(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗検出手段を有するフォークリフトに搭載されたバッテリーを非接触充電する充電システムであって、
前記フォークリフトの走行経路沿い固定的に設けられた給電カプラと、
前記フォークリフトに設けられ、前記給電カプラと非接触状態で結合して前記給電カプラから電力を受け取る受電カプラと、
前記受電カプラが受け取った電力に基づいて前記バッテリーを充電する充電手段と、
前記バッテリーのバッテリー電圧を監視する監視手段とを備え、
前記給電カプラと前記受電カプラとが結合した状態で、前記搭乗検出手段によりオペレータの搭乗が検出されなくなると、前記給電カプラが前記受電カプラに電力を送り始めることで前記バッテリーの充電が開始され、
前記バッテリーの充電中に、前記搭乗検出手段によりオペレータの搭乗が検出されるか、または前記監視手段により検出されたバッテリー電圧が所定の電圧値に達すると、前記給電カプラが前記受電カプラに電力を送らなくなることで前記バッテリーの充電が停止されることを特徴とする充電システム。
【請求項２】
前記フォークリフトは、並設されたラック間の走行経路をガイドレールに沿って移動するものであり、
前記給電カプラは、前記ラック内に設けられ、
前記受電カプラは、前記ラックに面した前記フォークリフトの車体側面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
【請求項３】
複数の前記フォークリフトに各自の荷役作業内容に関する荷役指令を送信する管理機をさらに備え、
前記管理機は、前記荷役指令を受信した荷役作業中の各フォークリフトから前記バッテリー電圧を定期的に受信し、受信した前記バッテリー電圧および送信した前記荷役作業内容に基づいて充電の優先順位を決定し、決定した前記優先順位に従って前記各フォークリフトに順に充電指令を送信することで、前記充電指令を受信したフォークリフトのオペレータに充電が必要なことを知らせることを特徴とする請求項１または２に記載の充電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォークリフトに搭載されたバッテリーを充電する充電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォークリフトに搭載されたバッテリーを充電する充電システムとしては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。この充電システムは、３ＷＡＹフォークリフト等の有人のフォークリフトに搭載されたバッテリーを、荷役作業が行われない夜から朝にかけて充電するためのものである。
この充電システムでは、フォークリフトのオペレータが、一日の荷役作業終了後にフォークリフトを充電場に移動させ、充電場に設けられた充電装置の接続プラグをバッテリーに接続することで、翌日の荷役作業開始時までにバッテリーの充電を完了させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来の充電システムでは、充電装置の接続プラグを手動でバッテリーに接続させる必要があるため、充電の準備に手間がかかる上、オペレータが感電するおそれがある等の安全性の問題があった。
【０００５】
また、従来の充電システムでは、荷役作業を行った全フォークリフトを夜から朝にかけて一斉に充電するため、充電場にフォークリフト全台数分の駐車スペースを確保しなければならないという問題や、大容量の工場電源が必要になるといった問題もあった。
【０００６】
さらに、従来の充電システムでは、荷役作業が行われる作業場に充電場のスペースを確保することができず、作業場から離れた場所に充電場を設けなければならないので、荷役作業の合間にバッテリーの充電を行おうとすると、作業効率が大幅に低下してしまう。
このため、従来の充電システムでは、日中にバッテリーの充電を行わなくてもすむように、フォークリフトに大容量のバッテリーを搭載したり、予備のバッテリーを用意しておいたりしなければならないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、荷役作業の合間であっても、簡易かつ安全にバッテリーを充電することができる充電システムを提供することにある。
