作業車の二次電池充電マネージメント方法及び充電システム
【課題】電気作業車に取り付ける二次電池の使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率化して、該二次電池の運用を効率良く行うことができる、作業車の二次電池充電マネージメント方法及び充電システムを提供する。
【解決手段】複数のフォークリフト（作業車）１〜４へ各々電源を供給するリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの残量を取り込むステップと、複数の作業車１〜４の現在から所定時間後までの予想消費電力を演算するステップと、リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの残量と該予想消費電力との差から、複数の作業車１〜４の電池交換優先順位を定めるための指標値を演算するステップと、前記指標値及び前記リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電受け入れ可能な許容量に基づき、該当する作業車１〜４に対して、帰還指令を出力するステップと、を有する。
【解決手段】複数のフォークリフト（作業車）１〜４へ各々電源を供給するリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの残量を取り込むステップと、複数の作業車１〜４の現在から所定時間後までの予想消費電力を演算するステップと、リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの残量と該予想消費電力との差から、複数の作業車１〜４の電池交換優先順位を定めるための指標値を演算するステップと、前記指標値及び前記リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電受け入れ可能な許容量に基づき、該当する作業車１〜４に対して、帰還指令を出力するステップと、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電池により駆動される電気作業車に係り、特に、電気作業車に取り付ける充電池の使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率の良いものとすることが可能な、作業車の二次電池充電マネージメント方法及び充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気式フォークリフト等の電気作業車に搭載用の鉛電池の場合、急速充電（満充電を数時間以内に完了する）はできず、８時間程度までの連続稼働に対して、８時間以上をかけての緩充電（標準的な、電池に無理をかけない方式）を行う。緩充電では満充電での稼働時間に対して充電時間はそれと同じかそれ以上の時間を要する。
このため、高稼働のユーザー（２４時間フル、あるいはそれに近い１日に占める１台当りの電気作業車の稼働時間が長いユーザー）では、１台のフォークリフフトに２〜３個の交換用鉛電池パックを用意し、搭載している電池パックの電気残量が無くなると、予め充電済みのものと交換ローテーションする。
【０００３】
鉛電池パックが電気作業車に搭載中のものと交換用の計２個である場合には、８時間充電した直後の鉛電池パックを即座に、電気作業車に搭載する必要があるが、充電直後の鉛電池パックは加熱しており、放置冷却する必要性がある。その冷却を行わずに直に電気作業車に搭載して使用すると、電池パックの寿命の劣化が目立って早まる。そのため多くのユーザー（特に欧米）では、２４時間の電気作業車の使用において、１台の電気作業車に対して３個の鉛電池パック（搭載中１個＋交換用２個）を用意する、すなわち、８時間の電気作業車での搭載及び使用に対して１個、充電器での８時間の充電に対して１個、充電後８時間の冷却に対して１個、合計３個もの鉛電池パックを用意して、８時間毎のローテーションスケジュールを組んで運用している。
【０００４】
なお、電気作業車である電気式フォークリフトに使用されるバッテリ又はその交換管理について、特許文献１〜３に示される技術が示されている。この中で、例えば、引用文献１に示されるフォークリフト用バッテリの充電システムでは、バッテリを充電するための充電器と、バッテリの引き出し操作を行ったことを検出して、その検出信号を出力する検出手段と、検出手段における検出信号に応答して、充電器を制御する制御手段とを含み、バッテリ引き出し検出信号の検出後の最初の１回の充電を均等充電として、バッテリダメージを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１８５９６号公報
【特許文献２】特開２００４−２６６８９２号公報
【特許文献３】特開２００４−３２８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した電気作業車の駆動に際して、鉛電池を使用した場合には、充電に長時間を要し、鉛電池であるから、質量が大きく、取り扱い及び管理が面倒である。さらに、前述したようなローテーションスケジュールで鉛電池を運用した場合には、４台の電気作業車を有するユーザーにとっては、４台の緩充電器（充電時間：８時間以上）と、４台（電気作業車）×３個／台＝１２個の鉛電池パックが必要となり、このようなユーザーでは、充電とバッテリ保管のために、貴重な倉庫内面積が占有されるという問題も発生していた。
【０００７】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、電気作業車に取り付ける二次電池に例えば例としてリチウムイオン電池のような急速充電可能なものを使用し、該二次電池の使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率化して、該二次電池の運用を効率良く行うことができる、作業車の二次電池充電マネージメント方法及び充電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。すなわち、本発明に示される作業車の充電マネージメント方法によれば、複数の作業車へ各々電源を供給する二次電池の残量を取り込むステップと、複数の作業車の現在から所定時間後までの予想消費電力を演算するステップと、前記二次電池の残量と該予想消費電力との差から、前記複数の作業車の電池交換優先順位を定めるための指標値を演算するステップと、前記指標値及び前記二次電池の充電受け入れ可能な許容量に基づき、該当する作業車に対して、帰還指令を出力するステップと、を有することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明では、二次電池を搭載し、該二次電池から供給される電力によって作動する複数の作業車と、該作業車との間で通信を行うとともに、前記二次電池を充電する充電基地と、から構成された作業車の二次電池充電システムにおいて、前記複数の作業車の各々において、該作業車に電源を供給する二次電池の残量を測定する電池残量センサと、複数の作業車の各々において、該作業車の消費電力を測定する消費電力センサと、これら電池残量センサ、消費電力センサから得られたデータを前記充電基地へ送信するとともに、前記充電基地から前記複数の作業車へ充電を行わせるための帰還指令を送信する通信手段と、を有し、前記充電基地は、前記消費電力センサから受信したデータと、各作業車の作業予定データとから前記作業車の現在から所定時間経過後までの予想消費電力を算出するとともに、演算された予想消費電力と前記電池残量との差から、前記複数の作業車の電池交換優先順位を定め、該優先順位に従って該当する作業車を、前記充電基地へ戻る旨の帰還指令を出力する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の作業車から取り込んだ二次電池の残量と、該作業車の現在から所定時間後までの予想消費電力との差から、該作業車の電池交換優先順位を定めるための指標値を演算し、該指標値及び二次電池の充電受け入れ可能な許容量に基づき、該当する作業車に対して、帰還指令を出力するようにした。そして、このような作業車の運用及び二次電池の充電順位によって、作業車に取り付ける二次電池の使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率化して、該二次電池の運用を効率良く行うことができ、その結果、従来のように予備電池を余計に用意する必要が無く、二次電池の効率的な運用が可能となる。
【００１１】
