JP2021039406A - 無人搬送車及び無人搬送システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無人搬送車は、走行用モータと、走行用モータの電力源となる二次電池と、電池ECUと、車両ECUと、第1無線機と、を備える。充電器による二次電池の充電を行う際には、車両ECUは、他の無人搬送車の到達予想時間のうち最短の時間である最短到達時間を認識可能な情報を第1無線機から取得する。車両ECUは、充電器による二次電池の充電を行う際に、充電器に対して充電電流の指令値を送信する。車両ECUは、最短到達時間が長いほど充電電流の指令値を小さくする。二次電池は、最短到達時間が長いほど小さい充電電流で充電される。
【選択図】図4
Description
上記課題を解決する無人搬送システムは、充電器の配置されている充電場と、走行経路とを備える領域に前記充電器よりも多く配備される無人搬送車と、前記無人搬送車に指令を送信する上位システムと、を備えた無人搬送システムであって、前記無人搬送車は、走行用モータと、前記走行用モータの電力源となる二次電池と、前記二次電池の充電状態を推定する充電状態推定部と、前記二次電池の充電を行う前記充電器に対して、充電電流又は充電電力の指令値を送信する指令部と、前記上位システムからの指令を受信する受信部と、前記上位システムに情報を送信する送信部と、前記上位システムからの前記走行経路の指示に従って前記無人搬送車に走行を行わせる走行制御部と、前記無人搬送車が前記充電器に到達するまでの時間である到達予想時間を認識可能な情報を前記送信部から前記上位システムに送信する送信制御部と、前記充電器による前記二次電池の充電を行う際に、他の無人搬送車の前記到達予想時間のうち最短の時間である最短到達時間を認識可能な情報を前記受信部から取得する最短到達時間取得部と、を備え、前記指令部は、前記最短到達時間が長いほど前記指令値を小さくし、前記上位システムは、前記無人搬送車に前記指令を送信する指令送信部と、前記送信部から送信された前記情報を受信する情報受信部と、前記指令送信部から前記無人搬送車に前記最短到達時間を認識可能な情報を送信する最短到達時間送信制御部と、を備え、前記無人搬送システムは、前記走行経路、前記無人搬送車の重量、及び前記無人搬送車により搬送された荷の重量平均値から前記二次電池の消費電力量を算出する消費電力量算出部と、前記消費電力量算出部により算出された前記消費電力量、前記充電状態推定部により推定された前記充電状態、及び前記無人搬送車で生じる損失を考慮した車両平均効率から前記到達予想時間を算出する到達予想時間算出部と、を備える。
以下、無人搬送車及び無人搬送システムの第1実施形態について説明する。
図1に示すように、無人搬送システムTSは、無人搬送車10と、管制塔51と、を備える。無人搬送車10は、港湾のコンテナターミナルTで用いられる。コンテナターミナルTには、予め定められた複数の走行経路R1,R2,R3が設定されている。無人搬送車10は、管制塔51からの指令により走行経路R1,R2,R3のいずれかを走行する。本実施形態では、走行経路は3つ設けられている。3つの走行経路R1,R2,R3のそれぞれを第1走行経路R1、第2走行経路R2、第3走行経路R3とすると、第1走行経路R1の走行距離[m]が最も短く、第3走行経路R3の走行距離が最も長い。第2走行経路R2の走行距離は、第1走行経路R1の走行距離の長さと第2走行経路R2の走行距離の長さとの間の距離である。コンテナターミナルTには、無人搬送車10にコンテナCを積載する積載位置P1と、充電器61が配置された充電場P2とが設定されている。積載位置P1は、コンテナ船CSが接岸可能な岸壁に設けられている。充電場P2には、充電器61が1つ設けられている。本実施形態において、コンテナターミナルTが走行経路R1,R2,R3と、充電場P2と、を備える領域となる。
充電器61は、外部電源から供給された交流電力の電力変換を行う電力変換部62と、充電器61の制御を行う充電制御部63と、を備える。電力変換部62は、交流電力を直流電力に変換するインバータと、直流電力の変圧を行うDC/DCコンバータ等を含む。
