JPS62172275A - バツテリの充電時期検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バッテリを電源として動作する無人搬送車や
、自走式ハンドリングロボット等の誘導システムにおい
て、前記バッテリの残存容量が、前記動作を行なえなく
なるレベルまで低下する前に、前記無人搬送車や自走式
ハンドリングロボット等を、充電場所まで誘導し、前記
バッテリを充電させるような制御に用いられるバッテリ
の充電時期検出方法に係り、特に、前記バッテリの残存
容量の把握に正確を期し、前記誘導システムの稼動効率
を高めるための改良に関する。

〔従来の技術〕

周知の如く、例えば無人搬送車や自走式ハンドリングロ
ボットの誘導システム等においては、前記無人搬送車や
前記自走式ハンドリングロボットを、バッテリを’Ｅｌ
ｌとして動作させるものが多く、また当該バッテリの充
電装置も、特定の場所に設置されている場合が多いため
、前記誘導システムを円滑に稼動させるためには、前記
無人搬送車や前記自走式ハンドリングロボットの動作状
態から前記バッテリの残存容量を正確に把握し、この動
作が行なえなくなる前に、前記無人搬送車や前記自走式
ハンドリングロボット等を、前記充電場所まで誘導し、
前記バッテリを逐次充電させる必要がある。

この種の制御のために用いられる従来のバッテリの充電
時期検出方法には、特開昭５７−１６８３０８号公報に
開示されるように、 「自走式運搬車において、その走行距離または稼動時間
を検出し、その検出唾が設定値になったときに充電時期
であることを検知し、該自走式運搬車を充電場所に走行
させる」 方法があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来のバッテリの充電時期検出方法
では、バッテリから放電された電流量を、被湧導車両の
走行距離や稼動時間等の別の次元を有する澁から推量し
ているにすぎず、前記車両が一定の状態で走行している
前提のもとでは有用であるものの、 ａ、車両が発進、停止を行なう機会が頻繁な作業状態で
は、加減速に伴ない消費電流が増大し、実際の消費電流
量と、推量によって得た電流量が一致しない。

ｂ、車両がマニピュル−タやりフタ等の作業機をよって
得た１ＰＬ流量が一致しない。

という不都合がある。

このため、前記バッテリの残存容ｉを正確に把握できず
、当該バッテリの残存容量が過小となって、前記車両が
作業途中で立往生したり、あるいはまた前記バッテリの
残存容量が充分なうちに、前記車両が充電場所まで無駄
に走行される等、誘導システムを効率よく稼動させるこ
とができないという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は、バ
ッテリの残存容ｌの把握に正確を期し、前記車両等の誘
導システムを効率よく稼動させ得るバッテリの充電時期
検出方法を提供することを目的とするものであり、負荷
の駆動に伴ないバッテリが放電される電流を積算する積
算手段と、 該積算手段による前記電流の積算歇が予め設定される値
に達したか否かを判定するやｊ定手段と、該判定手段の
判定出力（こらとつき、前記バッテリの充電が必要であ
４旨の充電要求信号を出力する手段と を具備した構成を有している。

係る構成をもって、バッテリを動作′電源とする車両等
の稼動状態に応じて前記バツテリウ）ら実際に放電され
た電流の積算結果にもとづき、当該バッテリの残存容量
を正確に把握できるようにしたものである。

〔実施しＩＪ　］ 以下、本発明の実施列を添付図面【こもとづいて詳細に
説明する。第１図は、本発明に係るバッテリの充電時期
検出システムの１実施列を示すブロック図であり、所定
の充電容歓を有するバッテリ１に負荷２、シャント抵抗
３を接続して成る駆動制御ループにおける前記シャント
抵抗３の１端にアンプ４、電圧／周波数変換器（以下Ｖ
／Ｆ変換器と略す）５、カウンタ６を接続した構成を有
している。

この第１図に示すバッテリの充電時期検出システムにお
いて、前記負荷２の駆動に伴ない前記バッテリ１からの
放電により前記駆動制御ループに駆動電流ｉが通じると
、前記シャント［氏抗３の両端には、当該駆動電流ｉ４
こ比例した電圧降下Ｖが生じる。

通常、この電圧降下Ｖは、数ｉｏｍｖ程度の微小電圧値
を示し、前記アンプ４による増幅を経て前記Ｖ／Ｆ変換
器５に入力される。

次いで該アンプ４の出力電圧は、前記Ｖ／Ｆ変換器５に
より周波数変換され、前記、駆動電流ｉに比例した周波
数を有するパルス列Ｐとして出力され、前記カラ／り６
に入力される。

