JP2015231777A - Mine hybrid dump-truck - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybrid dump-truck capable of improving fuel consumption reduction effect by electric power charged in a power storage device.SOLUTION: A mine hybrid dump-truck comprises: an engine 4; a generator 2 driven by the engine 4; motors 1L and 1R for driving wheels 7L and 7R, respectively using electric power generated by the generator 2; and a power storage device 9a configured to be able to be charged with the electric power generated by the motors 1L and 1R and supplying the charged electric power to the motors 1L and 1R. The mine hybrid dump-truck further comprises a control unit for controlling the power storage device 9a to be charged and discharged, the control unit controlling a discharge quantity of the power storage device 9a so that a remaining stored electric quantity of the power storage device 9a at a loading location is smaller than a remaining stored electric quantity of the power storage device 9a at an unloading location.

Description

本発明は、鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックに係わり、蓄電装置の放電制御に関する。   The present invention relates to a hybrid dump truck for mining, and relates to discharge control of a power storage device.

非特許文献１には、海外のマイニングにおける超大型建機の稼働例が紹介されており、その中に露天掘り鉱山の例としてオープンピットマイニング（Open Pit Mining）とストリップマイニング（Strip Mining）とが写真により紹介されている（第２，４及び５頁参照）。これらのうちオープンピットマイニングでは、剥土を採掘場所から離れた場所に堆積して、ピットを掘り進める。採掘が進むに従ってピットは深くなり、採掘した鉱石の運搬距離が延びていく。非特許文献１の写真でも運搬距離の長大さが窺える。   Non-Patent Document 1 introduces an example of the operation of an ultra-large construction machine in overseas mining. Among them, open pit mining and strip mining are examples of open-pit mines. (See pages 2, 4 and 5). Among these, in open pit mining, stripping soil is deposited at a location away from the mining site, and the pit is dug. As the mining progresses, the pits become deeper and the transport distance of the mined ore increases. The photograph of Non-Patent Document 1 also shows the long transportation distance.

鉱石の採掘現場（鉱石や剥土の積込場）と剥土の堆積場所（以下、放土場と呼ぶ）とを結ぶ運搬経路における昇降形態は、オープンピットマイニングの形態によって異なる。例えば、平地からピットを掘り進める場合は、放土場はピットが開口する平面部に位置し、積込場はピットの底部に位置する。このため放土場から積込場までの経路は主として下り坂となり、積込場から放土場までの、鉱石や剥土の運搬経路は、主として登り坂（上り坂）となる。また、山の上部からピットを掘り進める場合は、放土場はピットが開口する山の上部から下った低部に設けられる。このため放土場から積込場までの経路は、放土場からピットの開口部（ピット入口）までの長い登り坂と、ピットの開口部から積込場までの長い下り坂とで構成される。また、鉱石や剥土を運搬する、積込場から放土場までの経路も、積込場からピットの開口部（ピット出口）までの長い登り坂と、ピットの開口部から放土場までの長い下り坂とで構成される。   The form of ascending / descending in the transport route that connects the ore mining site (loading place for ore and stripping) and the place where stripping soil is deposited (hereinafter referred to as earthing ground) varies depending on the form of open pit mining. For example, when digging a pit from a flat ground, the earthmoving field is located in the plane part where the pit opens, and the loading field is located in the bottom part of the pit. For this reason, the route from the dumping site to the loading site is mainly downhill, and the transport route of ore and stripping from the loading site to the dumping site is mainly uphill (uphill). In addition, when digging a pit from the top of the mountain, the earthmoving ground is provided in the lower part of the mountain where the pit opens. For this reason, the route from the dumping ground to the loading site consists of a long uphill from the landing site to the pit opening (pit entrance) and a long downhill from the pit opening to the loading site. The In addition, the route from the loading site to the dumping ground for transporting ore and stripping is also a long uphill from the loading site to the pit opening (pit exit), and from the pit opening to the dumping ground. It consists of a long downhill.

