WO2013118612A1

WO2013118612A1 - 蓄電システム

Info

Publication number: WO2013118612A1
Application number: PCT/JP2013/051944
Authority: WO
Inventors: 伸治今井; 井上　健士; 政重中條; 天野　雅彦
Original assignee: 新神戸電機株式会社
Priority date: 2012-02-08
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-08-15
Also published as: JP2015084607A

Abstract

　キャパシタと鉛蓄電池が同時に充電される蓄電システムでは、鉛蓄電池が満充電されるよりも先にキャパシタが満充電となって充電が終了され、キャパシタ電圧低下時に鉛蓄電池が充分充電されていないため電動機に電力を供給することができない。本発明ではキャパシタと鉛蓄電池が同時に充電される蓄電システムにおいて、蓄電システムの充電に際して、鉛蓄電池が満充電されることを検出し、この満充電を検出するとキャパシタの充電を開始して鉛蓄電池が確実に満充電となって充電が終了されるようにした。

Description

蓄電システム

　本発明は蓄電池やキャパシタ等の蓄電装置を利用して電動機等の負荷を駆動する蓄電システムに係り、特に主蓄電装置と補助蓄電装置を備えた蓄電システムに関するものである。

　蓄電システムとしては、例えば物流関係の分野においては、物品の搬送や移載等のために、無人搬送車、有軌道台車、天井走行台車などの搬送車が使用されている。

　このような搬送車の駆動には一般には電動機を使用しており、その電源として蓄電池を搭載し、この蓄電池の電力を使用して、走行用の電動機や移載用の電動機等を駆動していた。このように蓄電池を電源としているため、その電力を消費したときには蓄電池を充電する必要がある。

　このような蓄電システムの充電方法に関して、特開２０１０－４５８７号公報（特許文献１）には、無人搬送車への充電システムのシステム効率を上げ、またシステムを小型・軽量化する目的で、地上側の充電装置に商用電源の電力によって充電される地上側電気二重層キャパシタを配置し、車両側を充電するために充電済みの地上側電気二重層キャパシタと車両側電気二重層キャパシタを接続して短時間で車両側電気二重層キャパシタの充電を完了する、という技術が記載されている。

　また、特開２０１１－５５６９８号公報（特許文献２）には、休日明け等の運転再開時に電池切れを生じることなく、寿命が比較的長く重量及びコストの増大を抑制する目的で、キャパシタ及び駆動制御装置の間に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータと、キャパシタ及び駆動制御装置の間に、その出力側がスイッチを介してＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続された、鉛蓄電池を充電する鉛蓄電池充電器を設け、キャパシタの出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧以上である場合にはキャパシタを使用して駆動制御装置と鉛蓄電池に電力を送り、キャパシタの出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧未満である場合には鉛蓄電池を使用して駆動制御回路に電力を供給する、という技術が記載されている。

特開２０１０－０４５８７号公報特開２０１１－５５６９８号公報

　特許文献１には、電気二重層キャパシタ（又はリチウムイオンキャパシタ）と、ＤＣ／ＤＣコンバータと、補助蓄電池とが負荷及びそのコントローラに対して並列に接続された構成の無人搬送車について記載されている。

　特許文献１に記載の補助蓄電池は、何らかの異常により電気二重層キャパシタの電圧が零ないし低電圧になった場合にコントローラに電力を供給できるようにして無人搬送車の駆動等に必要な電力を確保するために設けられている。

　また、特許文献２には、電気二重層キャパシタ及び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、電気二重層キャパシタ及び駆動制御装置の間に、その出力側がスイッチを介して双方向ＤＣ／ＤＣコンバータの出力側に接続された、二次電池を充電する二次電池充電器と、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スイッチを切り、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未満である場合にはスイッチを入れる制御回路と、を備えた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について記載されている。

　特許文献２に記載の二次電池もまた補助電源として利用され、主電源の電気二重層キャパシタが電圧低下している場合において稼働できなくなる事態を防止する目的で搭載されている。

　ところで、特許文献１及び特許文献２に記載された予備電源としての補助蓄電池の充電方式は予備電源性能を確保する上では以下に述べるような課題を有している。

　例えば、主電源であるキャパシタ電圧が低下した際は、補助蓄電池から電動機に電力を供給(放電)して充電ステーション等の充電できる場所まで移動させ、放電によって電圧低下したキャパシタを充電することとなるが、主電源であるキャパシタが満充電となった時点で充電装置による充電が終了するようになる。

　すなわち、一般のこの種の充電装置は主電源であるキャパシタの充電状態を充電ステーション側の充電装置によって検出する構成となっており、キャパシタの充電状態が満充電状態になると充電装置側で充電を終了するようになっている。

　そして、このキャパシタの充電時に補助蓄電池も同時に充電されることとなるが、補助蓄電池が満充電されるよりも先にキャパシタが満充電となって充電が終了される可能性がある。

