JP2010213534A - Carrier using electric double-layer capacitor power supply - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気二重層キャパシタに充電した電力を駆動制御装置へ供給して電動機を駆動することにより移動体を移動させる、電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置に関するものである。 The present invention relates to a transport device using an electric double layer capacitor power source that moves a moving body by supplying electric power charged in an electric double layer capacitor to a drive control device and driving an electric motor.
移動体である自動搬送車に駆動輪を駆動する電動機及びその駆動制御装置を備えるとともに、前記電動機の駆動用電源としての電気二重層キャパシタを備え、工場内の適宜位置に設置した充電ステーションの充電用電源から前記電気二重層キャパシタに充電した電力を前記駆動制御装置へ供給して前記電動機を駆動することにより前記移動体を移動させる、電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置がある(例えば、特許文献1参照。)。 Charging of a charging station provided at an appropriate position in a factory with an electric motor for driving a driving wheel and a drive control device for the motor in an automated guided vehicle as a moving body, and an electric double layer capacitor as a power source for driving the electric motor There is a transport device using an electric double layer capacitor power source that moves the moving body by supplying electric power charged in the electric double layer capacitor from a power source to the drive control device and driving the electric motor (for example, (See Patent Document 1).
特許文献1のような搬送装置は、電動機の駆動用電源として、非常に大きな静電容量を有し急速充放電特性に優れた電気二重層キャパシタを使用しているため、軽量化することができるとともに、荷物の積み降ろし等の作業時における自動搬送車の停止時間を利用して短時間で充電を完了することができる。 A transport apparatus such as Patent Document 1 uses an electric double layer capacitor having a very large capacitance and excellent rapid charge / discharge characteristics as a power source for driving an electric motor, and thus can be reduced in weight. At the same time, charging can be completed in a short time by using the stop time of the automated guided vehicle at the time of loading and unloading work.
従来の電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置において、電気二重層キャパシタ及び駆動制御装置の間に、駆動制御装置側へ向かってのみ動作する片方向(単方向)DC−DCコンバータを接続した一般的な構成では、回生運転の際に電動機から駆動制御装置側に戻る回生電力が前記コンバータによりブロックされることから、駆動制御装置の入力端子の電圧が上昇するため、駆動制御装置や前記コンバータを構成する素子が破損するという問題がある。 In a conventional transfer device using an electric double layer capacitor power supply, a unidirectional (unidirectional) DC-DC converter that operates only toward the drive control device side is connected between the electric double layer capacitor and the drive control device. In a typical configuration, since the regenerative power returning from the electric motor to the drive control device side during regenerative operation is blocked by the converter, the voltage at the input terminal of the drive control device rises. There is a problem that the constituent elements are damaged.
そこで、回生抵抗ユニットを付加して回生電力を熱エネルギに変換して放散する方式や、片方向DC−DCコンバータを双方向DC−DCコンバータに変更して回生電力を電気二重層キャパシタに蓄電する方式(例えば、特許文献2の図4参照。)が採用される。 Therefore, a regenerative resistor unit is added to convert the regenerative power into heat energy to dissipate, or the one-way DC-DC converter is changed to a bidirectional DC-DC converter to store the regenerative power in the electric double layer capacitor. A method (for example, see FIG. 4 of Patent Document 2) is adopted.
また、回生時検出手段としての電流検出回路、一端が電気二重層キャパシタ及び片方向コンバータに入力側に接続された回生運転の際に使用される回生電力専用配線、並びに、力行運転の際及び回生運転の際に接続を切り換える切換手段としての切換リレー等を備え、回生電力を回生電力専用配線により電気二重層キャパシタに直接蓄電する方式もある(例えば、特許文献2の図1参照。)。 Also, a current detection circuit as a detection means at the time of regeneration, an electric double layer capacitor and a one-way converter connected to the input side for regenerative operation, dedicated wiring for regenerative power, and during power running operation and regeneration There is also a system that includes a switching relay or the like as switching means for switching the connection during operation, and stores regenerative power directly in an electric double layer capacitor through a dedicated regenerative power wiring (see, for example, FIG. 1 of Patent Document 2).
