JP2001025104A - 電動走行車及びその走行システム - Google Patents
電動走行車及びその走行システムInfo
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 人の安全を容易に確保して電気二重層コンデ
ンサ等の被充電部に充電可能な構成の充電回路を備えた
電動走行車及びその走行システムを提供する。 【解決手段】 地上側に設置した１次側誘導部１３を有
する給電装置１１と、充電回路２１を備え、この充電回
路２１には１次側誘導部に対応するように配置した２次
側結合部２２を設け、１次側誘導部と２次側結合部とを
介して、地上側の給電装置から非接触で充電回路の電気
二重層コンデンサに充電するように構成した電動走行車
とを有してなる走行システムとする。また、電動走行車
の停止位置がずれても１次側誘導部と２次側結合部との
磁路ずれが生じないように、１次側誘導部の磁路断面積
を小さくし、２次側結合部の磁路断面積を大きく、或い
は、１次側誘導部の磁路断面積を大きくし、２次側結合
部の磁路断面積を小さくする。
ンサ等の被充電部に充電可能な構成の充電回路を備えた
電動走行車及びその走行システムを提供する。 【解決手段】 地上側に設置した１次側誘導部１３を有
する給電装置１１と、充電回路２１を備え、この充電回
路２１には１次側誘導部に対応するように配置した２次
側結合部２２を設け、１次側誘導部と２次側結合部とを
介して、地上側の給電装置から非接触で充電回路の電気
二重層コンデンサに充電するように構成した電動走行車
とを有してなる走行システムとする。また、電動走行車
の停止位置がずれても１次側誘導部と２次側結合部との
磁路ずれが生じないように、１次側誘導部の磁路断面積
を小さくし、２次側結合部の磁路断面積を大きく、或い
は、１次側誘導部の磁路断面積を大きくし、２次側結合
部の磁路断面積を小さくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電動走行車及びその
走行システムに関する。
走行システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の電動走行車（荷物や人を運ぶ電動
搬送車等）は駆動エネルギ源としてバッテリを主として
いる。図３には、かかる電動走行車の具体的な駆動回路
構成を示す。同図に示すように、電動走行車ではバッテ
リ１を主電源とし、半導体スイッチ回路２のＯＮ−ＯＦ
Ｆ制御（チョッパ制御）によって電動走行車の駆動源で
ある直流モータの電機子３に印加される電圧を可変にす
ることにより、速度を変更している。
搬送車等）は駆動エネルギ源としてバッテリを主として
いる。図３には、かかる電動走行車の具体的な駆動回路
構成を示す。同図に示すように、電動走行車ではバッテ
リ１を主電源とし、半導体スイッチ回路２のＯＮ−ＯＦ
Ｆ制御（チョッパ制御）によって電動走行車の駆動源で
ある直流モータの電機子３に印加される電圧を可変にす
ることにより、速度を変更している。
【０００３】具体的には、低速時はチョッパ制御のデュ
ーティ比を下げてモータ電圧の平均値を下げ、高速時は
チョッパ制御のデューティ比を上げてモータ電圧の平均
値を上げる。なお、モータ電流は、図中に矢印で示すよ
うに、半導体スイッチ回路２のＯＮ期間にはこの半導体
スイッチ回路２を流れ、半導体スイッチ回路２のＯＦＦ
期間には電機子３に逆並列に接続したダイオード４を流
れる。また、最高速時は半導体スイッチ回路２に並列に
接続した短絡コンタクタ５を投入する。
ーティ比を下げてモータ電圧の平均値を下げ、高速時は
チョッパ制御のデューティ比を上げてモータ電圧の平均
値を上げる。なお、モータ電流は、図中に矢印で示すよ
うに、半導体スイッチ回路２のＯＮ期間にはこの半導体
スイッチ回路２を流れ、半導体スイッチ回路２のＯＦＦ
期間には電機子３に逆並列に接続したダイオード４を流
れる。また、最高速時は半導体スイッチ回路２に並列に
接続した短絡コンタクタ５を投入する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図３において、バッテ
リ１は電動走行車が必要とする走行エネルギの全てを供
給する必要がある。このため、バッテリ１の容量は最大
負荷での走行時間から算出された値とバッテリ寿命との
関係から決定される。バッテリ寿命は図４に示すように
放電率によって大きく変わる。一般的には３０％放電率
以下に選択されるため充放電サイクル寿命は１１００回
程度であり、１日の稼働時間を１０時間とした場合、充
電時間を１２時間と仮定し、１サイクル／日とすると、
３年以上のバッテリ寿命となる。つまり、バッテリ寿命
を３年以上とするためには、バッテリ容量は実使用容量
に対して１／０．３＝３．３倍以上に選定される。
リ１は電動走行車が必要とする走行エネルギの全てを供
給する必要がある。このため、バッテリ１の容量は最大
負荷での走行時間から算出された値とバッテリ寿命との
関係から決定される。バッテリ寿命は図４に示すように
放電率によって大きく変わる。一般的には３０％放電率
以下に選択されるため充放電サイクル寿命は１１００回
程度であり、１日の稼働時間を１０時間とした場合、充
電時間を１２時間と仮定し、１サイクル／日とすると、
３年以上のバッテリ寿命となる。つまり、バッテリ寿命
を３年以上とするためには、バッテリ容量は実使用容量
に対して１／０．３＝３．３倍以上に選定される。
【０００５】また、バッテリ充電時には、鉛バッテリの
場合、充電電流を１．０〜０．７５ＣＡ以下にして充電
中の温度上昇を抑制する必要がある。また、完全充電す
るには充電終期の充電電流を小さくする必要がある。こ
れは負極での酸化ガスの吸収をしきれずに電解液中の水
分が消失するのを防止するために必要なことである。
場合、充電電流を１．０〜０．７５ＣＡ以下にして充電
中の温度上昇を抑制する必要がある。また、完全充電す
るには充電終期の充電電流を小さくする必要がある。こ
