JP2023098206A - 運搬車両及び運搬車両の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】作業現場の環境の汚染を抑制すること。【解決手段】運搬車両は、ダンプボディと、ダンプボディを支持する車体と、駆動輪を有し、車体を支持する走行装置と、トロリ線から給電されるトロリ受電装置と、水素と酸素とを電気化学反応させて発電する燃料電池と、トロリ線及び燃料電池の少なくとも一方からの電力に基づいて、駆動輪を回転させる駆動力を発生する電動モータと、を備える。【選択図】図3
Description
本開示は、運搬車両及び運搬車両の制御方法に関する。
運搬車両に係る技術分野において、特許文献1に開示されているようなマイニングトラックが知られている。
運搬車両の動力源としてエンジンが使用される場合、エンジンからの排ガスにより、作業現場の環境が汚染される可能性がある。
本開示は、作業現場の環境の汚染を抑制することを目的とする。
本開示に従えば、ダンプボディと、ダンプボディを支持する車体と、駆動輪を有し、車体を支持する走行装置と、トロリ線から給電されるトロリ受電装置と、水素と酸素とを電気化学反応させて発電する燃料電池と、トロリ線及び燃料電池の少なくとも一方からの電力に基づいて、駆動輪を回転させる駆動力を発生する電動モータと、を備える、運搬車両が提供される。
本開示によれば、作業現場の環境の汚染が抑制される。
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
[第1実施形態]
第1実施形態について説明する。
第1実施形態について説明する。
<運搬車両>
図1は、実施形態に係る運搬車両1を模式的に示す図である。実施形態において、運搬車両1は、作業現場を走行して積荷を運搬するダンプトラックである。運搬車両1の作業現場として、鉱山又は採石場が例示される。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。鉱山として、金属を採掘する金属鉱山、石灰石を採掘する非金属鉱山、又は石炭を採掘する石炭鉱山が例示される。採石場とは、石材を採掘する場所又は事業所をいう。運搬車両1に運搬される積荷として、作業現場において掘削された掘削物が例示される。
図1は、実施形態に係る運搬車両1を模式的に示す図である。実施形態において、運搬車両1は、作業現場を走行して積荷を運搬するダンプトラックである。運搬車両1の作業現場として、鉱山又は採石場が例示される。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。鉱山として、金属を採掘する金属鉱山、石灰石を採掘する非金属鉱山、又は石炭を採掘する石炭鉱山が例示される。採石場とは、石材を採掘する場所又は事業所をいう。運搬車両1に運搬される積荷として、作業現場において掘削された掘削物が例示される。
運搬車両1は、運転者による運転操作によらずに無人で稼働する無人ダンプトラックでもよいし、運転者による運転操作に基づいて稼働する有人ダンプトラックでもよい。実施形態において、運搬車両1は、有人ダンプトラックであることとする。
運搬車両1は、ダンプボディ2と、車体3と、走行装置4と、トロリ受電装置5と、給電パンタグラフ6と、燃料電池7と、走行駆動モータ8と、位置センサ9と、制御装置10とを備える。
ダンプボディ2は、積荷が積載される部材である。ダンプボディ2の少なくとも一部は、車体3よりも上方に配置される。ダンプボディ2は、ダンプ動作及び下げ動作する。ダンプ動作とは、ダンプボディ2を車体3から離隔させてダンプ方向に傾斜させる動作をいう。下げ動作とは、ダンプボディ2を車体3に接近させる動作をいう。排土作業を実施する場合、ダンプボディ2は、ダンプ動作する。
車体3は、車体フレームを含む。車体3は、ダンプボディ2を支持する。車体3は、走行装置4に支持される。トロリ受電装置5、燃料電池7、位置センサ9、及び制御装置10のそれぞれは、車体3に搭載される。
走行装置4は、車体3を支持する。走行装置4は、運搬車両1を走行させる。走行装置4は、運搬車両1を前進又は後進させる。走行装置4の少なくとも一部は、車体3よりも下方に配置される。走行装置4は、車輪11と、タイヤ12とを有する。
タイヤ12は、車輪11に装着される。車輪11は、前輪11Fと、後輪11Rとを含む。タイヤ12は、前輪11Fに装着される前タイヤ12Fと、後輪11Rに装着される後タイヤ12Rとを含む。前輪11Fは、操舵輪である。後輪11Rは、駆動輪である。
トロリ受電装置5は、トロリ線13から給電される。トロリ受電装置5は、トロリ線13から供給される電力を受ける。トロリ線13は、作業現場に設けられた架空線である。トロリ受電装置5は、給電パンタグラフ6を介してトロリ線13から受電する。給電パンダグラフ6は、ダンプボディ2の一部に支持される。給電パンタグラフ6は、ダンプボディ2に対して昇降する。給電パンタグラフ6が上昇してトロリ線13に接触することにより、トロリ線13からトロリ受電装置5に電力が供給される。給電パンタグラフ6が下降してトロリ線13から離れることにより、トロリ線13からトロリ受電装置5への電力の供給が停止される。
燃料電池7は、水素と酸素とを電気化学反応させて発電する。車体3の前部に外気導入口が設けられる。燃料電池7は、外気導入口から導入された空気に含まれる酸素により発電する。
走行駆動モータ8は、駆動輪である後輪11Rを回転させる駆動力を発生する電動モータである。走行駆動モータ8は、トロリ線13及び燃料電池7の少なくとも一方からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する駆動力を発生する。
位置センサ9は、運搬車両1の位置を検出する。位置センサ9は、車体3に配置される。位置センサ9は、車体3の現在位置を検出する。実施形態において、位置センサ9は、全地球航法衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)を利用して運搬車両1の位置を検出する。位置センサ9は、GNSS受信機を含む。
図2は、実施形態に係る運搬車両1を示す構成図である。運搬車両1は、モニタ54と、アクセルブレーキペダル56と、シフトレバー57と、リフトレバー58と、第1入力部61と、第2入力部62と、エネルギー供給系17と、車両駆動系18と、制御装置10とを備える。
モニタ54、アクセルブレーキペダル56、シフトレバー57、リフトレバー58、第1入力部61、及び第2入力部62のそれぞれは、運搬車両1の運転室に配置される。モニタ54は、表示データを表示する。アクセルブレーキペダル56が運転者に操作されることにより、走行装置4が加速又は減速する。シフトレバー57が運転者に操作されることにより、走行装置4の速度段が変更されたり、走行装置4の前進と後進とが切り換えられたりする。リフトレバー58が運転者に操作されることにより、ダンプボディ2がダンプ動作又は下げ動作する。第1入力部61及び第2入力部62のそれぞれは、運転者に操作されることにより入力信号を生成する。
エネルギー供給系17は、水素タンク33と、水素供給装置34と、トロリ受電装置5と、燃料電池7と、蓄電器35と、電圧変換装置36とを有する。水素供給装置34は、水素タンク33の水素を燃料電池7に供給する。燃料電池7には、車体3に設けられた外気導入口から空気が供給される。燃料電池7は、水素と酸素とを電気化学反応させて発電する。蓄電器35は、トロリ線13及び燃料電池7の少なくとも一方からの電力により充電される。電圧変換装置36は、燃料電池7の電圧又は蓄電器35の電圧を変換する。
車両駆動系18は、インバータ37と、ポンプ駆動モータ38と、油圧ポンプ39と、制御弁40と、ホイストシリンダ41と、インバータ42と、走行駆動モータ8と、減速機構43と、車輪11とを有する。インバータ37は、電圧変換装置36からの直流電流を三相交流電流に変換してポンプ駆動モータ38に供給する。ポンプ駆動モータ38は、油圧ポンプ39を作動させる駆動力を発生する電動モータである。油圧ポンプ39から吐出された作動油は、制御弁40を介してホイストシリンダ41に供給される。作動油がホイストシリンダ41に供給されることにより、ホイストシリンダ41が作動する。ホイストシリンダ41は、ダンプボディ2をダンプ動作又は下げ動作させる。インバータ42は、電圧変換装置36からの直流電流を三相交流電流に変換して走行駆動モータ8に供給する。走行駆動モータ8は、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する電動モータである。
走行駆動モータ8が発生した駆動力は、減速機構43を介して後輪11Rに伝達される。車輪11が回転することにより、運搬車両1が走行する。
走行駆動モータ8が発生した駆動力は、減速機構43を介して後輪11Rに伝達される。車輪11が回転することにより、運搬車両1が走行する。
制御装置10は、エネルギー制御部47と、車両稼働制御部48と、車両情報記憶部50と、地形情報記憶部51と、モニタ制御部53とを有する。エネルギー制御部47は、エネルギー供給系17を制御する。第1入力部61は、運転者に操作されることにより、入力信号としてトロリ受電許可信号を生成する。第2入力部62は、運転者に操作されることにより、入力信号としてトロリバッテリ充電許可信号を生成する。車両稼働制御部48は、車両駆動系18を制御する。車両情報記憶部50は、車両情報記憶部50が搭載されている運搬車両1に係る情報を記憶する。地形情報記憶部51は、作業現場のマップ情報を記憶する。作業現場のマップ情報は、作業現場の地形情報及び位置情報を含む。作業現場の地形情報は、例えば運搬車両1が走行する作業現場の走行路の路面の傾斜角(勾配)を含む。作業現場の位置情報は、トロリ切換区間の位置情報、トロリ区間の位置情報、及びFC切換区間の位置情報を含む。モニタ制御部53は、モニタ54を制御する。
<エネルギー供給系>
図3は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。エネルギー供給系17は、車両駆動系18に電力を供給する。エネルギー供給系17は、インバータ37を介してポンプ駆動モータ38に電力を供給し、インバータ42を介して走行駆動モータ8に電力を供給する。以下、説明を簡単にするために、ポンプ駆動モータ38及び走行駆動モータ8の少なくとも一方に電力を供給することを適宜、車両駆動系18に電力を供給する、と称する。
図3は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。エネルギー供給系17は、車両駆動系18に電力を供給する。エネルギー供給系17は、インバータ37を介してポンプ駆動モータ38に電力を供給し、インバータ42を介して走行駆動モータ8に電力を供給する。以下、説明を簡単にするために、ポンプ駆動モータ38及び走行駆動モータ8の少なくとも一方に電力を供給することを適宜、車両駆動系18に電力を供給する、と称する。
エネルギー供給系17は、給電パンタグラフ6と、燃料電池7と、DC/DCコンバータ21と、蓄電器35と、DC/DCコンバータ22とを有する。電圧変換装置36は、DC/DCコンバータ21及びDC/DCコンバータ22を含む。
発電所14において生成された交流電流は、直流変電所15において直流電流に変換される。直流変電所15は、発電所14の系統電圧Vsupを所定の降圧比αで降圧する。直流変電所15により、系統電圧Vsupがトロリ電圧Vtryに下げられる。トロリ受電装置5は、給電パンタグラフ6に接続されるトロリ給電ライン16を含む。トロリ給電ライン16は、トロリ線13から給電される。トロリ給電ライン16には、トロリ電圧Vtryが印加される。
燃料電池7は、電力ライン19を介して車両駆動系18に接続される。蓄電器35は、電力ライン20を介して車両駆動系18に接続される。トロリ給電ライン16は、電力ライン19に接続される。
DC/DCコンバータ21は、燃料電池7の電圧を示すFC電圧Vfcを変換する。DC/DCコンバータ21は、電力ライン19に配置される。DC/DCコンバータ21は、FC電圧Vfcを所定の昇圧比βで昇圧する。DC/DCコンバータ21は、一次側から二次側のみに電力を出力可能な単方向DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ21の一次側は、低電圧側である。DC/DCコンバータ21の二次側は、高電圧側である。
トロリ給電ライン16は、DC/DCコンバータ21と車両駆動系18との間の電力ライン19に接続される。すなわち、トロリ給電ライン16は、DC/DCコンバータ21の二次側の電力ライン19に接続される。DC/DCコンバータ21の一次側は、燃料電池7側であり、DC/DCコンバータ21の二次側は、トロリ給電ライン16側(車両駆動系18側)である。燃料電池7からDC/DCコンバータ21を介して車両駆動系18に電力が供給される。DC/DCコンバータ21により変換されたFC電圧Vfcが車両駆動系18の走行駆動モータ8に印加される。DC/DCコンバータ21により、トロリ給電ライン16から燃料電池7に電力は供給されない。
DC/DCコンバータ22は、蓄電器35の電圧を示すバッテリ電圧Vbatを変換する。DC/DCコンバータ22は、電力ライン20に配置される。DC/DCコンバータ22は、バッテリ電圧Vbatを所定の昇圧比γで昇圧する。DC/DCコンバータ22は、一次側から二次側に電力を出力可能であり、二次側から一次側に電力を出力可能な双方向DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ22の一次側は、低電圧側である。DC/DCコンバータ22の二次側は、高電圧側である。
電力ライン20は、DC/DCコンバータ21の二次側の電力ライン19に接続される。電力ライン20は、トロリ給電ライン16と電力ライン19との接続部と車両駆動系18との間の電力ライン19に接続される。DC/DCコンバータ22の一次側は、蓄電器35側であり、DC/DCコンバータ22の二次側は、トロリ給電ライン16側(車両駆動系18側)である。蓄電器35からDC/DCコンバータ22を介して車両駆動系18に電力が供給される。DC/DCコンバータ22により変換されたバッテリ電圧Vbatが車両駆動系18の走行駆動モータ8に印加される。また、蓄電器35は、トロリ線13及び燃料電池7の少なくとも一方からの電力により充電される。
降圧比αが小さくトロリ電圧Vtryが低い場合、トロリ受電装置5が受電する電力は小さい。そのため、車両駆動系18の要求電圧を示す車両電圧Vvehが低くなり、コストの増加が抑制される。例えば、降圧比αが0.27であり、トロリ電圧Vtryが系統電圧Vsupの27%である場合、車両電圧Vvehは、系統電圧Vsupの27%である。昇圧比β及び昇圧比γは、車両電圧Vvehに基づいて定められる。FC電圧Vfcが系統電圧Vsupの6%以上12%以下である場合、昇圧比βは2.3以上4.5以下である。バッテリ電圧Vbatが系統電圧Vsupの13%以上15%以下である場合、昇圧比βは1.8以上2.1以下である。
降圧比αが大きくトロリ電圧Vtryが高い場合、トロリ受電装置5が受電する電力は大きい。そのため、例えば車両電圧Vvehが高くなり、走行装置4の走行出力が向上する。例えば、降圧比αが0.39であり、トロリ電圧Vtryが系統電圧Vsupの40%である場合、車両電圧Vvehは、系統電圧Vsupの40%である。昇圧比β及び昇圧比γは、車両電圧Vvehに基づいて定められる。FC電圧Vfcが系統電圧Vsupの6%以上12%以下である場合、昇圧比βは3.3以上6.7以下である。バッテリ電圧Vbatが系統電圧Vsupの13%以上15%以下である場合、昇圧比βは2.7以上3.1以下である。
