CN104521096A - 无人搬运车的充电管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种对多台无人搬运车的充电进行管理的系统，所述多台无人搬运车以所搭载的电池组作为驱动源而在环行路线上以无人状态行驶，并且在设置于环行路线上的规定位置处的充电站中对上述电池组进行充电，该系统具备：充电后电压记录部，其按每台无人搬运车记录在上述充电站中的充电后电压；充电优先级设定部，其根据在上述充电后电压记录部中记录的充电后电压的电压值来按每台无人搬运车设定充电优先级；以及充电目标值设定部，其根据由上述充电优先级设定部设定的充电优先级来设定各无人搬运车的充电目标值。

Description

无人搬运车的充电管理系统
技术领域
本发明涉及一种将所搭载的电池组的电力作为驱动源来以无人状态行驶并在充电站对所搭载的电池组充电的无人搬运车的充电管理系统。
背景技术
在日本JP2007-74800A的无人搬运车中，搭载了即使进行部分充放电也能够使用的镍氢电池、锂离子电池作为电池组。该无人搬运车在电池组的剩余容量成为充电开始容量时开始充电，在剩余容量达到充电停止容量时停止充电。
发明内容
另外，在组装生产线中通常使用多台无人搬运车，该多台无人搬运车在环行轨道的行驶路线上行驶，在拣货站(Picking Station)装载安装部件并搬运到组装站卸下组装部件，之后再次返回至拣货站。而且，以使多台无人搬运车在拣货站与组装站之间环行行驶的方式连续地使用多台无人搬运车，使得依次提供组装站所要求的组装部件。
在这样被连续地使用的多台无人搬运车中，所搭载的电池组的剩余容量根据搭载于无人搬运车的组装部件的重量等载荷不同而不会一样地发生变化。有时一部分无人搬运车的电池组容量比其它无人搬运车提前减少。电池组容量提前减少的无人搬运车与其它无人搬运车相比，在充电站中的充电频率变高并且充电时间也变长。因此，在多台无人搬运车在相同行驶路线上环行行驶的情况下，存在无法确保对电池组容量提前减少的无人搬运车的充电时间这种问题。
本发明是关注这种以往的问题点而完成的。本发明的目的在于提供一种无人搬运车的充电管理系统，适合于确保在相同行驶路线上环行行驶的多台无人搬运车的在环行周期内的充电时间。
本发明涉及对多台无人搬运车的充电进行管理的系统，所述多台无人搬运车以所搭载的电池组作为驱动源而在环行路线上以无人状态行驶，并且在设置于环行路线上的规定位置处的充电站中对上述电池组进行充电，该系统具备：充电后电压记录部，其按每台无人搬运车来记录在充电站中充电的充电后电压；充电优先级设定部，其根据在充电后电压记录部中记录的充电后电压的电压值来按每台无人搬运车设定充电优先级；以及充电目标值设定部，其根据由充电优先级设定部设定的充电优先级来设定各无人搬运车的充电目标值。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的无人搬运车的行驶路径的例子的概念图。
图2是表示无人搬运车和充电站的自动充电器的概要的说明图。
图3是表示充电时的无人搬运车的电池组装置与充电站的充电器的关系的说明图。
图4是表示充电时的电池组电压的变化与提供的充电电流的变化的充电特性图。
图5是表示设备侧控制装置的记录数据表的例子的说明图。
图6是用于对无人搬运车的电池组设定充电优先级和充电目标值的充电电压管理表。
图7是用于设定充电电压管理表的控制流程图。
图8是说明基于由图6的充电电压管理表设定的数据的、充电时间的变化的时间图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
例如图1所示，使用无人搬运车1的搬运工序的行驶路径是经由拣货站PS和生产线的组装站BS的已设定的环行轨道的行驶路线R。在搬运工序中，构成为在该行驶路线R上能够行使多台无人搬运车1，由设备侧控制装置2控制各无人搬运车1的行驶。
无人搬运车1反复进行以下循环行驶：在拣货站PS中装载组装站BS所需的部件，在行驶路线R上行驶并搬运到组装站BS，将在拣货站PS中装载的部件卸下，再次在行驶路线R上行驶并返回至拣货站PS。在行驶路线R上的例如拣货站PS的附近配置有由设备侧控制装置2控制的具备自动充电器3的充电站CS。另外，例如在组装站BS的入口和出口处设置有基站，该基站执行无人搬运车1与设备侧控制装置2之间的信号的发送和接收。