【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、本発明に係る充電システムは、搭乗検出手段を有するフォークリフトに搭載されたバッテリーを非接触充電する充電システムであって、
フォークリフトの走行経路沿い固定的に設けられた給電カプラと、
フォークリフトに設けられ、給電カプラと非接触状態で結合して給電カプラから電力を受け取る受電カプラと、
受電カプラが受け取った電力に基づいてバッテリーを充電する充電手段と、
バッテリーのバッテリー電圧を監視する監視手段とを備え、
給電カプラと受電カプラとが結合した状態で、搭乗検出手段によりオペレータの搭乗が検出されなくなると、給電カプラが受電カプラに電力を送り始めることでバッテリーの充電が開始され、
バッテリーの充電中に、搭乗検出手段によりオペレータの搭乗が検出されるか、または監視手段により検出されたバッテリー電圧が所定の電圧値に達すると、給電カプラが受電カプラに電力を送らなくなることでバッテリーの充電が停止されることを特徴とする。
【０００９】
この構成では、給電カプラおよび受電カプラにより非接触充電を行うことができ、かつ搭乗検出手段の検出結果により自動的に非接触充電を開始させたり停止させたりすることができるので、充電開始や充電停止の準備にかかるオペレータの手間を軽減することができる。
しかも、この構成では、給電カプラがフォークリフトの走行経路沿いに設けられ、受電カプラがフォークリフトに設けられているので、バッテリーの充電を行うために従来の充電システムのように作業場から離れた充電場にフォークリフトを移動させる必要がなくなる。
したがって、この構成によれば、荷役作業中（日中）に短時間の充電を頻繁に行うことができる。
【００１０】
その結果、この構成によれば、荷役作業を行ったフォークリフトを夜から朝にかけて充電させる必要がなくなるので、充電場のスペースを確保しなければならないという問題、大容量の工場電源が必要になるという問題、およびフォークリフトに大容量のバッテリーを搭載したり、予備のバッテリーを用意しておいたりしなければならないという問題もなくなる。
【００１１】
また、この構成によれば、上述のように搭乗検出手段の検出結果により自動的に非接触充電を開始させたり停止させたりすることができるので、オペレータの感電の可能性を大幅に減らすことができ、安全性を向上させることもできる。
【００１２】
上記充電システムにおけるフォークリフトが、並設されたラック間の走行経路をガイドレールに沿って移動するものである場合、
給電カプラは、ラック内に設けられ、
受電カプラは、ラックに面したフォークリフトの車体側面に設けられていることが好ましい。
【００１３】
一般に、非接触充電を行う場合、給電カプラと受電カプラとが離れすぎると、給電カプラが受電カプラに電力を送ることができなくなり、充電を行うことができなくなる。
しかしながら、この構成によれば、フォークリフトがガイドレールに沿って移動するので、適切なカプラ間距離（例えば、２５ｍｍ）となるように給電カプラおよび受電カプラを予め設置しておくことにより、オペレータの運転スキルにかかわらず上記カプラ間距離を維持することができ、確実に非接触充電を行うことができる。
【００１４】
上記充電システムは、複数のフォークリフトに各自の荷役作業内容に関する荷役指令を送信する管理機をさらに備えてもよく、
管理機は、荷役指令を受信した荷役作業中の各フォークリフトからバッテリー電圧を定期的に受信し、受信したバッテリー電圧および送信した荷役作業内容に基づいて充電の優先順位を決定し、決定した優先順位に従って各フォークリフトに順に充電指令を送信することで、充電指令を受信したフォークリフトのオペレータに充電が必要なことを知らせるよう構成できる。
【００１５】