図4は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。図4は、図3の変形例であり、図3に示した構成に、DC/DCコンバータ23が付加された例を示す。
DC/DCコンバータ23は、トロリ線13の電圧を示すトロリ電圧Vtryを変換する。DC/DCコンバータ23は、トロリ給電ライン16に配置される。DC/DCコンバータ23は、トロリ電圧Vtryを所定の降圧比δで降圧する。DC/DCコンバータ23は、一次側から二次側のみに電力を出力可能な単方向DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ23の一次側は、高電圧側である。DC/DCコンバータ23の二次側は、低電圧側である。
なお、DC/DCコンバータ23は、一次側から二次側に電力を出力可能であり、二次側から一次側に電力を出力可能な双方向DC/DCコンバータでもよい。
DC/DCコンバータ23の一次側は、トロリ線13側であり、DC/DCコンバータ23の二次側は、電力ライン19側(車両駆動系18側)である。トロリ線13からDC/DCコンバータ23を介して車両駆動系18に電力が供給される。DC/DCコンバータ23により変換されたトロリ電圧Vtryが車両駆動系18の走行駆動モータ8に印加される。
トロリ電圧Vtryを降圧するDC/DCコンバータ23により、車両電圧Vvehが低くてもトロリ電圧Vtryを高くすることができる。例えば、降圧比αが0.39であり、トロリ電圧Vtryが系統電圧Vsupの40%であり、降圧比δが0.68である場合、車両電圧Vvehは、系統電圧Vsupの27%である。昇圧比β及び昇圧比γは、車両電圧Vvehに基づいて定められる。FC電圧Vfcが系統電圧Vsupの6%以上12%以下である場合、昇圧比βは2.3以上4.5以下である。バッテリ電圧Vbatが系統電圧Vsupの13%以上15%以下である場合、昇圧比βは1.8以上2.1以下である。
図5は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。図5は、図3の変形例であり、図3に示した構成に、電力ライン30、第1スイッチ25、第2スイッチ26、及び第3スイッチ27が付加された例を示す。また、DC/DCコンバータ21に代えて、双方向DC/DCコンバータであるDC/DCコンバータ24が配置される。
電力ライン30は、電力ライン19と並列に配置される。第1スイッチ25は、燃料電池7とDC/DCコンバータ24との間の電力ライン19に配置される。第2スイッチ26は、DC/DCコンバータ24と車両駆動系18との間の電力ライン19に配置される。第2スイッチ26は、トロリ給電ライン16と電力ライン19との接続部と車両駆動系18との間の電力ライン19に配置される。第3スイッチ27は、電力ライン30に配置される。電力ライン30の一端部は、第1スイッチ25とDC/DCコンバータ24との間の電力ライン19に接続される。電力ライン30の他端部は、DC/DCコンバータ22の二次側の電力ライン20に接続される。DC/DCコンバータ22の二次側の電力ライン20は、第2スイッチ26と車両駆動系18との間の電力ライン19に接続される。電力ライン30の他端部は、電力ライン20を介して第2スイッチ26と車両駆動系18との間の電力ライン19に接続される。
DC/DCコンバータ24は、トロリ線13のトロリ電圧Vtry及び燃料電池7のFC電圧Vfcを変換する。DC/DCコンバータ24は、第1スイッチ25と第2スイッチ26との間の電力ライン19に配置される。トロリ給電ライン16は、DC/DCコンバータ24と第2スイッチ26との間の電力ライン19に接続される。
DC/DCコンバータ24は、一次側から二次側に電力を出力可能であり、二次側から一次側に電力を出力可能な双方向DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ24の一次側は、低電圧側である。DC/DCコンバータ24の二次側は、高電圧側である。DC/DCコンバータ24の一次側は、燃料電池7側であり、DC/DCコンバータ24の二次側は、トロリ給電ライン16側(車両駆動系18側)である。
DC/DCコンバータ24は、FC電圧Vfcを所定の昇圧比βで昇圧する。DC/DCコンバータ24は、トロリ電圧Vtryを所定の降圧比εで降圧する。トロリ線13及び燃料電池7の少なくとも一方からDC/DCコンバータ24を介して車両駆動系18に電力が供給される。DC/DCコンバータ24により変換されたトロリ電圧Vtry及びFC電圧Vfcの少なくとも一方が車両駆動系18の走行駆動モータ8に印加される。蓄電器35は、トロリ線13及び燃料電池7の少なくとも一方からの電力により充電される。
第1スイッチ25、第2スイッチ26、及び第3スイッチ27は、トロリ線13からDC/DCコンバータ24を介して車両駆動系18に電力が供給される第1状態と、燃料電池7及び蓄電器35からDC/DCコンバータ24を介して車両駆動系18に電力が供給される第2状態と、蓄電器35からDC/DCコンバータ22を介して車両駆動系18に電力が供給される第3状態とを切り換えるスイッチ機構を構成する。
第1スイッチ25、第2スイッチ26、及び第3スイッチ27が制御されることにより、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態と、燃料電池7及び蓄電器35から車両駆動系18に給電される第2状態と、蓄電器35から車両駆動系18に給電される第3状態とが切り換えられる。車両駆動系18に給電されることにより、走行駆動モータ8が駆動する。
トロリ線13から車両駆動系18に給電する場合、第1スイッチ25が開放され、第2スイッチ26が開放され、第3スイッチ27が接続される。トロリ線13からの電力は、DC/DCコンバータ24の二次側からDC/DCコンバータ24に入力され、所定の降圧比εで降圧された後、電力ライン30及び第3スイッチ27を介して車両駆動系18に供給される。走行駆動モータ8は、トロリ線13からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。トロリ線13からの電力により蓄電器35を充電する場合も、第1スイッチ25が開放され、第2スイッチ26が開放され、第3スイッチ27が接続される。
燃料電池7及び蓄電器35から車両駆動系18に給電する場合、第1スイッチ25が接続され、第2スイッチ26が接続され、第3スイッチ27が開放される。燃料電池7からの電力は、第1スイッチ25を介してDC/DCコンバータ24の一次側からDC/DCコンバータ24に入力され、所定の昇圧比βで昇圧された後、第2スイッチ26を介して車両駆動系18に供給される。走行駆動モータ8は、燃料電池7からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。燃料電池7からの電力により蓄電器35に充電する場合も、第1スイッチ25が接続され、第2スイッチ26が接続され、第3スイッチ27が開放される。
蓄電器35から車両駆動系18に給電する場合、第1スイッチ25が開放され、第2スイッチ26が開放され、第3スイッチ27が開放される。蓄電器35からの電力は、DC/DCコンバータ22の一次側からDC/DCコンバータ22に入力され、所定の昇圧比γで昇圧された後、車両駆動系18に供給される。走行駆動モータ8は、蓄電器35からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。
DC/DCコンバータ24は、トロリ電圧Vtryの変換とFC電圧Vfcの変換とに共用される共用DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ24は、トロリ線13から車両駆動系18への給電と燃料電池7から車両駆動系18への給電とに共用されるので、エネルギー供給系17のコストの増加が抑制される。また、トロリ電圧Vtryの変換とFC電圧Vfcの変換とに1つのDC/DCコンバータ24が共用されるので、エネルギー供給系17の大型化が抑制される。
図6は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。図6は、図5の変形例であり、図5の第3スイッチ27に代えて、ダイオード28が電力ライン30に配置された例を示す。燃料電池7と車両駆動系18との間の絶縁抵抗が確保される場合、図6に示すように、第3スイッチ27に代えてダイオード28を電力ライン30に配置することができる。これにより、エネルギー供給系17のコストの増加及び大型化が抑制される。
図7は、実施形態に係る制御装置10の一例を示すソフトブロック図である。図7は、図5に示したエネルギー供給系17を制御する制御装置10の一例を示す。
制御装置10は、エネルギー制御部47と、車両稼働制御部48と、車両情報記憶部50と、地形情報記憶部51と、エネルギー切換制御部44と、モニタ制御部53とを有する。エネルギー切換制御部44は、FCトロリ切換部45と、トロリ蓄電器充電部46とを有する。
エネルギー制御部47は、蓄電器35の充電状態(SOC:State Of Charge)を監視する。蓄電器35が満充電状態の場合、SOCは100%であり、蓄電器35が完全放電電状態の場合、SOCは0%である。
車両稼働制御部48は、走行装置4の走行速度を示す車速を監視する。
車両情報記憶部50は、位置センサ9の検出データを取得する。位置センサ9は、車体3の現在位置を検出する。車両情報記憶部50は、位置センサ9の検出データを取得して、車体3の現在位置を監視する。
地形情報記憶部51は、作業現場のマップ情報を記憶する。後述するように、作業現場に、トロリ切換区間、トロリ区間、及びFC切換区間が規定される。実施形態において、マップ情報は、トロリ切換区間の位置情報、トロリ区間の位置情報、及びFC切換区間の位置情報を含む。
FCトロリ切換部45は、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態と、燃料電池7及び蓄電器35から車両駆動系18に給電される第2状態と、蓄電器35から車両駆動系18に給電される第3状態とが切り換わるように、第1スイッチ25、第2スイッチ26、及び第3スイッチ27を含むスイッチ機構を制御する。FCトロリ切換部45は、第1入力部61から入力されるトロリ受電許可信号(トロリ受電許可フラグ)と、地形情報記憶部51から入力されるトロリ区間の位置情報を含むマップ情報と、車両情報記憶部50から入力される車体3の現在位置と、車両情報記憶部50から入力されるトロリ受電フラグと、車両稼働制御部48から入力される車速と、エネルギー制御部47から入力される蓄電器35の充電状態(SOC)とに基づいて、第1状態と第2状態と第3状態とに切り換わるように、スイッチ機構を制御する。
トロリ蓄電器充電部46は、トロリ線13からの電力により蓄電器35が充電されるように、第1スイッチ25、第2スイッチ26、及び第3スイッチ27を含むスイッチ機構を制御する。トロリ蓄電器充電部46は、第2入力部62から入力されるトロリバッテリ充電許可信号(トロリバッテリ充電許可フラグ)と、車両情報記憶部50から入力されるトロリ受電フラグと、エネルギー制御部47から入力される蓄電器35の充電状態(SOC)とに基づいて、トロリ線13からの電力により蓄電器35を充電させる。
FCトロリ切換部45は、FCトロリ切換制御からトロリ受電状態に切り換わったことを示すトロリ受電フラグを車両情報記憶部50に送信する。車両情報記憶部50は、トロリ受電フラグを記憶する。
モニタ制御部53は、車両情報記憶部50からのトロリ受電フラグに基づいて、トロリ受電状況をモニタ54に表示させる。
図8は、実施形態に係るエネルギー供給系17の動作の一例を示すイメージ図である。図8に示すように、トロリ線13は、作業現場の登坂路に設けられる。作業現場の走行路に、トロリ切換区間と、トロリ区間と、FC切換区間とが規定される。トロリ切換区間は、登坂路の前に規定される。トロリ区間は、登坂路に規定される。FC切換区間は、登坂路の後に規定される。
FCトロリ切換部45は、トロリ切換区間の前のFC蓄電器走行区間において、燃料電池7及び蓄電器35から出力される電力に基づいて車両駆動系18が駆動するように、スイッチ機構を制御する。
FCトロリ切換部45は、トロリ切換区間において、燃料電池7及び蓄電器35から車両駆動系18に給電される第2状態から、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態へ切り換わるように、スイッチ機構を制御する。トロリ切換区間は、燃料電池7からの電力の出力が停止され、蓄電器35からの給電のみで車両駆動系18が駆動する蓄電器単独走行区間である。
トロリ区間は、トロリ線13からの給電のみで車両駆動系18が駆動するトロリ給電走行区間である。FCトロリ切換部45は、トロリ区間において、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態が維持されるように、スイッチ機構を制御する。余剰電力は、蓄電器35の充電に使用される。
FCトロリ切換部45は、FC切換区間において、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態から、燃料電池7及び蓄電器35から車両駆動系18に給電される第2状態へ切り換わるように、スイッチ機構を制御する。FC切換区間は、トロリ線13からの受電が停止され、蓄電器35からの給電のみで車両駆動系18が駆動する蓄電器単独走行区間である。
FCトロリ切換部45は、FC切換区間の後のFC蓄電器走行区間において、燃料電池7及び蓄電器35から出力される電力に基づいて車両駆動系18が駆動するように、スイッチ機構を制御する。
図9は、実施形態に係る運搬車両1の制御方法の一例を示すフローチャートである。図9は、図5に示したエネルギー供給系17を有する運搬車両1が図8に示した登坂路を走行するときの運搬車両1の制御方法を示す。
運搬車両1がFC蓄電器走行区間を走行する場合、FCトロリ切換部45は、燃料電池7から車両駆動系18に給電されるように、スイッチ機構を制御する。第1スイッチ25が接続され、第2スイッチ26が接続され、第3スイッチ27が開放される。
FCトロリ切換部45は、トロリ受電許可フラグがONか否かを判定する(ステップSA1)。
ステップSA1において、トロリ受電許可フラグがONであると判定した場合(ステップSA1:Yes)、FCトロリ切換部45は、車両情報記憶部50から入力される車体3の現在位置と車両稼働制御部48から入力される車速とに基づいて、車両通過予測位置を算出する(ステップSA2)。
FCトロリ切換部45は、地形情報記憶部51から作業現場のマップ情報を受信する(ステップSA3)。
FCトロリ切換部45は、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在するか否かを判定する(ステップSA4)。
ステップSA4において、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在すると判定した場合(ステップSA4:Yes)、FCトロリ切換部45は、蓄電器35のSOCを算出する(ステップSA5)。
FCトロリ切換部45は、ステップSA5において算出した蓄電器35のSOCが予め定められている閾値以上か否かを判定する(ステップSA6)。
ステップSA6において、蓄電器35のSOCが閾値以上であると判定した場合(ステップSA6:Yes)、FCトロリ切換部45は、燃料電池7からの電力の出力を停止させる(ステップSA7)。
