JP7303236B2

JP7303236B2 - 自動搬送車両

Info

Publication number: JP7303236B2
Application number: JP2021039039A
Authority: JP
Inventors: 祐次鳥井; 将義豊田; 徳人湯野
Original assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Current assignee: Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2023-07-04
Anticipated expiration: 2041-03-11
Also published as: JP2022138899A

Description

本発明は、例えば、予め設定された経路を自律移動する自動搬送車両に関する。

工場内で利用されるロボットの１つに予め決められた経路を周回する自動搬送車両がある。このような自動搬送車両では、安定した運用を長時間継続することが求められる。そこで、特許文献１にこのような自動搬送車両に関する技術の一例が開示されている。

特許文献１に記載の無人搬送システムは、車載コンピュータの充電判定条件学習部が、無人搬送車の走行路での位置に対応付けて、充電場でのバッテリの充電前後のバッテリ残量の差が多いほど高い得点を与える機能と、無人搬送車の走行路での位置に対応付けて、充電場でのバッテリの充電時間が少ないほど高い得点を与える機能と、無人搬送車の走行路での位置に対応付けて、無人搬送車が充電場にたどり着く前にバッテリ残量が規定値未満になった場合はマイナスの得点を与える機能と、を有する。そして、充電判定条件学習部は、得点に応じてバッテリの充電を実施するか否かの可否判定を行う。

特開２０１９－３０１５７号公報

しかしながら、二次電池は、使用期間の長さに応じて電池性能が低下する。この電池性能を総合的に判断する指標として電池の健全性がある。そして、この健全性を考慮せずに自動搬送車両への電源供給を行うと、自動搬送車両の安定した運用が可能な期間の長さが短くなる問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電池交換が必要になるまでの期間をより長くすることが可能な自動搬送車両を提供することを目的とするものである。

本発明の自動搬送車両の一態様は、それぞれが、車輪を駆動するモータと、充放電可能な蓄電池と、を備える複数の単位ユニットと、前記複数の単位ユニットの間の電力の分配経路を制御する電力分配制御回路と、を有し、前記複数の単位ユニットは、自ユニット内の前記蓄電池から前記モータに電力を供給する自給経路と、他の単位ユニットの前記モータに自ユニットの前記蓄電池から電力を供給する分配経路と、を前記電力分配制御回路の指示に基づき切り替えるスイッチユニットを有し、前記電力分配制御回路は、前記複数の単位ユニットに含まれる前記蓄電池の故障の有無及び前記蓄電池の健全度に基づき前記モータへの電力供給経路を制御する。

本発明の自動搬送車両の別の態様は、それぞれが、車輪と、前記車輪を駆動するモータと、充放電可能な蓄電池と、を備える複数の単位ユニットと、前記複数の単位ユニットの間の電力の分配経路を制御する電力分配制御回路と、を有し、前記複数の単位ユニットは、自ユニット内の前記蓄電池から前記モータに電力を供給する自給経路と、他の単位ユニットの前記モータに自ユニットの前記蓄電池から電力を供給する分配経路と、を前記電力分配制御回路の指示に基づき切り替えるスイッチユニットを有し、前記蓄電池は、６０％以下の充電率で利用される。

本発明の二次電池は、スイッチユニットを有することで複数の単位ユニットに分散されている電池の健全度を考慮して複数のモータへの電源供給経路を切り替える。

本発明の二次電池によれば、電池交換が必要になるまでの期間をより長くすることが可能な自動搬送車両を提供することができる。

実施の形態１にかかる自動搬送車両のブロック図である。実施の形態１にかかる自動搬送車両の動作を説明するフローチャートである。実施の形態１にかかる自動搬送車両の充放電スイッチ制御処理を説明するフローチャートである。実施の形態１にかかる自動搬送車両の第１の故障検知処理を説明するフローチャートである。実施の形態１にかかる自動搬送車両の電池群SOH順位決定処理を説明するフローチャートである。実施の形態１にかかる自動搬送車両の電池群配置変更処理を説明するフローチャートである。実施の形態１にかかる自動搬送車両の充電処理を説明するフローチャートである。実施の形態１にかかる自動搬送車両の第２の故障検知処理を説明するフローチャートである。実施の形態１にかかる自動搬送車両の消費電力算出処理及びＳＯＨ推定処理を説明するフローチャートである。実施の形態１にかかる自動搬送車両の試行運用検証処理を説明するフローチャートである。二次電池の総放電容量と標準容量及び内部抵抗との関係を説明するグラフである。二次電池の総放電容量が７０，０００Ａｈとなった後の極板の状態を説明するグラフである。

