JP2023006283A - 電源装置 - Google Patents

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Keiko Fujita
隆生 長野
Takao Nagano
一顕 小澤
Kazuaki Ozawa
淳 茂木
Jun Mogi
崇 広田
Takashi Hirota
篤志 市丸
Atsushi Ichimaru
翔太 植木
Shota Ueki
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Abstract

【課題】作業機械の作業現場において、商用電源を用いずに作業機械が有する車載電池を充電する電源装置を提供する。【解決手段】電源装置6は、複数の蓄電池2から直流電力が入力される入力回路17と、入力部17に入力された直流電力を交流電力に変換する電力変換回路18と、交流電力を出力する出力回路19とを備える。出力回路19は、車載電池4を充電する充電装置11に交流電力を出力する。充電装置11は、出力回路19から入力された交流電力に基づいて、車載電池4を充電する。【選択図】図2

Description

本開示は、電源装置に関する。
電源装置に係る技術分野において、特許文献1に開示されているような電源装置が知られている。
特開2017-055577号公報
電動の作業機械は、車載電池を有する。作業機械の作業現場において、商用電源を用いずに車載電池を充電できる技術が要望される。また、異なる特性の車載電池を充電できる技術が要望される。
本開示は、作業機械に搭載される車載電池を充電することを目的とする。
本開示に従えば、蓄電池から直流電力が入力される入力部と、入力部に入力された直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、交流電力を出力する出力部と、を備える、電源装置が提供される。
本開示によれば、作業機械に搭載される車載電池が充電される。
図1は、第1実施形態に係る蓄電池の管理システムを示す図である。 図2は、第1実施形態に係る電源装置を示す図である。 図3は、第2実施形態に係る電源装置を示す図である。 図4は、第2実施形態に係る電源装置の制御方法を示すフローチャートである。 図5は、第3実施形態に係る電源装置を示す図である。 図6は、第3実施形態に係る電源装置の制御方法を示すフローチャートである。 図7は、第4実施形態に係る電源装置の制御方法を示すフローチャートである。
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
<管理システム>
図1は、実施形態に係る蓄電池2の管理システム1を示す図である。管理システム1は、蓄電池2を管理する。蓄電池2は、作業機械3に搭載される車載電池4の充電に使用される。
蓄電池2は、充電されることにより繰り返し使用可能な充電式電池である。蓄電池2として、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池が例示される。蓄電池2は、運搬可能な可搬蓄電池である。蓄電池2は、配送会社の配送車両5により運搬される。
作業機械3は、作業現場101において稼働する。作業機械3は、車載電池4から出力される電力に基づいて駆動する。作業機械3は、電動作業機械である。作業現場101として、例えば都市部の道路工事現場又は屋内の解体作業現場が例示される。電動作業機械は排ガスを出さない。電動作業機械の排熱は少ない。電動作業機械の静音性は高い。そのため、作業機械3は、都市部の道路工事又は屋内の解体作業に適している。
車載電池4は、充電されることにより繰り返し使用可能な充電式電池である。車載電池4として、リチウムイオン電池又はニッケル水素電池が例示される。車載電池4は、作業機械3に固定される。車載電池4は、作業機械3の駆動源として機能する。
管理システム1は、電源装置6と、サーバ7と、情報端末8とを備える。電源装置6は、車載電池4の充電に使用される。サーバ7は、コンピュータシステムを含む。実施形態において、サーバ7は、第1サーバ7Aと第2サーバ7Bとを含む。情報端末8は、蓄電池2のユーザ100に所持される。情報端末8として、スマートフォン、タブレット端末、又はパーソナルコンピュータが例示される。
電源装置6と第1サーバ7Aとは、通信システムを介して通信する。第1サーバ7Aと第2サーバ7Bとは、通信システムを介して通信する。第2サーバ7Bと情報端末8とは、通信システムを介して通信する。通信システムとして、インターネット(internet)、携帯電話通信網、衛星通信網、又はローカルエリアネットワーク(LAN:Local Area Network)が例示される。
電源装置6は、作業機械3の作業現場101に配置される。サーバ7は、作業現場101の遠隔地に配置される。第1サーバ7Aは、例えば作業機械メーカーが所有する管理施設102に配置される。第2サーバ7Bは、例えば蓄電池2を配送する配送会社が所有する配送施設103に配置される。
蓄電池2は、作業現場101の遠隔地において充電される。実施形態において、蓄電池2は、配送施設103において充電される。蓄電池2の充電装置9が配送施設103に配置される。蓄電池2は、配送施設103において充電装置9により充電される。商用電源10から充電装置9に電力が供給される。充電装置9は、商用電源10から供給された電力に基づいて、蓄電池2を充電する。
配送施設103において充電装置9により充電された蓄電池2は、配送車両5により作業機械3の作業現場101に配送される。作業現場101に配送された蓄電池2は、電源装置6に接続される。
電源装置6は、蓄電池2が接続された状態で、車載電池4の充電に使用される電力を出力する。
車載電池4は、作業現場101において充電される。車載電池4の充電装置11が作業現場101に配置される。車載電池4は、作業現場101において充電装置11により充電される。
電源装置6は、車載電池4の充電装置11に電力を出力する。電源装置6から充電装置11に電力が供給される。充電装置11は、電源装置6から供給された電力に基づいて、車載電池4を充電する。
電源装置6は、出力器12と、通信器13とを有する。配送車両5により作業現場101に配送された蓄電池2は、出力器12に接続される。
出力器12は、蓄電池2が接続された状態で、作業機械3に搭載される車載電池4の充電に使用される電力を出力する。