FCトロリ切換部45は、第1スイッチ25を開放する(ステップSA8)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の低電圧側(一次側)の電圧を調整する(ステップSA9)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とDC/DCコンバータ22の高電圧側(二次側)の電圧との差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSA10)。
ステップSA10において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とDC/DCコンバータ22の高電圧側の電圧との差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSA10:No)、FCトロリ切換部45は、ステップSA9の処理に戻る。
ステップSA10において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とDC/DCコンバータ22の高電圧側の電圧との差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSA10:Yes)、FCトロリ切換部45は、第3スイッチ27を接続する(ステップSA11)。
FCトロリ切換部45は、第2スイッチ26を開放する(ステップSA12)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の高電圧側(二次側)の電圧を調整する(ステップSA13)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSA14)。
ステップSA14において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSA14:No)、FCトロリ切換部45は、ステップSA13の処理に戻る。
ステップSA14において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSA14:Yes)、FCトロリ切換部45は、給電パンタグラフ6を上昇させる(ステップSA15)。
FCトロリ切換部45は、トロリ線13からの受電を開始したことを判定し、トロリ受電フラグをONする(ステップSA16)。
ステップSA4において、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在しないと判定した場合(ステップSA4:No)、FCトロリ切換部45は、車両通過予測位置がFC切換区間又はトロリ区間外に存在するか否かを判定する(ステップSA17)。
ステップSA17において、車両通過予測位置がFC切換区間又はトロリ区間外に存在すると判定した場合(ステップSA17:Yes)、又はステップSA1において、トロリ受電許可フラグがONでないと判定した場合(ステップSA1:No)、FCトロリ切換部45は、トロリ受電フラグがONであるか否かを判定する(ステップSA18)。
ステップSA18において、トロリ受電フラグがONであると判定した場合(ステップSA18:Yes)、FCトロリ切換部45は、給電パンタグラフ6を下降させる(ステップSA19)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧を調整する(ステップSA20)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とDC/DCコンバータ22の高電圧側の電圧との差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSA21)。
ステップSA21において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とDC/DCコンバータ22の高電圧側の電圧との差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSA21:No)、FCトロリ切換部45は、ステップSA20の処理に戻る。
ステップSA21において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とDC/DCコンバータ22の高電圧側の電圧との差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSA21:Yes)、FCトロリ切換部45は、第2スイッチ26を接続する(ステップSA22)。
FCトロリ切換部45は、第3スイッチ27を開放する(ステップSA23)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の低電圧側(一次側)の電圧を調整する(ステップSA24)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とFC電圧Vfcとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSA25)。
ステップSA25において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とFC電圧Vfcとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSA25:No)、FCトロリ切換部45は、ステップSA24の処理に戻る。
ステップSA25において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とFC電圧Vfcとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSA25:Yes)、FCトロリ切換部45は、第1スイッチ25を接続する(ステップSA26)。
FCトロリ切換部45は、燃料電池7からの電力の出力を開始させる(ステップSA27)。
FCトロリ切換部45は、トロリ線13からの受電を停止したことを判定し、トロリ受電フラグをOFFする(ステップSA28)。
ステップSA16の処理が終了した場合、ステップSA6において、蓄電器35のSOCが閾値以上でないと判定された場合(ステップSA6:No)、ステップSA17において、車両通過予測位置がFC切換区間又はトロリ区間外に存在しないと判定された場合(ステップSA17:No)、ステップSA18において、トロリ受電フラグがOFFであると判定された場合(ステップSA18:No)、及びステップSA28の処理が終了した場合、処理が終了する。
図10は、実施形態に係る運搬車両1の制御方法の一例を示すフローチャートである。図10は、図5に示したエネルギー供給系17を有する運搬車両1が蓄電器35を充電するときの運搬車両1の制御方法を示す。
トロリ蓄電器充電部46は、トロリバッテリ充電許可フラグがONか否かを判定する(ステップSB1)。
ステップSB1において、トロリバッテリ充電許可フラグがONであると判定した場合(ステップSB1:Yes)、トロリ蓄電器充電部46は、トロリ受電フラグがONか否かを判定する(ステップSB2)。
ステップSB2において、トロリ受電フラグがONであると判定した場合(ステップSB2:Yes)、トロリ蓄電器充電部46は、蓄電器35のSOCを算出する(ステップSB3)。
トロリ蓄電器充電部46は、ステップSB3において算出した蓄電器35のSOCが予め定められている閾値以下か否かを判定する(ステップSB4)。
ステップSB4において、蓄電器35のSOCが閾値以下であると判定した場合(ステップSB4:Yes)、トロリ蓄電器充電部46は、DC/DCコンバータ22の低電圧側(一次側)の電圧及び電流を調整して蓄電器35を充電し(ステップSB5)、ステップSB2の処理に戻る。
ステップSB1において、トロリバッテリ充電許可フラグがOFFであると判定した場合(ステップSB1:No)、ステップSB2において、トロリ受電フラグがOFFであると判定した場合(ステップSB2:No)、及びステップSB4において、蓄電器35のSOCが閾値を上回ると判定した場合(ステップSB4:No)、トロリ蓄電器充電部46は、DC/DCコンバータ22の一次側の電圧及び電流を調整して蓄電器35の充電を停止し(ステップSB6)、処理を終了する。
図11は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。図11は、図5の変形例であり、図5に示した構成から、DC/DCコンバータ22を省略した例を示す。DC/DCコンバータ22が省略されることにより、エネルギー供給系17のコストの増加及び大型化が抑制される。
図12は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。図12は、図11の変形例であり、図11の第3スイッチ27に代えて、ダイオード28が電力ライン30に配置された例を示す。燃料電池7と車両駆動系18との間の絶縁抵抗が確保される場合、図12に示すように、第3スイッチ27に代えてダイオード28を電力ライン30に配置することができる。これにより、エネルギー供給系17のコストの増加及び大型化が抑制される。
図13は、実施形態に係る運搬車両1の制御方法の一例を示すフローチャートである。図13は、図11に示したエネルギー供給系17を有する運搬車両1が図8に示した登坂路を走行するときの運搬車両1の制御方法を示す。
運搬車両1がFC蓄電器走行区間を走行する場合、FCトロリ切換部45は、燃料電池7から車両駆動系18に給電されるように、スイッチ機構を制御する。第1スイッチ25が接続され、第2スイッチ26が接続され、第3スイッチ27が開放される。
FCトロリ切換部45は、トロリ受電許可フラグがONか否かを判定する(ステップSC1)。
ステップSC1において、トロリ受電許可フラグがONであると判定した場合(ステップSC1:Yes)、FCトロリ切換部45は、車両情報記憶部50から入力される車体3の現在位置と車両稼働制御部48から入力される車速とに基づいて、車両通過予測位置を算出する(ステップSC2)。
FCトロリ切換部45は、地形情報記憶部51から作業現場のマップ情報を受信する(ステップSC3)。
FCトロリ切換部45は、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在するか否かを判定する(ステップSC4)。
ステップSACにおいて、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在すると判定した場合(ステップSC4:Yes)、FCトロリ切換部45は、蓄電器35のSOCを算出する(ステップSC5)。
FCトロリ切換部45は、ステップSC5において算出した蓄電器35のSOCが予め定められている閾値以上か否かを判定する(ステップSC6)。
ステップSC6において、蓄電器35のSOCが閾値以上であると判定した場合(ステップSC6:Yes)、FCトロリ切換部45は、燃料電池7からの電力の出力を停止させる(ステップSC7)。
FCトロリ切換部45は、第1スイッチ25を開放する(ステップSC8)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の低電圧側(一次側)の電圧を調整する(ステップSC9)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧と蓄電器35のバッテリ電圧Vbatとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSC10)。
ステップSA10において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧と蓄電器35のバッテリ電圧Vbatとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSC10:No)、FCトロリ切換部45は、ステップSC9の処理に戻る。
ステップSC10において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧と蓄電器35のバッテリ電圧Vbatとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSC10:Yes)、FCトロリ切換部45は、第3スイッチ27を接続する(ステップSC11)。
FCトロリ切換部45は、第2スイッチ26を開放する(ステップSC12)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の高電圧側(二次側)の電圧を調整する(ステップSC13)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSC14)。
ステップSC14において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSC14:No)、FCトロリ切換部45は、ステップSC13の処理に戻る。
ステップSC14において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSC14:Yes)、FCトロリ切換部45は、給電パンタグラフ6を上昇させる(ステップSC15)。
FCトロリ切換部45は、トロリ線13からの受電を開始したことを判定し、トロリ受電フラグをONする(ステップSC16)。
ステップSC4において、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在しないと判定した場合(ステップSC4:No)、FCトロリ切換部45は、車両通過予測位置がFC切換区間又はトロリ区間外に存在するか否かを判定する(ステップSC17)。
ステップSC17において、車両通過予測位置がFC切換区間又はトロリ区間外に存在すると判定した場合(ステップSC17:Yes)、又はステップSC1において、トロリ受電許可フラグがONでないと判定した場合(ステップSC1:No)、FCトロリ切換部45は、トロリ受電フラグがONであるか否かを判定する(ステップSC18)。
ステップSC18において、トロリ受電フラグがONであると判定した場合(ステップSC18:Yes)、FCトロリ切換部45は、給電パンタグラフ6を下降させる(ステップSC19)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧を調整する(ステップSC20)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧と蓄電器35のバッテリ電圧Vbatとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSC21)。
ステップSC21において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧と蓄電器35のバッテリ電圧Vbatとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSC21:No)、FCトロリ切換部45は、ステップSC20の処理に戻る。
ステップSC21において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧と蓄電器35のバッテリ電圧Vbatとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSC21:Yes)、FCトロリ切換部45は、第2スイッチ26を接続する(ステップSC22)。
FCトロリ切換部45は、第3スイッチ27を開放する(ステップSC23)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の低電圧側(一次側)の電圧を調整する(ステップSC24)。
FCトロリ切換部45は、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とFC電圧Vfcとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSC25)。