この構成によれば、管理機により、各フォークリフトのバッテリー電圧および荷役作業内容に基づいて充電の優先順位が決定され、該優先順位に従って各フォークリフトに充電指令が送信されるので、作業効率を低下させることなく、各フォークリフトのバッテリーの充電を円滑に行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、荷役作業の合間であっても、簡易かつ安全にバッテリーを充電することができる充電システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る充電システムのブロック図である。
【図２】本発明に係る充電システムの受電側システムを備えたフォークリフトの平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る充電システムのブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る充電システムを適用した作業場の平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る充電システムの好ましい実施形態について説明する。
【００１９】
［第１実施形態］
図１に、本発明の第１実施形態に係る充電システム１を示す。
同図に示すように、本実施形態に係る充電システム１は、搭乗検出手段２１を有するフォークリフト２０に搭載されたバッテリー２２を非接触充電するためのものであり、フォークリフト２０の走行経路沿いに固定的に設けられた給電側システムと、フォークリフト２０に設けられた受電側システムとからなる。
【００２０】
本実施形態では、搭乗検出手段２１を有するフォークリフト２０として、図２に示すように、車体２３の向きを変えることなく３方向の荷役作業が可能な３ＷＡＹフォークリフトが用いられる。
【００２１】
このフォークリフト２０は、車体２３の左後部に、バッテリー２２が収納された機器収納室２４が設けられており、車体２３の右後部に、オペレータが起立した状態で搭乗する運転席２５が設けられている。運転席２５のフロアには、搭乗検出手段２１とブレーキペダル２６とが設けられており、運転席２５の前方には、アクセルレバー２７やフォーク操作をするための操作レバー２８が設けられている。また、車体２３の左後部側面には、後述する受電カプラ４および充電手段５が設けられている。
【００２２】
搭乗検出手段２１は、付勢手段により付勢されたペダルと、該ペダルによりオンオフ操作されるスイッチとから構成されている。オペレータが運転席２５に搭乗すると、オペレータの足でペダルが踏み込まれてスイッチがオンになるので、搭乗検出手段２１はオペレータの搭乗を検出する。一方、オペレータが離席すると、付勢手段によりペダルが起こされてスイッチがオフになるので、搭乗検出手段２１はオペレータの搭乗を検出しなくなる（オペレータの離席を検出する）。
なお、このフォークリフト２０では、搭乗検出手段２１によりオペレータの搭乗が検出されない場合、アクセルレバー２７の操作および操作レバー２８の操作が無効になる。
【００２３】
再び図１を参照して、給電側システムは、インバータ２と、給電カプラ３と、通信手段８ａとを備えており、受電側システムは、受電カプラ４と、充電手段５と、監視手段６と、制御信号生成手段７と、通信手段８ｂとを備えている。
【００２４】
インバータ２は、商用交流電源（ＡＣ１００Ｖ、５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）等の交流電源１０から供給された交流入力電圧を整流および平滑して直流電圧を生成するコンバータ部と、コンバータ部で生成された直流電圧をスイッチ手段でスイッチングして１次側交流電圧を生成するインバータ部と、スイッチ手段のデューティ比を制御する制御部とから構成されている。
【００２５】
給電カプラ３は、インバータ２のインバータ部に接続され、１次側交流電圧に応じた磁束を発生させる１次コイルと、該１次コイルを内蔵する樹脂製のハウジングとから構成されている。
【００２６】
受電カプラ４は、２次コイルと、該２次コイルを内蔵する樹脂製のハウジングとから構成されている。受電カプラ４は、給電カプラ３と非接触状態で結合し、給電カプラ３で発生した磁束に応じた２次側交流電圧を２次コイルに誘起させることで、給電カプラ３から電力を受け取ることができる。
【００２７】