また、本発明によれば、複数の作業車にそれぞれ装填される二次電池の使用可能時間と、充電器による該二次電池の充電受け入れ可能な許容量とに基づき、これら複数の作業車の運用及び二次電池の充電スケジュールとを予め定め、該スケジュールに従って、該作業車による作業を実行させるようにした。そして、このような作業車の二次電池充電システム及び充電マネージメント方法によって、作業車に取り付ける二次電池の使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率化して、該二次電池の運用を効率良く行うことができ、その結果、従来のように予備電池を余計に用意する必要が無く、二次電池の効率的な運用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る二次電池充電システムの全体図である。
【図２】図１の制御部を中心とした制御ブロック図である。
【図３】制御部の制御内容を示すフローチャートである。
【図４】実施例１に係るフォークリフトの運用及びリチウムイオン電池の充電スケジュールを具体的に示すタイムチャートである。
【図５】実施例２に係る二次電池充電システムの全体図である。
【図６】図５の制御部を中心とした制御ブロック図である。
【図７】制御部の制御内容を示すフローチャートである。
【図８】実施例２に係るフォークリフトの運用及びリチウムイオン電池の充電スケジュールを具体的に示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施例１］
本発明の実施例１として示した充電マネージメント方法及び該充電マネージメント方法を使用した二次電池充電システムについて、図１〜図４を参照して説明する。
【００１４】
本実施例では、図１及び図２に示すように、電気作業車であるフォークリフトを４台（図面に、作業車１、作業車２、作業車３、作業車４として示す）使用し、二次電池として急速充電可能なリチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ）を５個使用し、バッテリ充電器を１台使用している。
なお、５個のリチウムイオン電池の中で、４個は充電を完了した状態で４台のフォークリフトにそれぞれ装填され、１個は予備電池として使用される。
【００１５】
また、バッテリ充電器は、リチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ）を急速充電を可能とするものであって、通常では、４時間のリチウムイオン電池の使用に対して１時間の急速充電を行うことにより、再び、４時間の使用が可能となる。このようなリチウムイオン電池では、４時間稼動した場合に１時間で充電が完了し、８時間稼動した場合に２時間で充電が完了するが、本例では、リチウムイオン電池を（最大）４時間使用し、その後、１時間で充電を完了させる「急速充電」の場合について説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る二次電池充電システムの全体を示す概略図であって、符号１〜４は電気作業車（作業車１、作業車２、作業車３、作業車４）となるフォークリフトである。このフォークリフト１〜４には、上述したリチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ：後述する）がそれぞれ装填されるとともに、図２に詳細に示すように、該リチウムイオン電池の残量を測定する電池残量センサ１Ａ〜４Ａと、該フォークリフト１〜４の消費電力を測定する消費電力センサ１Ｂ〜４Ｂと、該フォークリフト１〜４の位置を示す位置センサ１Ｃ〜４Ｃとがそれぞれ設けられている。
【００１７】
また、図１に符号１０で示すものは基地局であって、この基地局１０には、フォークリフト１〜４を制御するための制御部Ｃ１、フォークリフト１〜４に装填されたリチウムイオン電池を充電するための１台のバッテリ充電器１１が設けられている。
また、この基地局１０と、フォークリフト１〜４との間には、通信手段１２が設けられており、この通信手段１２を通じて、フォークリフト１〜４の電池残量センサ１Ａ〜４Ａ、消費電力センサ１Ｂ〜４Ｂ、及び位置センサ１Ｃ〜４Ｃの検出データが制御部Ｃ１に供給され、一方、制御部Ｃ１からフォークリフト１〜４へは、リチウムイオン電池を充電するための帰還指令が出力されるようになっている。
また、制御部Ｃ１には、該制御部Ｃ１での演算結果を表示するための表示部１３、各種データを入力するための入力手段１４が設けられている。
【００１８】
前記制御部Ｃ１は、図２に示すように、信号送受信部２０、指標値演算部２１、充電スケジュール決定部２２を有するものであり、信号送受信部２０では、通信手段１２を通じて、フォークリフト１〜４から、電池残量センサ１Ａ〜４Ａ、消費電力センサ１Ｂ〜４Ｂ、位置センサ１Ｃ〜４Ｃでの検出データを受信し、また、フォークリフト１〜４に対して充電のための帰還信号を発信する。
【００１９】
また、前記制御部Ｃ１の指標値演算部２１では、電池残量センサ１Ａ〜４Ａ、消費電力センサ１Ｂ〜４Ｂ及び位置センサ１Ｃ〜４Ｃの検出データに基づき、いずれのフォークリフト１〜４を基地局１０に帰還させて、バッテリ充電器１１にてリチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ）の充電を行わせるかの判断因子となる、指標値（Ｚｎ）を計算する。このような指標値（Ｚｎ）の計算は、例えば「Ｚｎ＝Ｑｎ−（Ｌｎ＋ｆ（Ｗｎ））」という計算式を用いて行われる。ここで、「Ｑｎ」は、電池残量センサ１Ａ〜４Ａでの検出データを基にしたリチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ）の電池残量を示す値である。「Ｌｎ」は、外に出ているフォークリフト１〜４が基地局１０に戻るまでに要する電力量を示す値であり、位置センサ１Ｃ〜４Ｃからの検出データと予め記憶させておいた単位時間当たりの消費電力値とから計算する。また、「ｆ（Ｗｎ）」は、予め定めたおいた直近（例えば１０分先）までの電力消費量を示す値であって、消費電力センサ１Ｂ〜４Ｂからの検出データを基にして計算する。
【００２０】
また、前記制御部Ｃ１の充電スケジュール決定部２２では、指標値演算部２１で計算された指標値（Ｚｎ）を、フォークリフト１〜４毎に計算した指標値（Ｚｎ）を比較して、リチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ）の消耗の度合いから電池交換の優先順位を付けるとともに、該優先順位に従って、指標値（Ｚｎ）が最小となるフォークリフト１〜４を基地局１０に帰還させる指示を出力する。そして、このような帰還指示に基づき、該フォークリフト１〜４に搭載されていたリチウムイオン電池を、バッテリ充電器１１にて充電済のリチウムイオン電池と交換する作業を行わせる。
【００２１】
ここで、フォークリフト１〜４の作業内容、及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの交換手順について、図３に示す前記制御部Ｃ１の処理ステップと、図４に示すタイムチャートを参照して説明する。
【００２２】
なお、図４のタイムチャートにおいて、リチウムイオン電池Ａ〜Ｄはそれぞれのフォークリフト１〜４に最初に搭載され、リチウムイオン電池Ｅは予備に用意されると、規定する。また、フォークリフト１〜４による荷役作業を開始（開始時間８時）するに当たり、各リチウムイオン電池Ａ〜Ｅは予めフルに充電されていることを前提とする。また、図４のタイムチャートに示すリチウムイオン電池の交換処理は、〔１〕バッテリ充電器１１でのリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電時間（本例では１時間）、〔２〕フォークリフト１〜４の台数（本例では４台）、〔３〕予備電池及びバッテリ充電器１１の個数（本例では各１個）、〔４〕（リチウムイオン電池Ａ〜Ｄの）フォークリフトの標準運用での最大使用可能時間（本例では４時間）に基づくものであり、このような〔１〕〜〔４〕のデータは入力手段１４を通じて予め制御部Ｃ１に入力しておく。
【００２３】
《ステップ１》
全車が朝８時に出発した後、予め定めた一定の時間間隔（例えば５分間隔）に、フォークリフト１〜４から、電池残量センサ１Ａ〜４Ａ、消費電力センサ１Ｂ〜４Ｂ、位置センサ１Ｃ〜４Ｃからの検出データを受信する。
【００２４】
《ステップ２》
ステップ１でのデータ受信に基づき、各フォークリフト１〜４における指標値（Ｚｎ）を、先の演算式から予め定めた一定時間毎（例えば５分間隔）に演算する。
【００２５】
《ステップ３》〜《ステップ４》
ステップ２で計算した各フォークリフト１〜４毎の指標値（Ｚｎ）を比較して、リチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ）の消耗の度合いから電池交換の優先順位を付けた後（ステップ３）、優先順位の高い１台のフォークリフト１〜４を基地局１０に帰還させて、そのリチウムイオン電池を交換する（ステップ４）。