れは負極での酸化ガスの吸収をしきれずに電解液中の水
分が消失するのを防止するために必要なことである。
【０００６】以上のことから、バッテリ容量が必要以上
に大きくなってバッテリの重量も大きくなり、また、バ
ッテリ充電時間も長くかかる。しかも、バッテリは化学
反応を原理としているため、温度に関する管理が変わる
等保全状態によって寿命に大きく影響がでる等の問題が
ある。
に大きくなってバッテリの重量も大きくなり、また、バ
ッテリ充電時間も長くかかる。しかも、バッテリは化学
反応を原理としているため、温度に関する管理が変わる
等保全状態によって寿命に大きく影響がでる等の問題が
ある。
【０００７】そこで、これらの問題点を解決するために
充電回路に物理現象を原理とする電気二重層コンデンサ
等を設けることが考えられるが（詳細後述）、この場
合、電気二重層コンデンサに対して接触式充電を行う
と、接触部に人が触れる虞のないように構成にする等、
安全上の配慮を十分に行う必要があるという問題があ
る。
充電回路に物理現象を原理とする電気二重層コンデンサ
等を設けることが考えられるが（詳細後述）、この場
合、電気二重層コンデンサに対して接触式充電を行う
と、接触部に人が触れる虞のないように構成にする等、
安全上の配慮を十分に行う必要があるという問題があ
る。
【０００８】従って、本発明は上記の問題点に鑑み、人
の安全を容易に確保して電気二重層コンデンサ等の被充
電部に充電することができる構成の充電回路を備えた電
動走行車及びその走行システムを提供することを課題と
する。
の安全を容易に確保して電気二重層コンデンサ等の被充
電部に充電することができる構成の充電回路を備えた電
動走行車及びその走行システムを提供することを課題と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明の電動走行車は、充電回路を備え、この充電回路に
は地上側に設置した給電装置の１次側誘導部に対応する
ように配置した２次側結合部を設け、１次側誘導部と２
次側結合部とを介して、地上側の給電装置から非接触で
充電回路の被充電部に充電するように構成したことを特
徴とする。
発明の電動走行車は、充電回路を備え、この充電回路に
は地上側に設置した給電装置の１次側誘導部に対応する
ように配置した２次側結合部を設け、１次側誘導部と２
次側結合部とを介して、地上側の給電装置から非接触で
充電回路の被充電部に充電するように構成したことを特
徴とする。
【００１０】また、第２発明の電動走行車は、第１発明
の電動走行車において、電動走行車の停止位置がずれて
も１次側誘導部と２次側結合部との磁路ずれが生じない
ように、２次側結合部の磁路断面積を１次側誘導部の磁
路断面積よりも大きく又は小さくしたことを特徴とす
る。
の電動走行車において、電動走行車の停止位置がずれて
も１次側誘導部と２次側結合部との磁路ずれが生じない
ように、２次側結合部の磁路断面積を１次側誘導部の磁
路断面積よりも大きく又は小さくしたことを特徴とす
る。
【００１１】また、第３発明の電動走行車は、第１又は
第２発明の電動走行車において、充電回路には電気二重
層コンデンサを設け、この電気二重層コンデンサに一旦
充電した電荷を、バッテリ又はコンデンサに充電するよ
うに構成したことを特徴とする。
第２発明の電動走行車において、充電回路には電気二重
層コンデンサを設け、この電気二重層コンデンサに一旦
充電した電荷を、バッテリ又はコンデンサに充電するよ
うに構成したことを特徴とする。
【００１２】また、第４発明の電動走行車の走行システ
ムは、地上側に設置した１次側誘導部を有する給電装置
と、充電回路を備え、この充電回路には１次側誘導部に
対応するように配置した２次側結合部を設け、１次側誘
導部と２次側結合部とを介して、地上側の給電装置から
非接触で充電回路の被充電部に充電するように構成した
電動走行車とを有してなることを特徴とする。
ムは、地上側に設置した１次側誘導部を有する給電装置
と、充電回路を備え、この充電回路には１次側誘導部に
対応するように配置した２次側結合部を設け、１次側誘
導部と２次側結合部とを介して、地上側の給電装置から
非接触で充電回路の被充電部に充電するように構成した
電動走行車とを有してなることを特徴とする。
【００１３】また、第５発明の電動走行車の走行システ
ムは、第４発明の電動走行車の走行システムにおいて、
電動走行車の停止位置がずれても１次側誘導部と２次側
結合部との磁路ずれが生じないように、１次側誘導部の
磁路断面積を小さくし、２次側結合部の磁路断面積を大
きくした、或いは、１次側誘導部の磁路断面積を大きく
し、２次側結合部の磁路断面積を小さくしたことを特徴
とする。
ムは、第４発明の電動走行車の走行システムにおいて、
電動走行車の停止位置がずれても１次側誘導部と２次側
結合部との磁路ずれが生じないように、１次側誘導部の
磁路断面積を小さくし、２次側結合部の磁路断面積を大
きくした、或いは、１次側誘導部の磁路断面積を大きく
し、２次側結合部の磁路断面積を小さくしたことを特徴
とする。
【００１４】また、第６発明の電動走行車の走行システ
ムは、第４又は第５発明の電動走行車の走行システムに
おいて、充電回路には電気二重層コンデンサを設け、こ
の電気二重層コンデンサに一旦充電した電荷を、バッテ
リ又はコンデンサに充電するように構成したことを特徴
とする。
ムは、第４又は第５発明の電動走行車の走行システムに
おいて、充電回路には電気二重層コンデンサを設け、こ
の電気二重層コンデンサに一旦充電した電荷を、バッテ
リ又はコンデンサに充電するように構成したことを特徴
とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
に基づき詳細に説明する。
【００１６】図１は本発明の実施の形態に係る電動走行
車の走行システムの要部構成図、図２は前記電動走行車
の走行システムの全体構成図である。
車の走行システムの要部構成図、図２は前記電動走行車
の走行システムの全体構成図である。