如图2所示，无人搬运车1例如在车辆中央装备有收容由二次电池(例如锂离子二次电池)构成的电池组B以及用于监视电池组B的状态的充放电监视器11等的电池组箱5。而且，无人搬运车1将电池组B作为驱动电源而行驶。电池组B包含利用母线BB串联连接的电池模组BM。在图3中，三个电池模组BM串联连接。多个锂离子单电池(cell)并联或者串联连接而构成电池模组BM。该电池模组BM的电压在充电状态下为大约8V多。电池组B是由三个电池模组BM串联连接得到的，因此电池组B的输出电压为25V左右。因而，电池组B的过充电电压例如被设定为25V，过放电电压例如被设定为18V。用于判断是否需要充电的电压被设定为在过充电电压与过放电电压之间的例如24.9V，在低于该电压的情况下需要充电，在高于该电压的情况下不需要充电。这样，将过放电电压与判断为充电开始或充电完成的电压之间的电压差设为充分大来保护电池以避免达到促使电池组B劣化的过放电电压。
在电池组B的供电线12的端部处以暴露于电池组箱5的外面的方式配置有受电触点13。将该受电触点13与从充电站CS的自动充电器3伸缩的供电触点23连接，从而能够对电池组B充电。
另外，如图3所示，由充放电监视器11监视和运算由锂离子电池构成的电池组B的充电状态。充放电监视器11进行如下动作：每隔规定时间(10msec)监视并存储电池组B和各电池包的充放电容量(电池组电压)以及单电池电压、电池组B的输入输出的电流量(安培小时：AH)、电池组B的异常历史记录等。而且，充放电监视器11能够通过通信部14(例如光通信)，经由基站4和自动充电器3将这些信息发送到设备侧控制装置2。
另外，充放电监视器11进行如下动作：在构成电池组B的各单电池电压处于关机阈值(例如2.8V～3V)以下的过放电状态的情况下，显示电池组B处于异常状态这一情况，使无人搬运车1关机(异常停止)。能够变更关机阈值的设定值，通常例如被设定为3.0V。但是，在通过行驶路线R中的组装站BS的过程中，关机阈值被设定为更低的设定值(例如2.8V)，抑制在组装站BS区域内的关机动作。具体地说，在从设置于行驶路线R中的组装站BS的入口的基站4经由通信部接收到关机禁止命令时，将设定值从3.0V变更为2.8V。另外，在从设置于行驶路线R中的组装站BS的出口的基站4经由通信部接收到关机禁止解除命令时，将设定值从2.8V变更为3.0V。
自动充电器3具备：直流电源21，其能够升压至电池组B的上限电压(例如25V)；充电控制装置20，其控制从直流电源21提供给电池组B的充电电流值和电压值；以及通信部24，其能够与无人搬运车1的通信部14进行通信。
在通信部24与无人搬运车1的通信部14之间，能够进行电池组B的充放电容量(电压)、电池组B的输入输出电流量(安培小时：AH)、电池组B的异常历史记录、其它指令信号等的通信。
无人搬运车1将电池组B作为驱动电源而行驶，随着行驶而电池组B的充放电容量(电压)下降。因此，在无人搬运车1通过充电站CS时临时停止，在无人搬运车1与充电站CS的自动充电器3之间经由通信部14、24来确认无人搬运车1的电池组B的充放电容量。而且，在充电站CS侧判断此时的电池组B的充放电容量(电压)是否需要充电(是否低于不需充电阈值电压)。而且，在判断为需要充电时，由自动充电器3对无人搬运车1的电池组B进行充电。
不需充电阈值电压例如被设定为上述24.9V。即，在电池组电压低于不需充电阈值电压时判断为需要充电，在电池组电压高于不需充电阈值电压时判断为不需要充电。这样，将过放电电压与需要进行充电的不需充电阈值电压之间的电压差设为充分大来保护电池组B以避免电池组B达到过放电电压。
关于充电，当使供电触点23朝向无人搬运车1的受电触点13伸长而将供电触点23与受电触点13连接时，确认该连接并设为可充电的状态。之后，在自动充电器3中，从直流电源21提供充电电力。为了对电池组B进行充电，充电控制装置20能够进行恒定电流-恒定电压方式的普通充电，但是在这里实施将比普通充电时的充电电流大的充电电流提供给电池组B的恒定电流-恒定电压方式的快速充电。在需要短时间的充电的搬运工序中期望进行快速充电。在恒定电流-恒定电压方式的充电中，在充电初期进行提供恒定电流的充电电流的恒定电流充电(CC充电)，从通过充电而电池组电压上升至充电上限电压(例如25V)的时间点起，进行电压固定的恒定电压充电(CV充电)直到经过规定时间。