具体的には、図４のタイムチャートに示すように、例えば９時の時点で、フォークリフト１が非常に負荷の大きい作業をしており、リチウムイオン電池Ａが他のリチウムイオン電池Ｂ〜Ｅと比較して大きく消耗していると判断した場合には、フォークリフト１を基地局１０に帰還させて、予め８時から充電しておいた予備電池であるリチウムイオン電池Ｅと交換する。そして、ここでフォークリフト１から取り外したリチウムイオン電池Ａは、バッテリ充電器１１で充電する。
【００２６】
その後、１０時の時点でフォークリフト３が負荷の大きい作業をしており、リチウムイオン電池Ｃが他のリチウムイオン電池と比較して大きく消耗していると判断した場合には、フォークリフト３を基地局１０に帰還させて、予め充電しておいた先のリチウムイオン電池Ａと交換する。そして、ここでフォークリフト３から取り外したリチウムイオン電池Ｃは、バッテリ充電器１１で充電する。
その後、１１時の時点でフォークリフト４が負荷の大きい作業をしており、リチウムイオン電池Ｄが他のリチウムイオン電池と比較して大きく消耗していると判断した場合には、フォークリフト４を基地局１０に帰還させて、予め充電しておいた先のリチウムイオン電池Ｃと交換する。そして、ここでフォークリフト４から取り外したリチウムイオン電池Ｄは、バッテリ充電器１１で充電する。そして、以上のようなリチウムイオン電池の消耗に応じた交換を繰り返すことによって、フォークリフト１〜４の連続した作業を行わせる。
【００２７】
そして、このようなバッテリ充電器１１での充電処理は、該バッテリ充電器１１の台数及び充電時間に左右されるものであり、従って、上記ステップにて、このようなバッテリ充電器１１でのリチウムイオン電池の受け入れ可能な許容量（１時間に１個のリチウムイオン電池を充電できるという受け入れ可能な許容量）に基づき、前述のリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの交換順位（図４の下段参照）を決定する。また、フォークリフト１〜４による荷役作業が終了した後には、充電処理の末尾に示すように、翌日の処理に備えて全てのリチウムイオン電池Ａ〜Ｅをフル充電する。
【００２８】
以上詳細に説明したように本発明の実施例１に示す電気作業車の二次電池充電システム及び充電マネージメント方法によれば、複数のフォークリフト１〜４の現在から所定時間後までの予想消費電力と、リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの残量との差から、前記複数のフォークリフト１〜４のリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの交換優先順位を定めるための指標値を演算した後、該指標値及び前記バッテリ充電器１１でのリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電受け入れ可能な許容量に基づき、該当するフォークリフト１〜４に対して、帰還指令を出力するようにした。すなわち、このような電気作業車の二次電池充電システム及び充電マネージメント方法によって、フォークリフト１〜４に取り付けるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率化して、該リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの運用を効率良く行うことができ、従来のように予備電池を余計に用意する必要が無く、二次電池の効率的な運用が可能となる。
【００２９】
なお、図４のタイムチャートに示すようなリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの交換順位では、バッテリ充電器１１でのリチウムイオン電池の受け入れ可能な許容量（１時間に１個のリチウムイオン電池を充電できるという受け入れ可能な許容量）に制限されるために、状況に応じて複数のリチウムイオン電池Ａ〜Ｅが順番待ちすることも予想されるが、その場合には、例えば、フル充電せずに部分充電のみで対応する、いずれか１台のフォークリフト１〜４の運転を休止する、予備電池となるリチウムイオン電池／バッテリ充電器１１をもう１台増やす、などで対応すると良い。
【００３０】
また、ステップ２で計算した各フォークリフト１〜４における指標値（Ｚｎ）が、マイナスになる、すなわち、電池容量の残量不足により、現在の作業を完了させるのに支障が出ると判断された場合には、当該作業の中止、スケジュールの変更（予定時間まで待つ）などの措置を行い、例えば、電池残量不足になっていない代替のフォークリフト１〜４により作業を続行させるようにしても良い。
【００３１】
また、上記実施例１では、フォークリフト１〜４を例に挙げたが、これに限定されず、電気自動車、電動式のカートなどの電気作業車に適用しても良い。
このとき、数十キロ、数百キロ遠方まで出向いて荷物を運搬する電気自動車に適用する場合には、電気自動車に搭載したリチウムイオン電池が走行途中で消耗しないように、前述した指標値（Ｚｎ）を常に監視することで、このような作業途中での走行停止というトラブルを未然に防止することができる。
【００３２】
また、図４で示す複数のフォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電順位は一例を示すものであり、上述した〔１〕〜〔４〕のデータ内容、及び作業負荷により刻々と変化する指標値（Ｚｎ）に応じて適宜、変更されることは言うまでもない。
【００３３】
［実施例２］
本発明の実施例２として示した充電マネージメント方法及び該充電マネージメント方法を使用した二次電池充電システムについて、図５〜図８を参照して説明する。実施例２が実施例１と異なる点は、フォークリフト１〜４に搭載したセンサの検出値に基づき電池交換順位を定めるのではなく、予め設定した電池交換スケジュールに従って電池交換を行うようにした点である。
また、実施例１との共通な技術事項は、バッテリ充電器１１によるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの受け入れ可能な許容量（例えば、１時間に１個のリチウムイオン電池を充電できるという受け入れ可能な許容量）に基づき、これら複数のフォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅを予め定めるようにした点である。
【００３４】
図５は、実施例２を示す全体構成図であって、図１との相違点は、符号Ｃ２で示す制御部の制御内容の他、フォークリフト１〜４にセンサ類が備えられていない点である。
【００３５】
ここで、実際例２の制御部Ｃ２は、複数のフォークリフト１〜４にそれぞれ装填されるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの使用可能時間と、バッテリ充電器１１による該リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電受け入れ可能な許容量とに基づき、これら複数のフォークリフト１〜４の運用及び前記リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュールとを予め定めるスケジュール作成部３０と、該スケジュール作成部３０で作成されたフォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュールに従って、前記フォークリフト１〜４の作業を実行させるスケジュール発信部３１とから構成される。
【００３６】
そして、このような制御部Ｃ２の制御内容を、ステップで示すと図７で示すようになる。
《ステップ１》
まず、ステップ１において、フォークリフト１〜４の運用及び前記リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュールを予め定めるために必要な各種データを、入力手段１４を通じて入力する。ここで入力するデータとしては、〔１〕バッテリ充電器１１でのリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電時間（本例では１時間）、〔２〕フォークリフト１〜４の台数（本例では４台）、〔３〕予備電池及びバッテリ充電器１１の個数（本例では各１個）、
〔４〕（リチウムイオン電池Ａ〜Ｄの）フォークリフトの標準運用での最大使用可能時間（本例では４時間）である。
【００３７】
《ステップ２》
次に、スケジュール作成部３０において、複数のフォークリフト１〜４にそれぞれ装填されるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの使用可能時間、及びバッテリ充電器１１による該リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電受け入れ可能な許容量（ステップ１で入力したデータによる）に基づき、これら複数のフォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュール（図８参照）を予め定める。
