CN118450999A - 运载车辆及运载车辆的控制方法 - Google Patents

运载车辆及运载车辆的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的运载车辆具备:车斗;车身,其支承车斗;行驶装置,其具有驱动轮,且支承车身;滑触线受电装置,其由滑触线供电;燃料电池,其使氢与氧发生电化学反应而发电;以及电动马达,其基于来自滑触线及燃料电池中至少一方的电力,产生使驱动轮旋转的驱动力。

Description

运载车辆及运载车辆的控制方法
技术领域
本公开涉及一种运载车辆及运载车辆的控制方法。
背景技术
在运载车辆的技术领域,已知如专利文献1所公开的矿用卡车。
专利文献1:美国专利申请公开第2013/0126250号
发明内容
在使用发动机作为运载车辆的动力源的情况下,从发动机排出的废气有可能会污染作业现场的环境。
本公开的目的在于抑制对作业现场的环境污染。
根据本公开,提供一种运载车辆,其具备:车斗;车身,其支承车斗;行驶装置,其具有驱动轮,且支承车身;滑触线(trolley)受电装置,其由滑触线供电;燃料电池,其使氢与氧发生电化学反应而发电;以及电动马达,其基于来自滑触线及燃料电池中至少一方的电力,产生使驱动轮旋转的驱动力。
根据本公开,能够抑制对作业现场的环境污染。
附图说明
图1是示意性地表示第一实施方式的运载车辆的图。
图2是表示第一实施方式的运载车辆的结构图。
图3是表示第一实施方式的能量供给系统的一个示例的硬件框图。
图4是表示第一实施方式的能量供给系统的一个示例的硬件框图。
图5是表示第一实施方式的能量供给系统的一个示例的硬件框图。
图6是表示第一实施方式的能量供给系统的一个示例的硬件框图。
图7是表示第一实施方式的控制装置的一个示例的软件框图。
图8是表示第一实施方式的能量供给系统的动作的一个示例的概念图。
图9是表示第一实施方式的运载车辆的控制方法的一个示例的流程图。
图10是表示第一实施方式的运载车辆的控制方法的一个示例的流程图。
图11是表示第一实施方式的能量供给系统的一个示例的硬件框图。
图12是表示第一实施方式的能量供给系统的一个示例的硬件框图。
图13是表示第一实施方式的运载车辆的控制方法的一个示例的流程图。
图14是表示第一实施方式的运载车辆的控制方法的一个示例的流程图。
图15是表示第二实施方式的能量供给系统的一个示例的硬件框图。
图16是表示第二实施方式的能量供给系统的一个示例的硬件框图。
图17是表示第二实施方式的能量供给系统的一个示例的硬件框图。
图18是表示第二实施方式的控制装置的一个示例的软件框图。
图19是表示第二实施方式的能量供给系统的动作的一个示例的概念图。
图20是表示第二实施方式的运载车辆的控制方法的一个示例的流程图。
图21是表示第二实施方式的运载车辆的控制方法的一个示例的流程图。
图22是表示第二实施方式的能量供给系统的一个示例的硬件框图。
图23是表示第二实施方式的运载车辆的控制方法的一个示例的流程图。
图24是表示第二实施方式的运载车辆的控制方法的一个示例的流程图。
图25是表示第三实施方式的能量供给系统的一个示例的硬件框图。
图26是表示第三实施方式的控制装置的一个示例的软件框图。
图27是表示第三实施方式的能量供给系统的动作的一个示例的概念图。
图28是表示第三实施方式的运载车辆的控制方法的一个示例的流程图。
图29是表示实施方式的计算机系统的框图。
具体实施方式
下面,参照附图对本公开的实施方式进行说明,但本公开并不限定于实施方式。以下所要说明的实施方式的构成要素可以适当组合。另外,也存在不使用部分构成要素的情况。
第一实施方式
对第一实施方式进行说明。
运载车辆
图1是示意性地表示实施方式的运载车辆1的图。实施方式中,运载车辆1是在作业现场中行驶而运载货物的自卸车。作为运载车辆1的作业现场的例子,示出矿山或采石场。所谓矿山,是指开采矿物的场所或厂区。作为矿山的例子,示出开采金属的金属矿山、开采石灰石的非金属矿山、或开采煤的煤矿山。所谓采石场,是指开采石材的场所或厂区。作为运载车辆1所运载的货物的例子,示出在作业现场挖掘出的挖掘物。
运载车辆1可以是不依赖于驾驶员的驾驶操作,而以无人驾驶的方式工作的无人驾驶自卸车,也可以是基于驾驶员的驾驶操作而工作的有人驾驶自卸车。实施方式中,设运载车辆1为有人驾驶自卸车。
运载车辆1具备车斗2、车身3、行驶装置4、滑触线受电装置5、集电弓6、燃料电池7、行驶驱动马达8、位置传感器9及控制装置10。
车斗2是用于装载货物的部件。车斗2的至少一部分配置于比车身3靠上方的位置。车斗2执行倾卸动作及下降动作。所谓倾卸动作,是指使车斗2远离车身3而向倾卸方向倾斜的动作。所谓下降动作,是指使车斗2靠近车身3的动作。在实施卸土作业的情况下,车斗2执行倾卸动作。
车身3包含车架。车身3支承车斗2。车身3支承于行驶装置4。滑触线受电装置5、燃料电池7、位置传感器9及控制装置10分别搭载于车身3。
行驶装置4支承车身3。行驶装置4用于使运载车辆1行驶。行驶装置4使运载车辆1前进或后退。行驶装置4的至少一部分配置于比车身3靠下方的位置。行驶装置4具有车轮11及轮胎12。
轮胎12安装于车轮11。车轮11包含前轮11F及后轮11R。轮胎12包含安装于前轮11F的前轮胎12F、及安装于后轮11R的后轮胎12R。前轮11F是转向轮。后轮11R是驱动轮。
从滑触线13向滑触线受电装置5供电。滑触线受电装置5接收从滑触线13供给来的电力。滑触线13是设置于作业现场的架空线。滑触线受电装置5经由集电弓6从滑触线13接收电力。集电弓6支承于车斗2的一部分。集电弓6相对于车斗2升降。如果集电弓6上升而与滑触线13接触,则从滑触线13向滑触线受电装置5供给电力。如果集电弓6下降而与滑触线13分离,则停止从滑触线13向滑触线受电装置5的电力供给。
燃料电池7用于使氢与氧发生电化学反应而发电。在车身3的前部设置有外部气体导入口。燃料电池7利用从外部气体导入口导入的空气中所包含的氧来进行发电。
行驶驱动马达8是用于产生使作为驱动轮的后轮11R旋转的驱动力的电动马达。行驶驱动马达8基于来自滑触线13及燃料电池7中的至少一方的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力产生驱动力。
位置传感器9用于检测运载车辆1的位置。位置传感器9配置于车身3。位置传感器9对车身3的当前位置进行检测。实施方式中,位置传感器9利用全球卫星导航系统(GNSS:Global Navigation Satellite System)来检测运载车辆1的位置。位置传感器9包含GNSS接收器。
图2是表示实施方式的运载车辆1的结构图。运载车辆1具备监控器54、加速制动踏板56、变速杆57、升降杆58、第一输入部61、第二输入部62、能量供给系统17、车辆驱动系统18及控制装置10。
监控器54、加速制动踏板56、变速杆57、升降杆58、第一输入部61及第二输入部62分别配置于运载车辆1的驾驶室。监控器54用于显示出显示数据。基于驾驶员对加速制动踏板56的操作,行驶装置4加速或减速。基于驾驶员对变速杆57的操作,行驶装置4的速度档位被变更,或行驶装置4的前进与后退被切换。基于驾驶员对升降杆58的操作,车斗2执行倾卸动作或下降动作。基于驾驶员的操作,第一输入部61及第二输入部62分别生成输入信号。
能量供给系统17具有氢罐33、氢供给装置34、滑触线受电装置5、燃料电池7、蓄电器35及电压转换装置36。氢供给装置34用于将氢罐33内的氢供给至燃料电池7。空气被从设置于车身3的外部气体导入口供给至燃料电池7。燃料电池7用于使氢与氧发生电化学反应而发电。蓄电器35由来自滑触线13及燃料电池7中的至少一方的电力充电。电压转换装置36用于转换燃料电池7的电压或蓄电器35的电压。
车辆驱动系统18具有逆变器37、泵驱动马达38、液压泵39、控制阀40、举升缸41、逆变器42、行驶驱动马达8、减速机构43及车轮11。逆变器37用于将来自电压转换装置36的直流电转换成三相交流电后供给至泵驱动马达38。泵驱动马达38是用于产生使液压泵39动作的驱动力的电动马达。从液压泵39排出的液压油经由控制阀40被供给至举升缸41。液压油被供给至举升缸41,从而使举升缸41动作。举升缸41用于使车斗2执行倾卸动作或下降动作。逆变器42用于将来自电压转换装置36的直流电转换成三相交流电后供给至行驶驱动马达8。行驶驱动马达8是用于产生使后轮11R旋转的驱动力的电动马达。行驶驱动马达8所产生的驱动力经由减速机构43而传递至后轮11R。通过车轮11的旋转,运载车辆1得以行驶。
控制装置10具有能量控制部47、车辆工作控制部48、车辆信息存储部50、地形信息存储部51及监控器控制部53。能量控制部47用于控制能量供给系统17。第一输入部61被驾驶员操作,从而生成滑触线受电允许信号作为输入信号。第二输入部62被驾驶员操作,从而生成滑触线电池充电允许信号作为输入信号。车辆工作控制部48用于控制车辆驱动系统18。车辆信息存储部50用于存储搭载有车辆信息存储部50的运载车辆1的相关信息。地形信息存储部51用于存储作业现场的地图信息。作业现场的地图信息包含作业现场的地形信息及位置信息。作业现场的地形信息例如包含运载车辆1所行驶的作业现场的行驶路线的路面的倾斜角(坡度)。作业现场的位置信息包含滑触线切换区间的位置信息、滑触线区间的位置信息及FC(Fuel Cell,燃料电池)切换区间的位置信息。监控器控制部53用于控制监控器54。
能量供给系统
图3是表示实施方式的能量供给系统17的一个示例的硬件框图。能量供给系统17用于向车辆驱动系统18供给电力。能量供给系统17经由逆变器37向泵驱动马达38供给电力,经由逆变器42向行驶驱动马达8供给电力。下面,为了使说明变得简单,可将向泵驱动马达38及行驶驱动马达8中的至少一方供给电力称作向车辆驱动系统18供给电力。
能量供给系统17具有集电弓6、燃料电池7、DC/DC转换器21、蓄电器35及DC/DC转换器22。电压转换装置36包含DC/DC转换器21及DC/DC转换器22。
发电站14中产生的交流电在直流变电站15中被转换成直流电。直流变电站15将发电站14的系统电压Vsup以规定的降压比α进行降压。通过直流变电站15,系统电压Vsup下降为滑触线电压Vtry。滑触线受电装置5包含与集电弓6连接的滑触供电线16。滑触供电线16由滑触线13供电。滑触供电线16被施加滑触线电压Vtry。
燃料电池7经由电线19与车辆驱动系统18连接。蓄电器35经由电线20与车辆驱动系统18连接。滑触供电线16与电线19连接。
DC/DC转换器21用于转换表示燃料电池7电压的FC电压Vfc。DC/DC转换器21配置于电线19。DC/DC转换器21将FC电压Vfc以规定的升压比β进行升压。DC/DC转换器21是只能够从一次侧向二次侧输出电力的单向DC/DC转换器。DC/DC转换器21的一次侧是低压侧。DC/DC转换器21的二次侧是高压侧。
滑触供电线16连接于DC/DC转换器21与车辆驱动系统18之间的电线19。即,滑触供电线16连接于DC/DC转换器21的二次侧的电线19。DC/DC转换器21的一次侧是燃料电池7侧,DC/DC转换器21的二次侧是滑触供电线16侧(车辆驱动系统18侧)。电力从燃料电池7经由DC/DC转换器21供给至车辆驱动系统18。由DC/DC转换器21转换所得的FC电压Vfc被施加至车辆驱动系统18的行驶驱动马达8。DC/DC转换器21使得电力不会从滑触供电线16被供给至燃料电池7。
DC/DC转换器22用于转换表示蓄电器35电压的电池电压Vbat。DC/DC转换器22配置于电线20。DC/DC转换器22将电池电压Vbat以规定的升压比γ进行升压。DC/DC转换器22是既能够从一次侧向二次侧输出电力,又能够从二次侧向一次侧输出电力的双向DC/DC转换器。DC/DC转换器22的一次侧是低压侧。DC/DC转换器22的二次侧是高压侧。
电线20连接于DC/DC转换器21的二次侧的电线19。电线20连接于滑触供电线16和电线19的连接部与车辆驱动系统18之间的电线19。DC/DC转换器22的一次侧是蓄电器35侧,DC/DC转换器22的二次侧是滑触供电线16侧(车辆驱动系统18侧)。电力从蓄电器35经由DC/DC转换器22供给至车辆驱动系统18。由DC/DC转换器22转换所得的电池电压Vbat被施加至车辆驱动系统18的行驶驱动马达8。另外,蓄电器35由来自滑触线13及燃料电池7中至少一方的电力充电。