オープンピットマイニングでは、鉱石や剥土を積込場から放土場まで運搬するために、大型のダンプトラックが積込場と放土場との間の決められた経路を繰り返し往復運転される。このようなダンプトラックは、オフロードダンプトラック或いは鉱山用（マイニング用）ダンプトラックなどと呼ばれる。   In open pit mining, large dump trucks are repeatedly reciprocated along a predetermined route between the loading site and the dumping site to transport ore and stripping soil from the loading site to the dumping site. Such a dump truck is called an off-road dump truck or a mining (mining) dump truck.

上述したオープンピットマイニングなどで用いられるダンプトラックとして、電気式のダンプトラックが知られている。電気式のダンプトラックは、従来、エンジンの回転エネルギーを発電機により電気エネルギーに変換し、インバータ、モータに供給することで車輪を駆動している。近年ではエンジンの燃費向上を図るため、車体に蓄電装置を搭載し、減速時に発生する回生エネルギーを電力として回収することで、新たな動力源として使用するハイブリッドシステムが提案されている。このようなハイブリッドシステムは、蓄電装置における充放電の管理が重要である。特に放電側の制御は、エンジンの動力を補助できることから燃料消費量低減に係わる重要な制御である。   As a dump truck used in the above-described open pit mining or the like, an electric dump truck is known. Conventionally, an electric dump truck drives wheels by converting rotational energy of an engine into electric energy by a generator and supplying it to an inverter and a motor. In recent years, in order to improve the fuel consumption of an engine, a hybrid system has been proposed in which a power storage device is mounted on a vehicle body, and regenerative energy generated during deceleration is recovered as electric power to be used as a new power source. In such a hybrid system, it is important to manage charge and discharge in the power storage device. In particular, the control on the discharge side is an important control for reducing the fuel consumption because the power of the engine can be assisted.

特許文献１には、ハイブリッドシステムを搭載したオフロードダンプトラックが記載されており、駆動用モータの要求出力がエンジンの出力より大きくなる場合に、蓄電装置から放電を行う方式が開示されている。   Patent Document 1 describes an off-road dump truck equipped with a hybrid system, and discloses a method of discharging from a power storage device when a required output of a drive motor is larger than an output of an engine.

一方、特許文献２記載には、宅配トラック、バス、ハイヤー、レッカー車などの一般道路を走行する車両について、車重が大きくなる場合に、蓄電電力をあらかじめ増加させ、充電した電力を駆動力が不足した場合に使用する方式が開示されている。以上の様に、特許文献１および２の双方とも車重の増加や登り勾配の走行時など、駆動力が大きくなる場合に蓄電装置からの放電量を増やすことでエンジンの燃料消費量を低減している。   On the other hand, in Patent Document 2, for vehicles traveling on general roads such as delivery trucks, buses, hires, tow trucks, etc., when the vehicle weight increases, the stored power is increased in advance and the charged power is insufficient for driving power. A method to be used in such a case is disclosed. As described above, both Patent Documents 1 and 2 reduce the fuel consumption of the engine by increasing the amount of discharge from the power storage device when the driving force increases, such as when the vehicle weight increases or the vehicle travels on an ascending slope. ing.

特開２０００−２９９９０１号公報JP 2000-299901 A 特開２００３−１１１２０９号公報JP 2003-111209 A

”海外のマイニングにおける超大型建機の稼働例について”、［online］、２００８年１２月４日、ダンプトラック技術委員会、［２０１４年２月２８日検索］、インターネット＜URL：http://www.jcmanet.or.jp/kikaibukai/dump/pdf/kadourei.pdf＞“Operation example of ultra-large construction machinery in overseas mining”, [online], December 4, 2008, Dump Truck Technical Committee, [Search February 28, 2014], Internet <URL: http: // www.jcmanet.or.jp/kikaibukai/dump/pdf/kadourei.pdf>