具体的には、図８で示すように、１時間毎に、バッテリ充電器１１にてリチウムイオン電池Ａ〜Ｅが１個ずつ順番に受け入れ可能なようにするために、まず、作業開始１時間前の朝７時からフォークリフト１に装填するリチウムイオン電池Ａの充電を開始し、その後、８時に、該リチウムイオン電池Ａをフォークリフト１に装填して出発させた後、次のフォークリフト２で使用するリチウムイオン電池Ｂの充電を開始する。その後、９時に、該リチウムイオン電池Ｂをフォークリフト２に装填して出発させた後、次のフォークリフト３で使用するリチウムイオン電池Ｃの充電を開始する。その後、１０時に、該リチウムイオン電池Ｃをフォークリフト３に装填して出発させた後、次のフォークリフト４で使用するリチウムイオン電池Ｄの充電を開始する。
その後、１１時に、該リチウムイオン電池Ｄをフォークリフト４に装填して出発させた後、先に出発しかつ１２時に帰還予定のフォークリフト１で使用するためのリチウムイオン電池Ｅ（予備電池となる）の充電を開始する。その後、１２時に、該リチウムイオン電池Ｅを、４時間が経過して帰還したフォークリフト１に装填して出発させるとともに、該フォークリフト１から取り外したリチウムイオン電池Ａの充電を開始する、というスケジュールを決定する。
そして、このような処理を順次繰り返すことで、フォークリフト１〜４による荷役作業と、バッテリ充電器１１によるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電とを中断することなく連続的に行うことができる。
【００３８】
《ステップ３》
作業開始前に、通信手段１２を通じて、先のステップで決定した図８に示すような、フォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュールを各フォークリフト１〜４に送信し、該スケジュールに従ってフォークリフト１〜４に対して荷役及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電作業を実行させる。
【００３９】
以上詳細に説明したように本発明の実施例２に示す電気作業車の二次電池充電システム及び充電マネージメント方法によれば、複数のフォークリフト１〜４にそれぞれ装填されるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの使用可能時間と、充電器による該リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電受け入れ可能な許容量とに基づき、これら複数のフォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュールとを予め定め、該スケジュールに従って、該フォークリフト１〜４に対して荷役作業及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電作業を実行させるようにした。すなわち、このような作業車の二次電池充電システム及び充電マネージメント方法によって、フォークリフト１〜４に取り付けるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率化して、該リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの運用を効率良く行うことができ、従来のように予備電池を余計に用意する必要が無く、二次電池の効率的な運用が可能となる。
【００４０】
なお、図８で示す複数のフォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュールは一例を示すものであり、上述した〔１〕〜〔４〕のデータ内容に応じて適宜、変更されることは言うまでもない。
【００４１】
なお、上記実施例２では、フォークリフト１〜４を例に挙げたが、これに限定されず、電気自動車、電動式のカートなどの電気作業車に適用しても良い。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、フォークリフト、電気自動車、電動式のカートなど充電池により駆動される電気作業車に係り、特に、電気作業車に取り付ける充電池の使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率の良いものとすることができる、作業車の二次電池充電マネージメント方法及び充電システムに関する。
【符号の説明】
【００４４】
１ フォークリフト（作業車１）
２ フォークリフト（作業車２）
３ フォークリフト（作業車３）
４ フォークリフト（作業車４）
１Ａ〜４Ａ 電池残量センサ
１Ｂ〜４Ｂ 消費電力センサ
Ｃ１ 制御部
Ｃ２ 制御部
Ａ リチウムイオン電池
Ｂ リチウムイオン電池
Ｃ リチウムイオン電池
Ｄ リチウムイオン電池
Ｅ リチウムイオン電池（予備電池）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電池により駆動される電気作業車に係り、特に、電気作業車に取り付ける充電池の使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率の良いものとすることが可能な、作業車の二次電池充電マネージメント方法及び充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気式フォークリフト等の電気作業車に搭載用の鉛電池の場合、急速充電（満充電を数時間以内に完了する）はできず、８時間程度までの連続稼働に対して、８時間以上をかけての緩充電（標準的な、電池に無理をかけない方式）を行う。緩充電では満充電での稼働時間に対して充電時間はそれと同じかそれ以上の時間を要する。
このため、高稼働のユーザー（２４時間フル、あるいはそれに近い１日に占める１台当りの電気作業車の稼働時間が長いユーザー）では、１台のフォークリフフトに２〜３個の交換用鉛電池パックを用意し、搭載している電池パックの電気残量が無くなると、予め充電済みのものと交換ローテーションする。
【０００３】
鉛電池パックが電気作業車に搭載中のものと交換用の計２個である場合には、８時間充電した直後の鉛電池パックを即座に、電気作業車に搭載する必要があるが、充電直後の鉛電池パックは加熱しており、放置冷却する必要性がある。その冷却を行わずに直に電気作業車に搭載して使用すると、電池パックの寿命の劣化が目立って早まる。そのため多くのユーザー（特に欧米）では、２４時間の電気作業車の使用において、１台の電気作業車に対して３個の鉛電池パック（搭載中１個＋交換用２個）を用意する、すなわち、８時間の電気作業車での搭載及び使用に対して１個、充電器での８時間の充電に対して１個、充電後８時間の冷却に対して１個、合計３個もの鉛電池パックを用意して、８時間毎のローテーションスケジュールを組んで運用している。
【０００４】
なお、電気作業車である電気式フォークリフトに使用されるバッテリ又はその交換管理について、特許文献１〜３に示される技術が示されている。この中で、例えば、引用文献１に示されるフォークリフト用バッテリの充電システムでは、バッテリを充電するための充電器と、バッテリの引き出し操作を行ったことを検出して、その検出信号を出力する検出手段と、検出手段における検出信号に応答して、充電器を制御する制御手段とを含み、バッテリ引き出し検出信号の検出後の最初の１回の充電を均等充電として、バッテリダメージを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１８５９６号公報
【特許文献２】特開２００４−２６６８９２号公報
【特許文献３】特開２００４−３２８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した電気作業車の駆動に際して、鉛電池を使用した場合には、充電に長時間を要し、鉛電池であるから、質量が大きく、取り扱い及び管理が面倒である。さらに、前述したようなローテーションスケジュールで鉛電池を運用した場合には、４台の電気作業車を有するユーザーにとっては、４台の緩充電器（充電時間：８時間以上）と、４台（電気作業車）×３個／台＝１２個の鉛電池パックが必要となり、このようなユーザーでは、充電とバッテリ保管のために、貴重な倉庫内面積が占有されるという問題も発生していた。