充電手段５は、受電カプラ４が受け取った電力に基づいてバッテリー２２を充電するよう構成されている。具体的には、充電手段５は、受電カプラ４で誘起された２次側交流電圧を整流および平滑してバッテリー２２に供給している。
【００２８】
監視手段６は、バッテリー２２のバッテリー電圧を定期的に検出し、検出したバッテリー電圧を制御信号生成手段７に出力する電圧センサから構成されている。
【００２９】
制御信号生成手段７は、インバータ２を駆動させたり、停止させたりするための制御信号（駆動信号、停止信号）を生成し、通信手段８ｂに出力するよう構成されている。
制御信号生成手段７は、給電カプラ３と受電カプラ４とが非接触状態で結合しているときに、搭乗検出手段２１によりオペレータの搭乗が検出されなくなる（搭乗検出手段２１によりオペレータの離席が検出される）と、インバータ２を駆動させるための駆動信号を生成し、該駆動信号を通信手段８ｂに出力する。
また、制御信号生成手段７は、バッテリー２２の充電中に、搭乗検出手段２１によりオペレータの搭乗が検出されるか、または監視手段６により検出されたバッテリー電圧が所定の電圧値に達すると、インバータ２を停止させるための停止信号を生成し、該停止信号を通信手段８ｂに出力する。
【００３０】
通信手段８ｂは、制御信号生成手段７で生成された制御信号を通信手段８ａに送信する光通信モジュールから構成されている。また、通信手段８ａは、受信した制御信号をインバータ２の制御部に出力する光通信モジュールから構成されている。
【００３１】
インバータ２の制御部に駆動信号が入力されると、制御部の制御下でインバータ２のインバータ部が駆動して、給電カプラ３から受電カプラ４に電力が送られることにより、バッテリー２２の充電が開始される。
一方、バッテリー２２の充電中にインバータ２の制御部に停止信号が入力されると、制御部の制御下でインバータ２のインバータ部が停止して、給電カプラ３から受電カプラ４に電力が送られなくなることにより、バッテリー２２の充電が停止される。
【００３２】
本実施形態に係る充電システム１では、給電カプラ３および受電カプラ４により非接触充電を行うことができ、かつ搭乗検出手段２１の検出結果により自動的に非接触充電を開始させたり停止させたりすることができるので、充電開始や充電停止の準備にかかるオペレータの手間を軽減することができる。
しかも、本実施形態に係る充電システム１では、給電カプラ３がフォークリフト２０の走行経路沿いに設けられ、受電カプラ４がフォークリフト２０の車体２３に設けられているので、バッテリー２２の充電を行うために従来の充電システムのように作業場から離れた充電場にフォークリフト２０を移動させる必要がなくなる。
したがって、本実施形態に係る充電システム１によれば、荷役作業中（日中）に、短時間の充電を頻繁に行うことができる。
【００３３】
その結果、本実施形態に係る充電システム１によれば、荷役作業を行ったフォークリフト２０を夜から朝にかけて充電させる必要がなくなるので、充電場のスペースを確保しなければならないという問題、大容量の工場電源が必要になるという問題、およびフォークリフト２０に大容量のバッテリーを搭載したり、予備のバッテリーを用意しておいたりしなければならないという問題をまとめて解決することができる。
【００３４】
また、本実施形態に係る充電システム１によれば、上述のように搭乗検出手段２１の検出結果により自動的に非接触充電を開始させたり停止させたりすることができるので、オペレータの感電の可能性を大幅に減らすことができ、安全性を向上させることもできる。
【００３５】
結局、本実施形態に係る充電システム１によれば、荷役作業の合間であっても、簡易かつ安全にバッテリー２２を充電することができる。
【００３６】
［第２実施形態］
図３に、本発明の第２実施形態に係る充電システム１’を示す。
同図に示すように、本実施形態に係る充電システム１’は、複数のフォークリフト２０Ａ〜２０Ｄに荷役指令を送信する管理機９を備えていること以外の点について、第１実施形態に係る充電システム１と共通している。
なお、本実施形態では、図４に示すように、８個のラックＲ１〜Ｒ８が並設された倉庫内において、４台のフォークリフト２０Ａ〜２０Ｄが荷役指令に従って荷役作業を行うものとする。また、各フォークリフト２０Ａ〜２０Ｄは、ラックＲ１〜Ｒ８間の走行経路に敷設された不図示のガイドレールに沿って、ラックＲ１〜Ｒ８間を走行するものとする。