图4是表示充电时的电池组电压的变化与提供的充电电流的变化的图。当通过CC充电而电池组电压逐渐上升并且电池组电压上升至充电上限电压(例如25V)时，从该时间点起降低充电电流并执行电压固定的恒定电压充电(CV充电)直到经过规定时间。当经过规定时间时，充电控制装置20使直流电源21停止来使充电停止。
另外可以是，执行CC充电，在无人搬运车1的电池组电压上升至不需充电阈值电压的时间点，设为充电完成，使充电停止。另外也可以是，执行CC充电预先设定的规定时间，使无人搬运车1的电池组电压上升与充电时间相应的量而设为充电完成，使充电停止。这样，在使电池组电压上升至不需充电阈值电压为止或者使电池组电压上升规定时间的时间点使充电结束的情况下，能够缩短充电时间。因此，适合于对在行驶路线R上环行的无人搬运车1的电池组B进行充电，在本实施方式中，采用使充电执行规定时间后使充电停止的充电停止方法。
当在充电站CS中对电池组B的充电结束时，自动充电器3判断为充电结束，使供电触点23缩回来使供电触点23与无人搬运车1的受电触点13的连接断开。当触点13、23之间的连接断开时，无人搬运车1从充电站CS脱离并向行驶路线R行驶。
另外，以使上述多台无人搬运车1在拣货站PS与组装站BS之间环行行驶的方式连续地使用上述多台无人搬运车1，使得依次提供组装站BS所要求的组装部件。在这种连续地使用的多台无人搬运车1中被进行以下使用：使无人搬运车1在每次环行行驶中停止在充电站CS，在环行周期所包含的极短时间(例如1min)内，由自动充电器3对无人搬运车1所搭载的电池组B充入在环行行驶中所消耗的电量。
另外，所搭载的电池组B的剩余容量与搭载于无人搬运车1的组装部件的重量等载荷相应地不一样地变化。有时一部分无人搬运车1的电池组容量低于其它无人搬运车1。与其它无人搬运车1相比，需要使电池组容量降低的无人搬运车1在充电站CS中的充电时间延长来恢复至与其它无人搬运车1相等的电池组容量。因此，在多台无人搬运车1在相同行驶路线R上环行行驶的环行周期内，需要确保针对与其它无人搬运车1相比电池组容量低的无人搬运车1的充电时间。
本实施方式的无人搬运车的充电管理系统解决了这样的问题，提供一种确保在相同行驶路线R上环行行驶的多台无人搬运车1的在环行行驶周期内的充电时间的无人搬运车1的充电管理系统。
因此，在本实施方式中，对各无人搬运车1设定独立的ID编号，在充电站CS中读取无人搬运车1的ID编号，记录在充电站CS中对各无人搬运车1的充电状态，将按照通过时刻顺序存储的记录数据表设置于设备侧控制装置2。而且，设备侧控制装置2根据记录数据表的数据，执行用于运算充电优先级和充电目标的控制流程，将各无人搬运车1的充电优先级和充电目标设定在充电电压管理表上。
如图5所示，在无人搬运车1每次停车时从充电站CS获取无人搬运车1的ID编号、通过日期和时刻、对电池组B的充电时间、电池组B的充电前电压、电池组B的充电后电压等，按照通过时刻顺序来在记录数据表中记录这些数据。根据需要，在该记录数据表中还记录电池组异常码、充电器异常码等。关于这些数据，例如存储过去的1000件量，当每次写入新的数据时将最旧的数据删除，由此更新为最新数据。
如图6所示，在充电电压管理表中设定各ID的无人搬运车1的充电目标，能够根据各ID的无人搬运车1的前一次充电后电压来设定具备各ID编号的无人搬运车1的之后的充电优先级和充电目标值。而且，通过执行图7示出的控制流程来设定具备各ID编号的无人搬运车1的之后的充电优先级和充电目标值。
以下，根据图7示出的控制流程来详细说明本实施方式的无人搬运车1的充电管理系统。
当无人搬运车1在行驶路线R上行驶并到达充电站CS时，相对于自动充电器3在规定位置停止。自动充电器3开始经由通信装置24与无人搬运车1的通信装置14进行通信(步骤S1)。然后，获取无人搬运车1的独立ID(步骤S2)，判断过去通过充电站CS的例如40台无人搬运车1中是否存在具备相同ID的无人搬运车1(步骤S3)。
在该判断中，在所通过的无人搬运车1中存在具备相同ID的无人搬运车1的情况下，将具备相同ID的无人搬运车1至当前的各无人搬运车1的充电后电压值设定为与各ID对应的前一次电压值(步骤S4)。在此，ID 6-0001对应的前一次电压值为24.2V，ID 6-0002对应的前一次电压值为24.8V，ID 6-0003对应的前一次电压值为22.9V，ID 6-0004对应的前一次电压值为24.2V。这样，通过搜索前一次通过的具有相同ID的无人搬运车1，能够确定环行行驶中的多台无人搬运车1的台数，从而收集用于设定下一次充电时的充电优先级、充电目标的参照数据。