【０００７】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、電気作業車に取り付ける二次電池に例えば例としてリチウムイオン電池のような急速充電可能なものを使用し、該二次電池の使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率化して、該二次電池の運用を効率良く行うことができる、作業車の二次電池充電マネージメント方法及び充電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。すなわち、本発明に示される作業車の充電マネージメント方法によれば、複数の作業車へ各々電源を供給する二次電池の残量を取り込むステップと、複数の作業車の現在から所定時間後までの予想消費電力を演算するステップと、前記二次電池の残量と該予想消費電力との差から、前記複数の作業車の電池交換優先順位を定めるための指標値を演算するステップと、前記指標値及び前記二次電池の充電受け入れ可能な許容量に基づき、該当する作業車に対して、帰還指令を出力するステップと、を有することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明では、二次電池を搭載し、該二次電池から供給される電力によって作動する複数の作業車と、該作業車との間で通信を行うとともに、前記二次電池を充電する充電基地と、から構成された作業車の二次電池充電システムにおいて、前記複数の作業車の各々において、該作業車に電源を供給する二次電池の残量を測定する電池残量センサと、複数の作業車の各々において、該作業車の消費電力を測定する消費電力センサと、これら電池残量センサ、消費電力センサから得られたデータを前記充電基地へ送信するとともに、前記充電基地から前記複数の作業車へ充電を行わせるための帰還指令を送信する通信手段と、を有し、前記充電基地は、前記消費電力センサから受信したデータと、各作業車の作業予定データとから前記作業車の現在から所定時間経過後までの予想消費電力を算出するとともに、演算された予想消費電力と前記電池残量との差から、前記複数の作業車の電池交換優先順位を定め、該優先順位に従って該当する作業車を、前記充電基地へ戻る旨の帰還指令を出力する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の作業車から取り込んだ二次電池の残量と、該作業車の現在から所定時間後までの予想消費電力との差から、該作業車の電池交換優先順位を定めるための指標値を演算し、該指標値及び二次電池の充電受け入れ可能な許容量に基づき、該当する作業車に対して、帰還指令を出力するようにした。そして、このような作業車の運用及び二次電池の充電順位によって、作業車に取り付ける二次電池の使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率化して、該二次電池の運用を効率良く行うことができ、その結果、従来のように予備電池を余計に用意する必要が無く、二次電池の効率的な運用が可能となる。
【００１１】
また、本発明によれば、複数の作業車にそれぞれ装填される二次電池の使用可能時間と、充電器による該二次電池の充電受け入れ可能な許容量とに基づき、これら複数の作業車の運用及び二次電池の充電スケジュールとを予め定め、該スケジュールに従って、該作業車による作業を実行させるようにした。そして、このような作業車の二次電池充電システム及び充電マネージメント方法によって、作業車に取り付ける二次電池の使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率化して、該二次電池の運用を効率良く行うことができ、その結果、従来のように予備電池を余計に用意する必要が無く、二次電池の効率的な運用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る二次電池充電システムの全体図である。
【図２】図１の制御部を中心とした制御ブロック図である。
【図３】制御部の制御内容を示すフローチャートである。
【図４】実施例１に係るフォークリフトの運用及びリチウムイオン電池の充電スケジュールを具体的に示すタイムチャートである。
【図５】実施例２に係る二次電池充電システムの全体図である。
【図６】図５の制御部を中心とした制御ブロック図である。
【図７】制御部の制御内容を示すフローチャートである。
【図８】実施例２に係るフォークリフトの運用及びリチウムイオン電池の充電スケジュールを具体的に示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施例１］
本発明の実施例１として示した充電マネージメント方法及び該充電マネージメント方法を使用した二次電池充電システムについて、図１〜図４を参照して説明する。
【００１４】
本実施例では、図１及び図２に示すように、電気作業車であるフォークリフトを４台（図面に、作業車１、作業車２、作業車３、作業車４として示す）使用し、二次電池として急速充電可能なリチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ）を５個使用し、バッテリ充電器を１台使用している。
なお、５個のリチウムイオン電池の中で、４個は充電を完了した状態で４台のフォークリフトにそれぞれ装填され、１個は予備電池として使用される。
【００１５】
また、バッテリ充電器は、リチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ）を急速充電を可能とするものであって、通常では、４時間のリチウムイオン電池の使用に対して１時間の急速充電を行うことにより、再び、４時間の使用が可能となる。このようなリチウムイオン電池では、４時間稼動した場合に１時間で充電が完了し、８時間稼動した場合に２時間で充電が完了するが、本例では、リチウムイオン電池を（最大）４時間使用し、その後、１時間で充電を完了させる「急速充電」の場合について説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る二次電池充電システムの全体を示す概略図であって、符号１〜４は電気作業車（作業車１、作業車２、作業車３、作業車４）となるフォークリフトである。このフォークリフト１〜４には、上述したリチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ：後述する）がそれぞれ装填されるとともに、図２に詳細に示すように、該リチウムイオン電池の残量を測定する電池残量センサ１Ａ〜４Ａと、該フォークリフト１〜４の消費電力を測定する消費電力センサ１Ｂ〜４Ｂと、該フォークリフト１〜４の位置を示す位置センサ１Ｃ〜４Ｃとがそれぞれ設けられている。
【００１７】
また、図１に符号１０で示すものは基地局であって、この基地局１０には、フォークリフト１〜４を制御するための制御部Ｃ１、フォークリフト１〜４に装填されたリチウムイオン電池を充電するための１台のバッテリ充電器１１が設けられている。
また、この基地局１０と、フォークリフト１〜４との間には、通信手段１２が設けられており、この通信手段１２を通じて、フォークリフト１〜４の電池残量センサ１Ａ〜４Ａ、消費電力センサ１Ｂ〜４Ｂ、及び位置センサ１Ｃ〜４Ｃの検出データが制御部Ｃ１に供給され、一方、制御部Ｃ１からフォークリフト１〜４へは、リチウムイオン電池を充電するための帰還指令が出力されるようになっている。
また、制御部Ｃ１には、該制御部Ｃ１での演算結果を表示するための表示部１３、各種データを入力するための入力手段１４が設けられている。
【００１８】
前記制御部Ｃ１は、図２に示すように、信号送受信部２０、指標値演算部２１、充電スケジュール決定部２２を有するものであり、信号送受信部２０では、通信手段１２を通じて、フォークリフト１〜４から、電池残量センサ１Ａ〜４Ａ、消費電力センサ１Ｂ〜４Ｂ、位置センサ１Ｃ〜４Ｃでの検出データを受信し、また、フォークリフト１〜４に対して充電のための帰還信号を発信する。
【００１９】
また、前記制御部Ｃ１の指標値演算部２１では、電池残量センサ１Ａ〜４Ａ、消費電力センサ１Ｂ〜４Ｂ及び位置センサ１Ｃ〜４Ｃの検出データに基づき、いずれのフォークリフト１〜４を基地局１０に帰還させて、バッテリ充電器１１にてリチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ）の充電を行わせるかの判断因子となる、指標値（Ｚｎ）を計算する。このような指標値（Ｚｎ）の計算は、例えば「Ｚｎ＝Ｑｎ−（Ｌｎ＋ｆ（Ｗｎ））」という計算式を用いて行われる。ここで、「Ｑｎ」は、電池残量センサ１Ａ〜４Ａでの検出データを基にしたリチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ）の電池残量を示す値である。「Ｌｎ」は、外に出ているフォークリフト１〜４が基地局１０に戻るまでに要する電力量を示す値であり、位置センサ１Ｃ〜４Ｃからの検出データと予め記憶させておいた単位時間当たりの消費電力値とから計算する。また、「ｆ（Ｗｎ）」は、予め定めたおいた直近（例えば１０分先）までの電力消費量を示す値であって、消費電力センサ１Ｂ〜４Ｂからの検出データを基にして計算する。
【００２０】