出力器12は、車載電池4の充電装置11に電力を出力する。出力器12は、充電装置11に接続された状態で、充電装置11に電力を供給する。出力器12は、蓄電池2が接続された状態で、蓄電池2から供給された電力を充電装置11に出力する。蓄電池2から出力された電力は、出力器12及び充電装置11を介して車載電池4に供給される。
蓄電池2は、車載電池4の充電に使用される。車載電池4は、蓄電池2から出力された電力に基づいて充電される。車載電池4が充電されることにより、蓄電池2の残量が減少する。作業現場101において車載電池4の充電に使用された蓄電池2は、配送車両5により配送施設103に運搬される。配送施設103に運搬された蓄電池2は、配送施設103において充電装置9により充電される。
通信器13は、蓄電池2が出力器12に接続された状態で、蓄電池2に係る蓄電池データDaを送信する。
実施形態において、通信器13は、出力器12に配置される。なお、通信器13は、蓄電池2に配置されてもよい。
実施形態において、蓄電池データDaは、蓄電池2の使用量、蓄電池2の残量、蓄電池2の寿命、及び蓄電池2の位置の少なくとも一つを含む。
通信器13は、第1サーバ7Aと通信する。通信器13は、蓄電池データDaを第1サーバ7Aに送信する。
第1サーバ7Aは、通信器13から送信された蓄電池データDaを受信する。第1サーバ7Aは、蓄電池データDaを記憶する。第1サーバ7Aは、蓄電池データDaを管理する。
第1サーバ7Aは、第2サーバ7Bと通信する。第1サーバ7Aは、蓄電池データDaを第2サーバ7Bに送信する。
第2サーバ7Bは、第1サーバ7Aから送信された蓄電池データDaを受信する。第2サーバ7Bは、蓄電池データDaに基づいて、車載電池4の充電に必要な電力量を示す必要電力量データDbを生成する。
第2サーバ7Bは、蓄電池2のユーザ100にサービスを提供する。第2サーバ7Bは、蓄電池2のユーザ100からの要求に応答する。
第2サーバ7Bは、必要電力量データDbに基づいて、蓄電池2の配送に係る推奨データDcを生成する。
推奨データDcは、電源装置6に配送する蓄電池2の推奨数及び電源装置6に蓄電池2を配送する推奨日時を含む。
第2サーバ7Bは、情報端末8と通信する。第2サーバ7Bは、推奨データDcを情報端末8に送信する。
情報端末8は、第2サーバ7Bから送信された推奨データDcを受信する。情報端末8は、入力装置8Aと、出力装置8Bとを有する。入力装置8Aは、ユーザ100に操作されることにより入力データを生成する。入力装置8Aとして、タッチパネルが例示される。なお、入力装置8Aは、コンピュータ用キーボードでもよいし音声入力装置でもよい。出力装置8Bは、推奨データDcを出力する。出力装置8Bとして、フラットパネルディスプレイのような表示装置が例示される。なお、出力装置8Bは、音声出力装置でもよい。ユーザ100は、情報端末8の出力装置8Bを介して推奨データDcを確認することができる。
ユーザ100は、推奨データDcに基づいて、充電装置9により充電された蓄電池2が電源装置6に配送されるように、情報端末8の入力装置8Aを操作する。情報端末8は、入力装置8Aが操作されることにより入力データに基づいて、充電装置9により充電された蓄電池2を電源装置6に配送することを要求する配送要求データDdを生成する。情報端末8は、配送要求データDdを第2サーバ7Bに送信する。
第2サーバ7Bは、情報端末8から送信された配送要求データDdを受信する。第2サーバ7Bは、配送要求データDdに基づいて、充電装置9により充電された蓄電池2を電源装置6に配送することを指令する配送指令データDeを出力する。
第2サーバ7Bに出力装置14が接続される。出力装置14として、表示装置又は音声出力装置が例示される。第2サーバ7Bは、配送指令データDeを出力装置14に出力する。配送施設103の作業者は、出力装置14を介して配送指令データDeを確認することができる。配送施設103の作業者は、配送指令データDeに基づいて、充電装置9により充電された蓄電池2が作業現場101の電源装置6に配送されるように、配送車両5を手配することができる。作業現場101において車載電池4の充電に使用された蓄電池2は、配送車両5の運転者により回収された後、配送車両5により配送施設103に運搬される。
第1サーバ7Aは、配送施設103に存在する蓄電池2に係る蓄電池データDfを取得する。
実施形態において、蓄電池データDfは、蓄電池2の配送回数を含む。なお、蓄電池データDfは、必要電力量データDbを含んでもよい。蓄電池データDfは、蓄電池2の使用量、蓄電池2の残量、蓄電池2の寿命、及び蓄電池2の位置の少なくとも一つを含んでもよい。
第1サーバ7Aは、蓄電池データDfを記憶する。第1サーバ7Aは、蓄電池データDfを管理する。第1サーバ7Aは、第2サーバ7Bに送信された蓄電池データDfを送信する。
第2サーバ7Bは、第1サーバ7Aから送信された蓄電池データDfを受信する。
<電源装置>
図2は、実施形態に係る電源装置6を示す図である。実施形態において、電源装置6及び充電装置11のそれぞれは、作業現場101に配置される。充電装置11は、作業機械3の車載電池4を充電するために作業現場101に配置される。電源装置6は、充電装置11に電力を供給するために作業現場101に配置される。蓄電池2は、電源装置6の出力器12に接続される。充電装置11は、電源装置6の出力器12に接続される。電源装置6は、蓄電池2から出力された電力を充電装置11に供給する。充電装置11は、電源装置6の出力器12に接続されることにより、蓄電池2から供給された電力に基づいて車載電池4を充電する。
作業機械3は、車載電池4を駆動源とする電動作業機械である。実施形態において、作業機械3は、電動ショベルである。電動ショベルは、履帯3Aを有する下部走行体3Bと、下部走行体3Bに支持される上部旋回体3Cと、上部旋回体3Cに支持される作業機3Dとを有する。また、電動ショベルは、電動モータと、油圧モータを、油圧アクチュエータとを有する。電動モータは、作業機械3に搭載された車載電池4から供給される電力に基づいて駆動する。油圧モータは、電動モータで発生した回転力に基づいて駆動する。油圧アクチュエータは、油圧モータから供給される作動油に基づいて駆動する。下部走行体3B、上部旋回体3C、及び作業機3Dのそれぞれは、油圧アクチュエータにより作動する。
電源装置6は、出力器12と、通信器13と、制御装置15とを備える。出力器12は、ハウジング16と、入力部17と、電力変換部18と、出力部19とを有する。
入力部17は、入力端子20と、入力回路21とを含む。電力変換部18は、電力変換回路22を含む。出力部19は、出力回路23と、出力端子24とを含む。