　その理由として、キャパシタは短い充電時間で充電が完了するため、キャパシタが補助蓄電池より先に充電完了すると、充電ステーション側の充電装置によって強制的に補助蓄電池の充電が終了されるからである。

　このため、補助蓄電池の充電が不十分のまま充電装置による充電が終了して走行稼働を始めたとすると、次回のキャパシタ電圧低下時に補助蓄電池から電動機に電力を供給することができない虞が生じ、結果として予備電源性能を十分確保できないことになる。

　本発明の目的は、主蓄電装置（主蓄電池）と補助蓄電装置（補助蓄電池）を備えた蓄電システムにおいて、充電ステーション等の充電装置による充電時に主蓄電装置（主蓄電池）より先に補助蓄電装置（補助蓄電池）を確実に所定の充電量まで充電させ、その後に主蓄電装置（主蓄電池）が充電終了するようにして予備電源性能を確保できる蓄電システムを提供することにある。

　本発明の特徴は、負荷に電力を供給して前記負荷を駆動する主蓄電装置と、前記負荷に補助的に電力を供給して前記負荷を駆動する補助蓄電装置と、前記主蓄電装置の充電量が所定以上では前記主蓄電装置から前記負荷に電力を供給させ、前記主蓄電装置の残存充電量が前記所定以下になると前記補助蓄電装置からも前記負荷に電力を供給させる切り換え手段を備えた蓄電システムにおいて、前記主蓄電装置と前記補助蓄電装置を充電する際に、前記補助蓄電装置が所定充電量に達した後、或いはほぼ同時に前記主蓄装置が所定充電量に達するように充電させる充電制御手段を備えたことを特徴とする蓄電システム、にある。

　本発明によれば、補助蓄電装置（補助蓄電池）が所定充電量、好ましくは満充電量に達した後、或いはほぼ同時に主蓄電装置（主蓄電池）が所定充電量、好ましくは満充電量に達するように充電させることによって予備電源性能を確実に確保することができる。

本発明の蓄電システムが適用される一例としての自動搬送車システムの全体構成例を示す構成図である。本発明の蓄電システムが適用される自動搬送車の電源系及び駆動系の概略の構成を説明するための構成図である。本発明の一実施例になる蓄電システムの概略構成図である。図３に記載の鉛蓄電池充電器の概略構成を示す構成図である。図３に記載の制御装置の概略構成を示す構成図である。図３に示す蓄電システムにおける自動搬送車の走行中のスイッチ制御手順を示すフローチャートである。図６に示すフローチャートの動作を説明する構成図であって、（a）はステップＳ１１０のスイッチ動作を示す図であり、（ｂ）はステップＳ１２０のスイッチ動作を示す図である。本発明の一実施例になる自動搬送車に搭載した蓄電システムの走行中及び充電中のキャパシタ電圧及び鉛蓄電池電圧の変化と、充放電回路内のスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３）の動作パターンを示すタイムチャートである。本発明の一実施例になる蓄電システムの充電中のスイッチ制御手順を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートの動作を説明する構成図であって、（a）はステップＳ２１０のスイッチ動作を示す図であり、（ｂ）はステップＳ２３０のスイッチ動作を示す図である。本発明の他の実施例になる蓄電システムの概略構成図である。図１１に示す蓄電システムにおける自動搬送車の充電中のスイッチ制御手順を示すフローチャートである。

　以下、本発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明するが、その前に本発明が適用される一例としての自動搬送車システムについて説明する。

　図１は自動搬送車システムの構成を示しており、この自動搬送車システムは複数台の自動搬送車１と、この自動搬送車１が移動する所定経路Ｒと、所定経路Ｒ上に複数個所に設置された充電ステーション２と、充電ステーション２に隣接して設置された充電装置３から構成される。

　自動搬送車１は所定経路Ｒに沿って例えば工場内を自動走行しながら搬送物を運搬するもので、自動搬送車１は電動機によって駆動される電動式であり、自動搬送車１の本体に搭載される蓄電システム（詳細は後述）によって稼働されるようになっている。自動搬送車の蓄電システムは所定の位置に設置された充電ステーション２において充電装置３によって適宜充電される。

　図２に示しているように、自動搬送車１の車両本体には駆動輪８ａ及び８ｂ、従動輪９ａ及び９ｂが設けられ、更に駆動輪８ａ及び8bを駆動する電動機６、この電動機６を駆動／制御する駆動制御装置５、電動機６の駆動用電源としての蓄電システム１０、この蓄電システム１０と駆動制御装置５との電気的な接続及び遮断を行うリレー４ａ及び４ｂ、及び充電ステーション２における蓄電システム１０の充電時に充電装置３と蓄電システム１０を接続するための受電端子７とを備えている。

　更に、自動搬送車１には図２に示した走行用の電動機６の他にステアリングモータ、移載モータ等、自動搬送車１の運用に関する複数の電動機及びそれらを駆動する駆動制御装置等が備えられるが、ここでは簡単のため駆動輪８ａ及び８ｂのための電動機６と駆動制御装置５のみ示してある。なお、駆動制御装置５には図示してはいないが周知のコントローラ及びインバータ装置が組み込まれている。