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

実施の形態１
図１に実施の形態１にかかる自動搬送車両１のブロック図を示す。図１に示すように、実施の形態１にかかる自動搬送車両１は、単位ユニット１０～４０、電力分配制御回路５０及び充電コネクタ６０を有する。単位ユニット１０～４０には、それぞれ車輪１１～４１が取り付けられる。また、単位ユニット１０～４０には、それぞれ蓄電池が設けられるが、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、蓄電池として、複数の電池セルを組み合わせて利用する組電池を用いる。以下の説明では、１つの組電池を構成する複数の電池セルを電池群と称する。

単位ユニット１０は、モータ１２、スイッチＳＷａ１～ＳＷｅ１、放電スイッチＳＷ１１、充電スイッチＳＷ１２、ダイオードＤ１１、Ｄ１２、電池群ＢＡＴ１を有する。また、単位ユニット１０は、ユニット間接続端子ａ～ｄを有する。また、単位ユニット１０は、充電端子ｅを有する。

モータ１２は、車輪１１を駆動する。モータ１２は、ユニット間接続端子ａから電源供給を受ける。電池群ＢＡＴ１は、負極端子が接地配線に接続される。そして、電池群ＢＡＴ１の正極端子は、ダイオードＤ１１のアノード及びダイオードＤ１２のカソードが接続される。ダイオードＤ１１のカソードは、放電スイッチＳＷ１１の一端に接続される。ダイオードＤ１２のアノードは、充電スイッチＳＷ１２の一端に接続される。放電スイッチＳＷ１１及び充電スイッチＳＷ１２の他端は、スイッチＳＷａ１～ＳＷｅ１の他端が接続される共通配線に接続される。

スイッチＳＷａ１～ＳＷｅ１は、スイッチユニットを構成する。スイッチＳＷａ１の一端は、モータ１２及びユニット間接続端子ａに接続される。スイッチＳＷｂ１の一端は、ユニット間接続端子ｂに接続される。スイッチＳＷｃ１の一端は、ユニット間接続端子ｃに接続される。スイッチＳＷｄ１の一端は、ユニット間接続端子ｄに接続される。スイッチＳＷｅ１の一端は、充電端子ｅに接続される。

単位ユニット２０～４０は、単位ユニット１０と同じ構成要素により構成される。図１では、電池群ＢＡＴ１に対応する単位ユニット２０～４０の電池群にＢＡＴ２～ＢＡＴ４の符号を付した。ダイオードＤ１１、Ｄ１２に対応する単位ユニット２０～４０のダイオードにＤ２１～Ｄ４１、Ｄ２２～Ｄ４２の符号を付した。放電スイッチＳＷ１１に対応する単位ユニット２０～４０の放電スイッチに対してＳＷ２１～ＳＷ４１の符号を付した。充電スイッチＳＷ１２に対応する単位ユニット２０～４０の充電スイッチに対してＳＷ２２～ＳＷ４２の符号を付した。スイッチＳＷａ１に対応する単位ユニット２０～４０のスイッチに対してＳＷａ２～ＳＷａ４の符号を付した。スイッチＳＷｂ１に対応する単位ユニット２０～４０のスイッチに対してＳＷｂ２～ＳＷｂ４の符号を付した。スイッチＳＷｃ１に対応する単位ユニット２０～４０のスイッチに対してＳＷｃ２～ＳＷｃ４の符号を付した。スイッチＳＷｄ１に対応する単位ユニット２０～４０のスイッチに対してＳＷｄ２～ＳＷｄ４の符号を付した。スイッチＳＷｅ１に対応する単位ユニット２０～４０のスイッチに対してＳＷｅ２～ＳＷｅ４の符号を付した。

そして、単位ユニット２０では、ユニット間接続端子ｂとスイッチＳＷｂ２との間の配線からモータ２２に電力を供給する。単位ユニット３０では、ユニット間接続端子ｃとスイッチＳＷｃ３との間の配線からモータ３２に電力を供給する。単位ユニット４０では、ユニット間接続端子ｄとスイッチＳＷｄ４との間の配線からモータ４２に電力を供給する。