在降压比α较小,滑触线电压Vtry较低的情况下,滑触线受电装置5所接收的电力较小。因此,表示车辆驱动系统18的需求电压的车辆电压Vveh降低,成本的增加得到抑制。例如,在降压比α为0.27,滑触线电压Vtry为系统电压Vsup的27%的情况下,车辆电压Vveh为系统电压Vsup的27%。升压比β及升压比γ基于车辆电压Vveh而定。在FC电压Vfc为系统电压Vsup的6%以上且12%以下的情况下,升压比β为2.3以上且4.5以下。在电池电压Vbat为系统电压Vsup的13%以上且15%以下的情况下,升压比β为1.8以上且2.1以下。
在降压比α较大,滑触线电压Vtry较高的情况下,滑触线受电装置5所接收的电力较大。因此,例如车辆电压Vveh增高,行驶装置4的行驶输出提高。例如,在降压比α为0.39,滑触线电压Vtry为系统电压Vsup的40%的情况下,车辆电压Vveh为系统电压Vsup的40%。升压比β及升压比γ基于车辆电压Vveh而定。在FC电压Vfc为系统电压Vsup的6%以上且12%以下的情况下,升压比β为3.3以上且6.7以下。在电池电压Vbat为系统电压Vsup的13%以上且15%以下的情况下,升压比β为2.7以上且3.1以下。
图4是表示实施方式的能量供给系统17的一个示例的硬件框图。图4是图3的变形示例,表示的是在图3所示的结构中添加了DC/DC转换器23的例子。
DC/DC转换器23用于转换表示滑触线13电压的滑触线电压Vtry。DC/DC转换器23配置于滑触供电线16。DC/DC转换器23将滑触线电压Vtry以规定的降压比δ进行降压。DC/DC转换器23是只能够从一次侧向二次侧输出电力的单向DC/DC转换器。DC/DC转换器23的一次侧是高压侧。DC/DC转换器23的二次侧是低压侧。
此外,DC/DC转换器23也可以是既能够从一次侧向二次侧输出电力,又能够从二次侧向一次侧输出电力的双向DC/DC转换器。
DC/DC转换器23的一次侧是滑触线13侧,DC/DC转换器23的二次侧是电线19侧(车辆驱动系统18侧)。从滑触线13经由DC/DC转换器23向车辆驱动系统18供给电力。由DC/DC转换器23转换所得的滑触线电压Vtry被施加至车辆驱动系统18的行驶驱动马达8。
通过用于将滑触线电压Vtry降压的DC/DC转换器23,即便车辆电压Vveh较低,也能够使滑触线电压Vtry增高。例如,在降压比α为0.39,滑触线电压Vtry为系统电压Vsup的40%,降压比δ为0.68的情况下,车辆电压Vveh为系统电压Vsup的27%。升压比β及升压比γ基于车辆电压Vveh而定。在FC电压Vfc为系统电压Vsup的6%以上且12%以下的情况下,升压比β为2.3以上且4.5以下。在电池电压Vbat为系统电压Vsup的13%以上且15%以下的情况下,升压比β为1.8以上且2.1以下。
图5是表示实施方式的能量供给系统17的一个示例的硬件框图。图5是图3的变形示例,表示的是在图3所示的结构中添加了电线30、第一开关25、第二开关26及第三开关27的例子。另外,配置了双向DC/DC转换器即DC/DC转换器24来取代DC/DC转换器21。
电线30与电线19并联配置。第一开关25配置于燃料电池7与DC/DC转换器24之间的电线19上。第二开关26配置于DC/DC转换器24与车辆驱动系统18之间的电线19上。第二开关26配置于滑触供电线16和电线19的连接部与车辆驱动系统18之间的电线19上。第三开关27配置于电线30。电线30的一端部连接于第一开关25与DC/DC转换器24之间的电线19。电线30的另一端部连接于DC/DC转换器22的二次侧的电线20。DC/DC转换器22的二次侧的电线20连接于第二开关26与车辆驱动系统18之间的电线19。电线30的另一端部经由电线20连接于第二开关26与车辆驱动系统18之间的电线19。
DC/DC转换器24用于转换滑触线13的滑触线电压Vtry及燃料电池7的FC电压Vfc。DC/DC转换器24配置于第一开关25与第二开关26之间的电线19上。滑触供电线16连接于DC/DC转换器24与第二开关26之间的电线19。
DC/DC转换器24是既能够从一次侧向二次侧输出电力,又能够从二次侧向一次侧输出电力的双向DC/DC转换器。DC/DC转换器24的一次侧是低压侧。DC/DC转换器24的二次侧是高压侧。DC/DC转换器24的一次侧是燃料电池7侧,DC/DC转换器24的二次侧是滑触供电线16侧(车辆驱动系统18侧)。
DC/DC转换器24将FC电压Vfc以规定的升压比β进行升压。DC/DC转换器24将滑触线电压Vtry以规定的降压比ε进行降压。从滑触线13及燃料电池7中的至少一方经由DC/DC转换器24向车辆驱动系统18供给电力。由DC/DC转换器24转换所得的滑触线电压Vtry及FC电压Vfc中的至少一方被施加至车辆驱动系统18的行驶驱动马达8。蓄电器35由来自滑触线13及燃料电池7中的至少一方的电力充电。
第一开关25、第二开关26及第三开关27构成在第一状态、第二状态及第三状态之间进行切换的切换机构,所述第一状态是指从滑触线13经由DC/DC转换器24向车辆驱动系统18供给电力的状态,所述第二状态是指从燃料电池7及蓄电器35经由DC/DC转换器24向车辆驱动系统18供给电力的状态,所述第三状态是指从蓄电器35经由DC/DC转换器22向车辆驱动系统18供给电力的状态。
通过控制第一开关25、第二开关26及第三开关27,而能够在从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态、从燃料电池7及蓄电器35向车辆驱动系统18供电的第二状态、以及从蓄电器35向车辆驱动系统18供电的第三状态之间进行切换。通过向车辆驱动系统18供电,从而使行驶驱动马达8进行驱动。
在从滑触线13向车辆驱动系统18供电的情况下,第一开关25断开,第二开关26断开,第三开关27连接。来自滑触线13的电力从DC/DC转换器24的二次侧输入至DC/DC转换器24,并以规定的降压比ε进行降压后,经由电线30及第三开关27供给至车辆驱动系统18。行驶驱动马达8基于来自滑触线13的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。在通过来自滑触线13的电力对蓄电器35进行充电的情况下,也是同样地,第一开关25断开,第二开关26断开,第三开关27连接。
在从燃料电池7及蓄电器35向车辆驱动系统18供电的情况下,第一开关25连接,第二开关26连接,第三开关27断开。来自燃料电池7的电力经由第一开关25从DC/DC转换器24的一次侧输入至DC/DC转换器24,并以规定的升压比β进行升压后,经由第二开关26供给至车辆驱动系统18。行驶驱动马达8基于来自燃料电池7的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。在通过来自燃料电池7的电力对蓄电器35进行充电的情况下,也是同样地,第一开关25连接,第二开关26连接,第三开关27断开。
在从蓄电器35向车辆驱动系统18供电的情况下,第一开关25断开,第二开关26断开,第三开关27断开。来自蓄电器35的电力从DC/DC转换器22的一次侧输入至DC/DC转换器22,并以规定的升压比γ进行升压后,供给至车辆驱动系统18。行驶驱动马达8基于来自蓄电器35的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。
DC/DC转换器24是既能够用于滑触线电压Vtry的转换又能够用于FC电压Vfc的转换的共用DC/DC转换器。由于DC/DC转换器24既能够用于从滑触线13向车辆驱动系统18供电,又能够用于从燃料电池7向车辆驱动系统18供电,所以能够抑制能量供给系统17的成本增加。另外,由于滑触线电压Vtry的转换与FC电压Vfc的转换共用一个DC/DC转换器24,所以能够抑制能量供给系统17过大化。
图6是表示实施方式的能量供给系统17的一个示例的硬件框图。图6是图5的变形示例,表示的是用二极管28取代图5的第三开关27,将其配置于电线30的例子。在燃料电池7与车辆驱动系统18之间确保有绝缘电阻的情况下,如图6所示,可以用二极管28取代第三开关27,将其配置于电线30。由此,能够抑制能量供给系统17的成本增加及过大化。
图7是表示实施方式的控制装置10的一个示例的软件框图。图7表示的是用于控制图5所示的能量供给系统17的控制装置10的一个示例。
控制装置10具有能量控制部47、车辆工作控制部48、车辆信息存储部50、地形信息存储部51、能量切换控制部44及监控器控制部53。能量切换控制部44具有FC滑触线切换部45及滑触线蓄电器充电部46。
能量控制部47对蓄电器35的充电状态(SOC:State Of Charge)进行监控。在蓄电器35呈充满电状态的情况下,SOC为100%,在蓄电器35呈完全放电状态的情况下,SOC为0%。
车辆工作控制部48对表示行驶装置4的行驶速度的车速进行监控。
车辆信息存储部50获取位置传感器9的检测数据。位置传感器9对车身3的当前位置进行检测。车辆信息存储部50获取位置传感器9的检测数据,来监控车身3的当前位置。
地形信息存储部51用于存储作业现场的地图信息。如后文所述,在作业现场规定有滑触线切换区间、滑触线区间及FC切换区间。实施方式中,地图信息包含滑触线切换区间的位置信息、滑触线区间的位置信息及FC切换区间的位置信息。
FC滑触线切换部45对包含第一开关25、第二开关26及第三开关27的切换机构进行控制,从而在从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态、从燃料电池7及蓄电器35向车辆驱动系统18供电的第二状态、以及从蓄电器35向车辆驱动系统18供电的第三状态之间进行切换。FC滑触线切换部45基于从第一输入部61输入的滑触线受电允许信号(滑触线受电允许标志)、从地形信息存储部51输入的包含滑触线区间的位置信息的地图信息、从车辆信息存储部50输入的车身3的当前位置、从车辆信息存储部50输入的滑触线受电标志、从车辆工作控制部48输入的车速、及从能量控制部47输入的蓄电器35的充电状态(SOC),来控制切换机构,以切换为第一状态、第二状态或第三状态。
滑触线蓄电器充电部46对包含第一开关25、第二开关26及第三开关27的切换机构进行控制,以通过来自滑触线13的电力对蓄电器35进行充电。滑触线蓄电器充电部46基于从第二输入部62输入的滑触线电池充电允许信号(滑触线电池充电允许标志)、从车辆信息存储部50输入的滑触线受电标志、及从能量控制部47输入的蓄电器35的充电状态(SOC),通过来自滑触线13的电力对蓄电器35进行充电。
FC滑触线切换部45将表示已从FC滑触线切换控制切换为滑触线受电状态的滑触线受电标志发送至车辆信息存储部50。车辆信息存储部50存储滑触线受电标志。
监控器控制部53基于来自车辆信息存储部50的滑触线受电标志,使监控器54显示滑触线受电状况。
图8是表示实施方式的能量供给系统17的动作的一个示例的概念图。如图8所示,滑触线13设置于作业现场的上坡路。在作业现场的行驶路线内规定有滑触线切换区间、滑触线区间及FC切换区间。滑触线切换区间被规定于上坡路之前。滑触线区间被规定于上坡路上。FC切换区间被规定于上坡路之后。
FC滑触线切换部45在滑触线切换区间之前的FC蓄电器行驶区间内,以使车辆驱动系统18基于从燃料电池7及蓄电器35输出的电力而进行驱动的方式,控制切换机构。
在滑触线切换区间内,FC滑触线切换部45以使从燃料电池7及蓄电器35向车辆驱动系统18供电的第二状态被切换为从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态的方式,控制切换机构。滑触线切换区间是停止从燃料电池7输出电力,只通过来自蓄电器35的供电来使车辆驱动系统18进行驱动的、蓄电器单独行驶区间。
滑触线区间是只通过来自滑触线13的供电来使车辆驱动系统18进行驱动的滑触供电行驶区间。在滑触线区间内,FC滑触线切换部45以维持从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态的方式,控制切换机构。剩余电力用于给蓄电器35充电。