　このような自動搬送車システムに使用される自動搬送車１の蓄電システムについて以下詳細に説明する。

　図３は本発明の第1の実施形態になる蓄電システム１０の構成を説明するための構成図であり、図３において蓄電システム１０は主蓄電装置としてキャパシタ１１、補助蓄電装置としての鉛蓄電池１２、充電制御手段として機能する充放電回路１３及び制御装置１４、キャパシタ１１及び鉛蓄電池１２の充電電圧をそれぞれ検出するキャパシタ電圧検出手段１５、及び鉛蓄電池電圧検出手段１６とを備える。

　ここで、キャパシタ１１の充電特性は鉛蓄電池１２の充電特性に比べて同じ電力であれば早く充電が完了するもので、これを電流受け入れ特性と称する。

　本実施の形態では、一例として主蓄電装置にキャパシタ、補助蓄電装置として鉛蓄電池を用いているが、蓄電機能を満たすものであれば形式は捉われることなくどのような形式のものを適用しても良い。

　尚、キャパシタ１１は、多数のキャパシタセルが直列に接続されたセル群と、しかもこれらセル群を並列に接続して成るキャパシタモジュールとして構成されている。尚、これ以外にセル群を並列に接続しないキャパシタモジュールを用いることもできる。そして、このようなキャパシタセルとして、例えば電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等を用いることができる。

　また、鉛蓄電池１２も同様に多数の鉛蓄電池が直列に接続された蓄電池群と、これら蓄電池群を並列に接続して成る鉛蓄電池モジュールとして構成されている。尚、これ以外に蓄電池群を並列に接続しない鉛蓄電池モジュールを用いることもできる。

　本実施例においては、鉛蓄電池１２を補助蓄電装置として用いているが、この他にリチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のように蓄電機能を満たすものであればどのような種類の蓄電池を用いても良いものである。

　充放電回路１３は、その電気的配線路の一端が蓄電システム１０のプラス側端子１９ａ（受電端子側）とプラス側端子１９b（駆動制御装置側）に接続され、電気的配線路の２つの他端にキャパシタ１１及び鉛蓄電池１２が電気的に並列に接続される構成をとる。

　したがって、キャパシタ１１及び鉛蓄電池１２は充放電回路１３によってプラス側端子１９ａ（受電端子側）から充電されたり、プラス側端子１９b（駆動制御装置側）から放電されたりしてその電力制御が行なわれるものである。

　充放電回路１３内の構成は、図３に示すように、スイッチＳＷ1、ＳＷ２、ＳＷ３、突入電流防止用抵抗１７、鉛蓄電池充電器１８とから構成される。

　具体的には、キャパシタ１１はスイッチＳＷ１を介してプラス側端子１９ａ、１９ｂと接続され、鉛蓄電池１２は鉛蓄電池充電器１８及びこれと直列に接続されたスイッチＳＷ２、及び鉛蓄電池充電器１８とスイッチＳＷ２と並列におかれた突入電流防止用抵抗１７及びこれと直列に接続されたスイッチＳＷ３と接続されている。

　更にスイッチＳＷ２とＳＷ３はスイッチＳＷ１とプラス側端子１９ａ、１９ｂの間の電気的配線路に接続されている。

　スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３は、後述する制御装置１４によってそれぞれＯＮ／ＯＦＦ制御されるものであり、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３は、機械式リレーの他に、ＭＯＳＦＥＴなどの半導体素子を用いて電流の遮断及び導通を任意に制御できるものならばどのようなスイッチ方式でも良いことはいうまでもない。

　尚、突入電流防止用抵抗１７は蓄電システム１０のプラス側端子１９ａと鉛蓄電池１２との間に電位差がある状態でスイッチＳＷ３をＯＦＦからＯＮに切り替えた時に、ＳＷ３を通る電気的配線路に瞬間的に大電流が流れるのを防ぐための抵抗である。

　鉛蓄電池充電器１８は鉛蓄電池１２を所定電圧に充電するための機能を備えるものであり、本実施例においてはトリクル充電のために備えられており、その一例を図４に示している。

　図４において、鉛蓄電池充電器１８にはスイッチＳＷ２を介してキャパシタ１１側を入力とする片方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１８１、電流制限用抵抗１８２、逆電流防止用ダイオード１８３等から構成され、この逆電流防止用ダイオード１８３は鉛蓄電池１２に接続されている。

　片方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１８１は鉛蓄電池の満充電電圧を維持する機能を備える仕様となっており、図３に示した蓄電システム１０のプラス側端子１９ａに電圧がかかっている状態において、スイッチＳＷ２がＯＮされると鉛蓄電池充電器１８は鉛蓄電池１２を満充電状態に維持させるように充電を行なうもので、鉛蓄電池１２が満充電となった後もその電圧状態を保持させるように機能する。