また、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、各単位ユニットのユニット間接続端子ａは、各単位ユニットを相互に接続する配線により相互に電気的に接続される。各単位ユニットのユニット間接続端子ｂは、各単位ユニットを相互に接続する配線により相互に電気的に接続される。各単位ユニットのユニット間接続端子ｃは、各単位ユニットを相互に接続する配線により相互に電気的に接続される。各単位ユニットのユニット間接続端子ｄは、各単位ユニットを相互に接続する配線により相互に電気的に接続される。

電力分配制御回路５０は、各単位ユニット内のスイッチユニットを制御することで、単位ユニット１０～４０の間の電力の分配経路を制御する。また、スイッチユニットは、自ユニット内の電池群から自ユニット内のモータに電力を供給する自給経路と、他の単位ユニット内のモータに自ユニット内の電池群から電力を供給する分配経路と、を電力分配制御回路の指示に基づき切り替える。

ここで、図１では、単位ユニット１０を例とすると自給経路は、電池群ＢＡＴ１からスイッチＳＷａ１とユニット間接続端子ａとの間の配線を介してモータ１２に電力を供給する経路である。また、分配経路は、電池群ＢＡＴ１からユニット間接続端子ｂ～ｄのいずれかを介して他の単位ユニット内のモータに電力を供給する経路である。例えば、単位ユニット１０の電池群ＢＡＴ１から単位ユニット３０内のモータ３２に電力を供給する場合、スイッチＳＷｃ１、スイッチＳＷｃ３をオンすることで分配経路が形成される。

充電コネクタ６０は、外部に設けられる電源から供給される電力を充電端子ｅを介して電池群ＢＡＴ１～ＢＡＴ４に充電を行うためのコネクタである。

ここで、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、上記した単位ユニットの構成を有することで、電池群の交換が必要になるまでの期間をより長くすることが可能な自動搬送車両の実現が可能になる。また、上記構成により、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、電池群として性能の劣化が進んだ二次電池を電池群に採用しながら、不具合を回避した安定した運用を行うことができる。実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、電力分配制御回路５０の動作により、電池群で発生する問題に起因する連続運用期間の減少を回避する効果をさらに高めることができる。より具体的には、電力分配制御回路５０は、複数の単位ユニットに含まれる電池群の故障の有無及び電池群の健全度に基づきモータへの電力供給経路を制御する。そこで、電力分配制御回路５０の動作を中心とした自動搬送車両１の動作について説明する。

電力分配制御回路５０では、電池群の健全度に基づく電力供給経路の制御を行う。この健全度は、例えば、電池群に含まれる電池セルの内部抵抗、インピーダンス、コンダクタンス、容量、端子電圧、自己放電量、充放電サイクルの数、電池セルの製造後の年数、電池セルの温度、総エネルギー充電量および放電量等の電池に関する複数の性能項目の全部又は一部から算出される電池の健全状態を示す指標である。健全度は製造直後の良品の性能を１００とするものであり、電池セルの使用状態に応じて低下していく。この健全度は、ＳＯＨ（State Of Health）とも呼ばれる。以下の説明では、健全度をＳＯＨと称する。

なお、以下の説明では、電力分配制御回路５０を構成するコンピュータが単位ユニット１０～４０を順次制御する方式で説明するが、各単位ユニットに対して行われる処理は、単位ユニット内に設けられる制御部において並列して処理を行うことも可能である。また、以下の説明では、電池群が設けられる単位ユニットの番号をｎとする。

そこで、図２に実施の形態１にかかる自動搬送車両１の動作を説明するフローチャートを示す。図２に示すように、実施の形態１にかかる自動搬送車両１は、電力分配制御回路５０が各単位ユニット内の電池群から放電を開始するためのスイッチ操作を行う充放電スイッチ制御処理を行う（ステップＳ１）。この充放電スイッチ制御処理の詳細について図３を参照して説明する。

図３は、実施の形態１にかかる自動搬送車両１の充放電スイッチ制御処理を説明するフローチャートである。図３に示すように、電力分配制御回路５０は、電池群ＢＡＴ１～ＢＡＴ４を順次選択しながら（ステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０５、Ｓ１０６）、充電スイッチＳＷ１２をオフし（ステップＳ１０３）、放電スイッチＳＷ１１をオンする（ステップＳ１０４）。これにより、各単位ユニットは、電池群ＢＡＴ１～ＢＡＴ４から放電が可能な状態となる。