在FC切换区间内,FC滑触线切换部45以使从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态被切换为从燃料电池7及蓄电器35向车辆驱动系统18供电的第二状态的方式,控制切换机构。FC切换区间是停止从滑触线13受电,只通过来自蓄电器35的供电来使车辆驱动系统18进行驱动的、蓄电器单独行驶区间。
FC滑触线切换部45在FC切换区间之后的FC蓄电器行驶区间内,以使车辆驱动系统18基于从燃料电池7及蓄电器35输出的电力而进行驱动的方式,控制切换机构。
图9是表示实施方式的运载车辆1的控制方法的一个示例的流程图。图9表示的是具有图5所示的能量供给系统17的运载车辆1在图8所示的上坡路上行驶时的运载车辆1的控制方法。
当运载车辆1在FC蓄电器行驶区间内行驶时,FC滑触线切换部45以使从燃料电池7向车辆驱动系统18供电的方式,控制切换机构。第一开关25连接,第二开关26连接,第三开关27断开。
FC滑触线切换部45对滑触线受电允许标志是否为ON进行判定(步骤SA1)。
当在步骤SA1中判定为滑触线受电允许标志为ON(步骤SA1:是)时,FC滑触线切换部45基于从车辆信息存储部50输入的车身3的当前位置、及从车辆工作控制部48输入的车速,计算车辆通过预测位置(步骤SA2)。
FC滑触线切换部45从地形信息存储部51接收作业现场的地图信息(步骤SA3)。
FC滑触线切换部45对车辆通过预测位置是否位于滑触线切换区间内进行判定(步骤SA4)。
当在步骤SA4中判定为车辆通过预测位置位于滑触线切换区间内(步骤SA4:是)时,FC滑触线切换部45对蓄电器35的SOC进行计算(步骤SA5)。
FC滑触线切换部45对在步骤SA5中计算出的蓄电器35的SOC是否为预先设定的阈值以上进行判定(步骤SA6)。
当在步骤SA6中判定为蓄电器35的SOC为阈值以上(步骤SA6:是)时,FC滑触线切换部45使燃料电池7停止输出电力(步骤SA7)。
FC滑触线切换部45将第一开关25断开(步骤SA8)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的低压侧(一次侧)的电压进行调整(步骤SA9)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的低压侧的电压与DC/DC转换器22的高压侧(二次侧)的电压的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SA10)。
当在步骤SA10中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与DC/DC转换器22的高压侧的电压的差不小于规定值(步骤SA10:否)时,FC滑触线切换部45返回步骤SA9的处理。
当在步骤SA10中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与DC/DC转换器22的高压侧的电压的差小于规定值(步骤SA10:是)时,FC滑触线切换部45将第三开关27连接(步骤SA11)。
FC滑触线切换部45将第二开关26断开(步骤SA12)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的高压侧(二次侧)的电压进行调整(步骤SA13)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SA14)。
当在步骤SA14中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差不小于规定值(步骤SA14:否)时,FC滑触线切换部45返回步骤SA13的处理。
当在步骤SA14中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差小于规定值(步骤SA14:是)时,FC滑触线切换部45使集电弓6上升(步骤SA15)。
FC滑触线切换部45判定出已开始从滑触线13受电,而使滑触线受电标志为ON(步骤SA16)。
当在步骤SA4中判定为车辆通过预测位置不位于滑触线切换区间内(步骤SA4:否)时,FC滑触线切换部45对车辆通过预测位置是否位于FC切换区间内或滑触线区间外进行判定(步骤SA17)。
当在步骤SA17中判定为车辆通过预测位置位于FC切换区间内或滑触线区间外(步骤SA17:是)、或者在步骤SA1中判定为滑触线受电允许标志并非为ON(步骤SA1:否)时,FC滑触线切换部45对滑触线受电标志是否为ON进行判定(步骤SA18)。
当在步骤SA18中判定为滑触线受电标志为ON(步骤SA18:是)时,FC滑触线切换部45使集电弓6下降(步骤SA19)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的高压侧的电压进行调整(步骤SA20)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的高压侧的电压与DC/DC转换器22的高压侧的电压的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SA21)。
当在步骤SA21中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与DC/DC转换器22的高压侧的电压的差不小于规定值(步骤SA21:否)时,FC滑触线切换部45返回步骤SA20的处理。
当在步骤SA21中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与DC/DC转换器22的高压侧的电压的差小于规定值(步骤SA21:是)时,FC滑触线切换部45将第二开关26连接(步骤SA22)。
FC滑触线切换部45将第三开关27断开(步骤SA23)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的低压侧(一次侧)的电压进行调整(步骤SA24)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的低压侧的电压与FC电压Vfc的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SA25)。
当在步骤SA25中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与FC电压Vfc的差不小于规定值(步骤SA25:否)时,FC滑触线切换部45返回步骤SA24的处理。
当在步骤SA25中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与FC电压Vfc的差小于规定值(步骤SA25:是)时,FC滑触线切换部45将第一开关25连接(步骤SA26)。
FC滑触线切换部45使燃料电池7开始输出电力(步骤SA27)。
FC滑触线切换部45判定出已停止从滑触线13受电,而使滑触线受电标志为OFF(步骤SA28)。
当步骤SA16的处理结束、在步骤SA6中判定为蓄电器35的SOC不为阈值以上(步骤SA6:否)、在步骤SA17中判定为车辆通过预测位置不位于FC切换区间内或滑触线区间外(步骤SA17:否)、在步骤SA18中判定为滑触线受电标志为OFF(步骤SA18:否)、及步骤SA28的处理结束时,结束处理。
图10是表示实施方式的运载车辆1的控制方法的一个示例的流程图。图10表示的是具有图5所示的能量供给系统17的运载车辆1对蓄电器35进行充电时的运载车辆1的控制方法。
滑触线蓄电器充电部46对滑触线电池充电允许标志是否为ON进行判定(步骤SB1)。
当在步骤SB1中判定为滑触线电池充电允许标志为ON(步骤SB1:是)时,滑触线蓄电器充电部46对滑触线受电标志是否为ON进行判定(步骤SB2)。
当在步骤SB2中判定为滑触线受电标志为ON(步骤SB2:是)时,滑触线蓄电器充电部46对蓄电器35的SOC进行计算(步骤SB3)。
滑触线蓄电器充电部46对在步骤SB3中计算出的蓄电器35的SOC是否为预先设定的阈值以下进行判定(步骤SB4)。
当在步骤SB4中判定为蓄电器35的SOC为阈值以下(步骤SB4:是)时,滑触线蓄电器充电部46对DC/DC转换器22的低压侧(一次侧)的电压及电流进行调整,对蓄电器35进行充电(步骤SB5),并返回步骤SB2的处理。
当在步骤SB1中判定为滑触线电池充电允许标志为OFF(步骤SB1:否)、在步骤SB2中判定为滑触线受电标志为OFF(步骤SB2:否)、及在步骤SB4中判定为蓄电器35的SOC超过阈值(步骤SB4:否)时,滑触线蓄电器充电部46对DC/DC转换器22的一次侧的电压及电流进行调整,停止对蓄电器35进行充电(步骤SB6),并结束处理。
图11是表示实施方式的能量供给系统17的一个示例的硬件框图。图11是图5的变形示例,表示的是从图5所示的结构中省略掉DC/DC转换器22的例子。通过省略DC/DC转换器22,能够抑制能量供给系统17的成本增加及过大化。
图12是表示实施方式的能量供给系统17的一个示例的硬件框图。图12是图11的变形示例,表示的是用二极管28取代图11的第三开关27,将其配置于电线30的例子。在燃料电池7与车辆驱动系统18之间确保有绝缘电阻的情况下,如图12所示,可以用二极管28取代第三开关27,将其配置于电线30。由此,能够抑制能量供给系统17的成本增加及过大化。
图13是表示实施方式的运载车辆1的控制方法的一个示例的流程图。图13表示的是具有图11所示的能量供给系统17的运载车辆1在图8所示的上坡路上行驶时的运载车辆1的控制方法。
当运载车辆1在FC蓄电器行驶区间内行驶时,FC滑触线切换部45以使从燃料电池7向车辆驱动系统18供电的方式,控制切换机构。第一开关25连接,第二开关26连接,第三开关27断开。
FC滑触线切换部45对滑触线受电允许标志是否为ON进行判定(步骤SC1)。
当在步骤SC1中判定为滑触线受电允许标志为ON(步骤SC1:是)时,FC滑触线切换部45基于从车辆信息存储部50输入的车身3的当前位置、及从车辆工作控制部48输入的车速,计算车辆通过预测位置(步骤SC2)。
FC滑触线切换部45从地形信息存储部51接收作业现场的地图信息(步骤SC3)。
FC滑触线切换部45对车辆通过预测位置是否位于滑触线切换区间内进行判定(步骤SC4)。
当在步骤SAC中判定为车辆通过预测位置位于滑触线切换区间内(步骤SC4:是)时,FC滑触线切换部45对蓄电器35的SOC进行计算(步骤SC5)。
FC滑触线切换部45对在步骤SC5中计算出的蓄电器35的SOC是否为预先设定的阈值以上进行判定(步骤SC6)。
当在步骤SC6中判定为蓄电器35的SOC为阈值以上(步骤SC6:是)时,FC滑触线切换部45使燃料电池7停止输出电力输出(步骤SC7)。
FC滑触线切换部45将第一开关25断开(步骤SC8)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的低压侧(一次侧)的电压进行调整(步骤SC9)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的低压侧的电压与蓄电器35的电池电压Vbat的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SC10)。
当在步骤SA10中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与蓄电器35的电池电压Vbat的差不小于规定值(步骤SC10:否)时,FC滑触线切换部45返回步骤SC9的处理。
当在步骤SC10中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与蓄电器35的电池电压Vbat的差小于规定值(步骤SC10:是)时,FC滑触线切换部45将第三开关27连接(步骤SC11)。
FC滑触线切换部45将第二开关26断开(步骤SC12)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的高压侧(二次侧)的电压进行调整(步骤SC13)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SC14)。