　尚、図４には図示していないが、片方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１８１の入力側及び出力側にはそれぞれマイナス極端子があり、これらは蓄電システム１０のマイナス側端子に接続される。

　鉛蓄電池充電器１８に設けた電流制限用抵抗１８２は、図３に示した突入電流防止用抵抗１７と同様に、スイッチＳＷ２がＯＮされた瞬間に片方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１８１から鉛蓄電池１２への突入電流を防止するために設けたものである。

　また、鉛蓄電池充電器１８に設けた逆電流防止用ダイオード１８３は、スイッチＳＷ２がＯＦＦ時に、鉛蓄電池１２から片方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１８１に電流が流れ込むのを防止するためのダイオードである。

　図４に鉛蓄電池充電器１８の構成の一例を示したが、スイッチＳＷ２がＯＮされたときに鉛蓄電池１２を所定の電圧値まで充電できる機能を有していれば、図４に示す鉛蓄電池充電器１８以外の充電器を適用できるものである。

　図３に戻り、キャパシタ電圧検出手段１５及び鉛蓄電池電圧検出手段１６は、図示はしていないが周知の差動増幅器やＡ/Ｄコンバータ等の組み合わせから構成されている。差動増幅器には基準電位（例えば蓄電システム１０のマイナス側電位）と、キャパシタ１１や鉛蓄電池１２の電位を分圧した分圧電位とが入力されるように構成され、この差動増幅器によって得られる電位差がＡ／Ｄコンバータに入力される。Ａ／Ｄコンバータは入力された電位差をディジタル信号として制御装置１４へと出力する機能を有している。これによってキャパシタ１１や鉛蓄電池１２の電圧を検出することができる。

　図５には制御装置１４の構成を示しており、制御装置１４は充電状態判定部１４１、スイッチ駆動制御部１４２を備えている。上述したキャパシタ電圧検出手段１５及び鉛蓄電池電圧検出手段１６から、キャパシタ１１の総電圧及び鉛蓄電池１２の総電圧がそれぞれディジタル信号として充電状態判定部１４１に取り込まれる。充電状態判定部１４１は取り込まれたキャパシタ電圧及び鉛蓄電池電圧の値に基づいて、キャパシタ１１及び鉛蓄電池１２の充電状態を判定する。

　更に、充電状態判定部１４１は、判定したキャパシタ１１及び鉛蓄電池１２の充電状態に基づいてスイッチ駆動制御部１４２にスイッチ駆動命令を送る。スイッチ駆動制御部１４２はこのスイッチ駆動命令に応じて充放電回路１３内のスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３をそれぞれＯＮ／ＯＦＦ制御する。

　ここで、これらの機能はマイクロコンピュータによって実行されても良く、この場合は制御プログラムに記述された上記に説明した機能が演算実行されるように構成される。

　次に図６乃至図１０を用いて本実施例の蓄電システム１０内の複数のスイッチの制御動作を自動搬送車１の運行状況に基づいて詳細に説明する。

　図６は自動搬送車１が走行稼働しているときに制御装置１４が行うスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の制御手順を示すフローチャートを示している。

　自動搬送車１が走行中において、制御装置１４は主蓄電装置であるキャパシタ１１の電圧を基にスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を制御する。

　図６において、ステップＳ１００では、キャパシタ電圧検出手段１５で得られる残存充電量を表すキャパシタ１１の電圧が閾値Ａ以上かどうかを判定する。この閾値Ａは駆動制御装置５および電動機６を駆動するのに必要十分な出力が出せる電圧値に余裕分を加えた値、かつ鉛蓄電池１２の満充電電圧以下の値として設定されるもので、自動搬送車１の種類や駆動システムの種類、補助蓄電装置として搭載する鉛蓄電池１２の容量等に応じて決定される。

　ステップＳ１００にてキャパシタ電圧が閾値Ａ以上と判定されると、キャパシタ１１が充分な充電状態にあると見做され、ステップＳ１１０へ進んで充放電回路１３内の各スイッチが適切に制御される。具体的にはスイッチＳＷ１がＯＮ、スイッチＳＷ２がＯＮ、スイッチＳＷ３がＯＦＦにそれぞれ制御される。

　一方、ステップＳ１００にてキャパシタ電圧が閾値Ａ未満と判定されると、キャパシタ１１が残容量不足状態にあると見做され、ステップＳ１２０へと進んで充放電回路１３内の各スイッチが適切に制御される。具体的にはスイッチＳＷ１がＯＮ、スイッチＳＷ２がＯＦＦ、スイッチＳＷ３がＯＮにそれぞれ制御される。

　このようなスイッチＳＷ１、ＳＷ２及びＳＷ３の制御によってキャパシタ１１と鉛蓄電池１２の充放電が制御される。

　図７は自動搬送車１の走行中におけるキャパシタ１１及び鉛蓄電池１２の充放電を行う回路部分を示す図であり、図７（ａ）は図６に示すフローチャートでキャパシタ電圧が閾値Ａ以上の時にステップＳ１１０に進んだ場合の状態を示している。この時、キャパシタ１１は駆動制御装置５、電動機６の駆動、及び鉛蓄電池１２の充電のために放電するようになる。