ステップSC25において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とFC電圧Vfcとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSC25:No)、FCトロリ切換部45は、ステップSC24の処理に戻る。
ステップSC25において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とFC電圧Vfcとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSC25:Yes)、FCトロリ切換部45は、第1スイッチ25を接続する(ステップSC26)。
FCトロリ切換部45は、燃料電池7からの電力の出力を開始させる(ステップSC27)。
FCトロリ切換部45は、トロリ線13からの受電を停止したことを判定し、トロリ受電フラグをOFFする(ステップSC28)。
ステップSC16の処理が終了した場合、ステップSC6において、蓄電器35のSOCが閾値以上でないと判定された場合(ステップSC6:No)、ステップSC17において、車両通過予測位置がFC切換区間又はトロリ区間外に存在しないと判定された場合(ステップSC17:No)、ステップSC18において、トロリ受電フラグがOFFであると判定された場合(ステップSC18:No)、及びステップSC28の処理が終了した場合、処理が終了する。
図14は、実施形態に係る運搬車両1の制御方法の一例を示すフローチャートである。図14は、図11に示したエネルギー供給系17を有する運搬車両1が蓄電器35を充電するときの運搬車両1の制御方法を示す。
トロリ蓄電器充電部46は、トロリバッテリ充電許可フラグがONか否かを判定する(ステップSD1)。
ステップSD1において、トロリバッテリ充電許可フラグがONであると判定した場合(ステップSD1:Yes)、トロリ蓄電器充電部46は、トロリ受電フラグがONか否かを判定する(ステップSD2)。
ステップSD2において、トロリ受電フラグがONであると判定した場合(ステップSD2:Yes)、トロリ蓄電器充電部46は、蓄電器35のSOCを算出する(ステップSD3)。
トロリ蓄電器充電部46は、ステップSD3において算出した蓄電器35のSOCが予め定められている閾値以下か否かを判定する(ステップSD4)。
ステップSD4において、蓄電器35のSOCが閾値以下であると判定した場合(ステップSD4:Yes)、トロリ蓄電器充電部46は、DC/DCコンバータ24の低電圧側(一次側)の電圧及び電流を調整して蓄電器35を充電し(ステップSD5)、ステップSD2の処理に戻る。
ステップSD1において、トロリバッテリ充電許可フラグがOFFであると判定した場合(ステップSD1:No)、ステップSD2において、トロリ受電フラグがOFFであると判定した場合(ステップSD2:No)、及びステップSD4において、蓄電器35のSOCが閾値を上回ると判定した場合(ステップSD4:No)、トロリ蓄電器充電部46は、DC/DCコンバータ24の一次側の電圧及び電流を調整して蓄電器35の充電を停止し(ステップSD6)、処理を終了する。
<効果>
以上説明したように、実施形態によれば、トロリ線13から運搬車両1に給電される。また、運搬車両1の燃料電池7が発電する。トロリ線13及び燃料電池7の少なくとも一方から運搬車両1の走行駆動モータ8に電力が供給される。走行駆動モータ8は、トロリ線13及び燃料電池7の少なくとも一方からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。走行駆動モータ8が発生する駆動力により運搬車両1が走行する。運搬車両1から排ガスが排出されないので、作業現場の環境の汚染が抑制される。
以上説明したように、実施形態によれば、トロリ線13から運搬車両1に給電される。また、運搬車両1の燃料電池7が発電する。トロリ線13及び燃料電池7の少なくとも一方から運搬車両1の走行駆動モータ8に電力が供給される。走行駆動モータ8は、トロリ線13及び燃料電池7の少なくとも一方からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。走行駆動モータ8が発生する駆動力により運搬車両1が走行する。運搬車両1から排ガスが排出されないので、作業現場の環境の汚染が抑制される。
図5等を参照して説明したように、トロリ線13のトロリ電圧Vtry及び燃料電池7のFC電圧Vfcの両方を変換可能なDC/DCコンバータ24が設けられる。1つのDC/DCコンバータ24がトロリ電圧Vtryの変換及びFC電圧Vfcの変換に共用されるので、エネルギー供給系17のコストの増加及び大型化が抑制される。
運搬車両1が登坂路を走行するときに、走行駆動モータ8はトロリ線13からの電力に基づいて駆動する。登坂路において高出力の外部給電によって、高速走行が可能となり生産性が向上する。また、高負荷のトロリ区間でトロリ電力を使用することで、燃料電池7の水素消費量を低減できる。
トロリ線13からの余剰電力は、蓄電器35の充電に使用される。走行駆動モータ8が蓄電器35からの電力に基づいて駆動することにより、トロリ区間とは別の走行路における走行においても、燃料電池7の水素消費量を低減できる。
[第2実施形態]
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。
<エネルギー供給系>
図15は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。図15は、図3の変形例であり、図3に示した燃料電池7に代えて容量型蓄電器29が配置され、蓄電器35に代えて出力型蓄電器35Bが配置される例を示す。
図15は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。図15は、図3の変形例であり、図3に示した燃料電池7に代えて容量型蓄電器29が配置され、蓄電器35に代えて出力型蓄電器35Bが配置される例を示す。
容量型蓄電器29は、出力型蓄電器35Bよりも長時間電力を出力できる。容量型蓄電器29のエネルギー密度[Wh/kg]は、出力型蓄電器35Bのエネルギー密度よりも高い。出力型蓄電器35Bは、容量型蓄電器29よりも高出力である。出力型蓄電器35Bのパワー密度[kW/kg]は、容量型蓄電器29のパワー密度よりも高い。容量型蓄電器29は、第1の蓄電器の一例である。出力型蓄電器35Bは、第2の蓄電器の一例である。
運搬車両1は、充電ポート31を有する。充電ポート31は、容量型蓄電器29に接続される。充電ポート31に外部充電器が接続される。外部充電器は、トロリ線13とは別の送電ラインを介して発電所14又は直流変電所15に接続される。外部充電器は、トロリ線13とは別の充電器である。容量型蓄電器29は、充電ポート31を介して外部充電器により充電される。
車両駆動系18の走行駆動モータ8は、トロリ線13及び容量型蓄電器29の少なくとも一方からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。
出力型蓄電器35Bは、トロリ線13及び容量型蓄電器29の少なくとも一方からの電力により充電される。走行駆動モータ8は、出力型蓄電器35Bからの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生することができる。
DC/DCコンバータ21は、容量型蓄電器29の電圧を示すバッテリ電圧Vbat1を変換する。DC/DCコンバータ21は、バッテリ電圧Vbat1を所定の昇圧比βで昇圧する。DC/DCコンバータ22は、一次側から二次側のみに電力を出力可能な単方向DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ21の一次側は、低電圧側である。DC/DCコンバータ21の二次側は、高電圧側である。DC/DCコンバータ21の一次側は、容量型蓄電器29側であり、DC/DCコンバータ21の二次側は、トロリ給電ライン16側(車両駆動系18側)である。容量型蓄電器29からDC/DCコンバータ21を介して車両駆動系18に電力が供給される。DC/DCコンバータ21により変換されたバッテリ電圧Vbat1が車両駆動系18の走行駆動モータ8に印加される。DC/DCコンバータ21により、トロリ給電ライン16から容量型蓄電器29に電力は供給されない。
DC/DCコンバータ22は、出力型蓄電器35Bの電圧を示すバッテリ電圧Vbat2を変換する。DC/DCコンバータ22は、バッテリ電圧Vbat2を所定の昇圧比γで昇圧する。DC/DCコンバータ22は、一次側から二次側に電力を出力可能であり、二次側から一次側に電力を出力可能な双方向DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ22の一次側は、低電圧側である。DC/DCコンバータ22の二次側は、高電圧側である。DC/DCコンバータ22の一次側は、出力型蓄電器35B側であり、DC/DCコンバータ22の二次側は、トロリ給電ライン16側(車両駆動系18側)である。出力型蓄電器35BからDC/DCコンバータ22を介して車両駆動系18に電力が供給される。DC/DCコンバータ22により変換されたバッテリ電圧Vbat2が車両駆動系18の走行駆動モータ8に印加される。また、出力型蓄電器35Bは、トロリ線13及び容量型蓄電器29の少なくとも一方からの電力により充電される。
図16は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。図16は、図15の変形例であり、図15に示した構成に、DC/DCコンバータ23が付加された例を示す。
DC/DCコンバータ23は、トロリ線13の電圧を示すトロリ電圧Vtryを変換する。DC/DCコンバータ23は、トロリ給電ライン16に配置される。DC/DCコンバータ23は、トロリ電圧Vtryを所定の降圧比δで降圧する。DC/DCコンバータ23は、一次側から二次側のみに電力を出力可能な単方向DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ23の一次側は、高電圧側である。DC/DCコンバータ23の二次側は、低電圧側である。
DC/DCコンバータ23の一次側は、トロリ線13側であり、DC/DCコンバータ23の二次側は、電力ライン19側(車両駆動系18側)である。トロリ線13からDC/DCコンバータ23を介して車両駆動系18に電力が供給される。DC/DCコンバータ23により変換されたトロリ電圧Vtryが車両駆動系18の走行駆動モータ8に印加される。
トロリ電圧Vtryを降圧するDC/DCコンバータ23により、車両電圧Vvehが低くてもトロリ電圧Vtryを高くすることができる。
図17は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。図17は、図15の変形例であり、図15に示した構成に、電力ライン30、ダイオード32、第1スイッチ26B、及び第2スイッチ27Bが付加された例を示す。また、DC/DCコンバータ21に代えて、双方向DC/DCコンバータであるDC/DCコンバータ24が配置される。
電力ライン30は、電力ライン19と並列に配置される。ダイオード32は、容量型蓄電器29とDC/DCコンバータ24との間の電力ライン19に配置される。第1スイッチ26Bは、DC/DCコンバータ24と車両駆動系18との間の電力ライン19に配置される。第1スイッチ26Bは、トロリ給電ライン16と電力ライン19との接続部と車両駆動系18との間の電力ライン19に配置される。第2スイッチ27Bは、電力ライン30に配置される。電力ライン30の一端部は、ダイオード32とDC/DCコンバータ24との間の電力ライン19に接続される。電力ライン30の他端部は、DC/DCコンバータ22の二次側の電力ライン20に接続される。DC/DCコンバータ22の二次側の電力ライン20は、第1スイッチ26Bと車両駆動系18との間の電力ライン19に接続される。電力ライン30の他端部は、電力ライン20を介して第1スイッチ26Bと車両駆動系18との間の電力ライン19に接続される。
DC/DCコンバータ24は、トロリ線13のトロリ電圧Vtry及び容量型蓄電器29のバッテリ電圧Vbat1を変換する。DC/DCコンバータ24は、ダイオード32と第1スイッチ26Bとの間の電力ライン19に配置される。トロリ給電ライン16は、DC/DCコンバータ24と第1スイッチ26Bとの間の電力ライン19に接続される。
DC/DCコンバータ24は、一次側から二次側に電力を出力可能であり、二次側から一次側に電力を出力可能な双方向DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ24の一次側は、低電圧側である。DC/DCコンバータ24の二次側は、高電圧側である。DC/DCコンバータ24の一次側は、容量型蓄電器29側であり、DC/DCコンバータ24の二次側は、トロリ給電ライン16側(車両駆動系18側)である。
DC/DCコンバータ24は、バッテリ電圧Vbat1を所定の昇圧比βで昇圧する。DC/DCコンバータ24は、トロリ電圧Vtryを所定の降圧比εで降圧する。トロリ線13及び容量型蓄電器29の少なくとも一方からDC/DCコンバータ24を介して車両駆動系18に電力が供給される。DC/DCコンバータ24により変換されたトロリ電圧Vtry及びバッテリ電圧Vbat1の少なくとも一方が車両駆動系18の走行駆動モータ8に印加される。出力型蓄電器35Bは、トロリ線13及び容量型蓄電器29の少なくとも一方からの電力により充電される。
第1スイッチ26B、及び第2スイッチ27Bは、トロリ線13からDC/DCコンバータ24を介して車両駆動系18に電力が供給される第1状態と、容量型蓄電器29からDC/DCコンバータ24を介して車両駆動系18に電力が供給される第2状態と、出力型蓄電器35BからDC/DCコンバータ22を介して車両駆動系18に電力が供給される第3状態とを切り換えるスイッチ機構を構成する。
第1スイッチ26B、及び第2スイッチ27Bが制御されることにより、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態と、容量型蓄電器29から車両駆動系18に給電される第2状態と、出力型蓄電器35Bから車両駆動系18に給電される第3状態とが切り換えられる。車両駆動系18に給電されることにより、走行駆動モータ8が駆動する。
トロリ線13から車両駆動系18に給電する場合、第1スイッチ26Bが開放され、第2スイッチ27Bが接続される。トロリ線13からの電力は、DC/DCコンバータ24の二次側からDC/DCコンバータ24に入力され、所定の降圧比εで降圧された後、電力ライン30及び第2スイッチ27Bを介して車両駆動系18に供給される。走行駆動モータ8は、トロリ線13からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。トロリ線13からの電力により出力型蓄電器35Bを充電する場合も、第1スイッチ26Bが開放され、第2スイッチ27Bが接続される。
容量型蓄電器29から車両駆動系18に給電する場合、第1スイッチ26Bが接続され、第2スイッチ27Bが開放される。容量型蓄電器29からの電力は、ダイオード32を介してDC/DCコンバータ24の一次側からDC/DCコンバータ24に入力され、所定の昇圧比βで昇圧された後、第1スイッチ26Bを介して車両駆動系18に供給される。走行駆動モータ8は、容量型蓄電器29からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。容量型蓄電器29からの電力により出力型蓄電器35Bに充電する場合も、第1スイッチ26Bが接続され、第2スイッチ27Bが開放される。