当在步骤SC14中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差不小于规定值(步骤SC14:否)时,FC滑触线切换部45返回步骤SC13的处理。
当在步骤SC14中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差小于规定值(步骤SC14:是)时,FC滑触线切换部45使集电弓6上升(步骤SC15)。
FC滑触线切换部45判定出已开始从滑触线13受电,而使滑触线受电标志为ON(步骤SC16)。
当在步骤SC4中判定为车辆通过预测位置不位于滑触线切换区间内(步骤SC4:否)时,FC滑触线切换部45对车辆通过预测位置是否位于FC切换区间内或滑触线区间外进行判定(步骤SC17)。
当在步骤SC17中判定为车辆通过预测位置位于FC切换区间内或滑触线区间外(步骤SC17:是)、或者在步骤SC1中判定为滑触线受电允许标志并非为ON(步骤SC1:否)时,FC滑触线切换部45对滑触线受电标志是否为ON进行判定(步骤SC18)。
当在步骤SC18中判定为滑触线受电标志为ON(步骤SC18:是)时,FC滑触线切换部45使集电弓6下降(步骤SC19)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的高压侧的电压进行调整(步骤SC20)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的高压侧的电压与蓄电器35的电池电压Vbat的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SC21)。
当在步骤SC21中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与蓄电器35的电池电压Vbat的差不小于规定值(步骤SC21:否)时,FC滑触线切换部45返回步骤SC20的处理。
当在步骤SC21中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与蓄电器35的电池电压Vbat的差小于规定值(步骤SC21:是)时,FC滑触线切换部45将第二开关26连接(步骤SC22)。
FC滑触线切换部45将第三开关27断开(步骤SC23)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的低压侧(一次侧)的电压进行调整(步骤SC24)。
FC滑触线切换部45对DC/DC转换器24的低压侧的电压与FC电压Vfc的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SC25)。
当在步骤SC25中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与FC电压Vfc的差不小于规定值(步骤SC25:否)时,FC滑触线切换部45返回步骤SC24的处理。
当在步骤SC25中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与FC电压Vfc的差小于规定值(步骤SC25:是)时,FC滑触线切换部45将第一开关25连接(步骤SC26)。
FC滑触线切换部45使燃料电池7开始输出电力(步骤SC27)。
FC滑触线切换部45判定出已停止从滑触线13受电,而使滑触线受电标志为OFF(步骤SC28)。
当步骤SC16的处理结束、在步骤SC6中判定为蓄电器35的SOC不为阈值以上(步骤SC6:否)、在步骤SC17中判定为车辆通过预测位置不位于FC切换区间内或滑触线区间外(步骤SC17:否)、在步骤SC18中判定为滑触线受电标志为OFF(步骤SC18:否)、及步骤SC28的处理结束时,结束处理。
图14是表示实施方式的运载车辆1的控制方法的一个示例的流程图。图14表示的是具有图11所示的能量供给系统17的运载车辆1对蓄电器35进行充电时的运载车辆1的控制方法。
滑触线蓄电器充电部46对滑触线电池充电允许标志是否为ON进行判定(步骤SD1)。
当在步骤SD1中判定为滑触线电池充电允许标志为ON(步骤SD1:是)时,滑触线蓄电器充电部46对滑触线受电标志是否为ON进行判定(步骤SD2)。
当在步骤SD2中判定为滑触线受电标志为ON(步骤SD2:是)时,滑触线蓄电器充电部46对蓄电器35的SOC进行计算(步骤SD3)。
滑触线蓄电器充电部46对在步骤SD3中计算出的蓄电器35的SOC是否为预先设定的阈值以下进行判定(步骤SD4)。
当在步骤SD4中判定为蓄电器35的SOC为阈值以下(步骤SD4:是)时,滑触线蓄电器充电部46对DC/DC转换器24的低压侧(一次侧)的电压及电流进行调整,对蓄电器35进行充电(步骤SD5),并返回步骤SD2的处理。
当在步骤SD1中判定为滑触线电池充电允许标志为OFF(步骤SD1:否)、在步骤SD2中判定为滑触线受电标志为OFF(步骤SD2:否)、及在步骤SD4中判定为蓄电器35的SOC超过阈值(步骤SD4:否)时,滑触线蓄电器充电部46对DC/DC转换器24的一次侧的电压及电流进行调整,停止对蓄电器35进行充电(步骤SD6),并结束处理。
效果
如上所述,根据实施方式,从滑触线13向运载车辆1供电。另外,运载车辆1的燃料电池7会发电。从滑触线13及燃料电池7中的至少一方向运载车辆1的行驶驱动马达8供给电力。行驶驱动马达8基于来自滑触线13及燃料电池7中至少一方的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。基于行驶驱动马达8所产生的驱动力,运载车辆1得以行驶。由于不会从运载车辆1排出废气,所以能够抑制对作业现场的环境污染。
如参照图5等所说明的那样,设置有能够转换滑触线13的滑触线电压Vtry及燃料电池7的FC电压Vfc两者的DC/DC转换器24。由于一个DC/DC转换器24既被用于滑触线电压Vtry的转换又被用于FC电压Vfc的转换,所以能够抑制能量供给系统17的成本增加及过大化。
当运载车辆1在上坡路上行驶时,行驶驱动马达8基于来自滑触线13的电力而进行驱动。在上坡路上,基于高输出的外部供电,能够实现高速行驶,从而提高生产性。另外,通过在高负荷的滑触线区间内使用滑触线电力,能够降低燃料电池7的氢消耗量。
来自滑触线13的剩余电力被用于对蓄电器35进行充电。行驶驱动马达8基于来自蓄电器35的电力而进行驱动,从而在与滑触线区间不同的行驶路线上行驶时,也能够降低燃料电池7的氢消耗量。
第二实施方式
对第二实施方式进行说明。以下说明中,对与上述实施方式相同或等同的构成要素标注相同的符号,并简化或省略该构成要素的说明。
能量供给系统
图15是表示实施方式的能量供给系统17的一个示例的硬件框图。图15是图3的变形示例,表示的是配置了能量型蓄电器29来取代图3所示的燃料电池7,且配置了功率型蓄电器35B来取代蓄电器35的例子。
能量型蓄电器29相较于功率型蓄电器35B能够以更长时间输出电力。能量型蓄电器29的能量密度[Wh/kg]高于功率型蓄电器35B的能量密度。功率型蓄电器35B的输出高于能量型蓄电器29的输出。功率型蓄电器35B的功率密度[kW/kg]高于能量型蓄电器29的功率密度。能量型蓄电器29是第一蓄电器的一个示例。功率型蓄电器35B是第二蓄电器的一个示例。
运载车辆1具有充电端口31。充电端口31连接于能量型蓄电器29。外部充电器能够连接充电端口31。外部充电器经由与滑触线13不同的送电线而与发电站14或直流变电站15连接。外部充电器是与滑触线13不同的充电器。能量型蓄电器29经由充电端口31由外部充电器进行充电。
车辆驱动系统18的行驶驱动马达8基于来自滑触线13及能量型蓄电器29中至少一方的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。
功率型蓄电器35B由来自滑触线13及能量型蓄电器29中至少一方的电力充电。行驶驱动马达8能够基于来自功率型蓄电器35B的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。
DC/DC转换器21用于转换表示能量型蓄电器29的电压的电池电压Vbat1。DC/DC转换器21将电池电压Vbat1以规定的升压比β进行升压。DC/DC转换器22是只能够从一次侧向二次侧输出电力的单向DC/DC转换器。DC/DC转换器21的一次侧是低压侧。DC/DC转换器21的二次侧是高压侧。DC/DC转换器21的一次侧是能量型蓄电器29侧,DC/DC转换器21的二次侧是滑触供电线16侧(车辆驱动系统18侧)。电力从能量型蓄电器29经由DC/DC转换器21供给至车辆驱动系统18。由DC/DC转换器21转换所得的电池电压Vbat1被施加至车辆驱动系统18的行驶驱动马达8。DC/DC转换器21使得电力不会从滑触供电线16供给至能量型蓄电器29。
DC/DC转换器22用于转换表示功率型蓄电器35B的电压的电池电压Vbat2。DC/DC转换器22将电池电压Vbat2以规定的升压比γ进行升压。DC/DC转换器22是既能够从一次侧向二次侧输出电力,又能够从二次侧向一次侧输出电力的双向DC/DC转换器。DC/DC转换器22的一次侧是低压侧。DC/DC转换器22的二次侧是高压侧。DC/DC转换器22的一次侧是功率型蓄电器35B侧,DC/DC转换器22的二次侧是滑触供电线16侧(车辆驱动系统18侧)。电力从功率型蓄电器35B经由DC/DC转换器22供给至车辆驱动系统18。由DC/DC转换器22转换所得的电池电压Vbat2被施加至车辆驱动系统18的行驶驱动马达8。另外,功率型蓄电器35B由来自滑触线13及能量型蓄电器29中至少一方的电力充电。
图16是表示实施方式的能量供给系统17的一个示例的硬件框图。图16是图15的变形示例,表示的是在图15所示的结构中添加了DC/DC转换器23的例子。
DC/DC转换器23用于转换表示滑触线13的电压的滑触线电压Vtry。DC/DC转换器23配置于滑触供电线16。DC/DC转换器23将滑触线电压Vtry以规定的降压比δ进行降压。DC/DC转换器23是只能够从一次侧向二次侧输出电力的单向DC/DC转换器。DC/DC转换器23的一次侧是高压侧。DC/DC转换器23的二次侧是低压侧。
DC/DC转换器23的一次侧是滑触线13侧,DC/DC转换器23的二次侧是电线19侧(车辆驱动系统18侧)。从滑触线13经由DC/DC转换器23向车辆驱动系统18供给电力。由DC/DC转换器23转换所得的滑触线电压Vtry被施加至车辆驱动系统18的行驶驱动马达8。
通过将滑触线电压Vtry降压的DC/DC转换器23,即便车辆电压Vveh较低,也能够使滑触线电压Vtry增高。
图17是表示实施方式的能量供给系统17的一个示例的硬件框图。图17是图15的变形示例,表示的是在图15所示的结构中添加了电线30、二极管32、第一开关26B及第二开关27B的例子。另外,配置了双向DC/DC转换器即DC/DC转换器24来取代DC/DC转换器21。
电线30与电线19并联配置。二极管32配置于能量型蓄电器29与DC/DC转换器24之间的电线19上。第一开关26B配置于DC/DC转换器24与车辆驱动系统18之间的电线19上。第一开关26B配置于滑触供电线16和电线19的连接部与车辆驱动系统18之间的电线19上。第二开关27B配置于电线30。电线30的一端部连接于二极管32与DC/DC转换器24之间的电线19。电线30的另一端部连接于DC/DC转换器22的二次侧的电线20。DC/DC转换器22的二次侧的电线20连接于第一开关26B与车辆驱动系统18之间的电线19。电线30的另一端部经由电线20连接于第一开关26B与车辆驱动系统18之间的电线19。
DC/DC转换器24用于转换滑触线13的滑触线电压Vtry及能量型蓄电器29的电池电压Vbat1。DC/DC转换器24配置于二极管32与第一开关26B之间的电线19上。滑触供电线16连接于DC/DC转换器24与第一开关26B之间的电线19。