しかしながら、回生電力を熱エネルギに変換する方式は、回生電力を利用せずに無駄にしていることから、省エネルギ及び地球温暖化防止対策等の観点から問題がある。 However, the method of converting regenerative power into heat energy has a problem from the viewpoints of energy saving and global warming prevention measures because it is wasted without using regenerative power.
また、双方向DC−DCコンバータにより回生電力を電気二重層キャパシタに蓄電する方式は、DC−DCコンバータが二台分必要になるとともに制御部の構成が複雑になるためコストが嵩むとともに、回生電力を電気二重層キャパシタに蓄電する際に、変換効率が例えば80%程度であるコンバータを通過するためエネルギ損失が大きくなるという問題がある。 In addition, the method of storing regenerative power in the electric double layer capacitor by the bidirectional DC-DC converter requires two DC-DC converters, and the configuration of the control unit is complicated. Is stored in the electric double layer capacitor, there is a problem that energy loss increases because it passes through a converter having a conversion efficiency of about 80%, for example.
さらに、回生電力を回生電力専用配線により電気二重層キャパシタに直接蓄電する方式は、回生時検出手段、回生電力専用配線及び切換手段が必要になるためコストが嵩むという問題がある。 Furthermore, the method of directly storing the regenerative power in the electric double layer capacitor by the regenerative power dedicated wiring has a problem that the cost is increased because the regenerative detection means, the regenerative power dedicated wiring, and the switching means are required.
その上、従来の回生電力を利用する方式では、電気二重層キャパシタに蓄電した回生電力を駆動制御装置に供給する際に必ずコンバータを通過する構成であることから、エネルギ損失が大きくなるという問題がある。 In addition, in the conventional method using regenerative power, when the regenerative power stored in the electric double layer capacitor is supplied to the drive control device, the converter always passes through the converter. is there.
そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、簡素な構成によりコストの増大を抑制しながら、エネルギ損失を少なくして回生電力を有効に活用することができる、電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置を提供する点にある。 Accordingly, in view of the above-described situation, the present invention intends to solve an electric double layer capacitor that can effectively use regenerative power by reducing energy loss while suppressing an increase in cost with a simple configuration. It is in providing a transfer device using a power source.
本発明に係る電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置は、前記課題解決のために、移動体に電動機及びその駆動制御装置を備えるとともに、前記電動機の駆動用電源としての電気二重層キャパシタを備え、該電気二重層キャパシタに充電した電力を前記駆動制御装置へ供給して前記電動機を駆動することにより前記移動体を移動させる、電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置であって、前記電気二重層キャパシタ及び前記駆動制御装置の間に接続され、前記電気二重層キャパシタ側から前記駆動制御装置側へ向かってのみ動作する片方向DC−DCコンバータと、該片方向DC−DCコンバータ及び前記駆動制御装置の間に接続された第2の電気二重層キャパシタとを備えたものである。 In order to solve the above problems, a transport device using an electric double layer capacitor power source according to the present invention includes an electric motor and a drive control device for the moving body, and an electric double layer capacitor as a power source for driving the electric motor. A transfer device using an electric double layer capacitor power source that moves the moving body by supplying electric power charged in the electric double layer capacitor to the drive control device and driving the electric motor. A unidirectional DC-DC converter connected between the multilayer capacitor and the drive control device and operating only from the electric double layer capacitor side toward the drive control device side, the unidirectional DC-DC converter and the drive control And a second electric double layer capacitor connected between the devices.
