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TWI380941B - Moving body - Google Patents

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TWI380941B
TWI380941B TW096134067A TW96134067A TWI380941B TW I380941 B TWI380941 B TW I380941B TW 096134067 A TW096134067 A TW 096134067A TW 96134067 A TW96134067 A TW 96134067A TW I380941 B TWI380941 B TW I380941B
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Murata Machinery Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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Description

移動體
該發明是關於對於移動體的供電，尤其是關於可自由充放電的輔助電源。
在習知的堆高式起重機或頂棚運行車、有軌道台車等的移動體，為了將來自於供電線的消耗電力進行電平調整，是使用雙電層電容器或鎳-氫電池等的輔助電源(專利文獻1)。可是在專利文獻1中，只將再生電力充電到輔助電源，所以在電力峰值時所能供給的電力減少，而在得不到再生電力時，可從輔助電源取出的電力又變得更小。
〔專利文獻〕
日本特開2003-63613
該發明的課題，藉由以主電源的剩餘電力與再生電力，來充電輔助電源，能更減少主電源的容量。在該發明所增加的課題，是以簡單的控制來控制輔助電源，來吸收再生電力，並且將主電源的電力進行電平調整。在該發明所增加的課題，容量較小的輔助電源也能確實地吸收再生電力。
該發明，是包含有：由從非接觸供電線受電的受電線圈所構成的主電源、可充放電的輔助電源、及電力再生式且動作不同的複數的馬達；且具備有藉由上述各電源來作動的負荷之移動體，設置有：來切換輔助電源與主電源及負荷的連接之控制部；根據對於移動體的動作指令，來預測藉由上述複數的馬達所再生的能量的預測手段；以及根據上述受電線圈的輸出來判斷是否為上述負荷的電力峰值時的判斷手段；當上述負荷的電力峰值時，以輔助電源與主電源的雙方的電力將負荷驅動，在上述電力峰值時以外，如果輔助電源的充電量超過第一預定值，則從輔助電源放電將上述負荷驅動，並且使該第一預定值因應於以預測手段所預測的再生能量而變化，在輔助電源的充電量為第一預定值以下且第二預定值以上，以主電源的電力驅動上述負荷，並且當從上述複數的馬達中的任一馬達產生再生電力時，則以上述複數的馬達中的其他馬達消耗再生電力，在輔助電源的充電量小於第二預定值，則藉由主電源將輔助電源充電，並且以來自上述馬達的再生電力將輔助電源充電。
而第一預定值，最好為較能吸收再生電力的部分的輔助電源的額定充電量更小的值，第二預定值最好是當電力 峰值時能從輔助電源繼續放電的值。
在該發明，由於是以再生電力與主電源的剩餘電力來充電輔助電源，所以能儲蓄很大的電力。尤其是即使在移動體持續不會產生再生電力的動作時，也能在電力峰值以外的時期來充電輔助電源，而能將主電源的電力進行電平調整。
這裡當因為輔助電源的充電量超過第一預定值，而使輔助電源放電時，充電量具有能吸收再生電力的空間。而在輔助電源的充電量小於第二預定值且在馬達的電力峰值時以外，藉由主電源來充電輔助電源時，能儲存以主電源進行備用的電力。並且設置有：根據對於移動體的動作指令，用來預測以上述馬達所再生的能量的預測手段，當將輔助電源的充電量控制在能吸收再生能源的值以下時，能儘可能地增加輔助電源的充電量，並且能確實地吸收再生電力。
以下顯示用來實施本發明的最佳實施例。
〔實施例〕
第1圖~第6圖，以堆高式起重機2為例來顯示實施例的移動體。移動體除了堆高式起重機之外，還有頂棚運 行車或有軌道台車等，種類是任意的。4是高頻電源，經由高頻供電線5藉由非接觸供電方式來供電到作為主電源的受電線圈6，高頻供電線5是舖設成與堆高式起重機2的運行軌道平行。