図２を参照すると、実施の形態１にかかる自動搬送車両１は、充放電スイッチ制御処理が完了した後に自動搬送車両１のスタート地点の登録を行う（ステップＳ２）。その後、自動搬送車両１は、各電池群の状態の計測を開始する（ステップＳ３）。自動搬送車両１では、ステップＳ３の計測項目として、電池群の出力電圧、出力電流、電池温度を少なくとも計測する。

その後、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、後述する駆動方式決定処理（ステップＳ２１～Ｓ２５）により決定された駆動方式により走行を開始する（ステップＳ４）。なお、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、駆動方式決定処理（ステップＳ２１～Ｓ２５）を行わずに、利用者が決定する駆動方式により自動搬送車両１を運用することもできる。

実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、走行開始後に、電池群ＢＡＴ１～ＢＡＴ４の故障を検出する第１の故障検知処理（ステップＳ５）、電池群のＳＯＨに基づき電池群のＳＯＨ順位を決定する電池群ＳＯＨ順位決定処理（ステップＳ６）、電池群からモータに電力を供給する経路を切り替える電池群配置変更処理（ステップＳ７）を繰り返し実行しながら目的地とスタート地点とを往復する。ここで、ステップＳ５～Ｓ７の各処理について詳細に説明する。

まず、図４に実施の形態１にかかる自動搬送車両１の第１の故障検知処理（ステップＳ５）を説明するフローチャートを示す。第１の故障検知処理では、まず、各単位ユニット内で電池群ＢＡＴ１～ＢＡＴ４の故障診断を行い、故障電池群があれば電力分配制御回路５０にそれを記憶する（ステップＳ５０１）。このとき、故障電池群がなければ自動搬送車両１は、第１の故障検知処理を終了する。一方、ステップＳ５０１において故障電池群があった場合、自動搬送車両１は、停止可能な位置まで移動して停止する（ステップＳ５０３）。なお、ステップＳ５０３以降の処理は、故障電池群が前回の第１の故障検知処理時よりも増加していた場合に実行されるとするとしてもよい。

その後、電力分配制御回路５０は、故障した電池群が属する単位ユニットの放電スイッチをオフ状態とすることで故障電池群を切り離す（ステップＳ５０４）。続いて、電力分配制御回路５０は、各単位ユニットのスイッチユニットを制御して走行モードを二輪駆動に切り替える（ステップＳ５０５）。このステップＳ５０５では、走行開始時の走行モードが４輪駆動であっても２輪駆動であってもその後の走行モードを２輪駆動とする。このとき、自動搬送車両１では、前輪駆動と後輪駆動とのうち次点となる２輪駆動とすることが好ましい。

その後、電力分配制御回路５０は、故障していない残存電池群の数に基づき、スイッチユニットを制御する（ステップＳ５０６）。具体的には、残存電池群の数が３つであった場合、その時点でのＳＯＨのスコアが最も高いＳＯＨ順位が１位の電池群を消費電力が大きい駆動輪に対応するモータに接続し、ＳＯＨのスコアが２番目に高いＳＯＨ順位が２位の電池群を消費電力が小さい駆動輪に対応するモータに接続し、ＳＯＨのスコアが３番目に高いＳＯＨ順位が３位の電池群を補助輪となる車輪に対応するモータに接続する（ステップＳ５０７）。また、残存電池群の数が２つであった場合、その時点でのＳＯＨのスコアが最も高いＳＯＨ順位が１位の電池群を消費電力が大きい駆動輪に対応するモータに接続し、ＳＯＨのスコアが２番目に高いＳＯＨ順位が２位の電池群を消費電力が小さい駆動輪に対応するモータに接続し、残りの非駆動輪となる２輪に対応するモータには電池群が接続されていない状態とする（ステップＳ５０８）。また、残存電池群の数が１つであった場合、残存電池群を駆動輪となる１対の車輪に対応する２つのモータに接続し、非駆動輪となる車輪に対応するモータに接続しない（ステップＳ５０９）。

そして、ステップＳ５０７、Ｓ５０８、Ｓ５０９の電池群の接続変更処理が完了したことに応じて、自動搬送車両１は走行を再開する（ステップＳ５１０）。そしてステップＳ５１０の後、自動搬送車両１は、故障電池群があった場合の第１の故障検知処理を終了させる。

続いて、図５に実施の形態１にかかる自動搬送車両１の電池群ＳＯＨ順位決定処理（ステップＳ６）を説明するフローチャートを示す。この電池群ＳＯＨ順位決定処理は、例えば、各単位ユニット内で消費電力及びΔＳＯＣ（State Of Charge）を計測した結果を電力分配制御回路５０が集計して行う。