ハウジング16は、入力回路21、電力変換回路22、出力回路23、及び制御装置15のそれぞれを収容する。入力端子20及び出力端子24のそれぞれは、ハウジング16の外面に配置される。入力端子20と入力回路21とは、電力線25により接続される。入力回路21と電力変換回路22とは、電力線26により接続される。電力変換回路22と出力回路23とは、電力線27により接続される。出力回路23と出力端子24とは、電力線28により接続される。
蓄電池2から入力部17に直流電力が入力される。蓄電池2は、入力端子20に着脱される。実施形態において、入力端子20は、ケーブル29を介して蓄電池2に接続される。ケーブル29は、蓄電池2及び入力端子20のそれぞれに着脱される。入力端子20は、電力線25を介して入力回路21に接続される。入力端子20に蓄電池2が接続された状態で、蓄電池2から入力端子20を介して入力回路21に直流電力が入力される。入力回路21は、蓄電池2から入力された直流電力を、電力線26を介して電力変換回路22に出力する。
実施形態において、入力端子20は、複数設けられる。複数の入力端子20は、入力回路21に並列に接続される。蓄電池2は、複数の入力端子20のそれぞれに接続される。複数の入力端子20のそれぞれから入力回路21に直流電力が入力される。入力端子20は、少なくとも第1入力端子20Aと第2入力端子20Bとを含む。
電力変換部18は、入力部17に入力された直流電力を交流電力に変換する。電力変換回路22は、DC/ACコンバータを含む。電力変換回路22は、入力部17から出力された直流電力を交流電力に変換する。電力変換回路22は、電力線27を介して交流電力を出力回路23に出力する。
電力変換部18から出力部19に交流電力が入力される。出力部19は、電力変換部18から入力された交流電力を、電源装置6の外部に出力する。出力部19は、作業機械3に搭載される車載電池4の充電に使用される交流電力を出力する。出力部19は、車載電池4の充電装置11に交流電力を出力する。出力端子24は、電力線28を介して出力回路23に接続される。出力回路23は、電力変換回路22から入力された交流電力を、電力線28を介して出力端子24に出力する。
充電装置11は、出力端子24に着脱される。実施形態において、出力端子24は、ケーブル30を介して充電装置11に接続される。出力部19は、電力変換部18から入力された交流電力を充電装置11に出力する。
充電装置11は、出力部19から入力された交流電力に基づいて、車載電池4を充電する。実施形態において、充電装置11は、ケーブル31を介して作業機械3に接続される。作業機械3にコネクタ3Eが設けられる。ケーブル31は、コネクタ3Eに着脱される。コネクタ3Eは、車載電池4に接続される。充電装置11から出力された電力は、ケーブル31及びコネクタ3Eを介して車載電池4に出力される。車載電池4は、充電装置11から入力された電力により充電される。
制御装置15は、コンピュータシステムを含む。制御装置15は、信号線32Aを介して、入力回路21、電力変換回路22、及び出力回路23のそれぞれに接続される。また、制御装置15は、信号線32Bを介して通信器13に接続される。
制御装置15は、入力部17と蓄電池2とが接続された状態で、蓄電池2に係る蓄電池データDaを入力回路21から取得する。入力回路21と蓄電池2とがケーブル29を介して接続されることにより、入力回路21は、ケーブル29を介して蓄電池2のバッテリマネージメントシステム(BMS:Battery Management System)から蓄電池データDaを取得することができる。上述のように、蓄電池データDaは、蓄電池2の使用量、蓄電池2の残量、蓄電池2の寿命、及び蓄電池2の位置の少なくとも一つを含む。通信器13は、入力部17と蓄電池2とが接続された状態で、制御装置15により取得された蓄電池データDaを第1サーバ7Aに送信する。
充電装置11は、商用電源10と接続可能である。充電装置11は、商用電源10に接続されることにより、商用電源10から入力された交流電力に基づいて、車載電池4を充電することができる。
充電装置11は、ノイズフィルタ回路33を有する。ノイズフィルタ回路33は、LCフィルタ及びコンデンサの一方又は両方を含む。充電装置11が商用電源10から入力された交流電力に基づいて車載電池4を充電する場合、充電装置11にノイズフィルタ回路33が設けられる。商用電源10から充電装置11に入力された交流電力は、ノイズフィルタ回路33を介して車載電池4に出力される。ノイズフィルタ回路33により、ノイズの発生が抑制される。
実施形態において、出力回路23は、ノイズフィルタ回路を有しない。出力回路23及び充電装置11を含む電力線27とケーブル31との間の交流電力の経路において、ノイズフィルタ回路は1つだけ配置される。充電装置11にノイズフィルタ回路33が設けられ、出力回路23にノイズフィルタ回路が設けられないので、LC共振の発生が抑制される。LC共振の発生が抑制されることにより、ノイズの発生が抑制される。また、充電装置11に過電圧又は過電流に入力されることが抑制される。
<効果>
以上説明したように、実施形態によれば、充電された蓄電池2が配送施設103から作業現場101に配送される。作業現場101において蓄電池2が電源装置6の出力器12に接続され、出力器12が充電装置11に接続される。これにより、蓄電池2から出力された電力が、電源装置6及び充電装置11を介して作業機械3に搭載される車載電池4に入力される。車載電池4は、作業機械3の作業現場101において、蓄電池2により効率良く充電される。充電装置11は、作業機械3の作業現場101において、商用電源10を用いずに、車載電池4を充電することができる。作業現場101に商用電源10をわざわざ設置する必要がない。
蓄電池2は、直流電力を出力する。蓄電池2から出力された直流電力は、入力部17に入力された後、電力変換部18により交流電力に変換される。電力変換部18から出力された交流電力は、出力部19に入力される。出力部19は、車載電池4の充電装置11に交流電力を出力する。
出力部19は、様々な充電装置11に交流電力を出力することができる。例えば、第1の作業機械3に第1の車載電池4が搭載され、第2の作業機械3に第2の車載電池4が搭載されている場合において、第1の充電装置11が第1の車載電池4の特性に合わせて専用に設けられ、第2の充電装置11が第2の車載電池4の特性に合わせて専用に設けられる場合がある。電源装置6は、第1の充電装置11及び第2の充電装置11のそれぞれに交流電力を出力することができる。電源装置6は、作業機械3の多様な車載電池4の充電に使用される交流電力を出力することができる。電源装置6は、異なる特性の車載電池4の充電に使用される交流電力を充電装置11に出力することができる。例えば第1の車載電池4の出力電圧と第2の車載電池4の出力電圧とが異なっても、電源装置6は、電力変換部18の複雑化を招くことなく、異なる特性の車載電池4の充電に使用される交流電力を充電装置11に出力することができる。電源装置6は、高い汎用性で交流電力を充電装置11に出力することができる。