しかしながら、特許文献１および２の方式では、蓄電装置からの放電電力に対する燃費消費量削減効果を十分に得られない事がある。通常、エンジンや発電機などの車輪にエネルギーを伝達するコンポーネントは、使用する頻度が高くかつエネルギー量も大きくなる動作領域（回転体で言えば、回転数と出力パワーで決まる２次元平面の一部）を効率が最大になる様に設計する。これは、コンポーネントにおけるエネルギー損失を最小にするためである。鉱山用のダンプトラックに代表される運搬機器では、積載状態において使用する動作領域、つまり高出力の領域を高効率に設計する。特にエンジンや発電機は回転数が高いほど出力が大きくなるため、回転数とコンポーネント出力とに対する効率分布は定性的には図２２（ａ）に示すような分布となる。図２２（ｂ）は、図２２（ａ）について横軸を駆動パワー、縦軸をコンポーネントの効率で書き直した場合のグラフである。ここで、駆動パワーは重量に対して比例するので、横軸を積載量と考えても良い。図２２から分かることは、低出力ほどエネルギーの損失が多い、つまり燃料の無駄が増加するという事である。   However, in the methods of Patent Documents 1 and 2, the fuel consumption reduction effect for the discharged power from the power storage device may not be sufficiently obtained. Normally, components that transmit energy to wheels such as engines and generators are used frequently and use large amounts of energy (in the case of a rotating body, a part of a two-dimensional plane determined by the number of revolutions and output power). ) Is designed to maximize efficiency. This is to minimize energy loss in the component. In a transport device represented by a dump truck for a mine, an operation region used in a loaded state, that is, a high output region is designed with high efficiency. In particular, since the output of the engine and the generator increases as the rotational speed increases, the efficiency distribution with respect to the rotational speed and the component output is qualitatively as shown in FIG. FIG. 22B is a graph when FIG. 22A is rewritten with the driving power on the horizontal axis and the component efficiency on the vertical axis. Here, since the driving power is proportional to the weight, the horizontal axis may be considered as the loading amount. It can be seen from FIG. 22 that the lower the output, the more energy is lost, that is, the waste of fuel increases.

ここで、蓄電装置によるエンジンの燃料消費量削減効果を考える。図２３（ａ）は、ハイブリッド式車両のエネルギー伝達系を簡易的にブロック図にし、コンポごとの効率や出力を表している。ここで、蓄電装置からの放電により削減できる燃料消費量削減量（ΔF[g/h]）を計算すると、数１の様になり、最終的に数２の様になる。   Here, the fuel consumption reduction effect of the engine by the power storage device is considered. FIG. 23A is a simplified block diagram of the energy transmission system of the hybrid vehicle, and shows the efficiency and output for each component. Here, when the fuel consumption reduction amount (ΔF [g / h]) that can be reduced by the discharge from the power storage device is calculated, it is as shown in Equation 1 and finally as shown in Equation 2.