図５に示すように、電池群ＳＯＨ順位決定処理では、まず、残存している電池群について、個別に利用された消費電力の算出（ステップＳ６０３）、前回からの充電率の変化であるΔＳＯＣの推定（ステップＳ６０４）、消費電力及びΔＳＯＣを用いたＳＯＨの推定と電池寿命の予測（ステップＳ６０５）を行う（ステップＳ６０１～Ｓ６０７）。その後、電力分配制御回路５０は、ステップＳ６０５で算出されたＳＯＨに基づきＳＯＨの高い電池群が高い順位となるように電池群を順位づけする（ステップＳ６０８）。さらに、電力分配制御回路５０は、ステップＳ６０３での消費電力の算出結果から、各モータの消費電力を把握して、消費電力の大きなモータの順位が高くなるようにモータの順位付けを行う）（ステップＳ６０９）。これにより、実施の形態１にかかる自動搬送車両１における電池群ＳＯＨ順位決定処理が終了する。

続いて、図６に実施の形態１にかかる自動搬送車両１の電池群配置変更処理を説明するフローチャートを示す。この電池群配置変更処理は、電力分配制御回路５０が各単位ユニットのスイッチユニットを制御することで行う。

図６に示すように、電池群配置変更処理では、電池群に故障したものがあれば、すでに第１の故障検知処理において電池群の配置変更がなされているため、ここでは電池群の配置変更処理を行うことなく処理を終了する（ステップＳ７０１）。一方、ステップＳ７０１で電池群に故障した電池群がないと判断された場合、電力分配制御回路５０は、まず、現時点での駆動方式として４輪駆動が指定されているか否かを確認する（ステップＳ７０２）。そして、現時点での駆動方式が４輪駆動であれば、高い消費電力のモータほど高いＳＯＨ順位となる電池群が割り当てられるように電池群の配置変更処理を行う（ステップＳ７０３）。また、現時点での駆動方式が２輪駆動であれば、駆動輪について高い消費電力のモータほど高いＳＯＨ順位となる電池群が割り当てられ、非駆動輪についても高い消費電力のモータほど高いＳＯＨ順位となる電池群が割り当てられるように電池群の配置を変更する（ステップＳ７０４）。なお、ステップＳ７０３、Ｓ７０４の配置変更処理では、各単位ユニット内のスイッチユニットを制御することで電池群からモータへの電力供給経路を切り替える。

続いて、図２を参照すると、ステップＳ７の電池群配置変更処理の後は、スタート地点に自動搬送車両１が到達するまで、自動搬送車両１は走行を継続する（ステップＳ８）。このとき、自動搬送車両１は、指定経路を１周するときの上限時間として周回制限時間が設定される。この周回制限時間を越えても自動搬送車両１がスタート地点に戻らない場合、自動搬送車両１はアラームを発出して運用が停止される（ステップＳ９、Ｓ１０）。また、自動搬送車両１では、ステップＳ８でスタート地点に戻ったと判断されるまでの間に第１の故障検知処理（ステップＳ５）、電池群ＳＯＨ順位決定処理（ステップＳ６）、電池群配置変更処理（ステップＳ７）を複数回実行しても良い。

そして、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、走行中に行った計測の結果を自動搬送車両１内のメモリ（例えば、各ユニットに備えられるメモリ）或いは、上位システムに設けられているメモリに記憶するとともに、その時点での自動搬送車両１内で一時的に保持されている計測結果をリセットする（ステップＳ１１）。その後、実施の形態１にかかる自動搬送車両１は、電池群ＢＡＴ１～ＢＡＴ４に対する充電処理を行う（ステップＳ１２）。

ここで、図７に実施の形態１にかかる自動搬送車両１の充電処理を説明するフローチャートを示す。図７に示すように、充電処理では、まず、電力分配制御回路５０が電池群が充電可能電圧と充電可能温度を満たすものであるか否かを判断する（ステップＳ１２１）。このステップＳ１２１で充電可能条件を満たすと判断された場合、電力分配制御回路５０は、充電スイッチをオン、放電スイッチをオフとする（ステップＳ１２２）。一方、ステップＳ１２１で充電可能条件を満たさないと判断された場合、電力分配制御回路５０は、充電スイッチと放電スイッチとをともにオフとする（ステップＳ１２３）。自動搬送車両１では、このステップＳ１２１～Ｓ１２３の処理を電池群毎に行う（ステップＳ１２０、Ｓ１２４、Ｓ１２５）。