DC/DC转换器24是既能够从一次侧向二次侧输出电力,又能够从二次侧向一次侧输出电力的双向DC/DC转换器。DC/DC转换器24的一次侧是低压侧。DC/DC转换器24的二次侧是高压侧。DC/DC转换器24的一次侧是能量型蓄电器29侧,DC/DC转换器24的二次侧是滑触供电线16侧(车辆驱动系统18侧)。
DC/DC转换器24将电池电压Vbat1以规定的升压比β进行升压。DC/DC转换器24将滑触线电压Vtry以规定的降压比ε进行降压。从滑触线13及能量型蓄电器29中的至少一方经由DC/DC转换器24向车辆驱动系统18供给电力。由DC/DC转换器24转换所得的滑触线电压Vtry及电池电压Vbat1中的至少一方被施加至车辆驱动系统18的行驶驱动马达8。功率型蓄电器35B由来自滑触线13及能量型蓄电器29中至少一方的电力充电。
第一开关26B及第二开关27B构成在第一状态、第二状态及第三状态之间进行切换的切换机构,所述第一状态是指从滑触线13经由DC/DC转换器24向车辆驱动系统18供给电力的状态,所述第二状态是指从能量型蓄电器29经由DC/DC转换器24向车辆驱动系统18供给电力的状态,所述第三状态是指从功率型蓄电器35B经由DC/DC转换器22向车辆驱动系统18供给电力的状态。
通过控制第一开关26B及第二开关27B,而能够在从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态、从能量型蓄电器29向车辆驱动系统18供电的第二状态、及从功率型蓄电器35B向车辆驱动系统18供电的第三状态之间进行切换。通过向车辆驱动系统18供电,从而使行驶驱动马达8进行驱动。
在从滑触线13向车辆驱动系统18供电的情况下,第一开关26B断开,第二开关27B连接。来自滑触线13的电力从DC/DC转换器24的二次侧输入至DC/DC转换器24,并以规定的降压比ε进行降压后,经由电线30及第二开关27B供给至车辆驱动系统18。行驶驱动马达8基于来自滑触线13的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。在通过来自滑触线13的电力对功率型蓄电器35B进行充电的情况下,也是同样地,第一开关26B断开,第二开关27B连接。
在从能量型蓄电器29向车辆驱动系统18供电的情况下,第一开关26B连接,第二开关27B断开。来自能量型蓄电器29的电力经由二极管32从DC/DC转换器24的一次侧输入至DC/DC转换器24,并以规定的升压比β进行升压后,经由第一开关26B供给至车辆驱动系统18。行驶驱动马达8能够基于来自能量型蓄电器29的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。在通过来自能量型蓄电器29的电力对功率型蓄电器35B进行充电的情况下,也是同样地,第一开关26B连接,第二开关27B断开。
在从功率型蓄电器35B向车辆驱动系统18供电的情况下,第一开关26B断开,第二开关27B断开。来自功率型蓄电器35B的电力从DC/DC转换器22的一次侧输入至DC/DC转换器22,并以规定的升压比γ进行升压后,供给至车辆驱动系统18。行驶驱动马达8能够基于来自功率型蓄电器35B的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。
DC/DC转换器24是既能够用于滑触线电压Vtry的转换又能够用于电池电压Vbat1的转换的共用DC/DC转换器。由于DC/DC转换器24既能够用于从滑触线13向车辆驱动系统18供电,又能够用于从能量型蓄电器29向车辆驱动系统18供电,所以能够抑制能量供给系统17的成本增加。另外,由于滑触线电压Vtry的转换与电池电压Vbat1的转换共用一个DC/DC转换器24,所以能够抑制能量供给系统17的过大化。
图18是表示实施方式的控制装置10的一个示例的软件框图。图18表示的是用于控制图5所示的能量供给系统17的控制装置10的一个示例。
控制装置10具有能量控制部47、车辆工作控制部48、车辆信息存储部50、地形信息存储部51、能量切换控制部44B及监控器控制部53。能量切换控制部44B具有蓄电器滑触线切换部45B及滑触线蓄电器充电部46。
能量控制部47对功率型蓄电器35B的充电状态(SOC:State Of Charge)进行监控。在功率型蓄电器35B呈充满电状态的情况下,SOC为100%,在功率型蓄电器35B呈完全放电状态的情况下,SOC为0%。
车辆工作控制部48对表示行驶装置4的行驶速度的车速进行监控。
车辆信息存储部50获取位置传感器9的检测数据。位置传感器9对车身3的当前位置进行检测。车辆信息存储部50获取位置传感器9的检测数据,来监控车身3的当前位置。
地形信息存储部51用于存储作业现场的地图信息。如后文所述,在作业现场规定有滑触线切换区间、滑触线区间及蓄电器切换区间。实施方式中,地图信息包含滑触线切换区间的位置信息、滑触线区间的位置信息及蓄电器切换区间的位置信息。
蓄电器滑触线切换部45B对包含第一开关26B及第二开关27B的切换机构进行控制,从而在从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态、从能量型蓄电器29向车辆驱动系统18供电的第二状态、及从功率型蓄电器35B向车辆驱动系统18供电的第三状态之间进行切换。蓄电器滑触线切换部45B基于从第一输入部61输入的滑触线受电允许信号(滑触线受电允许标志)、从地形信息存储部51输入的包含滑触线区间的位置信息的地图信息、从车辆信息存储部50输入的车身3的当前位置、从车辆信息存储部50输入的滑触线受电标志、从车辆工作控制部48输入的车速、及从能量控制部47输入的功率型蓄电器35B的充电状态(SOC),来控制切换机构,以切换为第一状态、第二状态或第三状态。
滑触线蓄电器充电部46对包含第一开关26B及第二开关27B的切换机构进行控制,以通过来自滑触线13的电力对功率型蓄电器35B进行充电。滑触线蓄电器充电部46基于从第二输入部62输入的滑触线电池充电允许信号(滑触线电池充电允许标志)、从车辆信息存储部50输入的滑触线受电标志、及从能量控制部47输入的功率型蓄电器35B的充电状态(SOC),通过来自滑触线13的电力对功率型蓄电器35B进行充电。
蓄电器滑触线切换部45B将表示已从蓄电器滑触线切换控制切换为滑触线受电状态的滑触线受电标志发送至车辆信息存储部50。车辆信息存储部50存储滑触线受电标志。
监控器控制部53基于来自车辆信息存储部50的滑触线受电标志,使监控器54显示滑触线受电状况。
图19是表示实施方式的能量供给系统17的动作的一个示例的概念图。如图19所示,滑触线13设置于作业现场的上坡路。在作业现场的行驶路线内规定有滑触线切换区间、滑触线区间及蓄电器切换区间。滑触线切换区间被规定于上坡路之前。滑触线区间被规定于上坡路上。蓄电器切换区间被规定于上坡路之后。
蓄电器滑触线切换部45B在滑触线切换区间之前的能量型功率型蓄电器行驶区间内,以使车辆驱动系统18基于从能量型蓄电器29及功率型蓄电器35B输出的电力而进行驱动的方式,控制切换机构。
在滑触线切换区间内,蓄电器滑触线切换部45B以使从能量型蓄电器29向车辆驱动系统18供电的第二状态被切换为从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态的方式,控制切换机构。滑触线切换区间是停止从能量型蓄电器29输出电力,只通过来自功率型蓄电器35B的供电来使车辆驱动系统18进行驱动的、功率型蓄电器单独行驶区间。
滑触线区间是只通过来自滑触线13的供电来使车辆驱动系统18进行驱动的滑触供电行驶区间。在滑触线区间内,蓄电器滑触线切换部45B以维持从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态的方式,控制切换机构。剩余电力用于给功率型蓄电器35B充电。
在蓄电器切换区间内,蓄电器滑触线切换部45B以使从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态被切换为从能量型蓄电器29向车辆驱动系统18供电的第二状态的方式,控制切换机构。蓄电器切换区间是停止从滑触线13受电,只通过来自功率型蓄电器35B的供电来使车辆驱动系统18进行驱动的、功率型蓄电器单独行驶区间。
蓄电器滑触线切换部45B在蓄电器切换区间之后的能量型功率型蓄电器行驶区间内,以使车辆驱动系统18基于从能量型蓄电器29及功率型蓄电器35B输出的电力而进行驱动的方式,控制切换机构。
图20是表示实施方式的运载车辆1的控制方法的一个示例的流程图。图20表示的是具有图17所示的能量供给系统17的运载车辆1在图19所示的上坡路上行驶时的运载车辆1的控制方法。
当运载车辆1在能量型功率型蓄电器行驶区间内行驶时,蓄电器滑触线切换部45B以使从能量型蓄电器29向车辆驱动系统18供电的方式,控制切换机构。第一开关26B连接,第二开关27B断开。
蓄电器滑触线切换部45B对滑触线受电允许标志是否为ON进行判定(步骤SE1)。
当在步骤SE1中判定为滑触线受电允许标志为ON(步骤SE1:是)时,蓄电器滑触线切换部45B基于从车辆信息存储部50输入的车身3的当前位置、及从车辆工作控制部48输入的车速,计算车辆通过预测位置(步骤SE2)。
蓄电器滑触线切换部45B从地形信息存储部51接收作业现场的地图信息(步骤SE3)。
蓄电器滑触线切换部45B对车辆通过预测位置是否位于滑触线切换区间内进行判定(步骤SE4)。
当在步骤SE4中判定为车辆通过预测位置位于滑触线切换区间内(步骤SE4:是)时,蓄电器滑触线切换部45B对功率型蓄电器35B的SOC进行计算(步骤SE5)。
蓄电器滑触线切换部45B对在步骤SE5中计算出的功率型蓄电器35B的SOC是否为预先设定的阈值以上进行判定(步骤SE6)。
当在步骤SE6中判定为功率型蓄电器35B的SOC为阈值以上(步骤SE6:是)时,蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的低压侧(一次侧)的电压进行调整(步骤SE7)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的低压侧的电压与DC/DC转换器22的高压侧(二次侧)的电压的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SE8)。
当在步骤SE8中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与DC/DC转换器22的高压侧的电压的差不小于规定值(步骤SE8:否)时,蓄电器滑触线切换部45B返回步骤SE7的处理。
当在步骤SE8中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与DC/DC转换器22的高压侧的电压的差小于规定值(步骤SE8:是)时,蓄电器滑触线切换部45B断开第一开关26B(步骤SE9)。
蓄电器滑触线切换部45B将第二开关27B连接(步骤SE10)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的高压侧(二次侧)的电压进行调整(步骤SE11)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SE12)。
当在步骤SE12中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差不小于规定值(步骤SE12:否)时,蓄电器滑触线切换部45B返回步骤SE11的处理。
当在步骤SE12中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差小于规定值(步骤SE12:是)时,蓄电器滑触线切换部45B使集电弓6上升(步骤SE13)。
蓄电器滑触线切换部45B判定出已开始从滑触线13受电,而使滑触线受电标志为ON(步骤SE14)。
当在步骤SE4中判定为车辆通过预测位置不位于滑触线切换区间内(步骤SE4:否)时,蓄电器滑触线切换部45B对车辆通过预测位置是否位于蓄电器切换区间内或滑触线区间外进行判定(步骤SE15)。
当在步骤SE15中判定为车辆通过预测位置位于蓄电器切换区间内或滑触线区间外(步骤SE15:是)、或者在步骤SE1中判定为滑触线受电允许标志并非为ON(步骤SE1:否)时,蓄电器滑触线切换部45B对滑触线受电标志是否为ON进行判定(步骤SE16)。