8是電源控制部，雙電層電容器控制部10，用來控制雙電層電容器12，也可以是雙電層電容器以外的電容器或可充電的二次電池等。電源控制部8，是用來控制：受電線圈6與電容器控制部10、及各種控制部14~17與雜電源18的連接。從受電線圈6供給到電源控制部8的電流為is，受電線圈的電壓為vs，這是顯示主電源側的狀態的資料。電容器控制部10與電源控制部8之間的電流為ic，電容器電壓為vc，這是顯示雙電層電容器12的狀態的資料。從電源控制部8朝向電容器控制部10的控制訊號為dc。電流從電容器控制部10流到電源控制部8稱為放電，此時電流ic為+，電流從電源控制部8流向電容器控制部10稱為充電，此時電流ic為-。
M1~M4是驅動用的馬達，雖然都是電力再生式的馬達，而至少將運行馬達M1與升降馬達M2作為電力再生式的馬達。而M3是用來使堆高式起重機2的升降台上的滑動叉架等的移載手段進行迴旋的迴旋馬達，M4是滑動叉架的驅動馬達。而移載手段並不限於滑動叉架，也可是水平多關節機械臂等。運行控制部14，是藉由VVVF控制等來驅動運行馬達M1，升降控制部15是以同樣的方式來控制升降馬達M2，迴旋控制部16同樣地控制迴旋馬達 M3，叉架控制部17同樣地控制叉架驅動馬達M4。雜電源18將電力供給到風扇過濾器單元20的風扇等，並且將電力供給到用來控制堆高式起重機2全體的主控制部22。而主控制部22，對從電源控制部8~雜電源18的各控制部、及風扇過濾器單元20來供給控制訊號。
如第2圖所示，在電源控制部8設置再生能量預測部24，預測之後發生的再生能量的量。再生能量的預測，是根據來自於主控制部22的搬運指令，在搬運指令顯示進行裝載貨物的位置與卸下貨物的位置。藉此，堆高式起重機2，從現在的位置空載運行至要進行裝載貨物的位置，使升降台升降到進行裝載貨物的高度。在裝載貨物之後，以載貨狀態運行到進行卸貨的位置而升降。在該過程，藉由運行馬達減速、及升降台的下降，而產生了再生能量。
來自於運行馬達的再生能量，是在堆高式起重機減速的過程所產生的。減速時所產生的再生能量，是以：開始減速時的速度、及包含貨物的重量的堆高式起重機全體的重量所決定。於是在運行距離較短，而堆高式起重機沒有達到穩定速度的狀態開始減速時，再生能量會變小。來自於升降馬達的再生能量，不管是有裝載物品或是空載的狀態，都會因為下降而產生，而有裝載物品的狀態再生能量較大。再生能量預測部24，是將搬運指令中的運行速度及升降高度及有無裝載物品的區別，儲存為用來轉換再生能量的常數。
電容器控制台26，根據受電線圈6的輸出電壓vs或 來自於受電線圈的輸出電流is，將主電源的受電線圈6側的狀態反應於控制。在雙電層電容器12，以電容器電壓vc為基礎來評估充電量，使雙電層電容器12的充電量在預定的範圍內變化。例如用運行馬達M1消耗以升降馬達M2所產生的再生能量的方式，將以再生能量預測部24所預測的再生能量分配到其他負荷的驅動，過剩部分則使用於雙電層電容器12的充電。電容器控制台26，會將該控制儲存為需要的資料。
在第3圖~第6圖，示意性地顯示了電容器控制台26的資料。雙電層電容器的電壓vc有最大值與最小值，在該範圍內使電容器電壓vc變化。在電容器電壓vc的變動範圍的中心附近設置控制中心，若電容器電壓較控制中心加上預定的安全係數的電壓更增加的話，則將過度充電的部分予以放電，若電容器電壓較從控制中心的電壓減去預定安全係數的電壓更低的話，則將不夠的部分予以充電。即使電容器電壓vc在放電範圍內，而當產生再生能量時，會將其吸收(充電)，即使電容器電壓vc在充電範圍內，當受電線圈電壓變低時，會放電而補充該部分。安全係數也可以是0，控制中心加上安全係數的電壓為第一預定值，從控制中心減去安全係數的電壓為第二預定值。從受電線圈的輸出電壓vs來評估主電源側的狀態，以雙電層電容器來備份，讓受電線圈的輸出電壓vs不低於其最小值。
在電容器控制台，儲存著：從雙電層電容器放電或是 充電、或不使雙電層電容器作動(充放電電流=0)的區別，充電或放電只要記載為ON/OFF的資料即可，或更詳細地記載為充放電電流ic也可以。電容器電壓vc若從控制中心增加的話，則從電容器放電，減少的話則充電到電容器。而若受電線圈電壓vs較控制中心更增加的話，充電為產生剩餘電力，而若較控制中心更低的話，則為了備用主電源而放電。而以預測再生能量使在控制台的電容器電壓vc的最大值減少，若電容器電壓vc大於，從充電量的最大值變小相當於預測再生能量的值的話，則放電。