出力端子24は、充電装置11に着脱される。これにより、電源装置6は、多様な充電装置11に交流電力を出力することができる。
電源装置6及び充電装置11は、作業現場101に配置される。蓄電池2は、必要に応じて配送施設103から作業現場101に配送される。蓄電池2は、電源装置6に着脱される。適正な数の蓄電池2が適正なタイミングで配送施設103から作業現場101に配送される。車載電池4の充電に使用された蓄電池2は、作業現場101から配送施設103に運搬される。これにより、作業現場101に不要な蓄電池2が滞留することが抑制される。例えば蓄電池2の保管スペースが狭い作業現場101においても、作業機械3の車載電池4が効率良く充電される。
出力回路23と充電装置11とは、電力線28、出力端子24、及びケーブル30を介して接続される。ノイズフィルタ回路33を有する充電装置11に出力回路23が接続される場合、出力回路23にはノイズフィルタ回路が設けられないので、LC共振の発生が抑制される。LC共振の発生が抑制されることにより、ノイズの発生が抑制される。また、充電装置11に過電圧又は過電流に入力されることが抑制される。
入力端子20は、複数設けられる。複数の入力端子20は、入力回路21に並列に接続される。複数の入力端子20のそれぞれに蓄電池2が接続されることにより、例えば大容量の車載電池4が充電される。
[第2実施形態]
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
図3は、実施形態に係る電源装置62を示す図である。上述の実施形態と同様、電源装置62は、入力端子20及び入力回路21を含む入力部17と、電力変換回路22を含む電力変換部18と、出力回路23及び出力端子24を含む出力部19とを有する。
入力端子20は、複数設けられる。複数の入力端子20は、入力回路21に並列に接続される。蓄電池2は、複数の入力端子20のそれぞれに接続される。
入力端子20は、少なくとも第1入力端子20Aと第2入力端子20Bとを含む。蓄電池2は、第1入力端子20A及び第2入力端子20Bのそれぞれに接続される。以下の説明において、第1入力端子20Aに接続された蓄電池2を適宜、第1蓄電池2A、と称し、第2入力端子20Bに接続された蓄電池2を適宜、第2蓄電池2B、と称する。
第1入力端子20Aに第1蓄電池2Aが接続されることにより、第1入力端子20Aから入力回路21に直流電力が入力される。第2入力端子20Bに第2蓄電池2Bが接続されることにより、第2入力端子20Bから入力回路21に直流電力が入力される。
入力部17は、入力端子20に蓄電池2が接続された状態で蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されることと入力されないこととを切り換える切換部50を含む。切換部50は、入力端子20と入力回路21との間の電力線25に配置される。切換部50により入力端子20と入力回路21とが接続されることにより、入力端子20に接続された蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力される。切換部50により入力端子20と入力回路21とが遮断されることにより、入力端子20に接続された蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されない。
実施形態において、切換部50は、第1入力端子20Aと入力回路21との間の電力線25に配置される第1切換部50Aと、第2入力端子20Bと入力回路21との間の電力線25に配置される第2切換部50Bとを含む。第1切換部50Aが第1入力端子20Aと入力回路21とを接続することにより、第1入力端子20Aに接続された第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力される。第2切換部50Bが第2入力端子20Bと入力回路21とを接続することにより、第2入力端子20Bに接続された第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力される。
制御装置15は、切換部50を制御する。制御装置15は、切換部50を作動させる制御指令を出力する。制御装置15は、切換部50を制御して、入力端子20と入力回路21とが接続されることと遮断されることとを切り換える。制御装置15は、切換部50を制御して、入力端子20に接続された蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されることと入力されないこととを切り換える。
制御装置15は、第1入力端子20Aに接続された蓄電池2の残量と第2入力端子20Bに接続された蓄電池2の残量とを監視する。制御装置15は、第1入力端子20Aに接続された蓄電池2の残量と第2入力端子20Bに接続された蓄電池2の残量との差Δrが第1閾値SH1以上の場合に、一方の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力され、他方の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する。第1閾値SH1は、予め定められた値であり、制御装置15に記憶されている。
蓄電池2の残量と蓄電池2の出力電圧とは、1対1で対応する。蓄電池2の残量が多いほど蓄電池2の出力電圧は高い。蓄電池2の残量が少ないほど蓄電池2の出力電圧は低い。第1入力端子20Aに接続された第1蓄電池2A及び第2入力端子20Bに接続された第2蓄電池2Bのうち、例えば第1蓄電池2Aの残量が多く、第2蓄電池2Bの残量が少ないと、第1蓄電池2Aの出力電圧と第2蓄電池2Bの出力電圧との差が大きくなる。第1入力端子20A及び第2入力端子20Bの両方と入力回路21とが接続された状態で、第1蓄電池2Aの出力電圧と第2蓄電池2Bの出力電圧との差が大きくなると、短絡が発生する可能性がある。