当在步骤SE16中判定为滑触线受电标志为ON(步骤SE16:是)时,蓄电器滑触线切换部45B使集电弓6下降(步骤SE17)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的高压侧的电压进行调整(步骤SE18)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的高压侧的电压与DC/DC转换器22的高压侧的电压的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SE19)。
当在步骤SE19中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与DC/DC转换器22的高压侧的电压的差不小于规定值(步骤SE19:否)时,蓄电器滑触线切换部45B返回步骤SE18的处理。
当在步骤SE18中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与DC/DC转换器22的高压侧的电压的差小于规定值(步骤SE18:是)时,蓄电器滑触线切换部45B将第一开关26B连接(步骤SE20)。
蓄电器滑触线切换部45B将第二开关27B断开(步骤SE21)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的低压侧(一次侧)的电压进行调整(步骤SE22)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的低压侧的电压与电池电压Vbat1的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SE23)。
当在步骤SE23中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与电池电压Vbat1的差不小于规定值(步骤SE23:否)时,蓄电器滑触线切换部45B返回步骤SE22的处理。
当在步骤SE23中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与电池电压Vbat1的差小于规定值(步骤SE23:是)时,判定为已停止从滑触线13受电,使滑触线受电标志为OFF(步骤SE24)。
当步骤SE14的处理结束、在步骤SE6中判定为功率型蓄电器35B的SOC不为阈值以上(步骤SE6:否)、在步骤SE15中判定为车辆通过预测位置不位于蓄电器切换区间内或滑触线区间外(步骤SE15:否)、在步骤SE16中判定为滑触线受电标志为OFF(步骤SE16:否)、及步骤SE24的处理结束时,结束处理。
图21是表示实施方式的运载车辆1的控制方法的一个示例的流程图。图21表示的是具有图17所示的能量供给系统17的运载车辆1对功率型蓄电器35B进行充电时的运载车辆1的控制方法。
滑触线蓄电器充电部46对滑触线电池充电允许标志是否为ON进行判定(步骤SF1)。
当在步骤SF1中判定为滑触线电池充电允许标志为ON(步骤SF1:是)时,滑触线蓄电器充电部46对滑触线受电标志是否为ON进行判定(步骤SF2)。
当在步骤SF2中判定为滑触线受电标志为ON(步骤SF2:是)时,滑触线蓄电器充电部46对功率型蓄电器35B的SOC进行计算(步骤SF3)。
滑触线蓄电器充电部46对在步骤SF3中计算出的功率型蓄电器35B的SOC是否为预先设定的阈值以下进行判定(步骤SF4)。
当在步骤SF4中判定为功率型蓄电器35B的SOC为阈值以下(步骤SF4:是)时,滑触线蓄电器充电部46对DC/DC转换器22的低压侧(一次侧)的电压及电流进行调整,对功率型蓄电器35B进行充电(步骤SF5),并返回步骤SF2的处理。
当在步骤SF1中判定为滑触线电池充电允许标志为OFF(步骤SF1:否)、在步骤SF2中判定为滑触线受电标志为OFF(步骤SF2:否)、及在步骤SF4中判定为功率型蓄电器35B的SOC超过阈值(步骤SF4:否)时,滑触线蓄电器充电部46对DC/DC转换器22的一次侧的电压及电流进行调整,停止对功率型蓄电器35B进行充电(步骤SF6),并结束处理。
图22是表示实施方式的能量供给系统17的一个示例的硬件框图。图22是图17的变形示例,表示的是从图17所示的结构中省略掉DC/DC转换器22的例子。通过省略DC/DC转换器22,能够抑制能量供给系统17的成本增加及过大化。
图23是表示实施方式的运载车辆1的控制方法的一个示例的流程图。图23表示的是具有图22所示的能量供给系统17的运载车辆1在图19所示的上坡路上行驶时的运载车辆1的控制方法。
当运载车辆1在能量型功率型蓄电器行驶区间内行驶时,蓄电器滑触线切换部45B以使从能量型蓄电器29向车辆驱动系统18供电的方式,控制切换机构。第一开关26B连接,第二开关27B断开。
蓄电器滑触线切换部45B对滑触线受电允许标志是否为ON进行判定(步骤SG1)。
当在步骤SG1中判定为滑触线受电允许标志为ON(步骤SG1:是)时,蓄电器滑触线切换部45B基于从车辆信息存储部50输入的车身3的当前位置、及从车辆工作控制部48输入的车速,计算车辆通过预测位置(步骤SG2)。
蓄电器滑触线切换部45B从地形信息存储部51接收作业现场的地图信息(步骤SG3)。
蓄电器滑触线切换部45B对车辆通过预测位置是否位于滑触线切换区间内进行判定(步骤SG4)。
当在步骤SG4中判定为车辆通过预测位置位于滑触线切换区间内(步骤SG4:是)时,蓄电器滑触线切换部45B对功率型蓄电器35B的SOC进行计算(步骤SG5)。
蓄电器滑触线切换部45B对在步骤SG5中计算出的功率型蓄电器35B的SOC是否为预先设定的阈值以上进行判定(步骤SG6)。
当在步骤SG6中判定为功率型蓄电器35B的SOC为阈值以上(步骤SG6:是)时,蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的低压侧(一次侧)的电压进行调整(步骤SG7)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的低压侧的电压与功率型蓄电器35B的电池电压Vbat的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SG8)。
当在步骤SG8中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与功率型蓄电器35B的电池电压Vbat的差不小于规定值(步骤SG8:否)时,蓄电器滑触线切换部45B返回步骤SG7的处理。
当在步骤SG8中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与功率型蓄电器35B的电池电压Vbat的差小于规定值(步骤SG8:是)时,蓄电器滑触线切换部45B将第一开关26B断开(步骤SG9)。
蓄电器滑触线切换部45B将第二开关27B连接(步骤SG10)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的高压侧(二次侧)的电压进行调整(步骤SG11)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SG12)。
当在步骤SG12中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差不小于规定值(步骤SG12:否)时,蓄电器滑触线切换部45B返回步骤SG11的处理。
当在步骤SG12中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差小于规定值(步骤SG12:是)时,蓄电器滑触线切换部45B使集电弓6上升(步骤SG13)。
蓄电器滑触线切换部45B判定出已开始从滑触线13受电,而使滑触线受电标志为ON(步骤SG14)。
当在步骤SG4中判定为车辆通过预测位置不位于滑触线切换区间内(步骤SG4:否)时,蓄电器滑触线切换部45B对车辆通过预测位置是否位于蓄电器切换区间内或滑触线区间外进行判定(步骤SG15)。
当在步骤SG15中判定为车辆通过预测位置位于蓄电器切换区间内或滑触线区间外(步骤SG15:是)、或者在步骤SG1中判定为滑触线受电允许标志并非为ON(步骤SG1:否)时,蓄电器滑触线切换部45B对滑触线受电标志是否为ON进行判定(步骤SG16)。
当在步骤SG16中判定为滑触线受电标志为ON(步骤SG16:是)时,蓄电器滑触线切换部45B使集电弓6下降(步骤SG17)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的高压侧的电压进行调整(步骤SG18)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的高压侧的电压与功率型蓄电器35B的电池电压Vbat的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SG19)。
当在步骤SG19中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与功率型蓄电器35B的电池电压Vbat的差不小于规定值(步骤SG19:否)时,蓄电器滑触线切换部45B返回步骤SG18的处理。
当在步骤SG19中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与功率型蓄电器35B的电池电压Vbat的差小于规定值(步骤SG19:是)时,蓄电器滑触线切换部45B将第一开关26B连接(步骤SG20)。
蓄电器滑触线切换部45B将第二开关27B断开(步骤SG21)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的低压侧(一次侧)的电压进行调整(步骤SG22)。
蓄电器滑触线切换部45B对DC/DC转换器24的低压侧的电压与电池电压Vbat1的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SG23)。
当在步骤SG23中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与电池电压Vbat1的差不小于规定值(步骤SG23:否)时,蓄电器滑触线切换部45B返回步骤SG22的处理。
当在步骤SG23中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与电池电压Vbat1的差小于规定值(步骤SG23:是)时,蓄电器滑触线切换部45B判定已停止从滑触线13受电,使滑触线受电标志为OFF(步骤SG24)。
当步骤SG14的处理结束、在步骤SG6中判定为功率型蓄电器35B的SOC不为阈值以上(步骤SG6:否)、在步骤SG15中判定为车辆通过预测位置不位于蓄电器切换区间内或滑触线区间外(步骤SG15:否)、在步骤SG16中判定为滑触线受电标志为OFF(步骤SG16:否)、及步骤SG24的处理结束时,结束处理。
图24是表示实施方式的运载车辆1的控制方法的一个示例的流程图。图24表示的是具有图17所示的能量供给系统17的运载车辆1对功率型蓄电器35B进行充电时的运载车辆1的控制方法。
滑触线蓄电器充电部46对滑触线电池充电允许标志是否为ON进行判定(步骤SH1)。
当在步骤SH1中判定为滑触线电池充电允许标志为ON(步骤SH1:是)时,滑触线蓄电器充电部46对滑触线受电标志是否为ON进行判定(步骤SH2)。
当在步骤SH2中判定为滑触线受电标志为ON(步骤SH2:是)时,滑触线蓄电器充电部46对功率型蓄电器35B的SOC进行计算(步骤SH3)。
滑触线蓄电器充电部46对在步骤SH3中计算出的功率型蓄电器35B的SOC是否为预先设定的阈值以下进行判定(步骤SH4)。
当在步骤SH4中判定为功率型蓄电器35B的SOC为阈值以下(步骤SH4:是)时,滑触线蓄电器充电部46对DC/DC转换器24的低压侧(一次侧)的电压及电流进行调整,对功率型蓄电器35B进行充电(步骤SH5),并返回步骤SH2的处理。