出力型蓄電器35Bから車両駆動系18に給電する場合、第1スイッチ26Bが開放され、第2スイッチ27Bが開放される。出力型蓄電器35Bからの電力は、DC/DCコンバータ22の一次側からDC/DCコンバータ22に入力され、所定の昇圧比γで昇圧された後、車両駆動系18に供給される。走行駆動モータ8は、出力型蓄電器35Bからの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。
DC/DCコンバータ24は、トロリ電圧Vtryの変換とバッテリ電圧Vbat1の変換とに共用される共用DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ24は、トロリ線13から車両駆動系18への給電と容量型蓄電器29から車両駆動系18への給電とに共用されるので、エネルギー供給系17のコストの増加が抑制される。また、トロリ電圧Vtryの変換とバッテリ電圧Vbat1の変換とに1つのDC/DCコンバータ24が共用されるので、エネルギー供給系17の大型化が抑制される。
図18は、実施形態に係る制御装置10の一例を示すソフトブロック図である。図18は、図5に示したエネルギー供給系17を制御する制御装置10の一例を示す。
制御装置10は、エネルギー制御部47と、車両稼働制御部48と、車両情報記憶部50と、地形情報記憶部51と、エネルギー切換制御部44Bと、モニタ制御部53とを有する。エネルギー切換制御部44Bは、蓄電器トロリ切換部45Bと、トロリ蓄電器充電部46とを有する。
エネルギー制御部47は、出力型蓄電器35Bの充電状態(SOC:State Of Charge)を監視する。出力型蓄電器35Bが満充電状態の場合、SOCは100%であり、出力型蓄電器35Bが完全放電電状態の場合、SOCは0%である。
車両稼働制御部48は、走行装置4の走行速度を示す車速を監視する。
車両情報記憶部50は、位置センサ9の検出データを取得する。位置センサ9は、車体3の現在位置を検出する。車両情報記憶部50は、位置センサ9の検出データを取得して、車体3の現在位置を監視する。
地形情報記憶部51は、作業現場のマップ情報を記憶する。後述するように、作業現場に、トロリ切換区間、トロリ区間、及び蓄電器切換区間が規定される。実施形態において、マップ情報は、トロリ切換区間の位置情報、トロリ区間の位置情報、及び蓄電器切換区間の位置情報を含む。
蓄電器トロリ切換部45Bは、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態と、容量型蓄電器29から車両駆動系18に給電される第2状態と、出力型蓄電器35Bから車両駆動系18に給電される第3状態とが切り換わるように、第1スイッチ26B、及び第2スイッチ27Bを含むスイッチ機構を制御する。蓄電器トロリ切換部45Bは、第1入力部61から入力されるトロリ受電許可信号(トロリ受電許可フラグ)と、地形情報記憶部51から入力されるトロリ区間の位置情報を含むマップ情報と、車両情報記憶部50から入力される車体3の現在位置と、車両情報記憶部50から入力されるトロリ受電フラグと、車両稼働制御部48から入力される車速と、エネルギー制御部47から入力される出力型蓄電器35Bの充電状態(SOC)とに基づいて、第1状態と第2状態と第3状態とに切り換わるように、スイッチ機構を制御する。
トロリ蓄電器充電部46は、トロリ線13からの電力により出力型蓄電器35Bが充電されるように、第1スイッチ26B、及び第2スイッチ27Bを含むスイッチ機構を制御する。トロリ蓄電器充電部46は、第2入力部62から入力されるトロリバッテリ充電許可信号(トロリバッテリ充電許可フラグ)と、車両情報記憶部50から入力されるトロリ受電フラグと、エネルギー制御部47から入力される出力型蓄電器35Bの充電状態(SOC)とに基づいて、トロリ線13からの電力により出力型蓄電器35Bを充電させる。
蓄電器トロリ切換部45Bは、蓄電器トロリ切換制御からトロリ受電状態に切り換わったことを示すトロリ受電フラグを車両情報記憶部50に送信する。車両情報記憶部50は、トロリ受電フラグを記憶する。
モニタ制御部53は、車両情報記憶部50からのトロリ受電フラグに基づいて、トロリ受電状況をモニタ54に表示させる。
図19は、実施形態に係るエネルギー供給系17の動作の一例を示すイメージ図である。図19に示すように、トロリ線13は、作業現場の登坂路に設けられる。作業現場の走行路に、トロリ切換区間と、トロリ区間と、蓄電器切換区間とが規定される。トロリ切換区間は、登坂路の前に規定される。トロリ区間は、登坂路に規定される。蓄電器切換区間は、登坂路の後に規定される。
蓄電器トロリ切換部45Bは、トロリ切換区間の前の容量型出力型蓄電器走行区間において、容量型蓄電器29及び出力型蓄電器35Bから出力される電力に基づいて車両駆動系18が駆動するように、スイッチ機構を制御する。
蓄電器トロリ切換部45Bは、トロリ切換区間において、容量型蓄電器29から車両駆動系18に給電される第2状態から、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態へ切り換わるように、スイッチ機構を制御する。トロリ切換区間は、容量型蓄電器29からの電力の出力が停止され、出力型蓄電器35Bからの給電のみで車両駆動系18が駆動する出力型蓄電器単独走行区間である。
トロリ区間は、トロリ線13からの給電のみで車両駆動系18が駆動するトロリ給電走行区間である。蓄電器トロリ切換部45Bは、トロリ区間において、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態が維持されるように、スイッチ機構を制御する。余剰電力は、出力型蓄電器35Bの充電に使用される。
蓄電器トロリ切換部45Bは、蓄電器切換区間において、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態から、容量型蓄電器29から車両駆動系18に給電される第2状態へ切り換わるように、スイッチ機構を制御する。蓄電器切換区間は、トロリ線13からの受電が停止され、出力型蓄電器35Bからの給電のみで車両駆動系18が駆動する出力型蓄電器単独走行区間である。
蓄電器トロリ切換部45Bは、蓄電器切換区間の後の容量型出力型蓄電器走行区間において、容量型蓄電器29及び出力型蓄電器35Bから出力される電力に基づいて車両駆動系18が駆動するように、スイッチ機構を制御する。
図20は、実施形態に係る運搬車両1の制御方法の一例を示すフローチャートである。図20は、図17に示したエネルギー供給系17を有する運搬車両1が図19に示した登坂路を走行するときの運搬車両1の制御方法を示す。
運搬車両1が容量型出力型蓄電器走行区間を走行する場合、蓄電器トロリ切換部45Bは、容量型蓄電器29から車両駆動系18に給電されるように、スイッチ機構を制御する。第1スイッチ26Bが接続され、第2スイッチ27Bが開放される。
蓄電器トロリ切換部45Bは、トロリ受電許可フラグがONか否かを判定する(ステップSE1)。
ステップSE1において、トロリ受電許可フラグがONであると判定した場合(ステップSE1:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、車両情報記憶部50から入力される車体3の現在位置と車両稼働制御部48から入力される車速とに基づいて、車両通過予測位置を算出する(ステップSE2)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、地形情報記憶部51から作業現場のマップ情報を受信する(ステップSE3)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在するか否かを判定する(ステップSE4)。
ステップSE4において、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在すると判定した場合(ステップSE4:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、出力型蓄電器35BのSOCを算出する(ステップSE5)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、ステップSE5において算出した出力型蓄電器35BのSOCが予め定められている閾値以上か否かを判定する(ステップSE6)。
ステップSE6において、出力型蓄電器35BのSOCが閾値以上であると判定した場合(ステップSE6:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の低電圧側(一次側)の電圧を調整する(ステップSE7)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とDC/DCコンバータ22の高電圧側(二次側)の電圧との差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSE8)。
ステップSE8において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とDC/DCコンバータ22の高電圧側の電圧との差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSE8:No)、蓄電器トロリ切換部45Bは、ステップSE7の処理に戻る。
ステップSE8において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とDC/DCコンバータ22の高電圧側の電圧との差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSE8:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、第1スイッチ26Bを開放する(ステップSE9)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、第2スイッチ27Bを接続する(ステップSE10)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の高電圧側(二次側)の電圧を調整する(ステップSE11)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSE12)。
ステップSE12において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSE12:No)、蓄電器トロリ切換部45Bは、ステップSE11の処理に戻る。
ステップSE12において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSE12:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、給電パンタグラフ6を上昇させる(ステップSE13)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、トロリ線13からの受電を開始したことを判定し、トロリ受電フラグをONする(ステップSE14)。
ステップSE4において、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在しないと判定した場合(ステップSE4:No)、蓄電器トロリ切換部45Bは、車両通過予測位置が蓄電器切換区間又はトロリ区間外に存在するか否かを判定する(ステップSE15)。
ステップSE15において、車両通過予測位置が蓄電器切換区間又はトロリ区間外に存在すると判定した場合(ステップSE15:Yes)、又はステップSE1において、トロリ受電許可フラグがONでないと判定した場合(ステップSE1:No)、蓄電器トロリ切換部45Bは、トロリ受電フラグがONであるか否かを判定する(ステップSE16)。
ステップSE16において、トロリ受電フラグがONであると判定した場合(ステップSE16:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、給電パンタグラフ6を下降させる(ステップSE17)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧を調整する(ステップSE18)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とDC/DCコンバータ22の高電圧側の電圧との差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSE19)。
ステップSE19において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とDC/DCコンバータ22の高電圧側の電圧との差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSE19:No)、蓄電器トロリ切換部45Bは、ステップSE18の処理に戻る。
ステップSE18において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とDC/DCコンバータ22の高電圧側の電圧との差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSE18:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、第1スイッチ26Bを接続する(ステップSE20)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、第2スイッチ27Bを開放する(ステップSE21)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の低電圧側(一次側)の電圧を調整する(ステップSE22)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とバッテリ電圧Vbat1との差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSE23)。
ステップSE23において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とバッテリ電圧Vbat1との差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSE23:No)、蓄電器トロリ切換部45Bは、ステップSE22の処理に戻る。
ステップSE23において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とバッテリ電圧Vbat1との差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSE23:Yes)、トロリ線13からの受電を停止したことを判定し、トロリ受電フラグをOFFする(ステップSE24)。
ステップSE14の処理が終了した場合、ステップSE6において、出力型蓄電器35BのSOCが閾値以上でないと判定された場合(ステップSE6:No)、ステップSE15において、車両通過予測位置が蓄電器切換区間又はトロリ区間外に存在しないと判定された場合(ステップSE15:No)、ステップSE16において、トロリ受電フラグがOFFであると判定された場合(ステップSE16:No)、及びステップSE24の処理が終了した場合、処理が終了する。