　この状態において、鉛蓄電池１２は上述したようにトリクル充電（鉛蓄電池１２を満充電状態に維持するために所定の電流を流して充電する）され続けることとなる。

　尚、本実施例においては、キャパシタ電圧が閾値Ａ以上のときはスイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２をそれぞれ常時ＯＮとしているが、鉛蓄電池１２が満充電状態となったときにはスイッチＳＷ２をＯＦＦする制御を実施しても構わないものである。この場合はキャパシタ１１の電力は駆動制御装置５及び電動機６の制御、駆動に使用される。

　また、図７（ｂ）は図６に示すフローチャートでキャパシタ電圧が閾値Ａ未満の時にステップＳ１２０に進んだ場合の状態を示している。この場合はキャパシタ１１の出力が低下している状態であるので、ここでは、スイッチＳＷ２がＯＦＦされ、代わりにスイッチＳＷ３がＯＮされるようになる。

　この時、鉛蓄電池１２の電力は抵抗１７及びスイッチＳＷ３を経由して放電され、キャパシタ１１と共に駆動制御装置５や電動機６側へと放電される。このように、キャパシタ１１の出力が低下している状態では鉛蓄電池１２からも放電させることでキャパシタ１１の放電電流が低減されるようになって、自動搬送車１の走行距離を伸ばすことが可能となる。

　図８は自動搬送車１の走行中および充電中のキャパシタ電圧及び鉛蓄電池電圧の変化と、充放電回路１３内の各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の動作パターンを示すタイムチャートである。このタイムチャートは自動搬送車１が走行中の状態から始まっている。

　ここで、閾値Ａ及び閾値Ｂはシステムの仕様によって夫々適切な値があるので、採用されるシステムに合わせて閾値Ａ及び閾値Ｂを決めるのが現実的である。本実施例においては以下のような閾値に設定している。

　例えば、公称４８Ｖ系駆動システムを前提とし、主蓄電装置１１をリチウムイオンキャパシタ１６直列モジュール、補助蓄電装置１２を公称１２Ｖ鉛蓄電池４直列モジュールとし、各閾値は閾値Ａを５０Ｖ、閾値Ｂを５４．６Ｖにするのが望ましい。尚、今回の実施例では閾値Ｂに関しては鉛蓄電池満充電電圧は同値に設定している。

　図８において、最初はキャパシタ電圧が所定の閾値Ａ以上あるため、制御装置１４はステップＳ１１０に示したスイッチ動作を行う。

　この状態を継続していると、キャパシタ１１は駆動制御装置５や電動機６を駆動するため電力を供給（放電）しているのでキャパシタ電圧はこれに伴って低下していくが、鉛蓄電池１２はトリクル充電されているため鉛蓄電池電圧は満充電電圧を維持している。

　次に、キャパシタ電圧が閾値Ａを下回ると、制御装置１４はステップＳ１２０に示したスイッチ動作を行うように移行し、スイッチ動作が切り替わる。このとき、鉛蓄電池１２の放電が始まり鉛蓄電池電圧も低下し始める。また、鉛蓄電池１２から駆動制御装置５や電動機６への電力供給が補助されるため、キャパシタ１１の放電電流が少なくなりキャパシタの電圧低下のペースが遅くなる。

　このように、キャパシタ１１の電圧が所定値（閾値Ａ）を下回ったときに、予備電源である鉛蓄電池１２から補助的に放電させることで自動搬送車１の走行中に充電ステーション２にたどり着けなくなる事態を回避することができる。尚、タイムチャートの後半部分の充電中については後述する。

　次に蓄電システム１０の充電時における各スイッチの制御方法を説明する。蓄電システムの充電中においては、制御装置１４は予備電源である鉛蓄電池１２の電圧を基に各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の制御を実行する。

　図９は自動搬送車１が充電ステーション２にて蓄電システム１０に充電しているときに制御装置１４が各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の制御を行なう手順を示すフローチャートである。

　充電中においては、自動搬送車１の蓄電システム１０は充電ステーション２に設置される充電装置３と蓄電システムプラス側端子１９ａを介して接続され、充電が開始されると制御装置１４はステップＳ２００にて鉛蓄電池１２が満充電状態にあるかどうかを判定する。ここで、鉛蓄電池１２の残存充電状態は鉛蓄電池電圧検出手段１６によって検出されている。

　ステップＳ２００で鉛蓄電池１２が満充電状態にあると判定された場合はステップＳ２３０へ進んで充放電回路１３内の各スイッチが適切に制御される。具体的には、スイッチＳＷ１がＯＮ、スイッチＳＷ２がＯＮ、スイッチＳＷ３がＯＦＦにそれぞれ制御される。

