JP5605063B2 - 電気二重層キャパシタ及び二次電池を電源とした自走式搬送システム - Google Patents
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Description
この充電ステーション以外の場所に待機する自走式キャリアを休日明けに運転再開する際に、電気二重層キャパシタは自然放電量が大きいとともに前記停止期間中における待機電力により、電気二重層キャパシタの残電圧が定格値以下になって電池切れにより運転再開ができないことがある。
このような電池切れ対策として、充電ステーションの数を自走式キャリアの数と一致させるように多くの充電ステーションを設置すること、又は、電気二重層キャパシタの容量を大きくすることが考えられるが、前者の対策ではコストが増大し、後者の対策ではコストが増大するとともに電気二重層キャパシタの体積及び重量も増大するため、これら何れの対策によっても実用に不向きなものになってしまう。
ここで、特許文献2のような構成により電気二重層キャパシタからバッテリへ充電を行う際には、寿命に及ぼす影響を考慮して設定された充電電圧の上下限電圧の制約を受けるとともに、定電圧充電が基本であるバッテリの充電において電気二重層キャパシタの電圧は充電が進むにつれて低下することから、電気二重層キャパシタからバッテリへ充電できる量は非常に少なくなるため、電気二重層キャパシタのエネルギを有効に活用することができないものである。
その上、バッテリが主電源であることから、自ずとバッテリの充放電時間が増加し、充放電サイクル寿命(通常放電深度50%で500回程度)から短時間しか使用することができない。
その上、電気二重層キャパシタの出力電圧が双方向DC−DCコンバータの出力電圧以上である場合には、制御回路により前記スイッチが切られることから、二次電池充電器及び二次電池と駆動制御装置とは接続されないため、駆動制御装置に対してその電源電圧の許容範囲を超える電圧が掛からないとともに、二次電池はモータを駆動するために放電しない。
その上、二次電池は主電源ではなく補助電源であることから、二次電池を主電源とする構成に対して二次電池の充放電回数が少なくなるため、充放電サイクル寿命が短い二次電池を用いた構成でありながら長時間の使用が可能になる。
さらにまた、充電ステーションの数を自走式キャリアの数と一致させるように多くの充電ステーションを設置する構成と比較してコストを低減することができ、電気二重層キャパシタの容量を大きくする構成と比較してコスト並びに電気二重層キャパシタの体積及び重量を低減することができる。
すなわち、本発明に係る電気二重層キャパシタ及び二次電池を電源とした自走式搬送システムは、電気二重層キャパシタと駆動制御装置との間に双方向DC−DCコンバータが接続されていることから、双方向DC−DCコンバータの出力側の電圧が回生開始設定電圧以上である場合に双方向DC−DCコンバータの内部回路を回生側に切り替え、双方向DC−DCコンバータの出力側の電圧が回生完了設定電圧以下である場合に前記内部回路を力行側へ切り替える機能を前記制御回路に持たせることが容易であるため、このような機能を前記制御回路に付加することにより、力行運転時には電気二重層キャパシタから双方向DC−DCコンバータを経由して駆動制御装置へ電源を供給し、モータが減速停止する際等、回生電力が発生する場合には回生エネルギを双方向DC−DCコンバータを経由して電気二重層キャパシタへ蓄電して再利用することができる。
このように電気二重層キャパシタ7からの放電電力が双方向DC−DCコンバータ8を介して駆動制御装置13へ供給されるが(図3(a)の太線矢印A参照。)、その際の余剰電力が鉛蓄電池充電器9に供給され(図3(a)の太線矢印B参照。)、該鉛蓄電池充電器9により一定の電圧(例えば27.3V〜29.1V)が鉛蓄電池10に供給されて鉛蓄電池10(例えば公称電圧24V)が充電される。
なお、鉛蓄電池10の場合、例えば数時間程度の充電時間を必要とするので、電気二重層キャパシタ7の所定回数のサイクル放電における余剰電力により鉛蓄電池10を満充電することができるように、電気二重層キャパシタ7の容量が選定される。
なお、鉛蓄電池10は、上記停止期間中において電圧検出部12Aの電圧Viが双方向DC−DCコンバータ8の出力電圧Vo未満となってから休日明けまで待機電力を供給し、停止位置から次の充電ステーションまで走行するだけの電力に対して、十分な容量を持ったものを選定している。