図21は、実施形態に係る運搬車両1の制御方法の一例を示すフローチャートである。図21は、図17に示したエネルギー供給系17を有する運搬車両1が出力型蓄電器35Bを充電するときの運搬車両1の制御方法を示す。
トロリ蓄電器充電部46は、トロリバッテリ充電許可フラグがONか否かを判定する(ステップSF1)。
ステップSF1において、トロリバッテリ充電許可フラグがONであると判定した場合(ステップSF1:Yes)、トロリ蓄電器充電部46は、トロリ受電フラグがONか否かを判定する(ステップSF2)。
ステップSF2において、トロリ受電フラグがONであると判定した場合(ステップSF2:Yes)、トロリ蓄電器充電部46は、出力型蓄電器35BのSOCを算出する(ステップSF3)。
トロリ蓄電器充電部46は、ステップSF3において算出した出力型蓄電器35BのSOCが予め定められている閾値以下か否かを判定する(ステップSF4)。
ステップSF4において、出力型蓄電器35BのSOCが閾値以下であると判定した場合(ステップSF4:Yes)、トロリ蓄電器充電部46は、DC/DCコンバータ22の低電圧側(一次側)の電圧及び電流を調整して出力型蓄電器35Bを充電し(ステップSF5)、ステップSF2の処理に戻る。
ステップSF1において、トロリバッテリ充電許可フラグがOFFであると判定した場合(ステップSF1:No)、ステップSF2において、トロリ受電フラグがOFFであると判定した場合(ステップSF2:No)、及びステップSF4において、出力型蓄電器35BのSOCが閾値を上回ると判定した場合(ステップSF4:No)、トロリ蓄電器充電部46は、DC/DCコンバータ22の一次側の電圧及び電流を調整して出力型蓄電器35Bの充電を停止し(ステップSF6)、処理を終了する。
図22は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。図22は、図17の変形例であり、図17に示した構成から、DC/DCコンバータ22を省略した例を示す。DC/DCコンバータ22が省略されることにより、エネルギー供給系17のコストの増加及び大型化が抑制される。
図23は、実施形態に係る運搬車両1の制御方法の一例を示すフローチャートである。図23は、図22に示したエネルギー供給系17を有する運搬車両1が図19に示した登坂路を走行するときの運搬車両1の制御方法を示す。
運搬車両1が容量型出力型蓄電器走行区間を走行する場合、蓄電器トロリ切換部45Bは、容量型蓄電器29から車両駆動系18に給電されるように、スイッチ機構を制御する。第1スイッチ26Bが接続され、第2スイッチ27Bが開放される。
蓄電器トロリ切換部45Bは、トロリ受電許可フラグがONか否かを判定する(ステップSG1)。
ステップSG1において、トロリ受電許可フラグがONであると判定した場合(ステップSG1:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、車両情報記憶部50から入力される車体3の現在位置と車両稼働制御部48から入力される車速とに基づいて、車両通過予測位置を算出する(ステップSG2)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、地形情報記憶部51から作業現場のマップ情報を受信する(ステップSG3)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在するか否かを判定する(ステップSG4)。
ステップSG4において、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在すると判定した場合(ステップSG4:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、出力型蓄電器35BのSOCを算出する(ステップSG5)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、ステップSG5において算出した出力型蓄電器35BのSOCが予め定められている閾値以上か否かを判定する(ステップSG6)。
ステップSG6において、出力型蓄電器35BのSOCが閾値以上であると判定した場合(ステップSG6:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の低電圧側(一次側)の電圧を調整する(ステップSG7)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧と出力型蓄電器35Bのバッテリ電圧Vbatとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSG8)。
ステップSG8において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧と出力型蓄電器35Bのバッテリ電圧Vbatとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSG8:No)、蓄電器トロリ切換部45Bは、ステップSG7の処理に戻る。
ステップSG8において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧と出力型蓄電器35Bのバッテリ電圧Vbatとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSG8:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、第1スイッチ26Bを開放する(ステップSG9)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、第2スイッチ27Bを接続する(ステップSG10)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の高電圧側(二次側)の電圧を調整する(ステップSG11)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSG12)。
ステップSG12において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSG12:No)、蓄電器トロリ切換部45Bは、ステップSG11の処理に戻る。
ステップSG12において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSG12:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、給電パンタグラフ6を上昇させる(ステップSG13)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、トロリ線13からの受電を開始したことを判定し、トロリ受電フラグをONする(ステップSG14)。
ステップSG4において、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在しないと判定した場合(ステップSG4:No)、蓄電器トロリ切換部45Bは、車両通過予測位置が蓄電器切換区間又はトロリ区間外に存在するか否かを判定する(ステップSG15)。
ステップSG15において、車両通過予測位置が蓄電器切換区間又はトロリ区間外に存在すると判定した場合(ステップSG15:Yes)、又はステップSG1において、トロリ受電許可フラグがONでないと判定した場合(ステップSG1:No)、蓄電器トロリ切換部45Bは、トロリ受電フラグがONであるか否かを判定する(ステップSG16)。
ステップSG16において、トロリ受電フラグがONであると判定した場合(ステップSG16:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、給電パンタグラフ6を下降させる(ステップSG17)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧を調整する(ステップSG18)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧と出力型蓄電器35Bのバッテリ電圧Vbatとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSG19)。
ステップSG19において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧と出力型蓄電器35Bのバッテリ電圧Vbatとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSG19:No)、蓄電器トロリ切換部45Bは、ステップSG18の処理に戻る。
ステップSG19において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧と出力型蓄電器35Bのバッテリ電圧Vbatとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSG19:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、第1スイッチ26Bを接続する(ステップSG20)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、第2スイッチ27Bを開放する(ステップSG21)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の低電圧側(一次側)の電圧を調整する(ステップSG22)。
蓄電器トロリ切換部45Bは、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とバッテリ電圧Vbat1との差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSG23)。
ステップSG23において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とバッテリ電圧Vbat1との差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSG23:No)、蓄電器トロリ切換部45Bは、ステップSG22の処理に戻る。
ステップSG23において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とバッテリ電圧Vbat1との差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSG23:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Bは、トロリ線13からの受電を停止したことを判定し、トロリ受電フラグをOFFする(ステップSG24)。
ステップSG14の処理が終了した場合、ステップSG6において、出力型蓄電器35BのSOCが閾値以上でないと判定された場合(ステップSG6:No)、ステップSG15において、車両通過予測位置が蓄電器切換区間又はトロリ区間外に存在しないと判定された場合(ステップSG15:No)、ステップSG16において、トロリ受電フラグがOFFであると判定された場合(ステップSG16:No)、及びステップSG24の処理が終了した場合、処理が終了する。
図24は、実施形態に係る運搬車両1の制御方法の一例を示すフローチャートである。図24は、図17に示したエネルギー供給系17を有する運搬車両1が出力型蓄電器35Bを充電するときの運搬車両1の制御方法を示す。
トロリ蓄電器充電部46は、トロリバッテリ充電許可フラグがONか否かを判定する(ステップSH1)。
ステップSH1において、トロリバッテリ充電許可フラグがONであると判定した場合(ステップSH1:Yes)、トロリ蓄電器充電部46は、トロリ受電フラグがONか否かを判定する(ステップSH2)。
ステップSH2において、トロリ受電フラグがONであると判定した場合(ステップSH2:Yes)、トロリ蓄電器充電部46は、出力型蓄電器35BのSOCを算出する(ステップSH3)。
トロリ蓄電器充電部46は、ステップSH3において算出した出力型蓄電器35BのSOCが予め定められている閾値以下か否かを判定する(ステップSH4)。
ステップSH4において、出力型蓄電器35BのSOCが閾値以下であると判定した場合(ステップSH4:Yes)、トロリ蓄電器充電部46は、DC/DCコンバータ24の低電圧側(一次側)の電圧及び電流を調整して出力型蓄電器35Bを充電し(ステップSH5)、ステップSH2の処理に戻る。
ステップSH1において、トロリバッテリ充電許可フラグがOFFであると判定した場合(ステップSH1:No)、ステップSH2において、トロリ受電フラグがOFFであると判定した場合(ステップSH2:No)、及びステップSH4において、出力型蓄電器35BのSOCが閾値を上回ると判定した場合(ステップSH4:No)、トロリ蓄電器充電部46は、DC/DCコンバータ24の一次側の電圧及び電流を調整して出力型蓄電器35Bの充電を停止し(ステップSH6)、処理を終了する。
<効果>
以上説明したように、実施形態によれば、トロリ線13から運搬車両1に給電される。また、運搬車両1の容量型蓄電器29が充電される。トロリ線13及び容量型蓄電器29の少なくとも一方から運搬車両1の走行駆動モータ8に電力が供給される。走行駆動モータ8は、トロリ線13及び容量型蓄電器29の少なくとも一方からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。走行駆動モータ8が発生する駆動力により運搬車両1が走行する。運搬車両1から排ガスが排出されないので、作業現場の環境の汚染が抑制される。
以上説明したように、実施形態によれば、トロリ線13から運搬車両1に給電される。また、運搬車両1の容量型蓄電器29が充電される。トロリ線13及び容量型蓄電器29の少なくとも一方から運搬車両1の走行駆動モータ8に電力が供給される。走行駆動モータ8は、トロリ線13及び容量型蓄電器29の少なくとも一方からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。走行駆動モータ8が発生する駆動力により運搬車両1が走行する。運搬車両1から排ガスが排出されないので、作業現場の環境の汚染が抑制される。
図17等を参照して説明したように、トロリ線13のトロリ電圧Vtry及び容量型蓄電器29のバッテリ電圧Vbat1の両方を変換可能なDC/DCコンバータ24が設けられる。1つのDC/DCコンバータ24がトロリ電圧Vtryの変換及びバッテリ電圧Vbat1の変換に共用されるので、エネルギー供給系17のコストの増加及び大型化が抑制される。
運搬車両1が登坂路を走行するときに、走行駆動モータ8はトロリ線13からの電力に基づいて駆動する。登坂路において高出力の外部給電によって、高速走行が可能となり生産性が向上する。また、高負荷のトロリ区間でトロリ電力を使用することで、容量型蓄電器29の電力消費量を低減できる。
トロリ線13からの余剰電力は、出力型蓄電器35Bの充電に使用される。走行駆動モータ8が出力型蓄電器35Bからの電力に基づいて駆動することにより、トロリ区間とは別の走行路における走行においても、容量型蓄電器29の電力消費量を低減できる。
[第3実施形態]
第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述野実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。
第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述野実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その構成要素の説明を簡略又は省略する。