　このスイッチ動作の組み合わせは、図６に示した自動搬送車１の走行中のフローチャートにおいてステップＳ１１０と同様のもので、具体的には図７(a)にあるスイッチの制御と同じである。ただし、この場合は充電中であるのでプラス側端子１９aから電流が流れ込むため、電流の流れは図７(a)とは逆になる。

　つまり、プラス側端子１９aからキャパシタ１１に電流が流れてキャパシタ１１を充電し、また鉛蓄電池充電器１８を介して鉛蓄電池１２が充電される。この充電は鉛蓄電池１２が満充電状態であるのでトリクル充電の作用を有している。尚、トリクル充電が必要ない場合はスイッチＳＷ２をＯＦＦしてキャパシタ１１に集中して電流を流しても良い。

　一方、ステップＳ２００にて、鉛蓄電池１２が満充電状態にないと判定された場合、ステップＳ２１０へと進んで充放電回路１３内の各スイッチが適切に制御される。具体的にはスイッチＳＷ１がＯＦＦ、スイッチＳＷ２がＯＦＦ、スイッチＳＷ３がＯＮにそれぞれ制御される。

　図１０は自動搬送車１が充電ステーション２において充電装置３によって蓄電システム１０が充電されているときのキャパシタ１１及び鉛蓄電池１２の充電を行う回路部分を示す図であり、図１０（ａ）は図９に示したフローチャートで鉛蓄電池１２が満充電の状態になかった時にステップＳ２１０に進んだ場合の状態を示している。

　つまり、充電装置３によって鉛蓄電池１２への充電が開始された場合の状態を示している。この時、スイッチＳＷ１がＯＦＦされているため、充電装置３による充電電流はキャパシタ１１には流れない。そして、ＯＮされたスイッチＳＷ３と抵抗１７を経由して鉛蓄電池１２が集中的に充電される。

　この充電状態で、制御装置１４には鉛蓄電池電圧検出手段１６から鉛蓄電池１２の電圧が入力されているので、ステップＳ２２０において充電中の鉛蓄電池１２の電圧が閾値Ｂを越えたかどうかを判定する。この閾値Ｂの設定法は後述する。

　ステップＳ２２０において、鉛蓄電池電圧が閾値Ｂを越えたと判定されると、ステップＳ２３０へと進んで充放電回路１３内の各スイッチが適切に制御される。具体的には、スイッチＳＷ１がＯＮ、スイッチＳＷ２がＯＮ、スイッチＳＷ３がＯＦＦにそれぞれ制御される。（この場合キャパシタ１１は放電状態である。）
　図１０（ｂ）に、ステップＳ２３０に進んだ場合のキャパシタ１１及び鉛蓄電池１２への充電電流の流れ状態を示している。この場合は、キャパシタ１１と鉛蓄電池１２の両方に充電電流が流れ込む。この状態で、蓄電システムの電圧が充電終了電圧に達したとき、充電装置３による充電は終了となる。この充電終了の判断はステップＳ２３０の後に充電終了判断ステップＳ２４０を設けることで実行でき、具体的にはキャパシタ電圧検出手段１５で検出された電圧によってキャパシタ１１の充電量が十分かどうか判断することで実行できる。この後ステップＳ２５０に進んで充電終了処理を実行する。

　ここで、ステップ２４０、及びステップ２５０では蓄電システムでキャパシタ１１の充電量が十分かどうかの判断と、充電終了処理を実行しているが、充電ステーション側の充電装置にキャパシタ１１の充電状態を送信するか、或いは充電装置側でキャパシタ１１の充電状態を検出し、この結果に基づいて充電終了処理を充電装置側で実行するようにしても良い。

　尚、ここでもトリクル充電が必要ない場合はスイッチＳＷ２をＯＦＦしてキャパシタ１１に集中して充電電流を流しても良い。

　図８に戻って、タイムチャートの後半部分に、上述した蓄電システムの充電時のスイッチ動作とキャパシタ１１及び鉛蓄電池１２の電圧の変化状態を示している。

　充電開始当初、制御装置１４は鉛蓄電池が満充電の状態にないと判定したためステップＳ２１０に進む。このとき、キャパシタ１１には充電電流が流れないため、キャパシタ１１は電圧上昇せず、鉛蓄電池１２の電圧のみが上昇している。

　この状態で、制御装置１４がステップＳ２２０で鉛蓄電池１２の電圧が所定の電圧値（閾値Ｂ）に達したことを検知すると、ステップＳ２３０へと移行してキャパシタ１１の充電が開始する。キャパシタ１１の電圧が充電装置３によって充電が進められ、予め決められた充電終了電圧まで上昇するとステップＳ２５０に進んで充電は終了する。

　ここで、ステップＳ２２０における判定値である鉛蓄電池１２の閾値Ｂについて説明する。この閾値Ｂは、充電装置３による充電終了時に予備電源である鉛蓄電池１２が確実に満充電状態となるように決められた値である。