また、前記制御部Ｃ１の充電スケジュール決定部２２では、指標値演算部２１で計算された指標値（Ｚｎ）を、フォークリフト１〜４毎に計算した指標値（Ｚｎ）を比較して、リチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ）の消耗の度合いから電池交換の優先順位を付けるとともに、該優先順位に従って、指標値（Ｚｎ）が最小となるフォークリフト１〜４を基地局１０に帰還させる指示を出力する。そして、このような帰還指示に基づき、該フォークリフト１〜４に搭載されていたリチウムイオン電池を、バッテリ充電器１１にて充電済のリチウムイオン電池と交換する作業を行わせる。
【００２１】
ここで、フォークリフト１〜４の作業内容、及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの交換手順について、図３に示す前記制御部Ｃ１の処理ステップと、図４に示すタイムチャートを参照して説明する。
【００２２】
なお、図４のタイムチャートにおいて、リチウムイオン電池Ａ〜Ｄはそれぞれのフォークリフト１〜４に最初に搭載され、リチウムイオン電池Ｅは予備に用意されると、規定する。また、フォークリフト１〜４による荷役作業を開始（開始時間８時）するに当たり、各リチウムイオン電池Ａ〜Ｅは予めフルに充電されていることを前提とする。また、図４のタイムチャートに示すリチウムイオン電池の交換処理は、〔１〕バッテリ充電器１１でのリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電時間（本例では１時間）、〔２〕フォークリフト１〜４の台数（本例では４台）、〔３〕予備電池及びバッテリ充電器１１の個数（本例では各１個）、〔４〕（リチウムイオン電池Ａ〜Ｄの）フォークリフトの標準運用での最大使用可能時間（本例では４時間）に基づくものであり、このような〔１〕〜〔４〕のデータは入力手段１４を通じて予め制御部Ｃ１に入力しておく。
【００２３】
《ステップ１》
全車が朝８時に出発した後、予め定めた一定の時間間隔（例えば５分間隔）に、フォークリフト１〜４から、電池残量センサ１Ａ〜４Ａ、消費電力センサ１Ｂ〜４Ｂ、位置センサ１Ｃ〜４Ｃからの検出データを受信する。
【００２４】
《ステップ２》
ステップ１でのデータ受信に基づき、各フォークリフト１〜４における指標値（Ｚｎ）を、先の演算式から予め定めた一定時間毎（例えば５分間隔）に演算する。
【００２５】
《ステップ３》〜《ステップ４》
ステップ２で計算した各フォークリフト１〜４毎の指標値（Ｚｎ）を比較して、リチウムイオン電池（電池Ａ〜Ｅ）の消耗の度合いから電池交換の優先順位を付けた後（ステップ３）、優先順位の高い１台のフォークリフト１〜４を基地局１０に帰還させて、そのリチウムイオン電池を交換する（ステップ４）。
具体的には、図４のタイムチャートに示すように、例えば９時の時点で、フォークリフト１が非常に負荷の大きい作業をしており、リチウムイオン電池Ａが他のリチウムイオン電池Ｂ〜Ｅと比較して大きく消耗していると判断した場合には、フォークリフト１を基地局１０に帰還させて、予め８時から充電しておいた予備電池であるリチウムイオン電池Ｅと交換する。そして、ここでフォークリフト１から取り外したリチウムイオン電池Ａは、バッテリ充電器１１で充電する。
【００２６】
その後、１０時の時点でフォークリフト３が負荷の大きい作業をしており、リチウムイオン電池Ｃが他のリチウムイオン電池と比較して大きく消耗していると判断した場合には、フォークリフト３を基地局１０に帰還させて、予め充電しておいた先のリチウムイオン電池Ａと交換する。そして、ここでフォークリフト３から取り外したリチウムイオン電池Ｃは、バッテリ充電器１１で充電する。
その後、１１時の時点でフォークリフト４が負荷の大きい作業をしており、リチウムイオン電池Ｄが他のリチウムイオン電池と比較して大きく消耗していると判断した場合には、フォークリフト４を基地局１０に帰還させて、予め充電しておいた先のリチウムイオン電池Ｃと交換する。そして、ここでフォークリフト４から取り外したリチウムイオン電池Ｄは、バッテリ充電器１１で充電する。そして、以上のようなリチウムイオン電池の消耗に応じた交換を繰り返すことによって、フォークリフト１〜４の連続した作業を行わせる。
【００２７】
そして、このようなバッテリ充電器１１での充電処理は、該バッテリ充電器１１の台数及び充電時間に左右されるものであり、従って、上記ステップにて、このようなバッテリ充電器１１でのリチウムイオン電池の受け入れ可能な許容量（１時間に１個のリチウムイオン電池を充電できるという受け入れ可能な許容量）に基づき、前述のリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの交換順位（図４の下段参照）を決定する。また、フォークリフト１〜４による荷役作業が終了した後には、充電処理の末尾に示すように、翌日の処理に備えて全てのリチウムイオン電池Ａ〜Ｅをフル充電する。
【００２８】
以上詳細に説明したように本発明の実施例１に示す電気作業車の二次電池充電システム及び充電マネージメント方法によれば、複数のフォークリフト１〜４の現在から所定時間後までの予想消費電力と、リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの残量との差から、前記複数のフォークリフト１〜４のリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの交換優先順位を定めるための指標値を演算した後、該指標値及び前記バッテリ充電器１１でのリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電受け入れ可能な許容量に基づき、該当するフォークリフト１〜４に対して、帰還指令を出力するようにした。すなわち、このような電気作業車の二次電池充電システム及び充電マネージメント方法によって、フォークリフト１〜４に取り付けるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率化して、該リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの運用を効率良く行うことができ、従来のように予備電池を余計に用意する必要が無く、二次電池の効率的な運用が可能となる。
【００２９】
なお、図４のタイムチャートに示すようなリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの交換順位では、バッテリ充電器１１でのリチウムイオン電池の受け入れ可能な許容量（１時間に１個のリチウムイオン電池を充電できるという受け入れ可能な許容量）に制限されるために、状況に応じて複数のリチウムイオン電池Ａ〜Ｅが順番待ちすることも予想されるが、その場合には、例えば、フル充電せずに部分充電のみで対応する、いずれか１台のフォークリフト１〜４の運転を休止する、予備電池となるリチウムイオン電池／バッテリ充電器１１をもう１台増やす、などで対応すると良い。
【００３０】
また、ステップ２で計算した各フォークリフト１〜４における指標値（Ｚｎ）が、マイナスになる、すなわち、電池容量の残量不足により、現在の作業を完了させるのに支障が出ると判断された場合には、当該作業の中止、スケジュールの変更（予定時間まで待つ）などの措置を行い、例えば、電池残量不足になっていない代替のフォークリフト１〜４により作業を続行させるようにしても良い。
【００３１】
また、上記実施例１では、フォークリフト１〜４を例に挙げたが、これに限定されず、電気自動車、電動式のカートなどの電気作業車に適用しても良い。
このとき、数十キロ、数百キロ遠方まで出向いて荷物を運搬する電気自動車に適用する場合には、電気自動車に搭載したリチウムイオン電池が走行途中で消耗しないように、前述した指標値（Ｚｎ）を常に監視することで、このような作業途中での走行停止というトラブルを未然に防止することができる。
【００３２】
また、図４で示す複数のフォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電順位は一例を示すものであり、上述した〔１〕〜〔４〕のデータ内容、及び作業負荷により刻々と変化する指標値（Ｚｎ）に応じて適宜、変更されることは言うまでもない。
【００３３】
［実施例２］
本発明の実施例２として示した充電マネージメント方法及び該充電マネージメント方法を使用した二次電池充電システムについて、図５〜図８を参照して説明する。実施例２が実施例１と異なる点は、フォークリフト１〜４に搭載したセンサの検出値に基づき電池交換順位を定めるのではなく、予め設定した電池交換スケジュールに従って電池交換を行うようにした点である。
また、実施例１との共通な技術事項は、バッテリ充電器１１によるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの受け入れ可能な許容量（例えば、１時間に１個のリチウムイオン電池を充電できるという受け入れ可能な許容量）に基づき、これら複数のフォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅを予め定めるようにした点である。