【００１７】図１に示すように、地上側には高周波発振
器１２と１次側誘導部１３とを有してなる給電装置１１
が設置されている。１次側誘導部１３はコ字状の鉄心１
４にコイル１５を巻回してなるものであり、鉄心１４の
先端面１４ａが上向きとなるように配設されている。コ
イル１５は高周波発振器１２に接続されている。
器１２と１次側誘導部１３とを有してなる給電装置１１
が設置されている。１次側誘導部１３はコ字状の鉄心１
４にコイル１５を巻回してなるものであり、鉄心１４の
先端面１４ａが上向きとなるように配設されている。コ
イル１５は高周波発振器１２に接続されている。
【００１８】一方、電動走行車には充電回路２１が設け
られている。この充電回路２１は、図２に示すように、
２次側結合部２２と、整流部２５と、降圧チョッパ部２
６と、電気二重層コンデンサ２７と、昇圧チョッパ部２
８と、コンデンサ３８と、鉛バッテリであるバッテリ２
９とによって構成されている。
られている。この充電回路２１は、図２に示すように、
２次側結合部２２と、整流部２５と、降圧チョッパ部２
６と、電気二重層コンデンサ２７と、昇圧チョッパ部２
８と、コンデンサ３８と、鉛バッテリであるバッテリ２
９とによって構成されている。
【００１９】図１に示すように、２次側結合部２２は地
上側に設置された給電装置１１の１次側誘導部１３に対
応するように配設されている。即ち、２次側結合部２２
はコ字状の鉄心２３にコイル２４を巻回してなるもので
あって、鉄心２３の先端面２３ａが下向きとなるように
配設されており、電動走行車が充電ステーションに停止
したときに１次側誘導部１３の鉄心１４の先端面１４ａ
と２次側結合部２２の鉄心２３の先端面２３ａとが対向
するようになっている。
上側に設置された給電装置１１の１次側誘導部１３に対
応するように配設されている。即ち、２次側結合部２２
はコ字状の鉄心２３にコイル２４を巻回してなるもので
あって、鉄心２３の先端面２３ａが下向きとなるように
配設されており、電動走行車が充電ステーションに停止
したときに１次側誘導部１３の鉄心１４の先端面１４ａ
と２次側結合部２２の鉄心２３の先端面２３ａとが対向
するようになっている。
【００２０】しかも、電動走行車の停止位置がずれても
１次側誘導部１３と２次側結合部２２との磁路ずれが生
じないように、１次側誘導部１３の磁路断面積（鉄心１
４の先端面１４ａの面積）を小さくし、２次側結合部２
２の磁路断面積（鉄心２３の先端面２３ａの面積）を大
きくしている。或いは、１次側誘導部１３の磁路断面積
（鉄心１４の先端面１４ａの面積）を大きくし、２次側
結合部２２の磁路断面積（鉄心２３の先端面２３ａの面
積）を小さくしてもよい。何れを大きくし又は小さくす
るかは、設置台数やコストなどの観点か適宜選択するこ
とができる。
１次側誘導部１３と２次側結合部２２との磁路ずれが生
じないように、１次側誘導部１３の磁路断面積（鉄心１
４の先端面１４ａの面積）を小さくし、２次側結合部２
２の磁路断面積（鉄心２３の先端面２３ａの面積）を大
きくしている。或いは、１次側誘導部１３の磁路断面積
（鉄心１４の先端面１４ａの面積）を大きくし、２次側
結合部２２の磁路断面積（鉄心２３の先端面２３ａの面
積）を小さくしてもよい。何れを大きくし又は小さくす
るかは、設置台数やコストなどの観点か適宜選択するこ
とができる。
【００２１】図１には、電動走行車の停止位置が図中左
側にずれたために２次側結合部２２の位置が１次側誘導
部１３に対して図中左側にずれた場合の状態を例示して
いるが、このような場合にも、１次側誘導部１３の磁路
断面積を小さくし、２次側結合部２２の磁路断面積を大
きくしたことにより、１次側誘導部１３と２次側結合部
２２との磁路ずれは生じていない。
側にずれたために２次側結合部２２の位置が１次側誘導
部１３に対して図中左側にずれた場合の状態を例示して
いるが、このような場合にも、１次側誘導部１３の磁路
断面積を小さくし、２次側結合部２２の磁路断面積を大
きくしたことにより、１次側誘導部１３と２次側結合部
２２との磁路ずれは生じていない。
【００２２】図２に示すように、２次側結合部２２のコ
イル２４は整流部２５に接続されている。整流部２５
は、整流回路３１と、平滑コンデンサ３２とで構成され
ており、交流電流を直流電流に整流して出力する。
イル２４は整流部２５に接続されている。整流部２５
は、整流回路３１と、平滑コンデンサ３２とで構成され
ており、交流電流を直流電流に整流して出力する。
【００２３】降圧チョッパ部２６は、スイッチング素子
３１と、直流リアクトル３４と、ダイオード３５とで構
成されている。スイッチング素子３１としてはＩＧＢＴ
やパワートランジスタやＦＥＴなどを適宜用いることが
できる。この降圧チョッパ部３０では、詳細は後述する
が、整流部２５から出力された直流電流を電気二重層コ
ンデンサ２７に充電するという動作を行う。
３１と、直流リアクトル３４と、ダイオード３５とで構
成されている。スイッチング素子３１としてはＩＧＢＴ
やパワートランジスタやＦＥＴなどを適宜用いることが
できる。この降圧チョッパ部３０では、詳細は後述する
が、整流部２５から出力された直流電流を電気二重層コ
ンデンサ２７に充電するという動作を行う。
【００２４】電気二重層コンデンサ２７は、電解質中の
アニオン（陰イオン）とカチオン（陽イオン）をそれぞ
れ正極と負極に物理吸着させて分極性電極に電荷を蓄え
るという原理で動作するコンデンサであり、アルミニウ
ム電解コンデンサに代表されるような電極間に誘電体を
有するコンデンサに比べて体積あたりの容量が３００〜
１０００倍の大容量コンデンサである。この電気二重層
コンデンサ２７は大電流により充電することができ、バ
ッテリに比べて非常に短時間で充電することができる。
アニオン（陰イオン）とカチオン（陽イオン）をそれぞ
れ正極と負極に物理吸着させて分極性電極に電荷を蓄え
るという原理で動作するコンデンサであり、アルミニウ
ム電解コンデンサに代表されるような電極間に誘電体を
有するコンデンサに比べて体積あたりの容量が３００〜