<エネルギー供給系>
図25は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。
図25は、実施形態に係るエネルギー供給系17の一例を示すハードブロック図である。
エネルギー供給系17は、トロリ給電ライン16と、電力ライン19と、電力ライン30と、蓄電器29Bと、DC/DCコンバータ24と、第1スイッチ25と、第2スイッチ26と、第3スイッチ27とを有する。
電力ライン30は、電力ライン19と並列に配置される。第1スイッチ25は、蓄電器29BとDC/DCコンバータ24との間の電力ライン19に配置される。第2スイッチ26は、DC/DCコンバータ24と車両駆動系18との間の電力ライン19に配置される。第2スイッチ26は、トロリ給電ライン16と電力ライン19との接続部と車両駆動系18との間の電力ライン19に配置される。第3スイッチ27は、電力ライン30に配置される。電力ライン30の一端部は、第1スイッチ25とDC/DCコンバータ24との間の電力ライン19に接続される。電力ライン30の他端部は、第2スイッチ26と車両駆動系18との間の電力ライン19に接続される。電力ライン30の他端部は、電力ライン20を介して第2スイッチ26と車両駆動系18との間の電力ライン19に接続される。
DC/DCコンバータ24は、トロリ線13のトロリ電圧Vtry及び蓄電器29Bのバッテリ電圧Vbat1を変換する。DC/DCコンバータ24は、第1スイッチ25と第2スイッチ26との間の電力ライン19に配置される。トロリ給電ライン16は、DC/DCコンバータ24と第2スイッチ26との間の電力ライン19に接続される。
DC/DCコンバータ24は、一次側から二次側に電力を出力可能であり、二次側から一次側に電力を出力可能な双方向DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ24の一次側は、低電圧側である。DC/DCコンバータ24の二次側は、高電圧側である。DC/DCコンバータ24の一次側は、蓄電器29B側であり、DC/DCコンバータ24の二次側は、トロリ給電ライン16側(車両駆動系18側)である。
DC/DCコンバータ24は、バッテリ電圧Vbat1を所定の昇圧比βで昇圧する。DC/DCコンバータ24は、トロリ電圧Vtryを所定の降圧比εで降圧する。トロリ線13及び蓄電器29Bの少なくとも一方からDC/DCコンバータ24を介して車両駆動系18に電力が供給される。DC/DCコンバータ24により変換されたトロリ電圧Vtry及びバッテリ電圧Vbat1の少なくとも一方が車両駆動系18の走行駆動モータ8に印加される。
第1スイッチ25、第2スイッチ26、及び第3スイッチ27は、トロリ線13からDC/DCコンバータ24を介して車両駆動系18に電力が供給される第1状態と、蓄電器29BからDC/DCコンバータ24を介して車両駆動系18に電力が供給される第2状態とを切り換えるスイッチ機構を構成する。
第1スイッチ25、第2スイッチ26、及び第3スイッチ27が制御されることにより、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態と、蓄電器29Bから車両駆動系18に給電される第2状態とが切り換えられる。車両駆動系18に給電されることにより、走行駆動モータ8が駆動する。
トロリ線13から車両駆動系18に給電する場合、第1スイッチ25が開放され、第2スイッチ26が開放され、第3スイッチ27が接続される。トロリ線13からの電力は、DC/DCコンバータ24の二次側からDC/DCコンバータ24に入力され、所定の降圧比εで降圧された後、電力ライン30及び第3スイッチ27を介して車両駆動系18に供給される。走行駆動モータ8は、トロリ線13からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。
蓄電器29Bから車両駆動系18に給電する場合、第1スイッチ25が接続され、第2スイッチ26が接続され、第3スイッチ27が開放される。蓄電器29Bからの電力は、第1スイッチ25を介してDC/DCコンバータ24の一次側からDC/DCコンバータ24に入力され、所定の昇圧比βで昇圧された後、第2スイッチ26を介して車両駆動系18に供給される。走行駆動モータ8は、蓄電器29Bからの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。
第1スイッチ25が接続され、第2スイッチ26が開放され、第3スイッチ27が開放されることにより、蓄電器29Bは、トロリ線13からDC/DCコンバータ24を介して供給される電力により充電される。
DC/DCコンバータ24は、トロリ電圧Vtryの変換とバッテリ電圧Vbat1の変換とに共用される共用DC/DCコンバータである。DC/DCコンバータ24は、トロリ線13から車両駆動系18への給電と蓄電器29Bから車両駆動系18への給電とに共用されるので、エネルギー供給系17のコストの増加が抑制される。また、トロリ電圧Vtryの変換とバッテリ電圧Vbat1の変換とに1つのDC/DCコンバータ24が共用されるので、エネルギー供給系17の大型化が抑制される。
図26は、実施形態に係る制御装置10の一例を示すソフトブロック図である。
制御装置10は、エネルギー制御部47と、車両稼働制御部48と、車両情報記憶部50と、地形情報記憶部51と、エネルギー切換制御部44Cと、モニタ制御部53とを有する。エネルギー切換制御部44Cは、蓄電器トロリ切換部45Cを有する。
車両稼働制御部48は、走行装置4の走行速度を示す車速を監視する。
車両情報記憶部50は、位置センサ9の検出データを取得する。位置センサ9は、車体3の現在位置を検出する。車両情報記憶部50は、位置センサ9の検出データを取得して、車体3の現在位置を監視する。
地形情報記憶部51は、作業現場のマップ情報を記憶する。後述するように、作業現場に、トロリ切換区間、トロリ区間、及び蓄電器切換区間が規定される。実施形態において、マップ情報は、トロリ切換区間の位置情報、トロリ区間の位置情報、及び蓄電器切換区間の位置情報を含む。
蓄電器トロリ切換部45Cは、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態と、蓄電器29Bから車両駆動系18に給電される第2状態とが切り換わるように、第1スイッチ25、第2スイッチ26、及び第3スイッチ27を含むスイッチ機構を制御する。蓄電器トロリ切換部45Cは、第1入力部61から入力されるトロリ受電許可信号(トロリ受電許可フラグ)と、地形情報記憶部51から入力されるトロリ区間の位置情報を含むマップ情報と、車両情報記憶部50から入力される車体3の現在位置と、車両情報記憶部50から入力されるトロリ受電フラグと、車両稼働制御部48から入力される車速とに基づいて、第1状態と第2状態とが切り換わるように、スイッチ機構を制御する。
蓄電器トロリ切換部45Cは、蓄電器トロリ切換制御からトロリ受電状態に切り換わったことを示すトロリ受電フラグを車両情報記憶部50に送信する。車両情報記憶部50は、トロリ受電フラグを記憶する。
モニタ制御部53は、車両情報記憶部50からのトロリ受電フラグに基づいて、トロリ受電状況をモニタ54に表示させる。
図27は、実施形態に係るエネルギー供給系17の動作の一例を示すイメージ図である。図27に示すように、トロリ線13は、作業現場の登坂路に設けられる。作業現場の走行路に、トロリ切換区間と、トロリ区間と、蓄電器切換区間とが規定される。トロリ切換区間は、登坂路の前に規定される。トロリ区間は、登坂路に規定される。蓄電器切換区間は、登坂路の後に規定される。
蓄電器トロリ切換部45Cは、トロリ切換区間の前の蓄電器走行区間において、蓄電器29Bから出力される電力に基づいて車両駆動系18が駆動するように、スイッチ機構を制御する。
蓄電器トロリ切換部45Cは、トロリ切換区間において、蓄電器29Bから車両駆動系18に給電される第2状態から、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態へ切り換わるように、スイッチ機構を制御する。トロリ切換区間は、蓄電器29Bからの電力の出力が停止され、運搬車両1が惰性で走行する惰性走行区間である。
トロリ区間は、トロリ線13からの給電のみで車両駆動系18が駆動するトロリ給電走行区間である。蓄電器トロリ切換部45Cは、トロリ区間において、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態が維持されるように、スイッチ機構を制御する。
蓄電器トロリ切換部45Cは、蓄電器切換区間において、トロリ線13から車両駆動系18に給電される第1状態から、蓄電器29Bから車両駆動系18に給電される第2状態へ切り換わるように、スイッチ機構を制御する。蓄電器切換区間は、トロリ線13からの受電が停止され、運搬車両1が惰性で走行する惰性走行区間である。
蓄電器トロリ切換部45Cは、蓄電器切換区間の後の蓄電器走行区間において、蓄電器29Bから出力される電力に基づいて車両駆動系18が駆動するように、スイッチ機構を制御する。
図28は、実施形態に係る運搬車両1の制御方法の一例を示すフローチャートである。図28は、図25に示したエネルギー供給系17を有する運搬車両1が図27に示した登坂路を走行するときの運搬車両1の制御方法を示す。
運搬車両1が蓄電器走行区間を走行する場合、蓄電器トロリ切換部45Cは、蓄電器29Bから車両駆動系18に給電されるように、スイッチ機構を制御する。第1スイッチ25が接続され、第2スイッチ26が接続され、第3スイッチ27が開放される。
蓄電器トロリ切換部45Cは、トロリ受電許可フラグがONか否かを判定する(ステップSJ1)。
ステップSJ1において、トロリ受電許可フラグがONであると判定した場合(ステップSJ1:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Cは、車両情報記憶部50から入力される車体3の現在位置と車両稼働制御部48から入力される車速とに基づいて、車両通過予測位置を算出する(ステップSJ2)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、地形情報記憶部51から作業現場のマップ情報を受信する(ステップSJ3)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在するか否かを判定する(ステップSJ4)。
ステップSJ4において、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在すると判定した場合(ステップSJ4:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Cは、車速に基づいて惰性走行可能距離を算出する(ステップSJ5)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、ステップSJ5において算出した惰性走行可能距離が予め定められている閾値以上か否かを判定する(ステップSJ6)。
ステップSJ6において、惰性走行可能距離が閾値以上であると判定した場合(ステップSJ6:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Cは、蓄電器29Bからの電力の出力を停止させる(ステップSJ7)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、第1スイッチ25を開放する(ステップSJ8)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、DC/DCコンバータ24の低電圧側(一次側)の電圧を調整する(ステップSJ9)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とインバータ37,42の車両電圧Vvehとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSJ10)。
ステップSJ10において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧と車両電圧Vvehとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSJ10:No)、蓄電器トロリ切換部45Cは、ステップSJ9の処理に戻る。
ステップSJ10において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧と車両電圧Vvehとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSJ10:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Cは、第3スイッチ27を接続する(ステップSJ11)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、第2スイッチ26を開放する(ステップSJ12)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、DC/DCコンバータ24の高電圧側(二次側)の電圧を調整する(ステップSJ13)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSJ14)。
ステップSJ14において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSJ14:No)、蓄電器トロリ切換部45Cは、ステップSJ13の処理に戻る。
ステップSJ14において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧とトロリ電圧Vtryとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSJ14:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Cは、給電パンタグラフ6を上昇させる(ステップSJ15)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、トロリ線13からの受電を開始したことを判定し、トロリ受電フラグをONする(ステップSJ16)。
ステップSJ4において、車両通過予測位置がトロリ切換区間に存在しないと判定した場合(ステップSJ4:No)、蓄電器トロリ切換部45Cは、車両通過予測位置が蓄電器切換区間又はトロリ区間外に存在するか否かを判定する(ステップSJ17)。
ステップSJ17において、車両通過予測位置が蓄電器切換区間又はトロリ区間外に存在すると判定した場合(ステップSJ17:Yes)、又はステップSJ1において、トロリ受電許可フラグがONでないと判定した場合(ステップSJ1:No)、蓄電器トロリ切換部45Cは、トロリ受電フラグがONであるか否かを判定する(ステップSJ18)。
ステップSJ18において、トロリ受電フラグがONであると判定した場合(ステップSJ18:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Cは、給電パンタグラフ6を下降させる(ステップSJ19)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧を調整する(ステップSJ20)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧と車両電圧Vvehとの差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSJ21)。