Figure 2015231777
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Figure 2015231777
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ここで、αは放電前から放電後にかけてのエンジン燃料消費率の変化率（α=ηE/ηE0）、βは放電前から放電後にかけての発電機効率の変化率（β=ηg/ηg0）を示す。エンジン燃料消費率は値が大きいほど、発電機効率は値が小さいほど性能が悪い事を示す。数２を見ても分かる様に、ΔFが大きくなる条件は、(1)蓄電装置からの放電量（Pb）を増やす事、(2)エンジン燃料消費率と発電機効率が悪化する領域で蓄電装置から放電する事、(3)エンジン燃料消費率と発電機効率が蓄電装置からの放電後も悪化しない事、である。この中で、(2)で記載した領域は図２２（ａ）からも分かる通り低出力の領域を示しており、公知の技術では燃料消費量の削減効果が十分に得られない事が分かる。前述の内容を図示すると図２３（ｂ）の様になる。図２３（ｂ）は、数２について縦軸をΔF、横軸をモータ要求パワーとしてグラフ化したものである。最大のモータ要求が1500kW程度のシステムの場合、最大出力であるＢ点で蓄電池から放電するより、最大出力の半分のＡ点で放電する方がおよそ25%程度の燃料消費量削減量[g/h]を向上させる事ができる。 Where α is the rate of change in engine fuel consumption from before discharge to after discharge (α = η E / η E0 ), β is the rate of change in generator efficiency from before discharge to after discharge (β = η g / η g0 ). The larger the value of the engine fuel consumption rate and the smaller the value of the generator efficiency, the worse the performance. As can be seen from Equation 2, the conditions for increasing ΔF are: (1) Increasing the amount of discharge (Pb) from the power storage device, and (2) Power storage in a region where the engine fuel consumption rate and generator efficiency deteriorate. (3) The engine fuel consumption rate and the generator efficiency are not deteriorated even after discharge from the power storage device. Among these, the region described in (2) shows a low output region as can be seen from FIG. 22 (a), and it can be seen that the effect of reducing the fuel consumption cannot be sufficiently obtained by the known technology. The above contents are illustrated in FIG. FIG. 23B is a graph of Equation 2 with the vertical axis representing ΔF and the horizontal axis representing required motor power. For systems with a maximum motor demand of around 1500 kW, approximately 25% of the reduction in fuel consumption [g / h] can be improved.

本発明は、以上のような従来技術の課題を検討し、これらの課題を解決するためになされたものである。   The present invention has been made to study the above-described problems of the prior art and to solve these problems.

従って、本発明の目的とすることころは、蓄電装置によるエンジンの燃料消費量削減効果を向上する事ができる放電制御を行う鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックを提供する事にある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Therefore, an object of the present invention is to provide a hybrid dump truck for mining that performs discharge control that can improve the fuel consumption reduction effect of the engine by the power storage device.
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本明細書及び添付図面において開示される発明のうちの代表的なものについて簡単に説明すれば、下記のとおりである。   The typical ones of the inventions disclosed in this specification and the accompanying drawings will be briefly described as follows.

すなわち、エンジンと、発電機と、車輪を駆動するモータと、モータが発電した電力を消費する抵抗器と、モータが発電した電力を充電すると共にモータに電力を供給する蓄電装置と、前記蓄電装置への充電と前記蓄電装置からの放電とを制御する制御装置とを有するハイブリッド式ダンプトラックにおいて、前記制御装置により、積込場における蓄電装置の蓄電残量が、放土場における蓄電装置の蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置の放電量を制御する。   That is, an engine, a generator, a motor that drives wheels, a resistor that consumes power generated by the motor, a power storage device that charges the power generated by the motor and supplies power to the motor, and the power storage device In the hybrid dump truck having a control device for controlling charging to the battery and discharging from the power storage device, the control device causes the power storage amount of the power storage device at the loading site to be stored in the earth storage site. The discharge amount of the power storage device is controlled so as to be smaller than the remaining amount.

上記発明によれば、鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックにおいて、搭載された蓄電装置によるエンジンの燃料消費量削減効果を向上する事が出来る。   According to the above invention, in the hybrid dump truck for mines, the effect of reducing the fuel consumption of the engine by the installed power storage device can be improved.

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。   Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.