１０００倍の大容量コンデンサである。この電気二重層
コンデンサ２７は大電流により充電することができ、バ
ッテリに比べて非常に短時間で充電することができる。
【００２５】詳述すると、電気二重層コンデンサ２７の
充放電電流値は、電気二重層コンデンサ２７の内部イン
ピーダンスにより規制される。電気二重層コンデンサ２
７の内部インピーダンスは小さいので、その充放電電流
値は鉛バッテリーの充放電電流値に比べて極めて大き
い。具体例で説明すると、電気二重層コンデンサ２７の
容量が１７００Ｆ、充電電圧が２．５Ｖ、内部インピー
ダンス５ｍΩである場合、充電許容電流は５００Ａ（＝
２．５Ｖ／５ｍΩ）と極めて大きい。
充放電電流値は、電気二重層コンデンサ２７の内部イン
ピーダンスにより規制される。電気二重層コンデンサ２
７の内部インピーダンスは小さいので、その充放電電流
値は鉛バッテリーの充放電電流値に比べて極めて大き
い。具体例で説明すると、電気二重層コンデンサ２７の
容量が１７００Ｆ、充電電圧が２．５Ｖ、内部インピー
ダンス５ｍΩである場合、充電許容電流は５００Ａ（＝
２．５Ｖ／５ｍΩ）と極めて大きい。
【００２６】昇圧チョッパ部２８は、スイッチング素子
４０と、直流リアクトル３６と、ダイオード３７とで構
成されている。スイッチング素子４０としてはＩＧＢＴ
やパワートランジスタやＦＥＴなどを適宜用いることが
できる。この昇圧チョッパ部２８では、詳細は後述する
が、電気二重層コンデンサ２７に充電された電荷を、電
気二重層コンデンサ２７への充電電流値よりも小さな充
電電流値にして、バッテリ２９やコンデンサ３８に充電
するという動作を行う。
４０と、直流リアクトル３６と、ダイオード３７とで構
成されている。スイッチング素子４０としてはＩＧＢＴ
やパワートランジスタやＦＥＴなどを適宜用いることが
できる。この昇圧チョッパ部２８では、詳細は後述する
が、電気二重層コンデンサ２７に充電された電荷を、電
気二重層コンデンサ２７への充電電流値よりも小さな充
電電流値にして、バッテリ２９やコンデンサ３８に充電
するという動作を行う。
【００２７】コンデンサ３８及びバッテリ２９は駆動装
置３０に電力を供給する。駆動装置３０では、交流モー
タやインバータ、或いは、図３に示すような直流モータ
やチョッパ等を内蔵しており、バッテリ２９から供給さ
れる電力によりモータを作動させて、電動走行車を走行
させる。
置３０に電力を供給する。駆動装置３０では、交流モー
タやインバータ、或いは、図３に示すような直流モータ
やチョッパ等を内蔵しており、バッテリ２９から供給さ
れる電力によりモータを作動させて、電動走行車を走行
させる。
【００２８】ここで、充電動作について詳細に説明す
る。
る。
【００２９】電動走行車はバッテリー２９の充電量が低
下してくると、充電ステーションまで戻ってきて所定位
置に停止する。その結果、地上側の１次側誘導部１３
と、電動走行車側の２次側結合部２２とが対向する。し
かも、このときに電動走行車の停止位置が多少ずれて
も、１次側誘導部１３と２次側結合部２２との磁路ずれ
が生じることはない。
下してくると、充電ステーションまで戻ってきて所定位
置に停止する。その結果、地上側の１次側誘導部１３
と、電動走行車側の２次側結合部２２とが対向する。し
かも、このときに電動走行車の停止位置が多少ずれて
も、１次側誘導部１３と２次側結合部２２との磁路ずれ
が生じることはない。
【００３０】この状態で高周波発振器１２から高周波電
流を１次側誘導部１３のコイル１５に流すと、この１次
側誘導部１３に対して磁気的に結合されている２次側結
合部２２には電圧が誘起される。即ち、１次側誘導部１
３と２次側結合部２２とを介して、地上側の給電装置１
１から非接触で電動走行車側の充電回路２１に給電され
る（電磁エネルギが伝達される）。
流を１次側誘導部１３のコイル１５に流すと、この１次
側誘導部１３に対して磁気的に結合されている２次側結
合部２２には電圧が誘起される。即ち、１次側誘導部１
３と２次側結合部２２とを介して、地上側の給電装置１
１から非接触で電動走行車側の充電回路２１に給電され
る（電磁エネルギが伝達される）。
【００３１】２次側結合部２２から出力された交流電流
は、整流部２５で整流されて直流電流となる。そして、
降圧チョッパ２６のスイッチング素子３３が導通（Ｏ
Ｎ）状態になると、整流部２５からの電流Ｉ1 が、スイ
ッチング素子３３と直流リアクトル３４とを流れて電気
二重層コンデンサ２７に充電される。このとき、整流部
２５の出力電圧（コンデンサ３２の両端電圧）をＶc1、
直流リアクトル３４のリアクタンスをＬ1 、時間をｔと
すると、電流Ｉ1 は（Ｖc1／Ｌ1 ）×ｔの割合で上昇し
ていく。電流Ｉ1 が上昇して所定の目標上限コンデンサ
電流値ＩC1に達すると、スイッチング素子３３が遮断
（ＯＦＦ）状態となる。なお、目標上限コンデンサ電流
値ＩC1は、電気二重層コンデンサ４０の特性によって決
定される大きな値である。
は、整流部２５で整流されて直流電流となる。そして、
降圧チョッパ２６のスイッチング素子３３が導通（Ｏ
Ｎ）状態になると、整流部２５からの電流Ｉ1 が、スイ
ッチング素子３３と直流リアクトル３４とを流れて電気
二重層コンデンサ２７に充電される。このとき、整流部
２５の出力電圧（コンデンサ３２の両端電圧）をＶc1、
直流リアクトル３４のリアクタンスをＬ1 、時間をｔと
すると、電流Ｉ1 は（Ｖc1／Ｌ1 ）×ｔの割合で上昇し
ていく。電流Ｉ1 が上昇して所定の目標上限コンデンサ
電流値ＩC1に達すると、スイッチング素子３３が遮断
（ＯＦＦ）状態となる。なお、目標上限コンデンサ電流
値ＩC1は、電気二重層コンデンサ４０の特性によって決
定される大きな値である。
【００３２】スイッチング素子３３が遮断状態になる
と、直流リアクトル３４に蓄積された電磁エネルギーに
より、直流リアクトル３４と電気二重層コンデンサ２７
とダイオード３５とでなる閉回路に環流電流Ｉ2 が流れ
る。この環流電流Ｉ2 は前記閉回路の内部抵抗により減