ここでカラ／り６は、り１］えばプリセッタブル・ダウ
ンカウンタによって構成され、前記バソテリ１の容量に
対応する力・クント値がプリセットされている。

そしてこのカウンタ６は、前記Ｖ／Ｆ変換器５から入力
されるパルス列Ｐのパルス数をカウントするとともに、
該カウント値を前記プリセットされたカウント値から逐
次減算し、その減算結果が「０」となったときに、「バ
ッテリ１の残存容針の低下につき、充電を行なう必要あ
り」の旨を示す充電要求信号組を出力する。

尚、ここでいう前記プリセッタブル・ダウンカウンタに
プリセットされたカウント値（こ対応する前記「バッテ
リ１の容量」とは、当該バッテリ１の全充電容量のうち
前記負荷２を正常に駆動できる範囲の容量をさしており
、列えば前記充電要求信号Ｓ１にもとづき前記バッテリ
１を充電する前に、該バッテリ１の積載された車両等を
充電場所まで導くような制御を行なうシステムでは、こ
のように当該制御を行なうに足るレベルの容置を加味し
て決定することが望ましい。

ところで、前述したバッテリの充電時期検出システムに
は、バッテリ１の放電時間率が考慮されておらず、ｍＩ
記バッテリ１から放電される。駆動電流ｉの積分を一定
のレベルで行なっているため、該バッテリ１の残存容置
を把握するうえでの正確さに欠けている。

一般に、一定の充電容量を有するバッテリの放電時間は
、放電電流のレベルによって変わる性質を有し、例えば
容１８０ＡＨ（アンペア・アワー）のバッテリは、４Ａ
づつ一定の放′＠電流を流すと加時間で空になるが、８
Ａづつの放電電流を流すと１０時間で空になるという予
想に反して、実際には９時間程度で空になる。これは放
電時間率の違いによるもので、大電流での放電は、バッ
テリにとって負担が大きくなることが知られている。

このため本発明では、バッテリ１から放電される駆動電
流ｉのレベルに応じて積分の重み付けを行ない、その積
分値を補正することにより、前記バッテリ１の残存容量
の把握に、更なる正確を期すように配慮している。

例えば、第１図に示したバッテリの充電時期検出システ
ムでは、アンプ４を、第２図に示すような構成とするこ
とにより前述した如くの積分の重み付けを実現すること
ができる。

すなわち、第２図においてアンプ４は、固定ゲインを有
するアンプＡ、と、該アンプＡ１に入力抵抗Ｒ０を介し
て接続されるアンプＡ２との間に、分圧抵抗り、　１〜
”Ｄｍ’　　コンパレータＣ１，〜。

Ｃ，、、インバータ■２．〜ｌｌｍ−１、アナログスイ
ッチＳ１＋〜ｌ　Ｓ　１７１−１、帰還入力抵抗Ｒ，ｌ
〜ｌＲｍ−１より成る前記アンプＡ、のゲイン可変機能
を接続した構成を有し、前記アンプＡ、の入力および前
記アンプＡ、の出力を、それぞれシャント抵抗３および
Ｖ／Ｆ変換器５と接続することにより上記システムに組
込まれている。

以下、この第２図および第１図を参照しつつその動作を
述べる。

まず、負荷２の駆動に伴ない駆動制御ループを流れる駆
動電流ｉによりシャント抵抗３の両端（こ生じた電圧降
下Ｖは、アンプＡ１に入力され、前述した固定ゲインに
より増幅される。

次いでこのアンプＡ、の増幅出力Ｖ１は、入力抵抗Ｒ０
を通じてアンプＡ、Ｊこ入力されるとともに、コンパレ
ータＣ１＋〜Ｉｃｍ−１の各比較入力端子に入力される
。

ここで前記各コンパレータＣ，１〜、　Ｃｒｒ、−１１
ｃハ、分圧抵抗り、　１〜＋Ｄｍによりそれぞれ基準電
圧ｖ１゜〜、Ｖｍ−１（”　ｒ　＞　Ｖ　ｔ　＞　＝・
・・・Ｖｍ−２＞　ｖｍ−１）が設定されており、この
基準電圧ｖＩ、〜＋Ｖｒｏ、と、前記比較入力端子より
入力された比較電圧（アンプＡ、の出力）ｖｌとの比較
が個々になされる。

そしてこの比較の結果、前記比較電圧Ｖ、が前記各基準
電圧Ｖ、　１〜．Ｖｍ−、より大きいか、または小さい
かに応じて前記各コンパレータＣ，Ｔ〜。

Ｃｍ−ｔからは、それぞれ例えば“Ｈ”レベルまたはＨ
Ｌ１１レベルの出力が発生される。

次いで前記コンパレータＣ１＋〜、Ｃｍ−１の出力は、
インバータ１１＋〜１Ｉｙｌ−ｉにより反転されてアナ
ログスイッチＳ１．〜Ｔ　Ｓ　ｍ−１に入力され、該ア
ナログスイッチＳ１＋〜、Ｓｍ−□の開閉制御に供され
る。