ステップSJ21において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧と車両電圧Vvehとの差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSJ21:No)、蓄電器トロリ切換部45Cは、ステップSJ20の処理に戻る。
ステップSJ21において、DC/DCコンバータ24の高電圧側の電圧と車両電圧Vvehとの差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSJ21:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Cは、第2スイッチ26を接続する(ステップSJ22)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、第3スイッチ27を開放する(ステップSJ23)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、DC/DCコンバータ24の低電圧側(一次側)の電圧を調整する(ステップSJ24)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とバッテリ電圧Vbat1との差が予め定められている規定値よりも小さくなったか否かを判定する(ステップSJ25)。
ステップSJ25において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とバッテリ電圧Vbat1との差が規定値よりも小さくなっていないと判定した場合(ステップSJ25:No)、蓄電器トロリ切換部45Cは、ステップSJ24の処理に戻る。
ステップSJ25において、DC/DCコンバータ24の低電圧側の電圧とバッテリ電圧Vbat1との差が規定値よりも小さくなったと判定した場合(ステップSJ25:Yes)、蓄電器トロリ切換部45Cは、第1スイッチ25を接続する(ステップSJ26)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、蓄電器29Bからの電力の出力を開始させる(ステップSJ27)。
蓄電器トロリ切換部45Cは、トロリ線13からの受電を停止したことを判定し、トロリ受電フラグをOFFする(ステップSJ28)。
ステップSJ16の処理が終了した場合、ステップSJ6において、惰性走行可能距離が閾値以上でないと判定された場合(ステップSJ6:No)、ステップSJ17において、車両通過予測位置が蓄電器切換区間又はトロリ区間外に存在しないと判定された場合(ステップSJ17:No)、ステップSJ18において、トロリ受電フラグがOFFであると判定された場合(ステップSJ18:No)、及びステップSJ28の処理が終了した場合、処理が終了する。
<効果>
以上説明したように、実施形態によれば、トロリ線13から運搬車両1に給電される。また、運搬車両1の蓄電器29Bは、トロリ線13からDC/DCコンバータ24を介して供給される電力により充電される。トロリ線13からDC/DCコンバータ24を介して運搬車両1の走行駆動モータ8に電力が供給される第1状態と、蓄電器29BからDC/DCコンバータ24を介して走行駆動モータに電力が供給される第2状態とが切り換えられる。走行駆動モータ8は、トロリ線13及び蓄電器29Bの少なくとも一方からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。走行駆動モータ8が発生する駆動力により運搬車両1が走行する。運搬車両1から排ガスが排出されないので、作業現場の環境の汚染が抑制される。
以上説明したように、実施形態によれば、トロリ線13から運搬車両1に給電される。また、運搬車両1の蓄電器29Bは、トロリ線13からDC/DCコンバータ24を介して供給される電力により充電される。トロリ線13からDC/DCコンバータ24を介して運搬車両1の走行駆動モータ8に電力が供給される第1状態と、蓄電器29BからDC/DCコンバータ24を介して走行駆動モータに電力が供給される第2状態とが切り換えられる。走行駆動モータ8は、トロリ線13及び蓄電器29Bの少なくとも一方からの電力に基づいて、後輪11Rを回転させる駆動力を発生する。走行駆動モータ8が発生する駆動力により運搬車両1が走行する。運搬車両1から排ガスが排出されないので、作業現場の環境の汚染が抑制される。
[コンピュータシステム]
図29は、実施形態に係るコンピュータシステム1000を示すブロック図である。上述の制御装置10は、コンピュータシステム1000を含む。コンピュータシステム1000は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサ1001と、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリ及びRAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリを含むメインメモリ1002と、ストレージ1003と、入出力回路を含むインターフェース1004とを有する。上述の制御装置10の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ1003に記憶されている。プロセッサ1001は、コンピュータプログラムをストレージ1003から読み出してメインメモリ1002に展開し、コンピュータプログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム1000に配信されてもよい。
図29は、実施形態に係るコンピュータシステム1000を示すブロック図である。上述の制御装置10は、コンピュータシステム1000を含む。コンピュータシステム1000は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサ1001と、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリ及びRAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリを含むメインメモリ1002と、ストレージ1003と、入出力回路を含むインターフェース1004とを有する。上述の制御装置10の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ1003に記憶されている。プロセッサ1001は、コンピュータプログラムをストレージ1003から読み出してメインメモリ1002に展開し、コンピュータプログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム1000に配信されてもよい。
[その他の実施形態]
上述の実施形態においては、作業現場を走行して積荷を運搬するダンプトラック等の運搬車両がトロリ線13から給電されることとした。他の実施形態においては、運搬車両ではなく作業機械がトロリ線13から給電されてもよい。
上述の実施形態においては、作業現場を走行して積荷を運搬するダンプトラック等の運搬車両がトロリ線13から給電されることとした。他の実施形態においては、運搬車両ではなく作業機械がトロリ線13から給電されてもよい。
上述の実施形態においては、蓄電器35は、トロリ線13及び燃料電池7の少なくとも一方からの電力により充電されることとした。蓄電器35は、回生ブレーキによって充電されてもよい。
上述の実施形態においては、出力型蓄電器35Bは、トロリ線13及び容量型蓄電器29の少なくとも一方からの電力により充電されることとした。出力型蓄電器35Bは、回生ブレーキによって充電されてもよい。
1…運搬車両、2…ダンプボディ、3…車体、4…走行装置、5…トロリ受電装置、6…給電パンタグラフ、7…燃料電池、8…走行駆動モータ、9…位置センサ、10…制御装置、11…車輪、11F…前輪、11R…後輪、12…タイヤ、12F…前タイヤ、12R…後タイヤ、13…トロリ線、14…発電所、15…直流変電所、16…トロリ給電ライン、17…エネルギー供給系、18…車両駆動系、19…電力ライン、20…電力ライン、21…DC/DCコンバータ、22…DC/DCコンバータ、23…DC/DCコンバータ、24…DC/DCコンバータ、25…第1スイッチ、26…第2スイッチ、26B…第1スイッチ、27…第3スイッチ、27B…第2スイッチ、28…ダイオード、29…容量型蓄電器、29B…蓄電器、30…電力ライン、31…充電ポート、32…ダイオード、33…水素タンク、34…水素供給装置、35…蓄電器、35B…出力型蓄電器、36…電圧変換装置、37…インバータ、38…ポンプ駆動モータ、39…油圧ポンプ、40…制御弁、41…ホイストシリンダ、42…インバータ、43…減速機構、44…エネルギー切換制御部、44B…エネルギー切換制御部、44C…エネルギー切換制御部、45…FCトロリ切換部、45B…蓄電器トロリ切換部、45C…蓄電器トロリ切換部、46…トロリ蓄電器充電部、47…エネルギー制御部、48…車両稼働制御部、50…車両情報記憶部、51…地形情報記憶部、53…モニタ制御部、54…モニタ、56…アクセルブレーキペダル、57…シフトレバー、58…リフトレバー、61…第1入力部、62…第2入力部、1000…コンピュータシステム、1001…プロセッサ、1002…メインメモリ、1003…ストレージ、1004…インターフェース。
Claims (20)
- ダンプボディと、
前記ダンプボディを支持する車体と、
駆動輪を有し、前記車体を支持する走行装置と、
トロリ線から給電されるトロリ受電装置と、
水素と酸素とを電気化学反応させて発電する燃料電池と、
前記トロリ線及び前記燃料電池の少なくとも一方からの電力に基づいて、前記駆動輪を回転させる駆動力を発生する電動モータと、を備える、
運搬車両。 - 前記トロリ線の電圧を変換する第1DC/DCコンバータを備え、
前記第1DC/DCコンバータにより変換された電圧が前記電動モータに印加される、
請求項1に記載の運搬車両。 - 前記燃料電池の電圧を変換する第2DC/DCコンバータを備え、
前記第2DC/DCコンバータにより変換された電圧が前記電動モータに印加される、
請求項1に記載の運搬車両。 - 前記トロリ線の電圧及び前記燃料電池の電圧を変換する共用DC/DCコンバータを備え、
前記共用DC/DCコンバータにより変換された電圧が前記電動モータに印加される、
請求項1に記載の運搬車両。 - 前記トロリ線から前記共用DC/DCコンバータを介して前記電動モータに電力が供給される第1状態と、前記燃料電池から前記共用DC/DCコンバータを介して前記電動モータに電力が供給される第2状態とを切り換えるスイッチ機構を備える、
請求項4に記載の運搬車両。 - 前記車体の現在位置を検出する位置センサと、
作業現場のマップ情報を記憶する地形情報記憶部と、
前記現在位置と前記マップ情報とに基づいて、前記第1状態と前記第2状態とが切り換わるように前記スイッチ機構を制御するFCトロリ切換部と、を備える、
請求項5に記載の運搬車両。 - 前記トロリ線及び前記燃料電池の少なくとも一方からの電力により充電される蓄電器を備え、
前記電動モータは、前記蓄電器からの電力に基づいて、前記駆動力を発生する、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の運搬車両。 - 前記蓄電器の電圧を変換する第3DC/DCコンバータを備え、
前記第3DC/DCコンバータにより変換された電圧が前記電動モータに印加される、
請求項7に記載の運搬車両。 - 前記蓄電器の充電状態に基づいて、前記トロリ線からの電力により前記蓄電器を充電させるトロリ蓄電器充電部を備える、
請求項7又は請求項8に記載の運搬車両。 - ダンプボディと、
前記ダンプボディを支持する車体と、
駆動輪を有し、前記車体を支持する走行装置と、
トロリ線から給電されるトロリ受電装置と、
充電ポートを介して充電される第1の蓄電器と、
前記トロリ線及び前記第1の蓄電器の少なくとも一方からの電力に基づいて、前記駆動輪を回転させる駆動力を発生する電動モータと、を備える、
運搬車両。 - 前記トロリ線の電圧を変換する第1DC/DCコンバータを備え、
前記第1DC/DCコンバータにより変換された電圧が前記電動モータに印加される、
請求項10に記載の運搬車両。 - 前記第1の蓄電器の電圧を変換する第2DC/DCコンバータを備え、
前記第2DC/DCコンバータにより変換された電圧が前記電動モータに印加される、
請求項10に記載の運搬車両。 - 前記トロリ線の電圧及び前記第1の蓄電器の電圧を変換する共用DC/DCコンバータを備え、
前記共用DC/DCコンバータにより変換された電圧が前記電動モータに印加される、
請求項10に記載の運搬車両。 - 前記トロリ線から前記共用DC/DCコンバータを介して前記電動モータに電力が供給される第1状態と、前記第1の蓄電器から前記共用DC/DCコンバータを介して前記電動モータに電力が供給される第2状態とを切り換えるスイッチ機構を備える、
請求項13に記載の運搬車両。 - 前記車体の現在位置を検出する位置センサと、
作業現場のマップ情報を記憶する地形情報記憶部と、
前記現在位置と前記マップ情報とに基づいて、前記第1状態と前記第2状態とが切り換わるように前記スイッチ機構を制御する蓄電器トロリ切換部と、を備える、
請求項14に記載の運搬車両。 - 前記トロリ線及び前記第1の蓄電器の少なくとも一方からの電力により充電される第2の蓄電器を備え、
前記電動モータは、前記第2の蓄電器からの電力に基づいて、前記駆動力を発生する、
請求項10から請求項15のいずれか一項に記載の運搬車両。 - 前記第2の蓄電器の電圧を変換する第3DC/DCコンバータを備え、
前記第3DC/DCコンバータにより変換された電圧が前記電動モータに印加される、
請求項16に記載の運搬車両。 - 前記第2の蓄電器の充電状態に基づいて、前記トロリ線からの電力により前記第2の蓄電器を充電させるトロリ蓄電器充電部を備える、
請求項16又は請求項17に記載の運搬車両。 - トロリ線から運搬車両に給電することと、
前記運搬車両の燃料電池に発電させることと、
前記トロリ線及び前記燃料電池の少なくとも一方から前記運搬車両の電動モータに電力を供給することと、
前記電動モータが発生する駆動力により前記運搬車両を走行させることと、を含む、
運搬車両の制御方法。 - トロリ線から運搬車両に給電することと、
前記運搬車両の蓄電器を充電することと、
前記トロリ線及び前記蓄電器の少なくとも一方から前記運搬車両の電動モータに電力を供給することと、
前記電動モータが発生する駆動力により前記運搬車両を走行させることと、を含む、
運搬車両の制御方法。
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JP2021214829A JP2023098206A (ja) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 運搬車両及び運搬車両の制御方法 |
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WO2012014324A1 (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-02 | 三菱電機株式会社 | 電気車の推進制御装置、および鉄道車両システム |
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2021
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2022
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