そして、充電可能な電池群があれば、自動搬送車両１は、充電可能な電池群に対して充電を実施する（ステップＳ１２６～Ｓ１２８）。そして、充電可能な電池群への充電が全て完了したことに応じて充電スイッチはオンからオフに切り替えられる（ステップＳ１２９）。一方、この時点で充電可能な電池群がなかった場合、自動搬送車両１は、充電処理を行うことなく充電処理を終了する（ステップＳ１２６）。

なお、詳しくは後述するが、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、電池群の充電率を低い充電率に維持して運用する。この低い充電率とは、例えば、ＳＯＣが６０％以下の範囲である。そのため、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、電池群に故障が生じていなくても、次の周回の運用において蓄電量が充分に間に合う電池群に対しては充電処理における充電を行わない。このように、充電回数を減らすことで各電池群の充放電サイクル数を削減して電池群の長寿命化を実現することができる。このステップＳ１２の充電処理終了後、さらに運用を継続する場合は、実施の形態１にかかる自動搬送車両１は、ステップＳ３の計測開始処理から再度処理を実施する。

ここで、実施の形態１にかかる自動搬送車両１の動作のうちステップＳ２１～Ｓ２５で行われる駆動方式決定処理について説明する。図２に示すように、駆動方式決定処理では、自動搬送車両１の運用が単位ユニットへの電池群インストール後の初回運用であるか否かを判断する（ステップＳ２１）。そして、自動搬送車両１の運用が電池群インストール後の初回運用でなければ、電池群暫定順位設定処理を行わない。一方、自動搬送車両１の運用が電池群インストール後の初回運用であれば、電池群暫定順位設定処理を行う（ステップＳ２２）。この電池群暫定順位設定処理では、暫定的に電池群ＢＡＴ１～ＢＡＴ４に1位から４位までの順位を決定する。このステップＳ２２の後、自動搬送車両１は、暫定的に4輪駆動で走行を開始する。

そして、駆動方式決定処理では、自動搬送車両１は、第２の故障検知処理（ステップＳ２３）、消費電力算出処理及びＳＯＨ推定処理（ステップＳ２４）、及び、試行運用検証処理（ステップＳ２５）を行う。ここで、ステップＳ２３～Ｓ２５の各処理について詳細に説明する。

まず、図８に実施の形態１にかかる自動搬送車両１の第２の故障検知処理を説明するフローチャートを示す。第２の故障検知処理では、まず、各単位ユニット内で電池群ＢＡＴ１～ＢＡＴ４の故障診断を行い、故障電池群があれば電力分配制御回路５０にそれを記憶する（ステップＳ２３１）。このとき、故障電池群がなければ自動搬送車両１は、第１の故障検知処理を終了する。一方、ステップＳ２３１において故障電池群があった場合、自動搬送車両１は、停止可能な位置まで移動して停止する（ステップＳ２３３）。

その後、電力分配制御回路５０は、故障した電池群が属する単位ユニットの放電スイッチをオフ状態とすることで故障電池群を切り離す（ステップＳ２３４）。続いて、電力分配制御回路５０は、各単位ユニットのスイッチユニットを制御して走行モードを二輪駆動に切り替える（ステップＳ２３５）。このステップＳ２３５では、走行開始時の走行モードが４輪駆動であっても２輪駆動であってもその後の走行モードを２輪駆動とする。このとき、自動搬送車両１では、２輪駆動であった場合は、前輪駆動と後輪駆動とを切り替える駆動方式の切り替えをおこなうことが好ましい。

その後、電力分配制御回路５０は、故障していない残存電池群を全て並列接続するように電力供給経路を切り替える（ステップＳ２３６）。そして、ステップＳ２３６の電池群の接続変更処理が完了したことに応じて、自動搬送車両１は走行を再開して（ステップＳ２３７）、自動搬送車両１はスタート地点に戻り（ステップＳ２３８）、アラームを派出して（ステップＳ２３９）運用を終了する。このように、駆動方式決定処理中に故障した電池群が検出された場合には、電池交換を行い最初から駆動方式決定処理をやり直す。

続いて、図９に実施の形態１にかかる自動搬送車両１の消費電力算出処理及びＳＯＨ推定処理（ステップＳ２４）を説明するフローチャートを示す。この消費電力算出処理及びＳＯＨ推定処理は、例えば、各単位ユニット内で消費電力及びΔＳＯＣ（State Of Charge）を計測した結果を電力分配制御回路５０が集計して行う。