衰していく。そして、環流電流Ｉ2 が所定の目標下限コ
ンデンサ電流値ＩC2に達すると、スイッチング素子３３
が再び導通状態となる。スイッチング素子３３が導通状
態になると、再び電流Ｉ1 が流れる。
と、直流リアクトル３４に蓄積された電磁エネルギーに
より、直流リアクトル３４と電気二重層コンデンサ２７
とダイオード３５とでなる閉回路に環流電流Ｉ2 が流れ
る。この環流電流Ｉ2 は前記閉回路の内部抵抗により減
衰していく。そして、環流電流Ｉ2 が所定の目標下限コ
ンデンサ電流値ＩC2に達すると、スイッチング素子３３
が再び導通状態となる。スイッチング素子３３が導通状
態になると、再び電流Ｉ1 が流れる。
【００３３】このようにスイッチング素子３３が導通・
遮断動作（チョッパ動作）を繰り返して電流Ｉ1 ，Ｉ2
が流れることにより、電気二重層コンデンサ２７は充電
されていく。電気二重層コンデンサ２７の充電電圧が所
定の目標コンデンサ電圧値Ｖ C0になったら、スイッチン
グ素子３３の動作を停止する（遮断状態を維持する）。
遮断動作（チョッパ動作）を繰り返して電流Ｉ1 ，Ｉ2
が流れることにより、電気二重層コンデンサ２７は充電
されていく。電気二重層コンデンサ２７の充電電圧が所
定の目標コンデンサ電圧値Ｖ C0になったら、スイッチン
グ素子３３の動作を停止する（遮断状態を維持する）。
【００３４】かくして、充電ステーションでの充電操作
が終了する。このとき、電流Ｉ1 ，Ｉ2 は電気二重層コ
ンデンサ４０の内部抵抗で決められる電流値まで許容さ
れるので、大電流値とすることができる。その結果、電
気二重層コンデンサ２７への充電は短時間で終了する。
つまり、充電ステーションでの充電操作は短時間で終了
する。具体的には、充電ステーションでの電気二重層コ
ンデンサ２７への充電時間Ｔは、電気二重層コンデンサ
２７の静電容量をＣとすると、Ｔ＝（ＶC0／Ｉ 1 ）×Ｃ
となる。
が終了する。このとき、電流Ｉ1 ，Ｉ2 は電気二重層コ
ンデンサ４０の内部抵抗で決められる電流値まで許容さ
れるので、大電流値とすることができる。その結果、電
気二重層コンデンサ２７への充電は短時間で終了する。
つまり、充電ステーションでの充電操作は短時間で終了
する。具体的には、充電ステーションでの電気二重層コ
ンデンサ２７への充電時間Ｔは、電気二重層コンデンサ
２７の静電容量をＣとすると、Ｔ＝（ＶC0／Ｉ 1 ）×Ｃ
となる。
【００３５】また、電気二重層コンデンサ２７は大電流
による充電ができるため、電気二重層コンデンサ２７へ
の印加電圧が過大にならないように注意するだけでよ
く、充電制御動作設計は簡単にできる。
による充電ができるため、電気二重層コンデンサ２７へ
の印加電圧が過大にならないように注意するだけでよ
く、充電制御動作設計は簡単にできる。
【００３６】電気二重層コンデンサ２７の充電が完了し
たら、電動走行車は充電ステーションから離れて走行可
能な状態となる。そして、この走行可能状態（実際に走
行をしている状態でもよい）において、昇圧チョッパ部
２８を動作させることにより、電気二重層コンデンサ４
０に充電された電荷を、コンデンサ３８やバッテリー２
９に充電する。
たら、電動走行車は充電ステーションから離れて走行可
能な状態となる。そして、この走行可能状態（実際に走
行をしている状態でもよい）において、昇圧チョッパ部
２８を動作させることにより、電気二重層コンデンサ４
０に充電された電荷を、コンデンサ３８やバッテリー２
９に充電する。
【００３７】詳述すれば、スイッチング素子４０が導通
状態になると、電気二重層コンデンサ２７と直流リアク
トル３６とスイッチング素子４０とでなる閉回路に電気
二重層コンデンサ２７から出力された電流Ｉ3 が環流す
る。このとき、電気二重層コンデンサ２７の充電電圧を
ＶC2、直流リアクトル３６のリアクタンスをＬ2 、時間
をｔとすると、電流Ｉ3 は（ＶC2／Ｌ2 ）×ｔの割合で
上昇していく。電流Ｉ 3 が上昇して所定の目標電流値Ｉ
0 になると、スイッチング素子４０が遮断状態となる。
なお、目標電流値Ｉ0 はバッテリー２９の特性によって
決定される小さな値である。
状態になると、電気二重層コンデンサ２７と直流リアク
トル３６とスイッチング素子４０とでなる閉回路に電気
二重層コンデンサ２７から出力された電流Ｉ3 が環流す
る。このとき、電気二重層コンデンサ２７の充電電圧を
ＶC2、直流リアクトル３６のリアクタンスをＬ2 、時間
をｔとすると、電流Ｉ3 は（ＶC2／Ｌ2 ）×ｔの割合で
上昇していく。電流Ｉ 3 が上昇して所定の目標電流値Ｉ
0 になると、スイッチング素子４０が遮断状態となる。
なお、目標電流値Ｉ0 はバッテリー２９の特性によって
決定される小さな値である。
【００３８】スイッチング素子４０が遮断状態になる
と、電気二重層コンデンサ２７の電圧ＶC2と、直流リア
クトル３６の電磁エネルギーにより生じた電圧とが加わ
り（即ち昇圧され）、電流Ｉ4 がダイオードＤ２を介し
てコンデンサ３８やバッテリ２９に充電される。
と、電気二重層コンデンサ２７の電圧ＶC2と、直流リア
クトル３６の電磁エネルギーにより生じた電圧とが加わ
り（即ち昇圧され）、電流Ｉ4 がダイオードＤ２を介し
てコンデンサ３８やバッテリ２９に充電される。
【００３９】一旦、遮断状態となったスイッチング素子
４０は、前回導通状態になった時点から一定時間経過す
ると、再び導通状態となり、これにより再び電流Ｉ3 が
流れる。このように、スイッチング素子４０を導通状態
にして電流Ｉ3 を流し、スイッチング素子４０を遮断状
態にして電流Ｉ4 を流す動作を繰り返すことにより、コ
ンデンサ３８及びバッテリ２９への充電が行われる。こ
のとき、電流Ｉ4 は目標電流値Ｉ0 により規制されるた
め、バッテリ２９に対してダメージを与えることなく最
適な電流値にて充電をすることができる。
４０は、前回導通状態になった時点から一定時間経過す
ると、再び導通状態となり、これにより再び電流Ｉ3 が
流れる。このように、スイッチング素子４０を導通状態