【００３７】
ラックＲ１〜Ｒ８は、高さ方向および水平方向に複数の間口を有している。複数の間口には、パレットに載置された荷が収納されているが、ラックＲ６−Ｒ７間の入口近傍に位置するラックＲ７の右端の開口には、荷の替わりにインバータ２および給電カプラ３が設けられている。
【００３８】
管理機９は、ラックＲ１〜Ｒ８に入庫される（または、ラックＲ１〜Ｒ８から出庫される）荷の品名、数量、コード番号、ラックの間口番号等の入出庫に必要な情報を記憶しており、これらの情報に基づいて、各フォークリフト２０Ａ〜２０Ｄが行う最適な荷役作業内容に関する荷役指令を生成し、該荷役指令を各フォークリフト２０Ａ〜２０Ｄに送信する。
【００３９】
また、管理機９は、荷役指令を受信した荷役作業中の各フォークリフト２０Ａ〜２０Ｄから監視手段６により検出されたバッテリー電圧を定期的に受信し、受信したバッテリー電圧および送信した荷役指令の荷役作業内容に基づいて充電の優先順位を決定する。優先順位は、原則としてバッテリー電圧が低い順になるが、各フォークリフト２０Ａ〜２０Ｄの荷役作業内容が考慮された上で決定される。
例えば、フォークリフト２０Ｃのバッテリー電圧がフォークリフト２０Ａのバッテリー電圧よりも低い場合であっても、図４に示すように、フォークリフト２０Ｃが給電カプラ３から離れた場所で荷役作業を行っているときは、給電カプラ３の近くにいるフォークリフト２０Ａの充電が先に行われ、荷役作業中のフォークリフト２０Ｃの充電が後になるよう優先順位が決定される。
【００４０】
管理機９は、優先順位を決定すると、決定した優先順位に従って各フォークリフト２０Ａ〜２０Ｄに順に充電指令を送信して、各フォークリフト２０Ａ〜２０Ｄのオペレータに充電が必要なことを知らせる。充電指令には、充電時間や充電終了となるバッテリー電圧等が含まれている。
【００４１】
例えば、フォークリフト２０Ａに充電指令が送信された場合、運転席２５の近傍に設けられたディスプレイで充電指令を確認したフォークリフト２０Ａのオペレータは、給電カプラ３と受電カプラ４とを非接触状態で結合させるために、フォークリフト２０Ａを充電場（ラックＲ６−Ｒ７間の入口近傍）に停止させる。
そして、給電カプラ３と受電カプラ４とが非接触状態で結合された後に、オペレータがフォークリフト２０Ａの運転席２５のフロアから降りると、搭乗検出手段２１によりオペレータの離席が検出され、制御信号生成手段７によりインバータ２を駆動させるための駆動信号が生成される。生成された駆動信号が通信手段８ａ、８ｂによりインバータ２に送信されると、インバータ２が駆動し、給電カプラ３から受電カプラ４に電力が送られて、バッテリー２２の充電が開始される。
バッテリー２２の充電が開始されると、オペレータがフォークリフト２０Ａの運転席２５のフロアに搭乗するか、またはバッテリー電圧が所定の電圧値（例えば、充電指令により指定された電圧値）に達するまで、バッテリー２２の充電は継続される。
【００４２】
本実施形態に係る充電システム１’によれば、給電カプラ３がラックＲ７内に設けられ、受電カプラ４がフォークリフト２０Ａ〜２０Ｄに設けられているので、作業効率を低下させることなく、荷役作業の合間にラックＲ６−Ｒ７間の入口近傍でバッテリー２２の充電を頻繁に行うことができる。
その結果、夜から朝にかけてフォークリフト２０Ａ〜２０Ｄを一斉に充電させる必要がなくなるので、第１実施形態にかかる充電システム１と同様に、充電場のスペースを確保しなければならないという問題、大容量の工場電源が必要になるという問題、およびフォークリフト２０Ａ〜２０Ｄに大容量のバッテリーを搭載したり、予備のバッテリーを用意しておいたりしなければならないという問題をまとめて解決することができる。
【００４３】
また、本実施形態に係る充電システム１’では、フォークリフト２０Ａ〜２０Ｄはガイドレールに沿ってラックＲ１〜Ｒ８間を走行するので、適切なカプラ間距離（例えば、２５ｍｍ）となるように給電カプラ３および受電カプラ４を予め設置しておくことにより、オペレータの運転スキルにかかわらず上記カプラ間距離を維持することができ、確実に非接触充電を行うことができる。