本発明の鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックの側面図である。It is a side view of the hybrid type dump truck for mines of this invention. 本発明の実施例１に係る走行駆動システムを示す図である。It is a figure which shows the driving system which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係るEMU（エネルギーマネージメントコントロールユニット）の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of EMU (energy management control unit) which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例に係るエンジン回転数補正手段の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of the engine speed correction | amendment means based on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るECUの処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of ECU which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る直流電圧制御手段の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of the DC voltage control means which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る蓄電残量推定手段の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of the electrical storage residual amount estimation means which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例１に係る放電電力制御手段の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of the discharge power control means which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例に係るタイミングチャートと燃料消費量低減効果を示す図である。It is a figure which shows the timing chart and fuel consumption reduction effect which concern on the Example of this invention. 本発明の実施例２に係る放電電力制御手段の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of the discharge power control means which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例３に係る放電電力制御手段の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of the discharge power control means which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例に係るK１算出手段の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of the K1 calculation means based on the Example of this invention. 本発明の実施例４に係る放電電力制御手段の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of the discharge power control means which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例５に係る走行駆動システムを示す図である。It is a figure which shows the driving system which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例５に係るEMUの処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of EMU which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例５に係る放電電力制御手段の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of the discharge power control means which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例６に係る放電電力制御手段の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of the discharge power control means which concerns on Example 6 of this invention. 本発明の実施例７に係る走行駆動システムを示す図である。It is a figure which shows the traveling drive system which concerns on Example 7 of this invention. 本発明の実施例７に係るEMUの処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of EMU which concerns on Example 7 of this invention. 本発明の実施例７に係る放電電力制御手段の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of the discharge power control means which concerns on Example 7 of this invention. 本発明の実施例８に係る放電電力制御手段の処理内容を示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows the processing content of the discharge power control means which concerns on Example 8 of this invention. コンポーネントの動作点と効率について説明した図である。It is a figure explaining the operating point and efficiency of a component. ハイブリッドシステムの簡易構成ブロック図と燃料消費量削減効果を示した図である。It is the figure which showed the simple structure block diagram of the hybrid system, and the fuel consumption reduction effect.

本明細書及び添付図面において開示される発明の代表的な実施の形態について詳細に説明する。参照する図面の参照符号は、それが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するものであり、その概念に含まれる様々な変更例を包含する。   Exemplary embodiments of the invention disclosed in this specification and the accompanying drawings will be described in detail. Reference numerals in the drawings to be referred to exemplify those included in the concept of the component to which the reference numeral is attached, and include various modifications included in the concept.

本発明に係る実施例では、空荷の状態で走行する長い登り坂と、積荷（鉱石や剥土）を積載した状態で走行する長い上り坂とが存在する経路を、ハイブリッド式ダンプトラックが繰返し往復運転される場合を想定している。すなわち、山の上部にピットが開口し、放土場がピットの開口する山の上部から下った低部に設けられるオープンピットマイニングのような条件を想定している。この場合、放土場からピットの開口部（ピット入口）までの経路は長い登り坂となり、ピットの開口部から積込場までの経路は長い下り坂となる。また、積込場からピットの開口部（ピット出口）までの経路は長い登り坂となり、ピットの開口部から放土場までの、鉱石や剥土の運搬経路は長い下り坂となる。そして、鉱石や剥土を積込場から放土場まで運搬するために、ハイブリッド式ダンプトラックが上記のような積込場と放土場との間の決められた経路を繰り返し往復運転される場合を想定している。   In an embodiment according to the present invention, the hybrid dump truck repeatedly follows a path in which there is a long uphill that travels in an empty state and a long uphill that travels in a state where a load (ore or stripping) is loaded. The case of reciprocal operation is assumed. That is, a condition such as open pit mining is assumed in which a pit opens at the top of the mountain and the earthmoving field is provided at a lower part from the top of the mountain where the pit opens. In this case, the path from the earthmoving field to the pit opening (pit entrance) is a long uphill, and the path from the pit opening to the loading field is a long downhill. In addition, the route from the loading site to the pit opening (pit exit) is a long uphill, and the ore and stripping route from the pit opening to the earth release site is a long downhill. And in order to transport ore and stripping soil from the loading site to the dumping ground, the hybrid dump truck is repeatedly operated on the predetermined route between the loading site and the dumping ground as described above. Assume the case.

以下の説明では、ダンプトラックに積載する鉱石や剥土などを、積荷と呼んで説明する。   In the following description, ore and stripping loaded on a dump truck will be referred to as cargo.