にして電流Ｉ3 を流し、スイッチング素子４０を遮断状
態にして電流Ｉ4 を流す動作を繰り返すことにより、コ
ンデンサ３８及びバッテリ２９への充電が行われる。こ
のとき、電流Ｉ4 は目標電流値Ｉ0 により規制されるた
め、バッテリ２９に対してダメージを与えることなく最
適な電流値にて充電をすることができる。
【００４０】また、バッテリ２９の電圧が所定の目標バ
ッテリ電圧値ＶB0に達した後は、目標電流値Ｉ0 を補充
バッテリ電流値ＩBHにまで下げて、バッテリ２９への充
電動作を継続する。このため、バッテリ２９から放電さ
れた電荷は、直ちに、電気二重層コンデンサ４０に蓄え
た電荷により補充される。補充バッテリ電流値ＩBHは目
標電流値Ｉ0 に比べて大幅に小さい値とする。バッテリ
２９の電圧が目標バッテリ電圧値ＶB0よりも小さくなっ
たら、補充バッテリ電流値ＩBHを目標電流値Ｉ 0 に戻し
て、バッテリ２９に充電する。
ッテリ電圧値ＶB0に達した後は、目標電流値Ｉ0 を補充
バッテリ電流値ＩBHにまで下げて、バッテリ２９への充
電動作を継続する。このため、バッテリ２９から放電さ
れた電荷は、直ちに、電気二重層コンデンサ４０に蓄え
た電荷により補充される。補充バッテリ電流値ＩBHは目
標電流値Ｉ0 に比べて大幅に小さい値とする。バッテリ
２９の電圧が目標バッテリ電圧値ＶB0よりも小さくなっ
たら、補充バッテリ電流値ＩBHを目標電流値Ｉ 0 に戻し
て、バッテリ２９に充電する。
【００４１】また、本実施の形態では電源としてコンデ
ンサ３８とバッテリ２９とを並列に設けているが、コン
デンサ３８のみを設けることも考えられる。しかし、次
の理由からコンデンサ３８だけでなくバッテリ２９も設
けている。
ンサ３８とバッテリ２９とを並列に設けているが、コン
デンサ３８のみを設けることも考えられる。しかし、次
の理由からコンデンサ３８だけでなくバッテリ２９も設
けている。
【００４２】即ち、電動走行車の走行路に登り坂がある
場合、この登り坂走行時の必要トルク増分はその勾配を
θとすると下式で表され、このトルク増分を発生させる
ためのエネルギをコンデンサ３８のみから得ようとする
と、コンデンサ３８が非常に容量の大きなものになって
しまうという問題がある。そこで、この問題を解決する
ためにバッテリ２９も設けている。一方、バッテリ２９
だけを設けることも考えられるが、この場合に比べて、
コンデンサ３８を設けることにより、バッテリ２９の容
量が低減されることにもなる。
場合、この登り坂走行時の必要トルク増分はその勾配を
θとすると下式で表され、このトルク増分を発生させる
ためのエネルギをコンデンサ３８のみから得ようとする
と、コンデンサ３８が非常に容量の大きなものになって
しまうという問題がある。そこで、この問題を解決する
ためにバッテリ２９も設けている。一方、バッテリ２９
だけを設けることも考えられるが、この場合に比べて、
コンデンサ３８を設けることにより、バッテリ２９の容
量が低減されることにもなる。
【００４３】
【数１】
【００４４】なお、下り坂走行時には駆動装置３０から
回生エネルギがバッテリ２８に充電されるため、充電ス
テーションでは、その差分の充電エネルギがバッテリ２
９（電気二重層コンデンサ２７）に補充される。
回生エネルギがバッテリ２８に充電されるため、充電ス
テーションでは、その差分の充電エネルギがバッテリ２
９（電気二重層コンデンサ２７）に補充される。
【００４５】また、充電ステーションでのバッテリ２９
の充電をフロート充電方式にしたため、即ち、電気二重
層コンデンサ２７に一旦充電し、この電気二重層コンデ
ンサ２７に充電した電荷をバッテリ２９等に充電する方
式としたため、保全性の向上が図れ、また、地上側では
特別な充電器を必要としないため、安価な構成となる。
の充電をフロート充電方式にしたため、即ち、電気二重
層コンデンサ２７に一旦充電し、この電気二重層コンデ
ンサ２７に充電した電荷をバッテリ２９等に充電する方
式としたため、保全性の向上が図れ、また、地上側では
特別な充電器を必要としないため、安価な構成となる。
【００４６】そして、本実施の形態によれば、１次側誘
導部１３と２次側結合部２２とを介して、地上側の給電
装置１１から非接触で充電回路２１の電気二重層コンデ
ンサ２７に充電するようにしたため、接触式充電に比べ
て、人の安全を容易に確保することができる。
導部１３と２次側結合部２２とを介して、地上側の給電
装置１１から非接触で充電回路２１の電気二重層コンデ
ンサ２７に充電するようにしたため、接触式充電に比べ
て、人の安全を容易に確保することができる。
【００４７】また、電動走行車の停止位置がずれても１
次側誘導部１３と２次側結合部２２との磁路ずれが生じ
ないように、１次側誘導部１３の磁路断面積を小さく
し、２次側結合部２２の磁路断面積を大きくした、或い
は、１次側誘導部１３の磁路断面積を大きくし、２次側
結合部２２の磁路断面積を小さくしたため、電動走行車
の停止位置がずれても、効率的に電気二重層コンデンサ
２７に充電することができる。
次側誘導部１３と２次側結合部２２との磁路ずれが生じ
ないように、１次側誘導部１３の磁路断面積を小さく
し、２次側結合部２２の磁路断面積を大きくした、或い
は、１次側誘導部１３の磁路断面積を大きくし、２次側
結合部２２の磁路断面積を小さくしたため、電動走行車
の停止位置がずれても、効率的に電気二重層コンデンサ
２７に充電することができる。
【００４８】つまり、１次側誘導部１３と２次側結合部
２２との磁路ずれが生じると、漏れ磁束が大きくなって
１次側誘導部１３と２次側結合部２２との結合係数が低
下するため、充電効率が低下してしまう。これに対し
て、１次側誘導部１３の磁路断面積を小さくし、２次側
結合部２２の磁路断面積を大きくすれば、或いは、１次
側誘導部１３の磁路断面積を大きくし、２次側結合部２
２の磁路断面積を小さくすれば、１次側誘導部１３と２
次側結合部２２との磁路ずれによる結合係数の低下を防
止することができるため、充電効率の低下を防止するこ