図９に示すように、消費電力算出処理及びＳＯＨ推定処理では、まず、残存している電池群について、個別に利用された消費電力の算出（ステップＳ２４３）、前回からの充電率の変化であるΔＳＯＣの推定（ステップＳ２４４）、消費電力及びΔＳＯＣを用いたＳＯＨの推定と電池寿命の予測（ステップＳ２４５）を行う（ステップＳ２４１～Ｓ２４７）。

続いて、図１０に実施の形態１にかかる自動搬送車両１の試行運用検証処理（ステップＳ２５）を説明するフローチャートを示す。図１０に示すように、試行運用検証処理では、自動搬送車両１が指定経路を周回した周回数に応じて駆動方式を切り替えながら（ステップＳ２５０、Ｓ２５１、Ｓ２５３、Ｓ２５４、Ｓ２５６、Ｓ２５７）、各駆動方式で消費される消費電力の算出（ステップＳ２５２、Ｓ２５５、Ｓ２５８）を行う。図１０に示す例では、試行運用周数が０～３周目の期間は自動搬送車両１を４輪駆動モードとしたときの消費電力を算出する。また、試行運用周数が４～６周目の期間は自動搬送車両１を前輪駆動モードとしたときの消費電力を算出する。試行運用周数が７～９周目の期間は自動搬送車両１を後輪駆動モードとしたときの消費電力を算出する。

実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、駆動方式決定処理期間中に自動搬送車両１の駆動方式を、自動搬送車両１で実現可能な駆動方式で切り替えながら各駆動モードでの消費電力を取得する。そして、９周目の試行運用を追えた時点で、各周回での消費電力を比較して、消費電力が最小となる駆動方式を導き出し、消費電力が最小となる駆動方式を通常運用時の駆動モードに設定する（ステップＳ２５９）。また、駆動方式決定処理が終了したことを示す駆動方式決定処理完了フラグを０から１に書き換える（ステップＳ２６０）。なお、駆動方式決定処理完了フラグは、電力分配制御回路５０内で実行される制御プログラム中に組み込まれたフラグ値である。

続いて、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、各単位ユニットに組み込む電池群の充電率（ＳＯＣ）が低い状態で利用する。これは、電池群に利用するニッケル水素電池或いはリチウムイオン電池では、低ＳＯＣ状態で使用することで、高ＳＯＣ状態(より高電圧状態)に至ることで電解液の分解などの副反応量が増えることによる電池劣化が抑制できるためである。

そこで、図１１に二次電池の総放電容量と標準容量及び内部抵抗との関係を説明するグラフを示す。図１１に示すグラフは、横軸に蓄電池の総放電容量をとり、縦軸に蓄電池の標準容量と内部抵抗を取ったものである。また、図１１に示すグラフは、まず、標準容量に関するグラフを参照すると、例えば、低ＳＯＣ状態での利用として中心ＳＯＣを３０％、利用による充電率の変動幅ΔＳＯＣを１５％とし、高ＳＯＣ状態での利用として中心ＳＯＣを７０％、利用による充電率の変動幅ΔＳＯＣを１５％としたものである。

そして、図１１の標準容量を参照すると、蓄電池を高ＳＯＣ状態で利用した場合、総放電容量が増加すると、低ＳＯＣ状態で利用した場合に比べて極端に標準容量が低下することがわかる。また、図１１の内部抵抗を参照すると、蓄電池を高ＳＯＣ状態で利用した場合、総放電容量が増加すると、低ＳＯＣ状態で利用した場合に比べて極端に内部抵抗が高まることがわかる。

このような標準容量と内部抵抗の違いが生じる理由を説明するために、蓄電池の極板の状態について説明する。そこで、図１２に二次電池の総放電容量が７０，０００Ａｈとなった後の極板の状態を説明するグラフを示す。図１２における低ＳＯＣ、高ＳＯＣの条件は図１１と同じである。

図１２を参照すると、高ＳＯＣ状態での利用においては、負極放電リザーブ４０％、充電リザーブ２０％の正極容量規制の電池設計に対し、正負極の容量バランスが大きく悪化しているうえ、負極合金の腐食が蓄電池を低ＳＯＣ状態で利用した場合よりも進んでいることがわかる。このように、蓄電池では、低ＳＯＣ状態を維持するように充放電サイクルを繰り返した方が電池の劣化が小さいことがわかる。