図3に示すように、ステップS1において、車両ECU31は、第1無線機41を介して管制塔51から送信された走行経路計画を取得する。走行経路計画とは、無人搬送車10に対して、いずれの走行経路R1,R2,R3でコンテナCの搬送を行うかを指示するものである。走行経路計画は、コンテナCの搬送1回分の計画であってもいいし、コンテナCの搬送複数回分の計画であってもよい。即ち、車両ECU31は、ガントリークレーンC1とラバータイヤクレーンC2とを1回往復する毎に走行経路計画を取得してもよいし、ガントリークレーンC1とラバータイヤクレーンC2とを複数回往復する毎に走行経路計画を取得してもよい。
図4に示すように、ステップS11において、車両ECU31は、他の無人搬送車10の二次電池11の充電率を示す情報と、他の無人搬送車10の充電器61への到達予想時刻を示す情報とを第1無線機41から取得する。なお、他の無人搬送車10とは、充電器61に接続されていない無人搬送車10であり、走行中の無人搬送車10ともいえる。他の無人搬送車10の到達予想時刻を示す情報は、管制塔51から送信されている。管制塔51は、他の無人搬送車10の到達予想時刻を示す情報を所定の送信間隔で各無人搬送車10に送信していてもよいし、無人搬送車10からの要求に応じて他の無人搬送車10の到達予想時刻を示す情報を送信してもよい。管制塔51が、無人搬送車10からの要求に応じて他の無人搬送車10の到達予想時刻を示す情報を送信する場合、ステップS11の処理を行う前に、車両ECU31は、第1無線機41を介して他の無人搬送車10の到達予想時刻を示す情報の送信を管制塔51に要求する。なお、本実施形態では、充電器61に接続されていない3台の無人搬送車10それぞれの到達予想時刻を示す情報、及び二次電池11の充電率の情報を示す情報が車両ECU31に取得される。これにより、車両ECU31は、各無人搬送車10の到達予想時刻と、二次電池11の充電率を認識する。
コンテナターミナルTで用いられる各無人搬送車10は、充電器61への到達予想時刻を示す情報を管制塔51に送信している。従って、各無人搬送車10のうちいずれかの無人搬送車10が充電器61による二次電池11の充電を行う際に、管制塔51は充電を行う無人搬送車10に対して、最短到達時間を認識可能な情報を送信することができる。充電器61により無人搬送車10の二次電池11を充電する場合、他の無人搬送車10が充電器61に到達するまでは充電器61による二次電池11の充電を行っても、他の無人搬送車10に充電を行うための待ち時間が生じにくい。最短到達時間の間は、他の無人搬送車10は充電器61に到達しないため、最短到達時間は二次電池11の充電を行うことが可能な時間といえる。最短到達時間が長いほど、充電電流の指令値を小さくすることで、最短到達時間が長いほど小さい充電電流で二次電池11は充電される。
(1−1)二次電池11の充電を行う際の充電電流が小さいほど二次電池11の劣化は抑制される。このため、最短到達時間が長く、二次電池11の充電に使用できる時間が長い場合に充電器61への指令値を小さくすることで、充電器61への指令値を常に最大値とする場合に比べて二次電池11の劣化を抑制することができる。
以下、無人搬送車、及び無人搬送システムの第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一の部分については同一の符号を付すことで説明を省略する。
図5に示すように、ステップS21において、制御部52は、二次電池11の温度が閾値以上の無人搬送車10が存在するか否かを判定する。閾値としては、二次電池11の温度が許容温度よりも高くなることを抑制できるように設定された値であり、二次電池11の許容温度の上限値よりも低い値に設定される。二次電池11の温度が閾値以上の無人搬送車10が存在する場合、制御部52はステップS22の処理を行う。一方で二次電池11の温度が閾値以上の無人搬送車10が存在しない場合、制御部52はステップS26に移行する。