そのため、制御装置15は、第1入力端子20Aに接続された第1蓄電池2Aの残量と第2入力端子20Bに接続された第2蓄電池2Bの残量とを監視する。蓄電池2の残量を監視することは、蓄電池2の出力電圧を監視することを意味する。制御装置15は、第1入力端子20Aに接続された第1蓄電池2Aの残量と第2入力端子20Bに接続された第2蓄電池2Bの残量との差Δrが第1閾値SH1以上の場合に、第1蓄電池2A及び第2蓄電池2Bの一方の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力され、第1蓄電池2A及び第2蓄電池2Bの他方の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を作動させる。
図4は、実施形態に係る電源装置62の制御方法を示すフローチャートである。第1入力端子20Aに第1蓄電池2Aが接続され第2入力端子20Bに第2蓄電池2Bが接続される。制御装置15は、第1入力端子20Aと入力回路21とが接続されるように第1切換部50Aを制御し、第2入力端子20Bと入力回路21とが接続されるように第2切換部50Bを制御する。制御装置15は、第1入力端子20Aに接続された第1蓄電池2Aの残量と第2入力端子20Bに接続された第2蓄電池2Bの残量とを監視する(ステップSA1)。
制御装置15は、第1蓄電池2Aの残量と第2蓄電池2Bの残量との差Δrが第1閾値SH1以上か否かを判定する(ステップSA2)。
ステップSA2において、差Δrが第1閾値SH1未満であると判定した場合(ステップSA2:No)、制御装置15は、第1蓄電池2A及び第2蓄電池2Bのそれぞれから入力回路21に直流電力が入力されるように、切換部50を制御する(ステップSA3)。
ステップSA2において、差Δrが第1閾値SH1以上であると判定した場合(ステップSA2:Yes)、制御装置15は、第1蓄電池2Aの残量が第2蓄電池2Bの残量よりも多いか否かを判定する(ステップSA4)。
ステップSA4において、第1蓄電池2Aの残量が第2蓄電池2Bの残量よりも多いと判定した場合(ステップSA4:Yes)、図3に示すように、制御装置15は、第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力され、第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する(ステップSA5)。
ステップSA4において、第2蓄電池2Bの残量が第1蓄電池2Aの残量よりも多いと判定した場合(ステップSA4:No)、制御装置15は、第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力され、第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する(ステップSA6)。
すなわち、制御装置15は、差Δrが第1閾値SH1以上であり、且つ、第1入力端子20Aに接続された第1蓄電池2Aの残量が第2入力端子20Bに接続された第2蓄電池2Bの残量よりも多い場合に、第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力され、第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する。制御装置15は、差Δrが第1閾値SH1以上であり、且つ、第2入力端子20Bに接続された第2蓄電池2Bの残量が第1入力端子20Aに接続された第1蓄電池2Aの残量よりも多い場合に、第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力され、第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する。
差Δrが第1閾値SH1以上において、第1蓄電池2A及び第2蓄電池2Bのうち、残量が多い蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力され、残量が少ない蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されないので、差Δrは徐々に小さくなる。制御装置15は、差Δrが第1閾値SH1未満になった場合に、第1蓄電池2A及び第2蓄電池2Bのそれぞれから入力回路21に直流電力が入力されるように、切換部50を制御する。
以上説明したように、実施形態によれば、制御装置15は、第1入力端子20Aに接続された蓄電池2の残量と第2入力端子20Bに接続された蓄電池2の残量との差Δrが第1閾値SH1以上の場合に、一方の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力され、他方の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する。これにより、短絡の発生が抑制される。
実施形態において、制御装置15は、差Δrが第1閾値SH1以上において、第1蓄電池2A及び第2蓄電池2Bのうち、残量が多い蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力され、残量が少ない蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する。したがって、複数の蓄電池2の残量が平均化される。
制御装置15は、差Δrが第1閾値SH1未満になった場合に、第1蓄電池2A及び第2蓄電池2Bのそれぞれから入力回路21に直流電力が入力されるように、切換部50を制御する。これにより、短絡の発生が抑制された状態で、複数の蓄電池2のそれぞれから入力回路21に直流電力が入力される。
なお、第2実施形態において、入力回路21には、3つ以上の入力端子20が並列に接続されてもよい。複数の入力端子20のそれぞれに接続された蓄電池2のうち、残量が最も多い蓄電池2の残量と残量が最も少ない蓄電池2の残量との差Δrが第1閾値SH1以上の場合に、制御装置15は、残量が最も多い蓄電池2及び残量が最も少ない蓄電池2の一方の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力され、他方の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御することができる。また、制御装置15は、残量が最も多い蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力され、残量が最も少ない蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御することができる。また、制御装置15は、差Δrが第1閾値SH1未満になった場合に、複数の蓄電池2のそれぞれから入力回路21に直流電力が入力されるように、切換部50を制御することができる。