第4圖是顯示，沿著第3圖的圖表的左上與右下之間的對角線方向的放電電流ic的目標值。在電容器電壓高，且受電線圈電壓低的區域放電。而為了能吸收下次所產生的再生能量，預先使電容器電壓降低。當受電線圈的輸出電壓升高，且電容器電壓降低時，則進行充電。
第5圖顯示沿著第3圖的V-V方向的資料。受電線圈的輸出電壓vs有其余裕，所以控制讓電容器電壓vc在控制中心附近，而控制成可進行預測再生能量部分的充電。
第6圖顯示了沿著第3圖的Vi-Vi線的控制資料。這裡因為受電線圈的輸出電壓vs較低，所以使電容器放電進行備用。在該情況，藉由來自於電容器的放電，則能吸收再生能量。第6圖的狀態，是藉由馬達M1~M4等而產生消耗電力的峰值的狀態，放電使電容器電壓不低於最小值。
針對實施例加以補充。也可不需要將所有再生能量充電到雙電層電容器12，而將再生能量優先分配到其他馬達的驅動，而將剩餘的能量充電到雙電層電容器12。而在馬達M1~M4等所造成的消耗電力的峰值，當受電線圈6的輸出電壓vs有其余裕時，則不需要使雙電層電容器12放電。
實施例可以得到以下的效果。(1)藉由雙電層電容器12能確實地吸收再生能量。因此不需要以電阻等使剩餘的能量發熱而浪費。(2)雙電層電容器12，是以再生電力與來自於受電線圈6的剩餘電力而充電，所以即使在裝載狀態使升降台上升、或空載狀態使升降台下降等的再生能量較小的搬運指令反覆，也能在堆高式起重機的運行或升降之間的物品的移載時期來充電，能確實地將受電線圈6的電力予以後備。(3)藉由預測下次搬運指令、或至下下次的搬運指令的再生能量，則能正確地求出雙電層電容器12所需要的空置容量。因此能增加雙電層電容器12的平均充電量，能以小電容器得到大後備量。(4)藉由使用受電線圈的狀態、電容器的狀態、及再生能量的預測值，則能以簡單的控制來有效率地驅動雙電層電容器。
2‧‧‧堆高式起重機
4‧‧‧高頻電源
5‧‧‧高頻供電線
6‧‧‧受電線圈
8‧‧‧電源控制部
10‧‧‧雙電層電容器控制部
12‧‧‧雙電層電容器
14‧‧‧運行控制部
15‧‧‧升降控制部
16‧‧‧迴旋控制部
17‧‧‧叉架控制部
18‧‧‧雜電源
20‧‧‧風扇過濾器單元
22‧‧‧主控制部
24‧‧‧再生能量預測部
26‧‧‧電容器控制台
M1~M4‧‧‧馬達
第1圖是顯示實施例的移動體的電源系統的方塊圖。
第2圖是實施例的控制部的方塊圖。
第3圖是實施例的電容器控制台的資料的示意顯示圖 。
第4圖是沿著第3圖的控制台的對角方向，來自於雙電層電容器的充放電電流的示意顯示圖。
第5圖是沿著第3圖的控制台的V-V方向，來自於雙電層電容器的充放電電流的示意顯示圖。
第6圖是沿著第3圖的控制台的Vi-Vi方向，來自於雙電層電容器的充放電電流的示意顯示圖。
6‧‧‧受電線圈
8‧‧‧電源控制部
10‧‧‧雙電層電容器控制部
12‧‧‧雙電層電容器
22‧‧‧主控制部
24‧‧‧再生能量預測部
26‧‧‧電容器控制台
ic‧‧‧電流
vc‧‧‧電壓
dc‧‧‧控制訊號
vs‧‧‧輸出電壓
is‧‧‧電流

Claims (1)

  1. 一種移動體，是包含有：由從非接觸供電線受電的受電線圈所構成的主電源、可充放電的輔助電源、及電力再生式且動作不同的複數的馬達；且具備有藉由上述各電源來作動的負荷之移動體，設置有：來切換輔助電源與主電源及負荷的連接之控制部；根據對於移動體的動作指令，來預測藉由上述複數的馬達所再生的能量的預測手段；以及根據上述受電線圈的輸出來判斷是否為上述負荷的電力峰值時的判斷手段；當上述負荷的電力峰值時，以輔助電源與主電源的雙方的電力將負荷驅動，在上述電力峰值時以外，如果輔助電源的充電量超過第一預定值，則從輔助電源放電將上述負荷驅動，並且使該第一預定值因應於以預測手段所預測的再生能量而變化，在輔助電源的充電量為第一預定值以下且第二預定值以上，以主電源的電力驅動上述負荷，並且當從上述複數的馬達中的任一馬達產生再生電力時，則以上述複數的馬達中的其他馬達消耗再生電力，在輔助電源的充電量小於第二預定值，則藉由主電源將輔助電源充電，並且以來自上述馬達的再生電力將輔助電源充電。
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