　ここで、図８のタイムチャートに示した閾値Ｂは、一例として鉛蓄電池１２の満充電電圧と同じ値となっているが、上述したように満充電電圧以下の閾値でも良い。

　ただし、この場合はステップＳ２２０で満充電電圧以下の閾値を越えたと判断されてステップＳ２３０に移った後の両者の充電において、鉛蓄電池１２の方がキャパシタ１２よりも先に満充電状態となる、または鉛蓄電池１２とキャパシタ１１がほぼ同時に満充電となるように閾値Ｂを設定することが好ましい。

　仮に、閾値Ｂの値が鉛蓄電池１２の満充電電圧値よりも極端に低い場合、ステップＳ２３０へと早々に移行し、キャパシタ１１の充電が開始されることとなる。

　このとき、キャパシタ１１の方が鉛蓄電池１２よりも電圧値が低かったとしても、鉛蓄電池１２よりも入力特性（電流の受け入れやすさ）が大きなキャパシタ１１の方が先に充電完了する可能性が高く、鉛蓄電池１２の充電が完了しないまま充電装置３は充電終了することとなる。

　鉛蓄電池１２が満充電状態でない状態から自動搬送車１が走行開始すると、キャパシタ１１から鉛蓄電池１２への充電量が多くなるため、キャパシタ１１のエネルギー消費が激しく、早期に予備電源である鉛蓄電池１２から放電させなければならない。

　鉛蓄電池１２の充電不足が原因で主電源であるキャパシタ１１の放電が加速してしまうと、予備電源として鉛蓄電池１２を搭載している意味がなくなるようになる。したがって、閾値Ｂは鉛蓄電池１２の満充電電圧値に近い値に設定することが望ましい。

　以上、本実施例に示した蓄電システムによって、充電ステーションの充電装置による充電時に予備電源である鉛蓄電池を確実に満充電させることができ、走行稼働時に必要な予備電源としてのバックアップ性能を確保することができる。

　本実施例では、本発明の第１の実施形態に示した蓄電システムよりも簡易な構成とした蓄電システムの例を説明する。

　図１１に示す第２の実施形態の蓄電システム１０においては、図３に示した第１の実施形態における蓄電システム１０の構成と比較して、充放電回路１３内のスイッチＳＷ２及び鉛蓄電池充電器１８を含む電気的配線路が省かれている点が異なる。つまり、鉛蓄電池１２は突入電流防止用抵抗１７及びこれと直列に接続されたスイッチＳＷ３と接続され、更にスイッチＳＷ１とプラス側端子１９ａの間の電気的配線路に接続されている。

　図１１の蓄電システム１０のうち、既に説明した図３に示された同一の参照番号が付された構成要素は同一の構成要素、或いは同一機能、或いは均等の機能を有するものである。

　本実施例における蓄電システムの動作は、自動搬送車１の走行中、或いは充電中に鉛蓄電池充電器１８によるトリクル充電が鉛蓄電池１２に対して実行されないこと以外は第１の実施の形態で説明した動作と同様の動作を行なうものである。

　図１２は、自動搬送車１が充電ステーション２にて充電装置３から蓄電システム１０に充電しているときに、制御装置１４が行うスイッチＳＷ１、ＳＷ３の制御手順を示すフローチャートである。

　自動搬送車１が充電ステーション２に設置される充電装置３と接続されて充電が開始されると、制御装置１４はステップＳ３００にて鉛蓄電池１２が満充電状態にあるかどうかを判定する。

　ステップＳ３００にて、鉛蓄電池１２が満充電状態にあると判定された場合、ステップＳ３１０へ進み、充放電回路１３内のスイッチＳＷ１をＯＮにし、スイッチＳＷ３をＯＦＦにそれぞれ制御する。そして、この場合は鉛蓄電池１２が満充電状態であるので、キャパシタ１１に対して集中的に充電を実行する。

　一方、ステップＳ３００にて、鉛蓄電池１２が満充電状態にないと判定された場合はステップＳ３２０へと進み、充放電回路１３内のスイッチＳＷ１をＯＦＦにし、スイッチＳＷ３をＯＮにそれぞれ制御する。そして、この場合は鉛蓄電池１２が充電不足状態であるので、鉛蓄電池１２に対して集中的に充電を実行する。

　この充電状態で、制御装置１４には鉛蓄電池電圧検出手段１６から鉛蓄電池１２の電圧が入力されているので、ステップＳ３３０において充電中の鉛蓄電池１２の電圧が閾値Ｂを越えたかどうかを判定する。

　ステップＳ３３０において、鉛蓄電池電圧が閾値Ｂを越えたと判定されると、ステップＳ３１０へと進んで充放電回路１３内のスイッチＳＷ１がＯＮ、スイッチＳＷ３がＯＦＦにそれぞれ制御される。この場合キャパシタ１１が集中的に充電される。