本発明に係る実施例においては、積込場における蓄電装置の蓄電残量が、放土場における蓄電装置の蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置の放電量を制御する。   In the embodiment according to the present invention, the discharge amount of the power storage device is controlled so that the remaining power storage amount of the power storage device in the loading field is smaller than the remaining power storage amount of the power storage device in the earthing field.

蓄電装置における上記のような放電量の制御は、エンジンの燃料消費率（燃費）が悪化する経路部分、或いは発電機効率が悪化する経路部分において、積極的に蓄電装置から放電するように制御することで実現される。すなわち、エンジンの燃料消費率が悪化する経路部分、或いは発電機効率が悪化する経路部分では、蓄電装置に蓄電された電力で駆動輪のモータを駆動する。また、エンジンの燃料消費率が高くなる経路部分、或いは発電機効率が高くなる経路部分では、エンジンにより発電機を駆動することにより発電される電力で駆動輪のモータを駆動する。   Control of the amount of discharge as described above in the power storage device is performed so as to positively discharge from the power storage device in a route portion where the fuel consumption rate (fuel consumption) of the engine deteriorates or a route portion where the generator efficiency deteriorates. This is realized. That is, in the route portion where the fuel consumption rate of the engine deteriorates or the route portion where the generator efficiency deteriorates, the drive wheel motor is driven by the electric power stored in the power storage device. In the route portion where the fuel consumption rate of the engine is high or the route portion where the generator efficiency is high, the motor of the drive wheel is driven by the electric power generated by driving the generator by the engine.

エンジンの燃料消費率が高くなる経路部分、或いは発電機効率が高くなる経路部分としては、積荷を積載した状態での登り坂（積込場からピット出口までの経路部分）がある。積荷を積載した状態での登り坂では、エンジン或いは発電機はその回転数及び出力が最大値近傍となり、効率の高い領域で運転される。また、エンジンの燃料消費率が悪化する経路部分、或いは発電機効率が悪化する経路部分としては、空荷状態（或いは積載量が少ない状態）での登り坂（放土場からピット入口までの経路部分）がある。空荷状態での登り坂では、エンジン或いは発電機はその回転数及び出力が小さくなり、効率の低い領域で運転される。これは、上述したように、エンジンや発電機は高出力になる程、エネルギーの損失が少なくなるように設計されることによる。   As a route portion where the fuel consumption rate of the engine becomes high or a route portion where the generator efficiency becomes high, there is an uphill (a route portion from the loading place to the pit exit) in a state where a load is loaded. On the uphill with the load loaded, the engine or generator has its rotational speed and output near the maximum value and is operated in a highly efficient region. In addition, as a route portion where the fuel consumption rate of the engine deteriorates or a route portion where the generator efficiency deteriorates, the uphill in the empty state (or the state where the load is small) (the route from the earth release site to the pit entrance) Part). On an uphill in an empty state, the engine or generator is operated in a low-efficiency region because its rotational speed and output are small. As described above, this is because the engine and the generator are designed so that the higher the output, the smaller the energy loss.

本発明に係る実施例では、蓄電装置の充放電を制御する制御装置によって、放土場と積込場とを往復する経路の中で、放土場から積込場に向かう登り経路部分における放電量が最大になるように、蓄電装置の放電量を制御する。   In the embodiment according to the present invention, the discharge in the ascending route portion from the earth discharging place to the loading place in the route reciprocating between the earth releasing place and the loading place by the control device that controls charging / discharging of the power storage device. The discharge amount of the power storage device is controlled so as to maximize the amount.