今、例えば前記負荷２による電流消費が比較的小さく、
前記駆動電流ｉによりシャント抵抗３の電圧）より小さ
いものとすれば、前記コンパレータＣ１，〜ＩＣｍ−，
の出力は全て”Ｌ　”レベルとなり、該出力が、それぞ
れインバータ１１＋〜、Ｉｍ−□を経てＨ”レベル（こ
反転されて入力されるアナログスイッチＳ３．〜ｒ　Ｓ
　ｎ、−４も全て閉成されている。このときアンプＡ、
の帰還入力回路は、全帰還入力抵抗Ｒ１，〜、Ｒｍ−１
の並列接続によって成り、当該アンプＡ１こは、 （Ｒ１／Ｒｔ／−−−−／Ｒｍ−２／Ｒｍ−１）／Ｒ。

（但し、Ｒ，／Ｒ，／−・−／Ｒ，、／Ｒｍ、は、Ｒ，
ｔ〜＋Ｒｍ−１の並列合成抵抗） で定まる最も低いゲインの設定がなされる。次に、タリ
えば前記負荷２の消費電流の増加により前記アンプＡ１
の増幅出力Ｖ、が、Ｖ、１＜Ｖ、＜Ｖｍ−２（但し、Ｖ
ｒｎ−１およびＶｍ−２はそれぞれコンパレータＣＩＴ
ｌ−ＩおよびＣｍ−２の基準電圧）なる匝（こなったと
すれば、前記コンパレータＣｒＱ−１の出力のみ″Ｈ″
レベルとなり、該出力に対するインバータエ。−４の反
転出力（”Ｌ”レベル）によりアナログスイッチＳｍ−
１のみが開成される。これ４こよって、前記帰還入力回
路における帰還入力抵抗Ｒ，，の並列接続が解かれ、前
記アンプＡ、のゲインは、（ＲＩ／Ｒ２／”””／Ｒｍ
−４）／ＲＯ（但し、ａ、／ａ、／−−−−−７Ｒｍ−
２は、Ｒ１，〜。

Ｒｍ−２の並列合成抵抗） まで上昇する。

以下同様にして前記負荷２の消費電流が増大し、前記ア
ンプＡ１の増幅出力Ｖ、が大きくなるに従って、コンパ
レータｃｒｎ−４＋　Ｃｍ−３＋・・・・・・＋０１が
順にオン（出力“Ｈ′″レベルの状態）となり、該コン
パレータＣｍ−２＋　Ｃｍ−３＋・・・・・・、Ｃ１の
出力に対するインバータＩ　ｍ−２１１ｍ−３１・・・
・・・＋１１の反転出力（”Ｌ“レベル）によりアナロ
グスイッチＳｍ−２１Ｓｍ−＊　＊・・・・・・Ｓｌも
順に開成される。

これに伴なって、前記帰還入力回路における帰還入力抵
抗Ｒ，，、Ｒｍ−、＋・−・・・・＋Ｒ１の並列接続が
順（こ解かれ、前記アンプＡ、のゲインは、次第に大き
なものとなる。

つまり、バッテリ１から放電される駆動電流ｉが大きく
なるに従ってアンプＡ、のゲインが大きくなり、積分の
重みが増すように制御されている。

このため前記アンプＡ１の増幅出力ｖ１は、その都度前
記部ｔｄＪ電流ｉのレベルに応じて設定されたゲインで
前記アンプＡ、により増幅され、Ｖ／Ｆ変換器５へ入力
される。該Ｖ／Ｆ変換器５では、前記アンプＡ、の出力
を周波数変換し％前述した如くのパルス列Ｐとして出力
する。次いでカウンタ６は、前記パルス列Ｐのパルス数
をカウントするとともに、該カウント壇をプリセット（
直から減算していき、該減算結果が前述した如く例えば
「０」となったときに、充電要求信号３．を出力する。

尚、前述した如くバッテリ１から放電される１駆動電流
１を直接積算し、かつ該積算に重み付けする方法は、上
記構成のほか、Ｉ＋ｌえばＡ／Ｄコンバータやマイクロ
コンピュータ等を用いた構成によっても実現できる。

次に、本発明を適用して成る無人車両誘導システムの実
施列を述べる。

第３図は、バッテリにより駆動される無人車両の誘導シ
ステムの１例を示すブロック図であり、前記無人車両の
走行制御に与かる走行モータ１０、操舵制御に与かる操
向モータ１１、パルスエンコーダ等から成り、前記車両
の走行距離を検出する走行距離センサ１２、磁気的ある
いは光学的に車両の既定コースからのズレな検出するコ
ースセンサ１３、前記バッテリが充電時期に達したか否
かを検出する充電時期検出回路１４、前記走行距離セン
サ１２、コースセンサ１３、充電時期検出回路１４の各
検知出力にもとづき前記車両を誘導制御する制御回路１
５とを具備した構成を有している。