【００３４】
図５は、実施例２を示す全体構成図であって、図１との相違点は、符号Ｃ２で示す制御部の制御内容の他、フォークリフト１〜４にセンサ類が備えられていない点である。
【００３５】
ここで、実際例２の制御部Ｃ２は、複数のフォークリフト１〜４にそれぞれ装填されるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの使用可能時間と、バッテリ充電器１１による該リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電受け入れ可能な許容量とに基づき、これら複数のフォークリフト１〜４の運用及び前記リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュールとを予め定めるスケジュール作成部３０と、該スケジュール作成部３０で作成されたフォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュールに従って、前記フォークリフト１〜４の作業を実行させるスケジュール発信部３１とから構成される。
【００３６】
そして、このような制御部Ｃ２の制御内容を、ステップで示すと図７で示すようになる。
《ステップ１》
まず、ステップ１において、フォークリフト１〜４の運用及び前記リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュールを予め定めるために必要な各種データを、入力手段１４を通じて入力する。ここで入力するデータとしては、〔１〕バッテリ充電器１１でのリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電時間（本例では１時間）、〔２〕フォークリフト１〜４の台数（本例では４台）、〔３〕予備電池及びバッテリ充電器１１の個数（本例では各１個）、
〔４〕（リチウムイオン電池Ａ〜Ｄの）フォークリフトの標準運用での最大使用可能時間（本例では４時間）である。
【００３７】
《ステップ２》
次に、スケジュール作成部３０において、複数のフォークリフト１〜４にそれぞれ装填されるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの使用可能時間、及びバッテリ充電器１１による該リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電受け入れ可能な許容量（ステップ１で入力したデータによる）に基づき、これら複数のフォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュール（図８参照）を予め定める。
具体的には、図８で示すように、１時間毎に、バッテリ充電器１１にてリチウムイオン電池Ａ〜Ｅが１個ずつ順番に受け入れ可能なようにするために、まず、作業開始１時間前の朝７時からフォークリフト１に装填するリチウムイオン電池Ａの充電を開始し、その後、８時に、該リチウムイオン電池Ａをフォークリフト１に装填して出発させた後、次のフォークリフト２で使用するリチウムイオン電池Ｂの充電を開始する。その後、９時に、該リチウムイオン電池Ｂをフォークリフト２に装填して出発させた後、次のフォークリフト３で使用するリチウムイオン電池Ｃの充電を開始する。その後、１０時に、該リチウムイオン電池Ｃをフォークリフト３に装填して出発させた後、次のフォークリフト４で使用するリチウムイオン電池Ｄの充電を開始する。
その後、１１時に、該リチウムイオン電池Ｄをフォークリフト４に装填して出発させた後、先に出発しかつ１２時に帰還予定のフォークリフト１で使用するためのリチウムイオン電池Ｅ（予備電池となる）の充電を開始する。その後、１２時に、該リチウムイオン電池Ｅを、４時間が経過して帰還したフォークリフト１に装填して出発させるとともに、該フォークリフト１から取り外したリチウムイオン電池Ａの充電を開始する、というスケジュールを決定する。
そして、このような処理を順次繰り返すことで、フォークリフト１〜４による荷役作業と、バッテリ充電器１１によるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電とを中断することなく連続的に行うことができる。
【００３８】
《ステップ３》
作業開始前に、通信手段１２を通じて、先のステップで決定した図８に示すような、フォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュールを各フォークリフト１〜４に送信し、該スケジュールに従ってフォークリフト１〜４に対して荷役及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電作業を実行させる。
【００３９】
以上詳細に説明したように本発明の実施例２に示す電気作業車の二次電池充電システム及び充電マネージメント方法によれば、複数のフォークリフト１〜４にそれぞれ装填されるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの使用可能時間と、充電器による該リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電受け入れ可能な許容量とに基づき、これら複数のフォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュールとを予め定め、該スケジュールに従って、該フォークリフト１〜４に対して荷役作業及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電作業を実行させるようにした。すなわち、このような作業車の二次電池充電システム及び充電マネージメント方法によって、フォークリフト１〜４に取り付けるリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率化して、該リチウムイオン電池Ａ〜Ｅの運用を効率良く行うことができ、従来のように予備電池を余計に用意する必要が無く、二次電池の効率的な運用が可能となる。
【００４０】
なお、図８で示す複数のフォークリフト１〜４の運用及びリチウムイオン電池Ａ〜Ｅの充電スケジュールは一例を示すものであり、上述した〔１〕〜〔４〕のデータ内容に応じて適宜、変更されることは言うまでもない。
【００４１】
なお、上記実施例２では、フォークリフト１〜４を例に挙げたが、これに限定されず、電気自動車、電動式のカートなどの電気作業車に適用しても良い。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、フォークリフト、電気自動車、電動式のカートなど充電池により駆動される電気作業車に係り、特に、電気作業車に取り付ける充電池の使用・交換・充電といったローテーションスケジュールを効率の良いものとすることができる、作業車の二次電池充電マネージメント方法及び充電システムに関する。
【符号の説明】
【００４４】
１ フォークリフト（作業車１）
２ フォークリフト（作業車２）
３ フォークリフト（作業車３）
４ フォークリフト（作業車４）
１Ａ〜４Ａ 電池残量センサ
１Ｂ〜４Ｂ 消費電力センサ
Ｃ１ 制御部
Ｃ２ 制御部
Ａ リチウムイオン電池
Ｂ リチウムイオン電池
Ｃ リチウムイオン電池
Ｄ リチウムイオン電池
Ｅ リチウムイオン電池（予備電池）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の作業車へ各々電源を供給する二次電池の残量を取り込むステップと、
複数の作業車の現在から所定時間後までの予想消費電力を演算するステップと、
前記二次電池の残量と該予想消費電力との差から、前記複数の作業車の電池交換優先順位を定めるための指標値を演算するステップと、
前記指標値及び前記二次電池の充電受け入れ可能な許容量に基づき、該当する作業車に対して、帰還指令を出力するステップと、を有することを特徴とする作業車の充電マネージメント方法。
【請求項２】
前記二次電池の残量不足により、現在の作業を完了させるのに支障が出ると判断された場合には、当該作業の中止、スケジュールの変更等を行わせることを特徴とする請求項１に記載の作業車の充電マネージメント方法。
【請求項３】
前記予想消費電力は、作業車が基地に帰還するまでの電力消費量を含むことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の作業車の充電マネージメント方法。
【請求項４】
複数の作業車にそれぞれ装填される二次電池の使用可能時間と、充電器による該二次電池の充電受け入れ可能な許容量とに基づき、これら複数の作業車の運用及び前記二次電池の充電スケジュールとを予め定めるステップと、