とができる。換言すれば、電動走行車に対しては操舵ず
れ許容値を大きくすることになるため、電動走行車の操
作性が向上する（走行制御が容易になる）。
２２との磁路ずれが生じると、漏れ磁束が大きくなって
１次側誘導部１３と２次側結合部２２との結合係数が低
下するため、充電効率が低下してしまう。これに対し
て、１次側誘導部１３の磁路断面積を小さくし、２次側
結合部２２の磁路断面積を大きくすれば、或いは、１次
側誘導部１３の磁路断面積を大きくし、２次側結合部２
２の磁路断面積を小さくすれば、１次側誘導部１３と２
次側結合部２２との磁路ずれによる結合係数の低下を防
止することができるため、充電効率の低下を防止するこ
とができる。換言すれば、電動走行車に対しては操舵ず
れ許容値を大きくすることになるため、電動走行車の操
作性が向上する（走行制御が容易になる）。
【００４９】なお、電動走行車に誘導回路が設けられ、
この誘導回路により誘導線を検出しながら走行する場合
には、１次側誘導部１３の磁路断面積と２次側結合部２
２の磁路断面積との差異を、誘導性能の許容範囲に抑制
（小さく）することができ、地上設備の小形化等を図る
ことができる。
この誘導回路により誘導線を検出しながら走行する場合
には、１次側誘導部１３の磁路断面積と２次側結合部２
２の磁路断面積との差異を、誘導性能の許容範囲に抑制
（小さく）することができ、地上設備の小形化等を図る
ことができる。
【００５０】また、電動走行車が一定走行区間毎に停止
することが見込まれる走行システムでは、電動走行車の
停止箇所毎に１次側誘導部１３を設置することによって
頻繁に電気二重層コンデンサ２７に充電することができ
るようにすることにより、電気二重層コンデンサ２７の
容量を低減して小形化を図ることができるため、電動走
行車の積載重量の低減と小形化とを図ることができる。
することが見込まれる走行システムでは、電動走行車の
停止箇所毎に１次側誘導部１３を設置することによって
頻繁に電気二重層コンデンサ２７に充電することができ
るようにすることにより、電気二重層コンデンサ２７の
容量を低減して小形化を図ることができるため、電動走
行車の積載重量の低減と小形化とを図ることができる。
【００５１】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態とともに具体的
に説明したように、本発明の電動走行車及びその走行シ
ステムによれば、１次側誘導部と２次側結合部とを介し
て、地上側の給電装置から非接触で充電回路の被充電部
（電気二重層コンデンサ等）に充電するようにしたた
め、接触式充電に比べて、人の安全を容易に確保するこ
とができる。
に説明したように、本発明の電動走行車及びその走行シ
ステムによれば、１次側誘導部と２次側結合部とを介し
て、地上側の給電装置から非接触で充電回路の被充電部
（電気二重層コンデンサ等）に充電するようにしたた
め、接触式充電に比べて、人の安全を容易に確保するこ
とができる。
【００５２】また、電動走行車の停止位置がずれても１
次側誘導部と２次側結合部との磁路ずれが生じないよう
に、１次側誘導部の磁路断面積を小さくし、２次側結合
部の磁路断面積を大きくした、或いは、１次側誘導部の
磁路断面積を大きくし、２次側結合部の磁路断面積を小
さくしたため、電動走行車の停止位置がずれても、効率
的に被充電部（電気二重層コンデンサ等）に充電するこ
とができる。
次側誘導部と２次側結合部との磁路ずれが生じないよう
に、１次側誘導部の磁路断面積を小さくし、２次側結合
部の磁路断面積を大きくした、或いは、１次側誘導部の
磁路断面積を大きくし、２次側結合部の磁路断面積を小
さくしたため、電動走行車の停止位置がずれても、効率
的に被充電部（電気二重層コンデンサ等）に充電するこ
とができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る電動走行車の走行シ
ステムの要部構成図である。
ステムの要部構成図である。
【図２】前記電動走行車の走行システムの全体構成図で
ある。
ある。
【図３】電動走行車の駆動回路構成図である。
【図４】バッテリ寿命特性図である。
１１ 給電装置 １２ 高周波発振器 １３ １次側誘導部 １４，２３ 鉄心 １４ａ，２３ａ 先端面 １５，２４ コイル ２１ 充電回路 ２２ ２次側結合部 ２５ 整流部 ２６ 降圧チョッパ部 ２７ 電気二重層コンデンサ ２８ 昇圧チョッパ部 ２９ バッテリ ３０ 駆動装置 ３１ 整流回路 ３２，３８ コンデンサ ３３，４０ スイッチング素子 ３４，３６ 直流リアクトル ３５，３７ ダイオード
Claims (6)
- 【請求項１】 充電回路を備え、この充電回路には地上
側に設置した給電装置の１次側誘導部に対応するように
配置した２次側結合部を設け、１次側誘導部と２次側結
合部とを介して、地上側の給電装置から非接触で充電回
路の被充電部に充電するように構成したことを特徴とす
る電動走行車。 - 【請求項２】 請求項１に記載する電動走行車におい
て、 電動走行車の停止位置がずれても１次側誘導部と２次側
結合部との磁路ずれが生じないように、２次側結合部の
磁路断面積を１次側誘導部の磁路断面積よりも大きく又
は小さくしたことを特徴とする電動走行車。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載する電動走行車に
おいて、 充電回路には電気二重層コンデンサを設け、この電気二
重層コンデンサに一旦充電した電荷を、バッテリ又はコ
ンデンサに充電するように構成したことを特徴とする電
動走行車。 - 【請求項４】 地上側に設置した１次側誘導部を有する
給電装置と、 充電回路を備え、この充電回路には１次側誘導部に対応
するように配置した２次側結合部を設け、１次側誘導部
と２次側結合部とを介して、地上側の給電装置から非接
触で充電回路の被充電部に充電するように構成した電動
走行車とを有してなることを特徴とする電動走行車の走