[第3実施形態]
第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
図5は、実施形態に係る電源装置63を示す図である。上述の第2実施形態と同様、電源装置63は、入力端子20及び入力回路21を含む入力部17と、電力変換回路22を含む電力変換部18と、出力回路23及び出力端子24を含む出力部19と、切換部50とを有する。
入力端子20は、少なくとも第1入力端子20Aと第2入力端子20Bとを含む。第1入力端子20Aと第2入力端子20Bとは、入力回路21に並列に接続される。第1入力端子20Aに第1蓄電池2Aが接続される。第2入力端子20Bに第2蓄電池2Bが接続される。切換部50は、第1入力端子20Aと入力回路21との間の電力線25に配置される第1切換部50Aと、第2入力端子20Bと入力回路21との間の電力線25に配置される第2切換部50Bとを含む。
実施形態において、電源装置63は、切換部50に接続されるコンデンサ51を有する。コンデンサ51は、入力回路21に配置される。コンデンサ51は、電力線25を介して切換部50に接続される。
制御装置15は、複数の入力端子20のそれぞれに接続された蓄電池2の残量を監視する。実施形態において、制御装置15は、複数の入力端子20のそれぞれに接続された蓄電池2のうち残量が最も少ない蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力され、他の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する。
図5に示す例において、第1蓄電池2Aの残量は、第2蓄電池2Bの残量よりも少ない。制御装置15は、第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力され、第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する。
図6は、実施形態に係る電源装置63の制御方法を示すフローチャートである。第1入力端子20Aに第1蓄電池2Aが接続され第2入力端子20Bに第2蓄電池2Bが接続される。制御装置15は、第1入力端子20Aと入力回路21とが接続されるように第1切換部50Aを制御し、第2入力端子20Bと入力回路21とが接続されるように第2切換部50Bを制御する。制御装置15は、第1入力端子20Aに接続された第1蓄電池2Aの残量と第2入力端子20Bに接続された第2蓄電池2Bの残量とを監視する(ステップSB1)。
制御装置15は、第1蓄電池2Aの残量が第2蓄電池2Bの残量よりも少ないか否かを判定する(ステップSB2)。
ステップSB2において、第1蓄電池2Aの残量が第2蓄電池2Bの残量よりも少ないと判定した場合(ステップSB2:Yes)、図5に示すように、制御装置15は、第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力され、第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する(ステップSB3)。
第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力されることにより、第1蓄電池2Aの残量は徐々に少なくなる。制御装置15は、第1蓄電池2Aの残量が第2閾値SH2以下になったか否かを判定する(ステップSB4)。
第2閾値SH2は、予め定められた値であり、制御装置15に記憶されている。第2閾値SH2は、ゼロでもよい。
ステップSB4において、第1蓄電池2Aの残量が第2閾値SH2以下になったと判定した場合(ステップSB4:Yes)、制御装置15は、第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力されるように、切換部50を制御する(ステップSB5)。
なお、ステップSB4において、第1蓄電池2Aの残量が第2閾値SH2以下になっていないと判定した場合(ステップSB4:No)、第1蓄電池2Aの残量が第2閾値SH2以下になったと判定されるまで、ステップSB3の処理及びステップSB4の処理が繰り返される。
ステップSB2において、第2蓄電池2Bの残量が第1蓄電池2Aの残量よりも少ないと判定した場合(ステップSB2:No)、制御装置15は、第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力され、第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する(ステップSB6)。
第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力されることにより、第2蓄電池2Bの残量は徐々に少なくなる。制御装置15は、第2蓄電池2Bの残量が第2閾値SH2以下になったか否かを判定する(ステップSB7)。
ステップSB7において、第2蓄電池2Bの残量が第2閾値SH2以下になったと判定した場合(ステップSB7:Yes)、制御装置15は、第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力されるように、切換部50を制御する(ステップSB8)。
なお、ステップSB7において、第2蓄電池2Bの残量が第2閾値SH2以下になっていないと判定した場合(ステップSB7:No)、第2蓄電池2Bの残量が第2閾値SH2以下になったと判定されるまで、ステップSB6の処理及びステップSB7の処理が繰り返される。
以上説明したように、実施形態によれば、制御装置15は、第1蓄電池2A及び第2蓄電池2Bのうち残量が少ない蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力され、残量が多い蓄電池2から入力回路21に直流電力が供給されないように、切換部50を制御する。すなわち、制御装置15は、複数の蓄電池2のうち、残量が少ない蓄電池2を優先的に使用する。これにより、制御装置15は、残量が少ない蓄電池2を短時間で使い切ることができる。使い切られた蓄電池2が作業現場101から配送施設103に運搬されることにより、使い切られた蓄電池2が作業現場101に滞留することが抑制される。