　更に、この状態においてステップＳ３４０でキャパシタ１１が満充電状態になったと判断されるとステップＳ３５０に進んで充電終了処理を実行する。この場合も、実施例１で説明したようにステップＳ３４０及びステップＳ３５０の機能を充電ステーション側の充電装置に実行させても良いものである。

　以上のスイッチ制御を行うことで、キャパシタ１１よりも先に予備電源である鉛蓄電池１２が満充電されるため、キャパシタ１１が満充電となり充電終了する際には確実に鉛蓄電池が満充電状態となっている。よって、走行稼働時に必要な予備電源としてのバックアップ性能を確保することができる。

　尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

　また、実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加/削除/置換をすることが可能である。

　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。

　また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

　１…自動搬送車、Ｒ…所定経路、２…充電ステーション、３…充電装置、４a,４b…リレー、５…駆動制御装置、６…電動機、７…受電端子、８a、８ｂ…駆動輪、９a、９b…従動輪、１０…蓄電システム、１１…キャパシタ、１２…鉛蓄電池、１３…充放電回路、１４…制御装置、１４１…充電状態判定部、１４２…スイッチ駆動制御部、１５…キャパシタ電圧検出手段、１６…鉛蓄電池電圧検出手段、１７…突入電流防止用抵抗、１８…鉛蓄電池充電器、１８１…片方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８２…電流制限抵抗、１８３…逆電流防止用ダイオード、１９a…蓄電システムプラス側端子（受電端子側）、１９ｂ…蓄電システムプラス側端子（駆動制御装置側）、ＳＷ１～ＳＷ３…スイッチ。

Claims

　負荷に電力を供給して前記負荷を駆動する主蓄電装置と、前記負荷に補助的に電力を供給して前記負荷を駆動する補助蓄電装置と、前記主蓄電装置の充電量が所定以上では前記主蓄電装置から前記負荷に電力を供給させ、前記主蓄電装置の残存充電量が前記所定以下になると前記補助蓄電装置からも前記負荷に電力を供給させる切り換え手段を備えた蓄電システムにおいて、
　前記主蓄電装置と前記補助蓄電装置を充電する際に、前記補助蓄電装置が所定充電量に達した以後に、前記主蓄電装置が所定充電量に達するように充電させる充電制御手段を備えたことを特徴とする蓄電システム。
　請求項１に記載の蓄電システムにおいて、
　前記充電制御手段は、前記補助蓄電装置の残存充電量を検出する第１の充電量検出手段からの信号が所定充電量以下の場合は前記補助蓄電装置に充電のための電力を供給し、前記補助蓄電装置が満充電状態になると前記補助蓄電装置への電力の供給を停止すると共に前記主蓄電装置に充電のための電力を供給することを特徴とする蓄電システム。
　請求項２に記載の蓄電システムにおいて、
　前記充電制御手段は、前記主蓄電装置が満充電状態になると前記補助蓄電装置も含めて充電を終了させることを特徴とする蓄電システム。
　請求項３に記載の蓄電システムにおいて、
　前記充電制御手段は、前記主蓄電装置を充電しているときは前記補助蓄電装置に対してトリクル充電を行なうことを特徴とする蓄電システム。
　請求項４に記載の蓄電システムにおいて、
　前記主蓄電装置は前記補助蓄電装置に比べて同じ充電電力に対して早く充電される特性を有していることを特徴とする蓄電システム。
　請求項５に記載の蓄電システムにおいて、
　前記主蓄電装置はキャパシタであり、前記補助蓄電装置は鉛蓄電池であることを特徴とする蓄電システム。
　請求項１に記載の蓄電システムにおいて、
　前記充電制御手段は、前記主蓄電装置と受電端子を結ぶ電気的配線路に設けた第１のスイッチ手段と、前記補助蓄電装置と受電端子を結ぶ電気的配線路に設けた第２のスイッチ手段を備え、前記補助蓄電装置の残存充電量が所定以下の場合は前記第１のスイッチ手段によって前記主蓄電装置と前記受電端子の接続を解除すると共に、前記第２のスイッチ手段によって前記補助蓄電装置と前記受電端子を接続することを特徴とする蓄電システム。
　請求項７に記載の蓄電システムにおいて、
　前記充電制御手段は、前記補助蓄電装置が満充電状態になると前記第２のスイッチ手段によって前記補助蓄電装置と前記受電端子の接続を解除すると共に、前記第１のスイッチ手段によって前記主助蓄電装置と前記受電端子を接続することを特徴とする蓄電システム。
　請求項８に記載の蓄電システムにおいて、
　前記充電制御手段は、前記第２のスイッチ手段が設けられた電気的配線路とは並列に前記受電端子と前記補助蓄電装置を結ぶ電気的配線路に設けられた第３のスイッチ手段を有し、この第３のスイッチ手段は、前記補助蓄電装置の残存充電量が所定以下の場合は前記補助蓄電装置と前記受電端子の接続を解除され、前記補助蓄電装置が満充電状態になると前記補助蓄電装置と前記受電端子が接続されるように制御されることを特徴とする蓄電システム。