前記作業車の運用及び二次電池の充電スケジュールに従って、前記作業車による作業を実行させるステップと、を有することを特徴とする作業車の充電マネージメント方法。
【請求項５】
前記作業車の運用及び二次電池の充電スケジュールに基づき、前記作業車を一定時間毎に出発させることを特徴とする請求項４に記載の作業車の充電マネージメント方法。
【請求項６】
前記二次電池はリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の作業車の充電マネージメント方法。
【請求項７】
前記作業車は電気フォークリフトであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の作業車の充電マネージメント方法。
【請求項８】
二次電池を搭載し、該二次電池から供給される電力によって作動する複数の作業車と、該作業車との間で通信を行うとともに、前記二次電池を充電する充電基地と、
から構成された作業車の二次電池充電システムにおいて、
前記複数の作業車の各々において、該作業車に電源を供給する二次電池の残量を測定する電池残量センサと、
複数の作業車の各々において、該作業車の消費電力を測定する消費電力センサと、
これら電池残量センサ、消費電力センサから得られたデータを前記充電基地へ送信するとともに、前記充電基地から前記複数の作業車へ充電を行わせるための帰還指令を送信する通信手段と、を有し、
前記充電基地は、前記消費電力センサから受信したデータと、各作業車の作業予定データとから前記作業車の現在から所定時間経過後までの予想消費電力を算出するとともに、演算された予想消費電力と前記電池残量との差から、前記複数の作業車の電池交換優先順位を定め、該優先順位に従って該当する作業車を、前記充電基地へ戻る旨の帰還指令を出力する制御部と、を有することを特徴とする作業車の二次電池充電システム。
【請求項９】
前記二次電池の残量不足により、現在の作業を完了させるのに支障が出ると判断された場合には、当該作業の中止、スケジュールの変更等を行わせることを特徴とする請求項８に記載の作業車の二次電池充電システム。
【請求項１０】
前記予想消費電力は、作業車が基地に帰還するまでの電力消費量を含むことを特徴とする請求項８又は９のいずれか１項に記載の作業車の二次電池充電システム。
【請求項１１】
複数の作業車にそれぞれ装填される二次電池の使用可能時間と、充電器による該二次電池の充電受け入れ可能な許容量とに基づき、これら複数の作業車の運用及び前記二次電池の充電スケジュールとを予め定めるスケジュール作成部と、
前記作業車の運用及び二次電池の充電スケジュールに従って、前記作業車による作業を実行させるスケジュール発信部とからなる制御部を有することを特徴とする作業車の二次電池充電システム。
【請求項１２】
前記作業車の運用及び二次電池の充電スケジュールに基づき、前記作業車を一定時間毎に出発させることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池充電システム。
【請求項１３】
前記二次電池はリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の作業車の二次電池充電システム。
【請求項１４】
前記作業車は電気フォークリフトであることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の作業車の二次電池充電システム。
【請求項１】
複数の作業車へ各々電源を供給する二次電池の残量を取り込むステップと、
複数の作業車の現在から所定時間後までの予想消費電力を演算するステップと、
前記二次電池の残量と該予想消費電力との差から、前記複数の作業車の電池交換優先順位を定めるための指標値を演算するステップと、
前記指標値及び前記二次電池の充電受け入れ可能な許容量に基づき、該当する作業車に対して、帰還指令を出力するステップと、を有することを特徴とする作業車の充電マネージメント方法。
【請求項２】
前記二次電池の残量不足により、現在の作業を完了させるのに支障が出ると判断された場合には、当該作業の中止、スケジュールの変更等を行わせることを特徴とする請求項１に記載の作業車の充電マネージメント方法。
【請求項３】
前記予想消費電力は、作業車が基地に帰還するまでの電力消費量を含むことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の作業車の充電マネージメント方法。
【請求項４】
複数の作業車にそれぞれ装填される二次電池の使用可能時間と、充電器による該二次電池の充電受け入れ可能な許容量とに基づき、これら複数の作業車の運用及び前記二次電池の充電スケジュールとを予め定めるステップと、
前記作業車の運用及び二次電池の充電スケジュールに従って、前記作業車による作業を実行させるステップと、を有することを特徴とする作業車の充電マネージメント方法。
【請求項５】
前記作業車の運用及び二次電池の充電スケジュールに基づき、前記作業車を一定時間毎に出発させることを特徴とする請求項４に記載の作業車の充電マネージメント方法。
【請求項６】
前記二次電池はリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の作業車の充電マネージメント方法。
【請求項７】
前記作業車は電気フォークリフトであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の作業車の充電マネージメント方法。
【請求項８】
二次電池を搭載し、該二次電池から供給される電力によって作動する複数の作業車と、該作業車との間で通信を行うとともに、前記二次電池を充電する充電基地と、
から構成された作業車の二次電池充電システムにおいて、
前記複数の作業車の各々において、該作業車に電源を供給する二次電池の残量を測定する電池残量センサと、
複数の作業車の各々において、該作業車の消費電力を測定する消費電力センサと、
これら電池残量センサ、消費電力センサから得られたデータを前記充電基地へ送信するとともに、前記充電基地から前記複数の作業車へ充電を行わせるための帰還指令を送信する通信手段と、を有し、
前記充電基地は、前記消費電力センサから受信したデータと、各作業車の作業予定データとから前記作業車の現在から所定時間経過後までの予想消費電力を算出するとともに、演算された予想消費電力と前記電池残量との差から、前記複数の作業車の電池交換優先順位を定め、該優先順位に従って該当する作業車を、前記充電基地へ戻る旨の帰還指令を出力する制御部と、を有することを特徴とする作業車の二次電池充電システム。
【請求項９】
前記二次電池の残量不足により、現在の作業を完了させるのに支障が出ると判断された場合には、当該作業の中止、スケジュールの変更等を行わせることを特徴とする請求項８に記載の作業車の二次電池充電システム。
【請求項１０】
前記予想消費電力は、作業車が基地に帰還するまでの電力消費量を含むことを特徴とする請求項８又は９のいずれか１項に記載の作業車の二次電池充電システム。
【請求項１１】
複数の作業車にそれぞれ装填される二次電池の使用可能時間と、充電器による該二次電池の充電受け入れ可能な許容量とに基づき、これら複数の作業車の運用及び前記二次電池の充電スケジュールとを予め定めるスケジュール作成部と、
前記作業車の運用及び二次電池の充電スケジュールに従って、前記作業車による作業を実行させるスケジュール発信部とからなる制御部を有することを特徴とする作業車の二次電池充電システム。
【請求項１２】
前記作業車の運用及び二次電池の充電スケジュールに基づき、前記作業車を一定時間毎に出発させることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池充電システム。
【請求項１３】
前記二次電池はリチウムイオン電池であることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の作業車の二次電池充電システム。
【請求項１４】
前記作業車は電気フォークリフトであることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の作業車の二次電池充電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１４２７０４（Ｐ２０１１−１４２７０４Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４２３（Ｐ２０１０−４２３）
【出願日】平成２２年１月５日（２０１０．１．５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月５日（２０１０．１．５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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