接着，依次搜索前一次电压值(步骤S5)，判断前一次电压值是否为低于优先充电电压值A的电压值(步骤S6)。可以将优先充电电压值A设定为能够有余量地在行驶路线R上环行的电压值、充电后电压值的平均值。在此，例如设定为24V。然后，在该判断中，在前一次电压值为低于优先充电电压值A的电压值的情况下，对于该ID将充电优先级设定为高(High)(步骤S7)。在此，在ID 6-0003中为22.9V，是低于优先充电电压值A的电压值，因而将ID 6-0003的充电优先级设定为高。
接着，判断紧挨在将充电优先级设定为高的ID的无人搬运车1之前(前一台)行驶的无人搬运车1的前一次电压值是否为高于优先充电电压值A的电压值(步骤S8)。在该判断中，在前一次电压值为高于优先充电电压值A的电压值的情况下，对于该ID将充电优先级设定为低(Low)(步骤S9)。在此，前一ID6-0002为24.8V，是高于优先充电电压值A的电压值，因而将ID 6-0002的充电优先级设定为低。
接着，判断在将充电优先级设为高的ID的之前第二台行驶的无人搬运车1的前一次电压值是否为高于优先充电电压值A的电压值(步骤S10)。在该判断中，在前一次电压值为高于优先充电电压值A的电压值的情况下，对于该ID将充电优先级设定为低(Low)(步骤S11)。在此，之前第二台的ID 6-0001为24.2V，是高于优先充电电压值A的电压值，因而将ID 6-0001的充电优先级设定为低。
接着，依次搜索优先级设定为低的ID来获取前一次电压值的最低电压值B(步骤S12)。然后，针对优先级设定为低的ID，将充电目标值设定为电压值B。另外，针对优先级设定为高的ID，将充电目标值也设定为电压值B(步骤S13)。在此，优先级设定为低的ID(ID 6-0001、ID 6-0002)的前一次电压值的最低电压值B为24.2V，因此优先级设定为低的ID(ID 6-0001、ID 6-0002)的充电目标值设定为电压值B即24.2V。另外，针对优先级设定为高的ID(ID6-0003)，将充电目标值也设定为电压值B即24.2V。
如上所述，将具备低于优先充电电压值A的电压值的ID的无人搬运车1的充电优先级设定为高，并将具备高于优先充电电压值A的电压值的ID的无人搬运车1的充电优先级设定为低。另外，将各充电目标电压设定为优先级设定为低的ID的无人搬运车1的前一次电压值中的最低电压值B。通过这样进行设定，如图8所示，关于具备高于优先充电电压值A的电压值而充电优先级为低的ID的无人搬运车1，由于充电开始电压本来就高，所以其充电时间比默认时间缩短。另外，关于具备低于优先充电电压值A的电压值而充电优先级为高的ID的无人搬运车1，由于充电开始电压本来就低，所以充电时间比默认时间延长。然而，由于对于在先行驶的充电优先级低的ID的无人搬运车1的充电时间缩短，因此能够将缩短的该充电时间补充到对在后行驶的充电优先级高的ID的无人搬运车1的充电时间。因此，不会扰乱无人搬运车1的环行行驶周期时间。
此外，在上述实施方式中，作为选择为充电优先级低的无人搬运车1，搜索与设定为充电优先级高的无人搬运车1相比在先行驶的无人搬运车1的前一次充电电压值来进行确定。然而也可以是，作为选择为优先级低的无人搬运车1，搜索充电优先级高的无人搬运车1前后的无人搬运车1的前一次充电电压值来进行确定。另外也可以是，搜索除了投入到行驶路线R上的、充电优先级高的无人搬运车1以外的全部无人搬运车1来进行确定。
另外，作为充电目标值，说明了充电至充电优先级设定为低的无人搬运车1中的更低的充电后电压，但是并不限定于此，例如也可以设定为能够有余量地在行驶路线R上环行的电压值、充电后电压值的平均值。另外也可以是，将根据无人搬运车1的环行周期时间来设定的充电时间作为充电目标值，使充电优先级低的无人搬运车1的充电时间缩短，使充电优先级高的无人搬运车1的充电时间延长。
在本实施方式中，能够起到以下所记载的效果。
(1)一种对多台无人搬运车1的充电进行管理的系统，所述多台无人搬运车1以所搭载的电池组B作为驱动源而在环行路线R上以无人状态行驶，并且在设置于环行路线R上的规定位置的充电站CS中对电池组B进行充电。而且，具备充电后电压记录部(记录数据表)，该充电后电压记录部(记录数据表)按每台无人搬运车1来记录在充电站CS中的充电后电压。而且，具备：充电优先级设定部(充电电压管理表)，其根据在充电后电压记录部中记录的充电后电压的电压值来按每台无人搬运车设定充电优先级；以及充电目标值设定部(充电电压管理表)，其根据由充电优先级设定部设定的充电优先级来设定各无人搬运车1的充电目标值。