当在步骤SH1中判定为滑触线电池充电允许标志为OFF(步骤SH1:否)、在步骤SH2中判定为滑触线受电标志为OFF(步骤SH2:否)、及在步骤SH4中判定为功率型蓄电器35B的SOC超过阈值(步骤SH4:否)时,滑触线蓄电器充电部46对DC/DC转换器24的一次侧的电压及电流进行调整,停止对功率型蓄电器35B进行充电(步骤SH6),并结束处理。
效果
如上所述,根据实施方式,从滑触线13向运载车辆1供电。另外,运载车辆1的能量型蓄电器29得以被充电。从滑触线13及能量型蓄电器29中的至少一方向运载车辆1的行驶驱动马达8供给电力。行驶驱动马达8基于来自滑触线13及能量型蓄电器29中至少一方的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。基于行驶驱动马达8所产生的驱动力,运载车辆1得以行驶。由于不会从运载车辆1排出废气,所以能够抑制对作业现场的环境污染。
如参照图17等所说明的那样,设置有能够转换滑触线13的滑触线电压Vtry及能量型蓄电器29的电池电压Vbat1两者的DC/DC转换器24。由于一个DC/DC转换器24既被用于滑触线电压Vtry的转换又被用于电池电压Vbat1的转换,所以能够抑制能量供给系统17的成本增加及过大化。
当运载车辆1在上坡路上行驶时,行驶驱动马达8基于来自滑触线13的电力而进行驱动。在上坡路上,基于高输出的外部供电,能够实现高速行驶,从而提高生产性。另外,通过在高负荷的滑触线区间内使用滑触线电力,能够降低能量型蓄电器29的电力消耗量。
来自滑触线13的剩余电力被用于对功率型蓄电器35B进行充电。行驶驱动马达8基于来自功率型蓄电器35B的电力而进行驱动,从而在与滑触线区间不同的行驶路线上行驶时,也能够降低能量型蓄电器29的电力消耗量。
第三实施方式
对第三实施方式进行说明。以下说明中,对与上述实施方式相同或等同的构成要素标注相同的符号,并简化或省略该构成要素的说明。
能量供给系统
图25是表示实施方式的能量供给系统17的一个示例的硬件框图。
能量供给系统17具有滑触供电线16、电线19、电线30、蓄电器29B、DC/DC转换器24、第一开关25、第二开关26及第三开关27。
电线30与电线19并联配置。第一开关25配置于蓄电器29B与DC/DC转换器24之间的电线19上。第二开关26配置于DC/DC转换器24与车辆驱动系统18之间的电线19上。第二开关26配置于滑触供电线16和电线19的连接部与车辆驱动系统18之间的电线19上。第三开关27配置于电线30。电线30的一端部连接于第一开关25与DC/DC转换器24之间的电线19。电线30的另一端部连接于第二开关26与车辆驱动系统18之间的电线19。电线30的另一端部经由电线20连接于第二开关26与车辆驱动系统18之间的电线19。
DC/DC转换器24用于转换滑触线13的滑触线电压Vtry及蓄电器29B的电池电压Vbat1。DC/DC转换器24配置于第一开关25与第二开关26之间的电线19上。滑触供电线16连接于DC/DC转换器24与第二开关26之间的电线19。
DC/DC转换器24是既能够从一次侧向二次侧输出电力,又能够从二次侧向一次侧输出电力的双向DC/DC转换器。DC/DC转换器24的一次侧是低压侧。DC/DC转换器24的二次侧是高压侧。DC/DC转换器24的一次侧是蓄电器29B侧,DC/DC转换器24的二次侧是滑触供电线16侧(车辆驱动系统18侧)。
DC/DC转换器24将电池电压Vbat1以规定的升压比β进行升压。DC/DC转换器24将滑触线电压Vtry以规定的降压比ε进行降压。从滑触线13及蓄电器29B中的至少一方经由DC/DC转换器24向车辆驱动系统18供给电力。由DC/DC转换器24转换所得的滑触线电压Vtry及电池电压Vbat1中的至少一方被施加至车辆驱动系统18的行驶驱动马达8。
第一开关25、第二开关26及第三开关27构成在第一状态与第二状态之间进行切换的切换机构,所述第一状态是指从滑触线13经由DC/DC转换器24向车辆驱动系统18供给电力的状态,所述第二状态是指从蓄电器29B经由DC/DC转换器24向车辆驱动系统18供给电力的状态。
通过控制第一开关25、第二开关26及第三开关27,而能够在从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态、与从蓄电器29B向车辆驱动系统18供电的第二状态之间进行切换。通过向车辆驱动系统18供电,从而使行驶驱动马达8进行驱动。
在从滑触线13向车辆驱动系统18供电的情况下,第一开关25断开,第二开关26断开,第三开关27连接。来自滑触线13的电力从DC/DC转换器24的二次侧输入至DC/DC转换器24,并以规定的降压比ε进行降压后,经由电线30及第三开关27供给至车辆驱动系统18。行驶驱动马达8基于来自滑触线13的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。
在从蓄电器29B向车辆驱动系统18供电的情况下,第一开关25连接,第二开关26连接,第三开关27断开。来自蓄电器29B的电力经由第一开关25从DC/DC转换器24的一次侧输入至DC/DC转换器24,并以规定的升压比β进行升压后,经由第二开关26供给至车辆驱动系统18。行驶驱动马达8基于来自蓄电器29B的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。
通过使第一开关25连接,第二开关26断开,第三开关27断开,蓄电器29B得以由从滑触线13经由DC/DC转换器24供给来的电力充电。
DC/DC转换器24是既能够用于滑触线电压Vtry的转换又能够用于电池电压Vbat1的转换的共用DC/DC转换器。由于DC/DC转换器24既能够用于从滑触线13向车辆驱动系统18供电,又能够用于从蓄电器29B向车辆驱动系统18供电,所以能够抑制能量供给系统17的成本增加。另外,由于滑触线电压Vtry的转换与电池电压Vbat1的转换共用一个DC/DC转换器24,所以能够抑制能量供给系统17的过大化。
图26是表示实施方式的控制装置10的一个示例的软件框图。
控制装置10具有能量控制部47、车辆工作控制部48、车辆信息存储部50、地形信息存储部51、能量切换控制部44C及监控器控制部53。能量切换控制部44C具有蓄电器滑触线切换部45C。
车辆工作控制部48对表示行驶装置4的行驶速度的车速进行监控。
车辆信息存储部50获取位置传感器9的检测数据。位置传感器9对车身3的当前位置进行检测。车辆信息存储部50获取位置传感器9的检测数据,来监控车身3的当前位置。
地形信息存储部51用于存储作业现场的地图信息。如后文所述,在作业现场规定有滑触线切换区间、滑触线区间及蓄电器切换区间。实施方式中,地图信息包含滑触线切换区间的位置信息、滑触线区间的位置信息及蓄电器切换区间的位置信息。
蓄电器滑触线切换部45C对包含第一开关25、第二开关26及第三开关27的切换机构进行控制,从而在从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态、及从蓄电器29B向车辆驱动系统18供电的第二状态之间进行切换。蓄电器滑触线切换部45C基于从第一输入部61输入的滑触线受电允许信号(滑触线受电允许标志)、从地形信息存储部51输入的包含滑触线区间的位置信息的地图信息、从车辆信息存储部50输入的车身3的当前位置、从车辆信息存储部50输入的滑触线受电标志、及从车辆工作控制部48输入的车速,来控制切换机构,以在第一状态与第二状态之间进行切换。
蓄电器滑触线切换部45C将表示已从蓄电器滑触线切换控制切换为滑触线受电状态的滑触线受电标志发送至车辆信息存储部50。车辆信息存储部50存储滑触线受电标志。
监控器控制部53基于来自车辆信息存储部50的滑触线受电标志,使监控器54显示滑触线受电状况。
图27是表示实施方式的能量供给系统17的动作的一个示例的概念图。如图27所示,滑触线13设置于作业现场的上坡路。在作业现场的行驶路线内规定有滑触线切换区间、滑触线区间及蓄电器切换区间。滑触线切换区间被规定于上坡路之前。滑触线区间被规定于上坡路上。蓄电器切换区间被规定于上坡路之后。
蓄电器滑触线切换部45C在滑触线切换区间之前的蓄电器行驶区间内,以使车辆驱动系统18基于从蓄电器29B输出的电力而进行驱动的方式,控制切换机构。
在滑触线切换区间内,蓄电器滑触线切换部45C以使从蓄电器29B向车辆驱动系统18供电的第二状态被切换为从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态的方式,控制切换机构。滑触线切换区间是停止从蓄电器29B输出电力,运载车辆1以惯性滑行的惯性滑行区间。
滑触线区间是只通过来自滑触线13的供电来使车辆驱动系统18进行驱动的滑触供电行驶区间。在滑触线区间内,蓄电器滑触线切换部45C以维持从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态的方式,控制切换机构。
在蓄电器切换区间内,蓄电器滑触线切换部45C以使从滑触线13向车辆驱动系统18供电的第一状态被切换为从蓄电器29B向车辆驱动系统18供电的第二状态的方式,控制切换机构。蓄电器切换区间是停止从滑触线13受电,运载车辆1以惯性滑行的惯性滑行区间。
蓄电器滑触线切换部45C在蓄电器切换区间之后的蓄电器行驶区间内,以使车辆驱动系统18基于从蓄电器29B输出的电力而进行驱动的方式,控制切换机构。
图28是表示实施方式的运载车辆1的控制方法的一个示例的流程图。图28表示的是具有图25所示的能量供给系统17的运载车辆1在图27所示的上坡路上行驶时的运载车辆1的控制方法。
当运载车辆1在蓄电器行驶区间内行驶时,蓄电器滑触线切换部45C以使从蓄电器29B向车辆驱动系统18供电的方式,控制切换机构。使第一开关25连接,第二开关26连接,第三开关27断开。
蓄电器滑触线切换部45C对滑触线受电允许标志是否为ON进行判定(步骤SJ1)。
当在步骤SJ1中判定为滑触线受电允许标志为ON(步骤SJ1:是)时,蓄电器滑触线切换部45C基于从车辆信息存储部50输入的车身3的当前位置、及从车辆工作控制部48输入的车速,计算车辆通过预测位置(步骤SJ2)。
蓄电器滑触线切换部45C从地形信息存储部51接收作业现场的地图信息(步骤SJ3)。
蓄电器滑触线切换部45C对车辆通过预测位置是否位于滑触线切换区间内进行判定(步骤SJ4)。
当在步骤SJ4中判定为车辆通过预测位置位于滑触线切换区间内(步骤SJ4:是)时,蓄电器滑触线切换部45C基于车速,计算可惯性滑行距离(步骤SJ5)。
蓄电器滑触线切换部45C对在步骤SJ5中计算出的可惯性滑行距离是否为预先设定的阈值以上进行判定(步骤SJ6)。
当在步骤SJ6中判定为可惯性滑行距离为阈值以上(步骤SJ6:是)时,蓄电器滑触线切换部45C使蓄电器29B停止输出电力(步骤SJ7)。
蓄电器滑触线切换部45C将第一开关25断开(步骤SJ8)。
蓄电器滑触线切换部45C对DC/DC转换器24的低压侧(一次侧)的电压进行调整(步骤SJ9)。
蓄电器滑触线切换部45C对DC/DC转换器24的低压侧的电压与逆变器37、42的车辆电压Vveh的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SJ10)。
当在步骤SJ10中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与车辆电压Vveh的差不小于规定值(步骤SJ10:否)时,蓄电器滑触线切换部45C返回步骤SJ9的处理。
当在步骤SJ10中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与车辆电压Vveh的差小于规定值(步骤SJ10:是)时,蓄电器滑触线切换部45C将第三开关27连接(步骤SJ11)。
蓄电器滑触线切换部45C将第二开关26断开(步骤SJ12)。
蓄电器滑触线切换部45C对DC/DC转换器24的高压侧(二次侧)的电压进行调整(步骤SJ13)。
蓄电器滑触线切换部45C对DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SJ14)。
