换以及其它的变更。本发明并不受前述说明限定，仅受添加的权利要求的范围限定。
工业实用性
本发明涉及能适用于可快速充电的锂离子电池(二次电池)的充电式叉车的充电管理系统。根据本发明，不需要充电设备的增强等的大量的费用负担而能不影响一天中的作业地有效地进行充电。
标号说明
1～4 叉车
1a～4a 锂离子电池(二次电池)
12 蓄电池充电器
20 运转日程创建部
A 运转图
A1～A7 运转期间
B 充电图
B1～B7 充电期间
C1～C7 作业循环

Claims (6)

1.一种充电式叉车的充电管理系统，该充电式叉车搭载有能用蓄电池充电器来进行快速充电的二次电池，
所述充电式叉车的充电管理系统具备：
运转日程创建部，其用于创建所述充电式叉车的运转日程；和
管理部，其按照由所述运转日程创建部创建的运转日程来对所述充电式叉车输出命令，
所述运转日程创建部通过多个作业循环来构成充电式叉车的运转日程，并且用充电图来构成该运转日程的各作业循环，其中，充电图被设定成比与二次电池的完全充电容量对应的可连续运转时间少的作业期间的反复。
2.根据权利要求1所述的充电式叉车的充电管理系统，其中，
紧挨运转日程中还未执行的作业期间之前的充电期间的长度基于紧挨该充电期间之后的作业期间的运转期间的预计作业功率来决定。
3.根据权利要求1所述的充电式叉车的充电管理系统，其中，
所述二次电池是各作业循环的运转图中的最长作业期间的连续运转所需的容量的锂离子电池。
4.根据权利要求1或2所述的充电式叉车的充电管理系统，其中，
所述各作业循环以包含规定的运转期间和充电期间的所述运转图为基准来确定。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的充电式叉车的充电管理系统，其中，
针对一天中的作业时间，以所述作业循环为基础，来交替执行所述充电图和运转图。
6.一种充电式叉车的充电管理方法，该充电式叉车搭载有能用蓄电池充电器来进行快速充电的二次电池，其中，
由多个作业循环来构成充电式叉车的运转日程，并且由设定成比与二次电池的完全充电容量对应的可连续运转时间少的作业期间的充电图、以及与完全充电容量对应的充电图来构成该运转日程的各作业循环。
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