本発明に係る電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置によれば、移動体に電動機及びその駆動制御装置を備えるとともに、前記電動機の駆動用電源としての電気二重層キャパシタを備え、該電気二重層キャパシタに充電した電力を前記駆動制御装置へ供給して前記電動機を駆動することにより前記移動体を移動させる、電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置であって、前記電気二重層キャパシタ及び前記駆動制御装置の間に接続され、前記電気二重層キャパシタ側から前記駆動制御装置側へ向かってのみ動作する片方向DC−DCコンバータと、該片方向DC−DCコンバータ及び前記駆動制御装置の間に接続された第2の電気二重層キャパシタとを備えたので、片方向DC−DCコンバータの下流側(二次側)で駆動制御装置の上流側(一次側)に位置する第2の電気二重層キャパシタにより回生電力が蓄電されることから、このような回生電力の蓄電の際にコンバータを通過しないため、エネルギ損失を低減することができる。 According to the transport apparatus using the electric double layer capacitor power source according to the present invention, the moving body includes the electric motor and its drive control device, and further includes the electric double layer capacitor as a power source for driving the electric motor. A transfer device using an electric double layer capacitor power source that moves the moving body by supplying electric power charged in a capacitor to the drive control device and driving the electric motor, wherein the electric double layer capacitor and the drive A unidirectional DC-DC converter connected between the control devices and operating only from the electric double layer capacitor side toward the drive control device side, and connected between the unidirectional DC-DC converter and the drive control device Since the second electric double layer capacitor is provided, the drive control device on the downstream side (secondary side) of the one-way DC-DC converter Since the regenerative electric power is stored by the second electric double layer capacitor located on the flow side (primary side), the energy loss can be reduced because the regenerative power does not pass through the converter when storing the regenerative power. .
また、回生電力を蓄電した後の力行運転の際には、先ず第2の電気二重層キャパシタに蓄電された電力が使用され、該電力がなくなってから、片方向DC−DCコンバータの上流側(一次側)の電気二重層キャパシタに蓄電された電力が使用され、このように第2の電気二重層キャパシタに蓄電された回生電力が使用される際にコンバータを通過しないため、第2の電気二重層キャパシタに蓄電した回生電力を有効に活用することができる。 Further, in the power running operation after storing the regenerative power, the power stored in the second electric double layer capacitor is used first, and after the power is lost, the upstream side of the one-way DC-DC converter ( When the electric power stored in the electric double layer capacitor on the primary side) is used and thus the regenerative electric power stored in the second electric double layer capacitor is used, it does not pass through the converter. The regenerative power stored in the multilayer capacitor can be used effectively.
次に本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments shown in the accompanying drawings, and includes all the embodiments that satisfy the requirements described in the claims. It is a waste.
図1に示す本発明の実施の形態に係る電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置は、例えば磁気ガイドテープにより形成された工場内の所定経路Rに沿って、前記ガイドテープの位置を検出しながら自走して荷物を運搬する移動体である無人の自動搬送車1,…、所定経路Rの途中に設けられた、充電端子13及び充電用電源10等からなる充電ステーション2A,2B、充電ステーション2A,2Bの位置に設置された、荷物の積み降ろしを行う図示しない積込テーブルリフタ又は降しテーブルリフタ、並びに、各機器の動作を制御するとともに定電流電源である充電用電源10を制御する制御装置11等により構成される。
The conveyance device using the electric double layer capacitor power source according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 detects the position of the guide tape along a predetermined path R in the factory formed by, for example, a magnetic guide tape.