当在步骤SJ14中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差不小于规定值(步骤SJ14:否)时,蓄电器滑触线切换部45C返回步骤SJ13的处理。
当在步骤SJ14中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与滑触线电压Vtry的差小于规定值(步骤SJ14:是)时,蓄电器滑触线切换部45C使集电弓6上升(步骤SJ15)。
蓄电器滑触线切换部45C判定出已开始从滑触线13受电,而使滑触线受电标志为ON(步骤SJ16)。
当在步骤SJ4中判定为车辆通过预测位置不位于滑触线切换区间内(步骤SJ4:否)时,蓄电器滑触线切换部45C对车辆通过预测位置是否位于蓄电器切换区间内或滑触线区间外进行判定(步骤SJ17)。
当在步骤SJ17中判定为车辆通过预测位置位于蓄电器切换区间内或滑触线区间外(步骤SJ17:是)、或者在步骤SJ1中判定为滑触线受电允许标志并非为ON(步骤SJ1:否)时,蓄电器滑触线切换部45C对滑触线受电标志是否为ON进行判定(步骤SJ18)。
当在步骤SJ18中判定为滑触线受电标志为ON(步骤SJ18:是)时,蓄电器滑触线切换部45C使集电弓6下降(步骤SJ19)。
蓄电器滑触线切换部45C对DC/DC转换器24的高压侧的电压进行调整(步骤SJ20)。
蓄电器滑触线切换部45C对DC/DC转换器24的高压侧的电压与车辆电压Vveh的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SJ21)。
当在步骤SJ21中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与车辆电压Vveh的差不小于规定值(步骤SJ21:否)时,蓄电器滑触线切换部45C返回步骤SJ20的处理。
当在步骤SJ21中判定为DC/DC转换器24的高压侧的电压与车辆电压Vveh的差小于规定值(步骤SJ21:是)时,蓄电器滑触线切换部45C将第二开关26连接(步骤SJ22)。
蓄电器滑触线切换部45C将第三开关27断开(步骤SJ23)。
蓄电器滑触线切换部45C对DC/DC转换器24的低压侧(一次侧)的电压进行调整(步骤SJ24)。
蓄电器滑触线切换部45C对DC/DC转换器24的低压侧的电压与电池电压Vbat1的差是否小于预先设定的规定值进行判定(步骤SJ25)。
当在步骤SJ25中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与电池电压Vbat1的差不小于规定值(步骤SJ25:否)时,蓄电器滑触线切换部45C返回步骤SJ24的处理。
当在步骤SJ25中判定为DC/DC转换器24的低压侧的电压与电池电压Vbat1的差小于规定值(步骤SJ25:是)时,蓄电器滑触线切换部45C将第一开关25连接(步骤SJ26)。
蓄电器滑触线切换部45C使蓄电器29B开始输出电力(步骤SJ27)。
蓄电器滑触线切换部45C判定出已停止从滑触线13受电,而使滑触线受电标志为OFF(步骤SJ28)。
当步骤SJ16的处理结束、在步骤SJ6中判定为可惯性滑行距离不为阈值以上(步骤SJ6:否)、在步骤SJ17中判定为车辆通过预测位置不位于蓄电器切换区间内或滑触线区间外(步骤SJ17:否)、在步骤SJ18中判定为滑触线受电标志为OFF(步骤SJ18:否)、及步骤SJ28的处理结束时,结束处理。
效果
如上所述,根据实施方式,从滑触线13向运载车辆1供电。另外,运载车辆1的蓄电器29B由从滑触线13经由DC/DC转换器24供给来的电力充电。能够在从滑触线13经由DC/DC转换器24向运载车辆1的行驶驱动马达8供给电力的第一状态、与从蓄电器29B经由DC/DC转换器24向行驶驱动马达供给电力的第二状态之间进行切换。行驶驱动马达8基于来自滑触线13及蓄电器29B中至少一方的电力,产生使后轮11R旋转的驱动力。基于行驶驱动马达8所产生的驱动力,运载车辆1得以行驶。由于不会从运载车辆1排出废气,所以能够抑制对作业现场的环境污染。
计算机系统
图29是表示实施方式的计算机系统1000的框图。上述的控制装置10包含计算机系统1000。计算机系统1000具有:处理器1001,诸如CPU(Central Processing Unit,中央处理器);主内存1002,其包含诸如ROM(Read Only Memory,只读存储器)这种非易失性存储器、及诸如RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)这种易失性存储器;存储器1003;以及接口1004,其包含输入输出电路。上述控制装置10的功能作为计算机程序,被存储在存储器1003内。处理器1001将计算机程序从存储器1003中读取并加载至主内存1002,按照计算机程序来执行上述处理。此外,计算机程序也可以经由网络传送至计算机系统1000。
其他实施方式
上述实施方式中,在作业现场行驶而运载货物的自卸车等运载车辆由滑触线13供电。其他实施方式中,也可以不是运载车辆,而是作业机械由滑触线13供电。
上述实施方式中,蓄电器35由来自滑触线13及燃料电池7中的至少一方的电力充电。蓄电器35也可以通过再生制动来充电。
上述实施方式中,功率型蓄电器35B由来自滑触线13及能量型蓄电器29中的至少一方的电力充电。功率型蓄电器35B也可以通过再生制动来充电。
符号说明
1…运载车辆,2…车斗,3…车身,4…行驶装置,5…滑触线受电装置,6…集电弓,7…燃料电池,8…行驶驱动马达,9…位置传感器,10…控制装置,11…车轮,11F…前轮,11R…后轮,12…轮胎,12F…前轮胎,12R…后轮胎,13…滑触线,14…发电站,15…直流变电站,16…滑触供电线,17…能量供给系统,18…车辆驱动系统,19…电线,20…电线,21…DC/DC转换器,22…DC/DC转换器,23…DC/DC转换器,24…DC/DC转换器,25…第一开关,26…第二开关,26B…第一开关,27…第三开关,27B…第二开关,28…二极管,29…能量型蓄电器,29B…蓄电器,30…电线,31…充电端口,32…二极管,33…氢罐,34…氢供给装置,35…蓄电器,35B…功率型蓄电器,36…电压转换装置,37…逆变器,38…泵驱动马达,39…液压泵,40…控制阀,41…举升缸,42…逆变器,43…减速机构,44…能量切换控制部,44B…能量切换控制部,44C…能量切换控制部,45…FC滑触线切换部,45B…蓄电器滑触线切换部,45C…蓄电器滑触线切换部,46…滑触线蓄电器充电部,47…能量控制部,48…车辆工作控制部,50…车辆信息存储部,51…地形信息存储部,53…监控器控制部,54…监控器,56…加速制动踏板,57…变速杆,58…升降杆,61…第一输入部,62…第二输入部,1000…计算机系统,1001…处理器,1002…主内存,1003…存储器,1004…接口。

Claims (20)

1.一种运载车辆,其特征在于,具备:
车斗;
车身,其支承所述车斗;
行驶装置,其具有驱动轮,且支承所述车身;
滑触线受电装置,其由滑触线供电;
燃料电池,其使氢与氧发生电化学反应而发电;以及
电动马达,其基于来自所述滑触线及所述燃料电池中至少一方的电力,产生使所述驱动轮旋转的驱动力。
2.根据权利要求1所述的运载车辆,其特征在于,具备:
第一DC/DC转换器,其用于转换所述滑触线的电压,
由所述第一DC/DC转换器转换所得的电压被施加至所述电动马达。
3.根据权利要求1所述的运载车辆,其特征在于,具备:
第二DC/DC转换器,其用于转换所述燃料电池的电压,
由所述第二DC/DC转换器转换所得的电压被施加至所述电动马达。
4.根据权利要求1所述的运载车辆,其特征在于,具备:
共用DC/DC转换器,其用于转换所述滑触线的电压及所述燃料电池的电压,
由所述共用DC/DC转换器转换所得的电压被施加至所述电动马达。
5.根据权利要求4所述的运载车辆,其特征在于,具备:
切换机构,其用于在第一状态与第二状态之间进行切换,所述第一状态是从所述滑触线经由所述共用DC/DC转换器向所述电动马达供给电力的状态,所述第二状态是从所述燃料电池经由所述共用DC/DC转换器向所述电动马达供给电力的状态。
6.根据权利要求5所述的运载车辆,其特征在于,具备:
位置传感器,其用于检测所述车身的当前位置;
地形信息存储部,其用于存储作业现场的地图信息;以及
FC滑触线切换部,其基于所述当前位置及所述地图信息,控制所述切换机构,以使所述切换机构在所述第一状态与所述第二状态之间进行切换。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的运载车辆,其特征在于,具备:
蓄电器,其由来自所述滑触线及所述燃料电池中的至少一方的电力充电,
所述电动马达基于来自所述蓄电器的电力,产生所述驱动力。
8.根据权利要求7所述的运载车辆,其特征在于,具备:
第三DC/DC转换器,其用于转换所述蓄电器的电压,
由所述第三DC/DC转换器转换所得的电压被施加至所述电动马达。
9.根据权利要求7或8所述的运载车辆,其特征在于,具备:
滑触线蓄电器充电部,其基于所述蓄电器的充电状态,通过来自所述滑触线的电力对所述蓄电器进行充电。
10.一种运载车辆,其特征在于,具备:
车斗;
车身,其支承所述车斗;
行驶装置,其具有驱动轮,且支承所述车身;
滑触线受电装置,其由滑触线供电;
第一蓄电器,其经由充电端口而得以被充电;以及
电动马达,其基于来自所述滑触线及所述第一蓄电器中至少一方的电力,产生使所述驱动轮旋转的驱动力。
11.根据权利要求10所述的运载车辆,其特征在于,具备:
第一DC/DC转换器,其用于转换所述滑触线的电压,
由所述第一DC/DC转换器转换所得的电压被施加至所述电动马达。
12.根据权利要求10所述的运载车辆,其特征在于,具备:
第二DC/DC转换器,其用于转换所述第一蓄电器的电压,
由所述第二DC/DC转换器转换所得的电压被施加至所述电动马达。
13.根据权利要求10所述的运载车辆,其特征在于,具备:
共用DC/DC转换器,其用于转换所述滑触线的电压及所述第一蓄电器的电压,
由所述共用DC/DC转换器转换所得的电压被施加至所述电动马达。
14.根据权利要求13所述的运载车辆,其特征在于,具备:
切换机构,其用于在第一状态与第二状态之间进行切换,所述第一状态是从所述滑触线经由所述共用DC/DC转换器向所述电动马达供给电力的状态,所述第二状态是从所述第一蓄电器经由所述共用DC/DC转换器向所述电动马达供给电力的状态。
15.根据权利要求14所述的运载车辆,其特征在于,具备:
位置传感器,其用于检测所述车身的当前位置;
地形信息存储部,其用于存储作业现场的地图信息;以及
蓄电器滑触线切换部,其基于所述当前位置及所述地图信息,控制所述切换机构,以使所述切换机构在所述第一状态与所述第二状态之间进行切换。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的运载车辆,其特征在于,具备:
第二蓄电器,其由来自所述滑触线及所述第一蓄电器中的至少一方的电力充电,
所述电动马达基于来自所述第二蓄电器的电力,产生所述驱动力。
17.根据权利要求16所述的运载车辆,其特征在于,具备:
第三DC/DC转换器,其用于转换所述第二蓄电器的电压,
由所述第三DC/DC转换器转换所得的电压被施加至所述电动马达。
18.根据权利要求16或17所述的运载车辆,其特征在于,具备:
滑触线蓄电器充电部,其基于所述第二蓄电器的充电状态,通过来自所述滑触线的电力对所述第二蓄电器进行充电。
19.一种运载车辆的控制方法,其特征在于,包括:
从滑触线向运载车辆供电;
使所述运载车辆的燃料电池发电;
从所述滑触线及所述燃料电池中的至少一方向所述运载车辆的电动马达供给电力;以及
通过所述电动马达所产生的驱动力,使所述运载车辆行驶。
20.一种运载车辆的控制方法,其特征在于,包括:
从滑触线向运载车辆供电;
对所述运载车辆的蓄电器进行充电;
从所述滑触线及所述蓄电器中的至少一方向所述运载车辆的电动马达供给电力;以及
通过所述电动马达所产生的驱动力,使所述运载车辆行驶。
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