即，根据充电后电压的电压值按每台无人搬运车1设定充电优先级，根据充电优先级来设定各无人搬运车1的充电目标值。因此，在使多台无人搬运车1在环行路线R上行驶的情况下，也不会扰乱各无人搬运车1的环行行驶周期，并能够使电池组容量下降的无人搬运车1的电池组容量恢复。
(2)充电优先级设定部进行如下设定：与充电后电压记录部中记录的充电后电压的电压值高于预先设定的优先充电电压值的无人搬运车的充电优先级相比，将充电后电压记录部中记录的充电后电压的电压值低于优先充电电压值的无人搬运车的充电优先级设定得高。即，电池组B的充电后电压低的无人搬运车1的充电优先级高，电池组B的充电后电压高的无人搬运车1的充电优先级低。因此，能够促进对电池组B的充电后电压低的无人搬运车1进行充电。
(3)充电目标值设定部以如下方式设定充电目标值：由充电优先级设定部设定的充电优先级越高则充电时间越长。即，充电优先级高的无人搬运车1的充电时间延长，充电优先级低的无人搬运车1的充电时间缩短。因此，不会扰乱多台无人搬运车1在环行路线R上的环行行驶周期，并能够使电池组容量下降的无人搬运车1的电池组容量恢复。
(4)无人搬运车1具备用于监视电池组B的充放电量的充放电监视器11。该充放电监视器11构成为，监视构成电池组B的多个电池包的单电池的电压，在任一个电池包的单电池的电压低于预先设定的电压值的情况下，显示无人搬运车1的电池组B处于异常状态这一情况并使无人搬运车1停止。而且，在无人搬运车1行驶在面临生产线的组装站BS的区域的情况下，与行驶在其它区域的情况相比，将用于判断电池组B是否异常的电压值降低。因此，能够抑制在通过组装站BS的区域的过程中无人搬运车1异常停止。
以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式仅示出本发明的应用例的一部分，并非将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。
例如，能够适当地组合上述实施方式。
本申请主张2012年8月2日在日本专利局申请的特愿2012-171717的优先权，并以此为基础提出申请，这些申请的全部内容通过参照被取入到本说明书中。

Claims (4)

1.一种无人搬运车的充电管理系统，管理多台无人搬运车的充电，所述多台无人搬运车以所搭载的电池组作为驱动源而在环行路线上以无人状态行驶，并且在设置于环行路线上的规定位置处的充电站中对上述电池组进行充电，该充电管理系统具备：
充电后电压记录部，其按每台无人搬运车记录在上述充电站中的充电后电压；
充电优先级设定部，其根据在上述充电后电压记录部中记录的充电后电压的电压值来按每台无人搬运车设定充电优先级；以及
充电目标值设定部，其根据由上述充电优先级设定部设定的充电优先级来设定各无人搬运车的充电目标值。
2.根据权利要求1所述的无人搬运车的充电管理系统，其特征在于，
上述充电优先级设定部进行如下设定：与上述充电后电压记录部中记录的充电后电压的电压值高于预先设定的优先充电电压值的无人搬运车的充电优先级相比，将上述充电后电压记录部中记录的充电后电压的电压值低于上述优先充电电压值的无人搬运车的充电优先级设定得高。
3.根据权利要求1或者2所述的无人搬运车的充电管理系统，其特征在于，
上述充电目标值设定部以如下方式设定充电目标值：由上述充电优先级设定部设定的充电优先级越高则充电时间越长。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的无人搬运车的充电管理系统，其特征在于，
上述无人搬运车具备用于监视电池组的充放电量的充放电监视器，
上述充放电监视器构成为，监视构成电池组的多个单电池的电压，并在任一个单电池的电压低于预先设定的电压值的情况下显示无人搬运车的电池组处于异常状态这一情况并使无人搬运车停止，
在无人搬运车行驶在面临生产线的组装站的区域的情况下，与行驶在其它区域的情况相比，将用于判断上述电池组是否异常的电压值降低。
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