充電ステーション2A,2Bの設置位置には積込テーブルリフタ又は降しテーブルリフタがあり、これらの位置に自動搬送車1が来ると、自動搬送車1は停止して位置決めされ、積込テーブルリフタ又は降しテーブルリフタにより荷物の積み降ろし作業が行われ、この作業時間に相当する自動搬送車1の停止時間を利用して、充電用電源10により駆動用電源である後述する電気二重層キャパシタ3(図2参照。)への充電が行われる。
There are loading table lifters or lowering table lifters at the
図2に示すように、移動体である自動搬送車1は、その基体に、駆動輪8,8及び従動輪9,9、駆動輪8,8を駆動する電動機6及びその駆動制御装置5、電動機6の駆動用電源としての電気二重層キャパシタ3、電気二重層キャパシタ3に接続された、前記充電端子13と接触結合する受電端子14、電気二重層キャパシタ3及び駆動制御装置5の間に接続され、電気二重層キャパシタ3側から駆動制御装置5側へ向かってのみ動作する片方向DC−DCコンバータ4、並びに、片方向DC−DCコンバータ4及び駆動制御装置5の間に接続された第2の電気二重層キャパシタ7等を備えている。
As shown in FIG. 2, the automatic guided vehicle 1 as a moving body has, on its base, driving
また、充電用電源10に接続される充電端子13は、自動搬送車1側の受電端子14と接触結合を行うことができるとともに、この結合を解除することができるように、制御装置11により制御されるシリンダ12により、受電端子14に近づく方向及び離れる方向へ移動することができる。なお、接触結合する充電端子13及び受電端子14は、電気的に接続される一対のコネクタ等であってもよい。
Further, the
自動搬送車1が充電ステーション2A又は2Bに停止して、図2のように充電端子13が受電端子14と接触結合した状態で、制御装置11により充電用電源10への指令値が演算され、この指令値が充電用電源10へ与えられ、充電電流が充電用電源10から充電端子13及び受電端子14を経由して電気二重層キャパシタ3へ供給される。
In the state where the automatic transport vehicle 1 stops at the
電気二重層キャパシタ3への充電が完了した自動搬送車1は、制御装置11によりシリンダ12を制御して充電端子13及び受電端子14の接触結合を解除した後、電気二重層キャパシタ3からの放電電力を片方向DC−DCコンバータ4を経由して駆動制御装置5へ供給することにより、電動機6を駆動しながら所定経路Rに沿って移動する。
After the charging of the electric double layer capacitor 3 is completed, the automatic guided vehicle 1 controls the
また、電動機6を回生運転する際には、電動機6が発電機となって回生電力が発生するが、この回生電力は、片方向DC−DCコンバータ4の下流側(二次側)で駆動制御装置5の上流側(一次側)にある第2の電気二重層キャパシタ7に蓄電されるため、このような回生電力の蓄電の際に、変換効率が例えば80%程度であるコンバータを通過しないため、エネルギ損失を低減することができる。
Further, when the electric motor 6 is regeneratively operated, the electric motor 6 serves as a generator to generate regenerative power, and this regenerative power is driven and controlled on the downstream side (secondary side) of the one-way DC-
なお、第2の電気二重層キャパシタ7に回生電力を蓄電して行くと、第2の電気二重層キャパシタ7が接続された母線の線間電圧が徐々に上昇し、この電圧上昇が大きくなると素子が破壊される場合があるため、搬送装置の回生エネルギ量に応じて、前記電圧上昇が設定値以下になるように、第2の電気二重層キャパシタ7の静電容量等の仕様を決定する必要がある。 When the regenerative power is stored in the second electric double layer capacitor 7, the line voltage of the bus connected to the second electric double layer capacitor 7 gradually increases, and when this voltage increase becomes large, the element Therefore, it is necessary to determine the specifications such as the electrostatic capacity of the second electric double layer capacitor 7 so that the voltage rise is not more than a set value according to the amount of regenerative energy of the transfer device. There is.