実施形態において、制御装置15は、例えば第1蓄電池2Aの残量が第2閾値SH2以下になった後、第1蓄電池2Aに次いで残量が少ない第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力されるように、切換部50を制御する。すなわち、制御装置15は、第1蓄電池2Aの残量が無くなった場合、第1蓄電池2Aから入力回路21への直流電力の入力から、第2蓄電池2Bから入力回路21への直流電力の入力に切り換える。これにより、直流電力が入力回路21に連続的に入力される。
実施形態においては、切換部50にコンデンサ51が接続される。そのため、第1蓄電池2Aから入力回路21への直流電力の入力から、第2蓄電池2Bから入力回路21への直流電力の入力に切り換えるとき、コンデンサ51に蓄えられた電力により、入力回路21に直流電力が入力されなくなる期間が発生することが抑制される。
なお、第3実施形態において、入力回路21には、3つ以上の入力端子20が並列に接続されてもよい。3つ以上の入力端子20のそれぞれに蓄電池2が接続されている状態で、制御装置15は、複数の入力端子20のそれぞれに接続された蓄電池2のうち残量が最も少ない第1の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力され、他の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御することができる。また、制御装置15は、第1の蓄電池2の残量が第2閾値SH2以下になった後、第1の蓄電池2に次いで残量が少ない第2の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力され、他の蓄電池2から入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御することができる。
なお、上述の第2実施形態で説明した電源装置62の切換部50にコンデンサ51が接続されてもよい。
[第4実施形態]
第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
上述の第3実施形態においては、複数の蓄電池2のうち、残量が少ない蓄電池2が優先的に使用されることとした。第4実施形態においては、複数の蓄電池2のうち、残量が多い蓄電池2が優先的に使用される例について説明する。
図7は、実施形態に係る電源装置63の制御方法を示すフローチャートである。なお、電源装置63においてコンデンサ51が省略されてもよい。
制御装置15は、第1入力端子20Aに接続された第1蓄電池2Aの残量と第2入力端子20Bに接続された第2蓄電池2Bの残量とを監視する(ステップSC1)。
制御装置15は、第1蓄電池2Aの残量が第2蓄電池2Bの残量よりも多いか否かを判定する(ステップSC2)。
ステップSC2において、第1蓄電池2Aの残量が第2蓄電池2Bの残量よりも多いと判定した場合(ステップSC2:Yes)、制御装置15は、第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力され、第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する(ステップSC3)。
第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力されることにより、第1蓄電池2Aの残量は徐々に少なくなる。制御装置15は、第1蓄電池2Aの残量と第2蓄電池2Bの残量との差Δrが第3閾値SH3以下になったか否かを判定する(ステップSC4)。
第3閾値SH3は、予め定められた値であり、制御装置15に記憶されている。第3閾値SH3は、ゼロでもよい。
ステップSC4において、差Δrが第3閾値SH3以下になったと判定した場合(ステップSC4:Yes)、制御装置15は、第1蓄電池2A及び第2蓄電池2Bのそれぞれから入力回路21に直流電力が入力されるように、切換部50を制御する(ステップSC5)。
なお、ステップSC4において、差Δrが第3閾値SH3以下になっていないと判定した場合(ステップSC4:No)、差Δrが第3閾値SH3以下になったと判定されるまで、ステップSC3の処理及びステップSC4の処理が繰り返される。
ステップSC2において、第2蓄電池2Bの残量が第1蓄電池2Aの残量よりも多いと判定した場合(ステップSC2:No)、制御装置15は、第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力され、第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する(ステップSC6)。
第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力されることにより、第2蓄電池2Bの残量は徐々に少なくなる。制御装置15は、第1蓄電池2Aの残量と第2蓄電池2Bの残量との差Δrが第3閾値SH3以下になったか否かを判定する(ステップSC7)。
ステップSC7において、差Δrが第3閾値SH3以下になったと判定した場合(ステップSC7:Yes)、制御装置15は、第1蓄電池2A及び第2蓄電池2Bのそれぞれから入力回路21に直流電力が入力されるように、切換部50を制御する(ステップSC5)。
なお、ステップSC7において、差Δrが第3閾値SH3以下になっていないと判定した場合(ステップSC7:No)、差Δrが第3閾値SH3以下になったと判定されるまで、ステップSC6の処理及びステップSC7の処理が繰り返される。
以上説明したように、実施形態においては、制御装置15は、第1入力端子20Aに接続された第1蓄電池2Aの残量が第2入力端子20Bに接続された第2蓄電池2Bの残量よりも多い場合に、第1蓄電池2Aから入力回路21に直流電力が入力され、第2蓄電池2Bから入力回路21に直流電力が入力されないように、切換部50を制御する。これにより、第1蓄電池2Aの残量と第2蓄電池2Bの残量との差Δrが小さくなる。上述のように、差Δrが大きい場合、短絡が発生する可能性がある。実施形態によれば、差Δrが小さくなるので、短絡の発生が抑制される。
制御装置15は、第1蓄電池2Aの残量と第2蓄電池2Bの残量との差Δrが第3閾値SH3以下になった場合に、第1蓄電池2A及び第2蓄電池2Bのそれぞれから入力回路21に直流電力が入力されるように、切換部50を制御する。制御装置15は、例えば第1蓄電池2Aの残量と第2蓄電池2Bの残量が等しくなった時点において、第1蓄電池2A及び第2蓄電池2Bのそれぞれから入力回路21に直流電力が入力されるように、切換部50を制御してもよい。これにより、短絡の発生が抑制された状態で、複数の蓄電池2のそれぞれから入力回路21に直流電力が入力される。複数の蓄電池2のそれぞれから入力回路21に直流電力が入力されることにより、1つの蓄電池2から入力回路21に入力される直流電力が少なくなる。これにより、蓄電池2の寿命が短くなることが抑制される。