図6に示すように、4台の無人搬送車10のそれぞれを第1無人搬送車10A、第2無人搬送車10B、第3無人搬送車10C、第4無人搬送車10Dとする。各無人搬送車10の運用中には、各無人搬送車10の二次電池11には温度のばらつきが生じる。二次電池11の温度のばらつきは、ジュール熱に起因するものである。二次電池11の温度は、各無人搬送車10が搬送する荷の重量や、走行経路R1,R2,R3によってばらつく。図6に示す例では、4台の無人搬送車10のうち第2無人搬送車10Bの二次電池11の温度は、第1無人搬送車10Aの二次電池11、第3無人搬送車10Cの二次電池11及び第4無人搬送車10Dの二次電池11の温度よりも高い。第2無人搬送車10Bの二次電池11の温度は閾値以上である。第1無人搬送車10Aの二次電池11、第3無人搬送車10Cの二次電池11及び第4無人搬送車10Dの二次電池11の温度は閾値未満である。
(2−1)管制塔51の制御部52は、各無人搬送車10から送信される到達予想時刻を示す情報から各無人搬送車10の到達予想時間を認識できる。制御部52は、各無人搬送車10が二次電池11の充電を行う際に、二次電池11の温度が閾値以上の無人搬送車10で受信される最短到達時間が、二次電池11の温度が閾値未満の無人搬送車10で受信される最短到達時間よりも長くなるように充電順序を決定することができる。言い換えれば、制御部52は、温度が閾値以上の二次電池11を充電器61により充電する際に、充電を行える時間を長く確保できるように充電順序を決定できる。最短到達時間が長いほど充電器61により二次電池11の充電を行える時間を長く確保できる。最短到達時間が長いほど充電電流の指令値は小さくなるため、温度が閾値以上の二次電池11の温度上昇を抑制することができる。従って、二次電池11の劣化を抑制できる。
○各実施形態において、到達予想時間は、管制塔51で算出されてもよい。制御部52は、各無人搬送車10に走行経路R1,R2,R3を指示するため、各無人搬送車10の走行経路R1,R2,R3を認識することができる。制御部52は走行経路R1,R2,R3と走行距離との対応関係を記憶部54に記憶しておくことで、各無人搬送車10の走行経路R1,R2,R3から各無人搬送車10の走行距離を算出することができる。無人搬送車10の重量は既知の値であり、記憶部54に無人搬送車10の重量を記憶しておくことで、制御部52は各無人搬送車10の重量を認識することができる。なお、コンテナターミナルTで重量の異なる複数種類の無人搬送車10が用いられている場合であっても、無人搬送車10の重量と識別情報とを対応付けて記憶部54に記憶しておくことで、制御部52は無人搬送車10毎に重量を認識することができる。制御部52は、過去に無人搬送車10で搬送されたコンテナCの重量から荷の重量平均値を認識することができる。従って、制御部52は、走行経路R1,R2,R3、無人搬送車10の重量、及び荷の重量平均値から各無人搬送車10で消費される消費電力量を算出することができる。この場合、制御部52が消費電力量算出部として機能する。なお、走行経路R1,R2,R3の走行距離、無人搬送車10の重量、及び荷の重量平均値を示す情報は、各無人搬送車10から管制塔51に送信されてもよい。この場合、制御部52は、第2無線機55を介して取得した情報から消費電力量を算出することもできる。
○各実施形態において、無人搬送車10の数は、充電器61の数よりも多ければよく、適宜変更してもよい。
○各実施形態において、無人搬送車10は、第1無線機41による通信を行うための通信ECUを備えていてもよい。即ち、走行に関する制御を行うECUと、通信に関する制御を行うためのECUを別々に設けてもよい。また、各実施形態において、無人搬送車10は、充電器61に関する制御を行うための充電ECUを備えていてもよい。即ち、走行に関する制御を行うECUと、充電に関する制御を行うためのECUとを別々に設けてもよい。
○第2実施形態において、最短到達時間送信制御部、充電順序決定部、及び順序送信制御部は、それぞれ個別の制御装置の機能として設けられていてもよい。
Claims (4)
- 充電器の配置されている充電場と、走行経路とを備える領域に前記充電器よりも多く配備される無人搬送車であって、