さらに、回生電力を蓄電した後の力行運転の際には、先ず第2の電気二重層キャパシタ7に蓄電された電力が使用され、片方向DC−DCコンバータの出力電圧値まで低下すると、片方向DC−DCコンバータの上流側(一次側)の電気二重層キャパシタ3に蓄電された電力が使用され、このように第2の電気二重層キャパシタ7に蓄電された回生電力が使用される際に、変換効率が例えば80%程度であるコンバータを通過しないため、第2の電気二重層キャパシタ7に蓄電した回生電力を有効に活用することができる。 Furthermore, in the power running operation after storing the regenerative power, the power stored in the second electric double layer capacitor 7 is first used, and when the power voltage decreases to the output voltage value of the one-way DC-DC converter, When the electric power stored in the electric double layer capacitor 3 on the upstream side (primary side) of the DC-DC converter is used, and the regenerative electric power stored in the second electric double layer capacitor 7 is used in this way, Since the conversion efficiency does not pass through a converter having, for example, about 80%, the regenerative power stored in the second electric double layer capacitor 7 can be used effectively.
さらにまた、回生電力を蓄電する第2の電気二重層キャパシタ7は、その定格電圧は電気二重層キャパシタ3よりも小さく、その蓄電エネルギは回生電力を蓄えるだけの静電容量があればよいため、コストの増大を抑制することができる。 Furthermore, since the rated voltage of the second electric double layer capacitor 7 that stores the regenerative power is smaller than that of the electric double layer capacitor 3, and the stored energy only needs to have a capacitance sufficient to store the regenerative power, An increase in cost can be suppressed.
以上の説明においては、電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置が、ガイドテープに沿って移動体である自動搬送車1,…を移動させる構成である場合を示したが、電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置は、移動体をガイドレールに沿って昇降させる昇降装置等であってもよい。すなわち、電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置は、移動体に電動機及びその駆動制御装置を備えるとともに、前記電動機の駆動用電源としての電気二重層キャパシタを備え、該電気二重層キャパシタに充電した電力を前記駆動制御装置へ供給して前記電動機を駆動することにより前記移動体を移動させるものであればよい。 In the above description, the case where the conveyance device using the electric double layer capacitor power source is configured to move the automatic conveyance vehicles 1,... That are moving bodies along the guide tape is shown. The transfer device using the above may be a lifting device or the like that moves the moving body up and down along the guide rail. That is, a transport device using an electric double layer capacitor power source includes an electric motor and its drive control device on a moving body, and an electric double layer capacitor as a power source for driving the electric motor, and charges the electric double layer capacitor. What is necessary is just to move the said mobile body by supplying electric power to the said drive control apparatus and driving the said electric motor.
R 所定経路
1 自動搬送車(移動体)
2A 積込テーブルリフタ(充電ステーション)
2B 降しテーブルリフタ(充電ステーション)
3 電気二重層キャパシタ
4 片方向DC−DCコンバータ
5 駆動制御装置
6 電動機
7 第2の電気二重層キャパシタ
8 駆動輪
9 従動輪
10 充電用電源
11 制御装置
12 シリンダ
13 充電端子
14 受電端子
R Predetermined route 1 Automated guided vehicle (moving body)
2A Loading table lifter (charging station)
2B Lifting table lifter (charging station)
3 Electric
Claims (1)
前記電気二重層キャパシタ及び前記駆動制御装置の間に接続され、前記電気二重層キャパシタ側から前記駆動制御装置側へ向かってのみ動作する片方向DC−DCコンバータと、
該片方向DC−DCコンバータ及び前記駆動制御装置の間に接続された第2の電気二重層キャパシタと、
を備えたことを特徴とする、電気二重層キャパシタ電源を用いた搬送装置。
The moving body includes an electric motor and a drive control device thereof, and an electric double layer capacitor as a power source for driving the electric motor, and supplies electric power charged in the electric double layer capacitor to the drive control device to drive the electric motor. A transfer device using an electric double layer capacitor power source for moving the moving body by:
A unidirectional DC-DC converter connected between the electric double layer capacitor and the drive control device, and operating only from the electric double layer capacitor side toward the drive control device side;
A second electric double layer capacitor connected between the one-way DC-DC converter and the drive control device;
A transport apparatus using an electric double layer capacitor power supply.
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