そのため、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、充電後の最高ＳＯＣを６０％に維持した運用を行う。なお、中心ＳＯＣを３０％、充電率の変動幅ΔＳＯＣを１５％程度とした運用することがより好ましい。さらに好ましくは、ΔＳＯＣ１０％以下で、ＳＯＣ４５％を越えない制御とすることが好ましい。

上記説明より、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、各単位ユニットに設けられたスイッチユニットにより、多くの電力を消費するモータほど良好なＳＯＨを有する電池群から電力を供給することで、電池群の間のＳＯＨの低下のばらつきを抑制する。そして、このようなＳＯＨ低下速度のばらつきを抑制することで、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、電池交換が必要になる期間を長くすることができる、或いは、電池交換の頻度を少なくすることができる。

また、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、電池群のいずれかに故障が生じた場合、スイッチユニットにより、電力供給経路及び駆動方式を切り替えることで、動作を停止させることなく安定した運用を継続することができる。

また、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、電池群を低ＳＯＣ状態を維持した状態で利用する。つまり、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、蓄電池の総放電容量が増加してきた場合においても高いＳＯＨを維持することができる。これにより、実施の形態１にかかる自動搬送車両１では、蓄電池の劣化にともなう電池交換の頻度を少なくすることができる。特に、蓄電池として、すでに劣化が進み他の用途での利用ができなくなったリビルド、或いは、リユースされた電池セルにより構成される電池群を利用する場合であっても、その後のＳＯＨの低下を防止して、電池交換を行うことなく連続して運用できる期間を延ばすことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１自動搬送車両
１０、２０、３０、４０単位ユニット
１１、２１、３１、４１車輪
１２、２２、３２、４２モータ
５０電力分配制御回路
６０充電コネクタ
ＢＡＴ１～ＢＡＴ４電池群
ＳＷ１１、ＳＷ２１、ＳＷ３１、ＳＷ４１放電スイッチ
ＳＷ１２、ＳＷ２２、ＳＷ３２、ＳＷ４２充電スイッチ
ａ、ｂ、ｃ、ｄユニット間接続端子
ｅ充電端子

Claims

それぞれが、車輪を駆動するモータと、充放電可能な蓄電池と、を備える複数の単位ユニットと、
前記複数の単位ユニットの間の電力の分配経路を制御する電力分配制御回路と、を有し、
前記複数の単位ユニットは、
自ユニット内の前記蓄電池から前記モータに電力を供給する自給経路と、他の単位ユニットの前記モータに自ユニットの前記蓄電池から電力を供給する分配経路と、を前記電力分配制御回路の指示に基づき切り替えるスイッチユニットを有し、
前記電力分配制御回路は、
前記複数の単位ユニットに含まれる前記蓄電池の故障の有無及び前記蓄電池の健全度に基づき前記モータへの電力供給経路を制御する自動搬送車両。
前記電力分配制御回路は、運用予定経路を走行した際に最も消費電力が小さくなる駆動方式を決定する試行運用により決定された駆動方式により前記モータへの前記電力供給経路の設定を決定する請求項１に記載の自動搬送車両。
前記電力分配制御回路は、前記蓄電池の健全度が高い順に、消費電力が高い前記モータに電力を供給するように前記電力供給経路を決定する請求項１又は２に記載の自動搬送車両。
前記電力分配制御回路は、前記複数の単位ユニットのいずれかの前記蓄電池が故障した場合、故障した前記蓄電池を除く前記蓄電池により前記車輪の駆動に用いる前記モータに電力を供給する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動搬送車両。
前記蓄電池は、他の用途での使用が終わった後に回収されたリユース品である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動搬送車両。
前記蓄電池は、６０％以下の充電率で利用される請求項１乃至５のいずれか１項に記載の自動搬送車両。
それぞれが、車輪と、前記車輪を駆動するモータと、充放電可能な蓄電池と、を備える複数の単位ユニットと、
前記複数の単位ユニットの間の電力の分配経路を制御する電力分配制御回路と、を有し、
前記複数の単位ユニットは、
自ユニット内の前記蓄電池から前記モータに電力を供給する自給経路と、他の単位ユニットの前記モータに自ユニットの前記蓄電池から電力を供給する分配経路と、を前記電力分配制御回路の指示に基づき切り替えるスイッチユニットを有し、
前記蓄電池は、６０％以下の充電率で利用される自動搬送車両。