なお、フォークリフト２０Ａ〜２０Ｄには、ラックＲ１〜Ｒ８から荷を正確に取り出すための位置決め用レーザが設けられているので、この位置決め用レーザを利用することで、オペレータは給電カプラ３と受電カプラ４との位置合せを容易に行うことができる。
【００４４】
さらに、本実施形態に係る充電システム１’によれば、管理機９により、各フォークリフト２０Ａ〜２０Ｄのバッテリー電圧および荷役作業内容に基づいて充電の優先順位が決定され、該優先順位に従って各フォークリフト２０Ａ〜２０Ｄに充電指令が送信されるので、作業効率を低下させることなく、各フォークリフト２０Ａ〜２０Ｄに搭載されたバッテリー２２の充電を円滑に行うことができる。
【００４５】
以上、本発明に係る充電システムの好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記の構成に限定されるものではない。
【００４６】
例えば、上記各実施形態では、搭乗検出手段２１は、付勢手段により付勢されたペダルと該ペダルにより操作されるスイッチとで構成されているが、オペレータの搭乗（または離席）を検出することができるのであれば任意に構成できる。
【００４７】
また、上記各実施形態では、給電側システムにインバータ２が含まれているが、インバータ２を用いることなく、適当な直流電源を用いて直流電力を給電カプラ３に直接供給してもよい。
【００４８】
さらに、本発明では、オペレータが搭乗しているときに確実に充電を停止させるために、搭乗検出手段２１を構成するスイッチがオン状態（オペレータの搭乗を検出している状態）のときにのみオフ状態になる別のスイッチを、充電手段５とバッテリー２２との間に設けてもよい。
【００４９】
また、本発明では、インバータ２および給電カプラ３の設置場所は、給電カプラ３が少なくともフォークリフト２０の走行経路沿い固定的に設けられているのであれば任意に変更できる。例えば、給電カプラ３をラックＲ１〜Ｒ８内に設置し、インバータ２をラックＲ１〜Ｒ８外に設置してもよい。
【００５０】
また、本発明では、充電場にフォークリフト２０、２０Ａ〜２０Ｄが充電中の状態で長時間放置され、作業効率が低下してしまうのを防ぐために、例えば、充電指令により指定された充電時間を過ぎても充電が行われている場合に点灯するランプ等の警告手段を、フォークリフト２０に設けてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１、１’    充電システム
２    インバータ
３    給電カプラ
４    受電カプラ
５    充電手段
６    監視手段
７    制御信号生成手段
８ａ、８ｂ    通信手段
９    管理機
１０    交流電源
２０、２０Ａ〜２０Ｄ    フォークリフト
２１    搭乗検出手段
２２    バッテリー
２３    車体
２４    機器収納室
２５    運転席
２６    ブレーキペダル
２７    アクセルレバー
２８    操作レバー
【要約】
【課題】荷役作業の合間であっても、簡易かつ安全にバッテリーを充電することができる充電システムを提供する。
【解決手段】搭乗検出手段２１を有するフォークリフト２０のバッテリー２２を非接触充電する充電システム１であって、給電カプラ３と、給電カプラ３から電力を受け取る受電カプラ４と、受電カプラ４が受け取った電力に基づいてバッテリー２２を充電する充電手段５と、バッテリー電圧を監視する監視手段６とを備え、給電カプラ３と受電カプラ４とが結合した状態で、搭乗検出手段２１によりオペレータの搭乗が検出されなくなると、給電カプラ３が受電カプラ４に電力を送り始めることで充電が開始され、充電中に、搭乗検出手段２１によりオペレータの搭乗が検出されるか、または監視手段６により検出されたバッテリー電圧が所定の電圧値に達すると、給電カプラ３が受電カプラ４に電力を送らなくなることで充電が停止されることを特徴とする。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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