前記制御回路１５では、メモリ１５０に前記車両の動作
プログラムや走行経路地図が記憶されており、ＣＰ　Ｕ
　１５１は、Ｉ１０コントローラ１５２を通じて走行距
離センサ１２から得られる走行距離信号Ｓ。

と、コースセ／す１３から得られる誘導信号Ｓ、とにも
とづき、前記メモ’Ｊ　１５０から前記動作プログラム
を読み出すとともに、該メモリ１５０内の走行経路地図
を参照しつつ演算を行なう。引き続き前記ＣＰ　Ｕ　１
５１は、この演算結果に応じ、Ｄ／Ａ変換器１５３を経
て走行モータ１０および操向モータ１１に、それぞれ車
速信号ｓ４および操舵信号Ｓ、を与えることにより、既
定コース上を逸脱しないように前記車両を走行させる。

係る走行制御の実行中に、前記バッテリの残存容量が低
下し、充電時期検出回路１４から割込シフントローラ１
５４に充電要求信号Ｓｔが入力されると、該別込みコン
トローラ１５４は、ＣＰ　Ｕ　１５１に、割込み信号と
前述した走行制御に対して例外的に以後、前記ＣＰ　Ｕ
　１５１は、メモリ１５０の上記アドレス以後に記憶さ
れた動作プログラムにもとづき以下に示すような例外処
置動作を実行させる。

すなわち、この例外処置動作では、 ■、走行距離センサ１２の検知出力にもとづき自己の車
両の位置を確認し、 ■、地図を引いて、バッテリの充電場所まで車両を誘導
するための動作シーケンスを作成した後、■、該動作シ
ーケンスに基づき車両を走行させ、該車両を１１Ｊ記充
電場所まで誘導する。

尚、前記充電時期検出回路１４は、前述した如く本発明
の充電時期検出方法を採用して、駆動電流ｉの積算結果
からバッテリの残存容量を把握するように構成されてお
り、これによって、常に、適当な時期すなわち前記バッ
テリの残存容量が多すぎずまた少なすぎない時期に、前
記車両を充電場所まで導き、前記バッテリの充電を行な
うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のバッテリの充電時期検出
方法によれば、バッテリを動作電源とする車両等の稼動
状態に応じて前記バッテリから実際に放電された電流の
積算結果にもとづき当該バッテリの残存容量を把握する
ようにしたため、当該バッテリの残存容量の把握に正確
を期すことができる。これによって前記バッテリの残存
容量が過小となり、前記車両等が作業途中で立往生する
等の危険性や、あるいは前記残存容量が充分あるうちに
、前記車両等が充電場所まで誘導されるような無駄を抑
止でき、当該車両等の誘導システムの稼動効率を著しく
向上させることができるという優れた利点を有する。

【図面の簡単な説明】

＠１図は、本発明に係るバッテリの充電時期検出システ
ムの一実施列を示すブロック図、第２図は、バッテリか
ら放電される電流の′ｌＪｔ算に際して重み付けを行な
うときの第１図に示したシステムにおけるアンプ４の構
成を示すブロック図、第３図は、第１図に示したシステ
ムが適用されて成る無人車両誘導システムの１列を示す
ブロック図である。 １・・・バッテリ、２・・・負荷、３・・・シャント抵
抗、４　、　Ａ、　、　Ａ２・・・アンプ、５・・・電
圧／周波数（■／Ｆ）変換器、６・・・カウンタ、１０
・・・走行モータ、１１・・・操向モータ、１２・・・
走行距離センサ、１３・・・コースセンサ、１４・・・
充電時期検出回路、１５・・・制御回路、Ｄ１〜Ｄ１１
１・・・分圧抵抗、Ｃ１〜Ｃｆｎ−□・・・コンパレー
タ、１１〜工。−０・・・インバータ、Ｓ、〜Ｓ　ｍ−
１・・・アナログスイッチ、Ｒｏ・・・入力抵抗、Ｒ１
〜Ｒｍ−、・・・帰還入力抵抗。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）負荷の駆動に伴ないバッテリから放電される電流
   を積算する積算手段と、 該積算手段による前記電流の積算量が予め設定された値
   に達したか否かを判定する判定手段と、該判定手段の判
   定出力にもとづき、前記バッテリの充電が必要である旨
   の充電要求信号を出力する手段と、 を具備することを特徴とするバッテリの充電時期検出方
   法。
2. （２）前記積算手段は、前記バッテリの放電電流のレベ
   ルに応じて積算レベルが可変されることを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載のバッテリの充電時期検出
   方法。