走行用モータと、
前記走行用モータの電力源となる二次電池と、
前記二次電池の充電状態を推定する充電状態推定部と、
前記二次電池の充電を行う前記充電器に対して、充電電流又は充電電力の指令値を送信する指令部と、
上位システムからの指令を受信する受信部と、
前記上位システムに情報を送信する送信部と、
前記上位システムからの前記走行経路の指示に従って前記無人搬送車に走行を行わせる走行制御部と、
前記無人搬送車が前記充電器に到達するまでの時間である到達予想時間を認識可能な情報を前記送信部から前記上位システムに送信する送信制御部と、
前記充電器による前記二次電池の充電を行う際に、他の無人搬送車の前記到達予想時間のうち最短の時間である最短到達時間を認識可能な情報を前記受信部から取得する最短到達時間取得部と、を備え、
前記指令部は、前記最短到達時間が長いほど前記指令値を小さくする無人搬送車。 - 前記走行経路、前記無人搬送車の重量、及び前記無人搬送車により搬送された荷の重量平均値から前記二次電池の消費電力量を算出する消費電力量算出部と、
前記消費電力量算出部により算出された前記消費電力量、前記充電状態推定部により推定された前記充電状態、及び前記無人搬送車で生じる損失を考慮した車両平均効率から前記到達予想時間を算出する到達予想時間算出部と、を備える請求項1に記載の無人搬送車。 - 充電器の配置されている充電場と、走行経路とを備える領域に前記充電器よりも多く配備される無人搬送車と、
前記無人搬送車に指令を送信する上位システムと、を備えた無人搬送システムであって、
前記無人搬送車は、
走行用モータと、
前記走行用モータの電力源となる二次電池と、
前記二次電池の充電状態を推定する充電状態推定部と、
前記二次電池の充電を行う前記充電器に対して、充電電流又は充電電力の指令値を送信する指令部と、
前記上位システムからの指令を受信する受信部と、
前記上位システムに情報を送信する送信部と、
前記上位システムからの前記走行経路の指示に従って前記無人搬送車に走行を行わせる走行制御部と、
前記無人搬送車が前記充電器に到達するまでの時間である到達予想時間を認識可能な情報を前記送信部から前記上位システムに送信する送信制御部と、
前記充電器による前記二次電池の充電を行う際に、他の無人搬送車の前記到達予想時間のうち最短の時間である最短到達時間を認識可能な情報を前記受信部から取得する最短到達時間取得部と、を備え、
前記指令部は、前記最短到達時間が長いほど前記指令値を小さくし、
前記上位システムは、
前記無人搬送車に前記指令を送信する指令送信部と、
前記送信部から送信された前記情報を受信する情報受信部と、
前記指令送信部から前記無人搬送車に前記最短到達時間を認識可能な情報を送信する最短到達時間送信制御部と、を備え、
前記無人搬送システムは、
前記走行経路、前記無人搬送車の重量、及び前記無人搬送車により搬送された荷の重量平均値から前記二次電池の消費電力量を算出する消費電力量算出部と、
前記消費電力量算出部により算出された前記消費電力量、前記充電状態推定部により推定された前記充電状態、及び前記無人搬送車で生じる損失を考慮した車両平均効率から前記到達予想時間を算出する到達予想時間算出部と、を備える無人搬送システム。 - 前記無人搬送車は、
前記二次電池の温度を検出する温度検出部と、
前記二次電池の温度を示す情報を前記送信部から前記上位システムに送信する温度送信制御部と、を備え、
前記上位システムは、
前記二次電池の温度が閾値以上の前記無人搬送車で受信される前記最短到達時間が、前記二次電池の温度が閾値未満の前記無人搬送車で受信される前記最短到達時間よりも長くなるように充電順序を決定する充電順序決定部と、
前記充電順序決定部により決定した前記充電順序を前記指令送信部から前記無人搬送車に送信することで、前記充電順序で定められた順番で前記二次電池の充電を前記無人搬送車に行わせる順序送信制御部と、を備える請求項3に記載の無人搬送システム。
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