行システム。 - 【請求項５】 請求項４に記載する電動走行車の走行シ
ステムにおいて、 電動走行車の停止位置がずれても１次側誘導部と２次側
結合部との磁路ずれが生じないように、１次側誘導部の
磁路断面積を小さくし、２次側結合部の磁路断面積を大
きくした、或いは、１次側誘導部の磁路断面積を大きく
し、２次側結合部の磁路断面積を小さくしたことを特徴
とする電動走行車の走行システム。 - 【請求項６】 請求項４又は５に記載する電動走行車の
走行システムにおいて、 充電回路には電気二重層コンデンサを設け、この電気二
重層コンデンサに一旦充電した電荷を、バッテリ又はコ
ンデンサに充電するように構成したことを特徴とする電
動走行車の走行システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11192561A JP2001025104A (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 電動走行車及びその走行システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11192561A JP2001025104A (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 電動走行車及びその走行システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001025104A true JP2001025104A (ja) | 2001-01-26 |
Family
ID=16293338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11192561A Pending JP2001025104A (ja) | 1999-07-07 | 1999-07-07 | 電動走行車及びその走行システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001025104A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008066052A1 (fr) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Procédé de charge automatique et dispositif de véhicule guidé automatisé |
| JP2010213534A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Nakanishi Metal Works Co Ltd | 電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置 |
| KR101201292B1 (ko) * | 2010-08-16 | 2012-11-14 | 한국과학기술원 | 자기유도식 전력전달 장치 및 이를 이용한 이동체 |
| KR101403596B1 (ko) * | 2012-07-31 | 2014-06-03 | 한국과학기술원 | 다이폴 코일을 가진 원격 전력 전송시스템 |
| JP2015115580A (ja) * | 2013-12-16 | 2015-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | 電力伝送システム |
| US9502909B2 (en) | 2009-11-17 | 2016-11-22 | Qualcomm Incorporated | Power management for electronic devices |
-
1999
- 1999-07-07 JP JP11192561A patent/JP2001025104A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008066052A1 (fr) * | 2006-11-30 | 2008-06-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Procédé de charge automatique et dispositif de véhicule guidé automatisé |
| JP2010213534A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Nakanishi Metal Works Co Ltd | 電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置 |
| US9502909B2 (en) | 2009-11-17 | 2016-11-22 | Qualcomm Incorporated | Power management for electronic devices |
| US9680313B2 (en) | 2009-11-17 | 2017-06-13 | Qualcomm Incorporated | Authorized based receipt of wireless power |
| KR101201292B1 (ko) * | 2010-08-16 | 2012-11-14 | 한국과학기술원 | 자기유도식 전력전달 장치 및 이를 이용한 이동체 |
| KR101403596B1 (ko) * | 2012-07-31 | 2014-06-03 | 한국과학기술원 | 다이폴 코일을 가진 원격 전력 전송시스템 |
| JP2015115580A (ja) * | 2013-12-16 | 2015-06-22 | トヨタ自動車株式会社 | 電力伝送システム |
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