なお、第4実施形態においても、入力回路21には、3つ以上の入力端子20が並列に接続されてもよい。
[その他の実施形態]
上述の実施形態において、作業機械3が電動ショベルであることとした。作業機械3は、電動フォークリフトでもよい。電動フォークリフトは、車輪と、車輪に支持される車体と、車体に支持されるマストと、マストに支持されるフォークとを有する。また、電動フォークリフトは、電動モータと、油圧モータと、油圧アクチュエータとを有する。電動モータは、作業機械3に搭載された車載電池4から供給される電力に基づいて駆動する。油圧モータは、電動モータで発生した回転力に基づいて駆動する。油圧アクチュエータは、油圧モータから供給される作動油に基づいて駆動する。車輪、マスト、及びフォークのそれぞれは、油圧アクチュエータにより作動する。
上述の実施形態において、作業機械3は、作業機を有しなくてもよい。作業機械3は、例えば電動運搬車両の一種である電動ダンプトラックでもよい。
1…管理システム、2…蓄電池、2A…第1蓄電池、2B…第2蓄電池、3…作業機械、3A…履帯、3B…下部走行体、3C…上部旋回体、3D…作業機、3E…コネクタ、4…車載電池、5…配送車両、6…電源装置、7…サーバ、7A…第1サーバ、7B…第2サーバ、8…情報端末、8A…入力装置、8B…出力装置、9…充電装置、10…商用電源、11…充電装置、12…出力器、13…通信器、14…出力装置、15…制御装置、16…ハウジング、17…入力部、18…電力変換部、19…出力部、20…入力端子、20A…第1入力端子、20B…第2入力端子、21…入力回路、22…電力変換回路、23…出力回路、24…出力端子、25…電力線、26…電力線、27…電力線、28…電力線、29…ケーブル、30…ケーブル、31…ケーブル、32A…信号線、32B…信号線、33…ノイズフィルタ回路、50…切換部、50A…第1切換部、50B…第2切換部、51…コンデンサ、62…電源装置、63…電源装置、100…ユーザ、101…作業現場、102…管理施設、103…配送施設、Da…蓄電池データ、Db…必要電力量データ、Dc…推奨データ、Dd…配送要求データ、De…配送指令データ、Df…蓄電池データ。

Claims (15)

  1. 蓄電池から直流電力が入力される入力部と、
    前記入力部に入力された前記直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、
    前記交流電力を出力する出力部と、を備える、
    電源装置。
  2. 前記出力部は、作業機械に搭載される車載電池の充電に使用される交流電力を出力する、
    請求項1に記載の電源装置。
  3. 前記出力部は、前記車載電池の充電装置に交流電力を出力する、
    請求項2に記載の電源装置。
  4. 前記出力部は、前記電力変換部から交流電力が入力される出力回路と、前記出力回路に接続され前記充電装置が着脱される出力端子と、を含む、
    請求項3に記載の電源装置。
  5. 前記充電装置は、ノイズフィルタ回路を有し、
    前記出力回路は、ノイズフィルタ回路を有しない、
    請求項4に記載の電源装置。
  6. 前記入力部は、前記蓄電池が着脱される入力端子と、前記入力端子に前記蓄電池が接続された状態で前記蓄電池から直流電力が入力される入力回路と、を含む、
    請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の電源装置。
  7. 前記入力端子は、複数設けられ、
    複数の前記入力端子は、前記入力回路に並列に接続される、
    請求項6に記載の電源装置。
  8. 前記入力部は、前記入力端子に前記蓄電池が接続された状態で前記蓄電池から前記入力回路に直流電力が入力されることと入力されないこととを切り換える切換部を含む、
    請求項7に記載の電源装置。
  9. 複数の前記入力端子のそれぞれに接続された前記蓄電池のうち残量が最も多い蓄電池の残量と残量が最も少ない蓄電池の残量との差が第1閾値以上の場合に、一方の蓄電池から前記入力回路に直流電力が入力され、他方の蓄電池から前記入力回路に直流電力が入力されないように、前記切換部を制御する制御装置を備える、
    請求項8に記載の電源装置。
  10. 前記制御装置は、残量が最も多い蓄電池から前記入力回路に直流電力が入力され、残量が最も少ない蓄電池から前記入力回路に直流電力が入力されないように、前記切換部を制御する、
    請求項9に記載の電源装置。
  11. 前記制御装置は、前記差が第1閾値未満になった場合に、複数の蓄電池のそれぞれから前記入力回路に直流電力が入力されるように、前記切換部を制御する、
    請求項10に記載の電源装置。
  12. 複数の前記入力端子のそれぞれに接続された前記蓄電池のうち残量が最も少ない第1蓄電池から前記入力回路に直流電力が入力され、他の蓄電池から前記入力回路に直流電力が入力されないように、前記切換部を制御する制御装置を備える、
    請求項8に記載の電源装置。
  13. 前記制御装置は、前記第1蓄電池の残量が第2閾値以下になった後、前記第1蓄電池に次いで残量が少ない第2蓄電池から前記入力回路に直流電力が入力され、他の蓄電池から前記入力回路に直流電力が入力されないように、前記切換部を制御する、
    請求項12に記載の電源装置。
  14. 前記切換部に接続されるコンデンサを備える、
    請求項10から請求項13のいずれか一項に記載の電源装置。
  15. 第1入力端子に接続された第1蓄電池の残量が第2入力端子に接続された第2蓄電池の残量よりも多い場合に、前記第1蓄電池から前記入力回路に直流電力が入力され、前記第2蓄電池から前記入力回路に直流電力が入力されないように、前記切換部を制御し、
    前記第1蓄電池の残量と前記第2蓄電池の残量との差が第3閾値以下になった場合に、前記第1蓄電池及び前記第2蓄電池のそれぞれから前記入力回路に直流電力が入力されるように、前記切換部を制御する制御装置を備える、
    請求項8に記載の電源装置。
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