また、休日明けにおいて電気二重層キャパシタ7の充電が再開された時点で鉛蓄電池充電器9も動作を再開するので、双方向DC−DCコンバータ8の出力側と鉛蓄電池充電器9の出力側とが並列接続にならないように制御回路12によりスイッチ11はオフにされる。
また、上述のとおり、電圧検出部12Aの電圧Viが双方向DC−DCコンバータ8の出力電圧Vo未満である場合には、制御回路12によりスイッチ11が入り、補助電源である鉛蓄電池10からの放電電力が駆動制御装置13へ供給されるため、例えば休日明けのようにラインが非稼働状態から稼働状態になる際において電池切れになることがない。
さらにまた、鉛蓄電池10は主電源ではなく、休日明けに自動搬送車1を充電ステーション2A又は2Bまで移動させることができる容量を備えればよいので、重量及びコストの増大を抑制することができる。
また、充電ステーションの数を自動搬送車1,1,…の数と一致させるように多くの充電ステーションを設置する構成と比較してコストを低減することができ、電気二重層キャパシタ7の容量を大きくする構成と比較してコスト並びに電気二重層キャパシタ7の体積及び重量を低減することができる。
本発明の実施の形態に係る電気二重層キャパシタ及び二次電池を電源とした自走式搬送システムは、上述のとおり電気二重層キャパシタ7と駆動制御装置13との間に双方向DC−DCコンバータ8が接続されている。
したがって、双方向DC−DCコンバータ8の出力側(駆動制御装置13側)の電圧が所定の回生開始設定電圧以上である場合に双方向DC−DCコンバータ8の内部回路を回生側に切り替え、双方向DC−DCコンバータ8の出力側の電圧が所定の回生完了設定電圧以下である場合に双方向DC−DCコンバータ8の内部回路を力行側へ切り替える機能を、制御回路12に容易に持たせることができる。
すなわち図4を参照して説明すると、制御回路12により、電圧検出部12Bにより検出した双方向DC−DCコンバータ8の出力側(駆動制御装置13側)の電圧が回生開始設定電圧以上である場合に双方向DC−DCコンバータ8の内部回路を回生側に切り替え、電圧検出部12Bにより検出した双方向DC−DCコンバータ8の出力側の電圧が回生完了設定電圧以下である場合に双方向DC−DCコンバータ8の内部回路を力行側へ切り替える。
1 自動搬送車(自走式キャリア)
2A,2B 充電ステーション
3 充電用電源
4 制御装置
5 シリンダ
6A 充電端子(給電体)
6B 受電端子(受電体)
7 電気二重層キャパシタ
8 双方向DC−DCコンバータ
9 鉛蓄電池充電器(二次電池充電器)
10 鉛蓄電池(二次電池)
11 スイッチ
12 制御回路
12A,12B 電圧検出部
13 駆動制御装置
14 モータ
15 駆動輪
16 従動輪
Claims (2)
- 所定経路に沿って移動して搬送物を運搬する自走式キャリアに、モータ及びその駆動制御装置、前記モータの駆動用電源としての電気二重層キャパシタ及び二次電池並びに前記電気二重層キャパシタに接続された受電体を備え、所定位置に設置した充電ステーションに前記受電体に電気的に接続される給電体及び充電用電源を備え、前記電気二重層キャパシタ及び二次電池に充電された電力を前記駆動制御装置へ供給して前記モータを駆動することにより前記自走式キャリアを移動させる、電気二重層キャパシタ及び二次電池を電源とした自走式搬送システムであって、
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た双方向DC−DCコンバータと、
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あり、前記双方向DC−DCコンバータの出力側に、スイッチを介して出力側が接続された、前記二次電池を充電する二次電池充電器と、
前記電気二重層キャパシタの出力電圧が前記双方向DC−DCコンバータの出力電圧以上である場合には前記スイッチを切り、前記電気二重層キャパシタの出力電圧が前記双方向DC−DCコンバータの出力電圧未満である場合には前記スイッチを入れる制御回路と、
を備えたことを特徴とする、電気二重層キャパシタ及び二次電池を電源とした自走式搬送システム。 - 前記制御回路が、前記双方向DC−DCコンバータの出力側の電圧が回生開始設定電圧以上である場合に前記双方向DC−DCコンバータの内部回路を回生側に切り替え、前記双方向DC−DCコンバータの出力側の電圧が回生完了設定電圧以下である場合に前記内部回路を力行側へ切り替える機能を有する請求項1記載の電気二重層キャパシタ及び二次電池を電源とした自走式搬送システム。
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