鉱山用ダンプトラックは自重が100tを超えるような車両が用いられ、積荷は自重を超える量を積載する。具体的には、例えば、自重140tの車両で170tの積荷を積載する。さらに、上記のような決められた経路を繰り返し往復運転される。このため、エンジンや発電機の効率に配慮して、以下の実施例で説明するように蓄電装置の電力を使用することにより、燃費の向上、すなわち燃料コスト（運転コスト）の低減に対して大きな効果をもたらすことができる。   Mine dump trucks use vehicles whose own weight exceeds 100 tons, and load exceeds the own weight. Specifically, for example, a 170-ton load is loaded on a vehicle having its own weight of 140-ton. Further, the reciprocating operation is repeatedly performed on the predetermined route as described above. For this reason, in consideration of the efficiency of the engine and the generator, by using the electric power of the power storage device as described in the following embodiments, the fuel consumption is greatly improved, that is, the fuel cost (operating cost) is reduced. Can have an effect.

本実施例においては、積載量情報を入力とし、積込場における蓄電装置の蓄電残量が、放土場における蓄電装置の蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置の放電量を制御する装置について説明する。   In the present embodiment, a device for controlling the discharge amount of a power storage device so that the power storage amount of the power storage device at the loading site is smaller than the power storage amount of the power storage device at the earthing ground, with the load amount information as input. explain.

初めに本実施例のハイブリッド式ダンプトラックを構成するコンポーネントについて図１の側面図を用いて説明する。本実施例のハイブリッド式ダンプトラックは、車体の上側後方に上下方向に回転可能な荷台５、上側前方に運転席8を備えている。また、車体下方前側には左右一対の従動輪６L,６R、車体下方後側には左右一対の駆動輪７L,７Rが配置されている。   First, components constituting the hybrid dump truck of this embodiment will be described with reference to the side view of FIG. The hybrid dump truck of the present embodiment includes a loading platform 5 that can rotate in the vertical direction at the upper rear side of the vehicle body, and a driver's seat 8 at the upper front side. A pair of left and right driven wheels 6L and 6R are disposed on the lower front side of the vehicle body, and a pair of left and right drive wheels 7L and 7R are disposed on the rear lower side of the vehicle body.

次に駆動輪を動かす動力機構について説明する。ハイブリッド式ダンプトラックが駆動される時は、エンジン４によりエネルギーが供給される。このエンジンは、例えばディーゼルエンジンを選択しても良い。エンジンの回転エネルギーは発電機２により電気エネルギーに変換され、インバータ３L,３Rに供給される。インバータ３L,３Rは走行用モータ１L,１Rを駆動することで駆動輪７L,７Rが回転運動を実施する。このように本実施例では、駆動輪７Lに対して走行用モータ１Lとインバータ３Lとが、駆動輪７Rに対して走行用モータ１Rとインバータ３Rとが、それぞれ設けられている。   Next, a power mechanism that moves the drive wheels will be described. When the hybrid dump truck is driven, energy is supplied by the engine 4. As this engine, for example, a diesel engine may be selected. The rotational energy of the engine is converted into electric energy by the generator 2 and supplied to the inverters 3L and 3R. The inverters 3L and 3R drive the traveling motors 1L and 1R, so that the drive wheels 7L and 7R perform rotational motion. As described above, in this embodiment, the traveling motor 1L and the inverter 3L are provided for the driving wheel 7L, and the traveling motor 1R and the inverter 3R are provided for the driving wheel 7R, respectively.

また、制動時には走行用モータ１L,１Rから発生したエネルギーを回収するため、蓄電システム９（チョッパ９bと蓄電装置９a）が動作する。さらに、蓄電装置９aが満充電の場合、制動時に発生したエネルギーを消費するため、グリッドシステム１２（チョッパ１２bと抵抗器１２a）が蓄電装置の代わりに動作する。   In addition, the power storage system 9 (the chopper 9b and the power storage device 9a) operates in order to recover the energy generated from the traveling motors 1L and 1R during braking. Furthermore, when the power storage device 9a is fully charged, the grid system 12 (the chopper 12b and the resistor 12a) operates instead of the power storage device in order to consume energy generated during braking.

次に、前述したコンポーネント間および制御装置との接続関係について、図２の走行駆動システム図を用いて説明する。まず、コンポーネント間の接続について説明する。エンジン４は機械的機構により発電機２と接続される。整流器１６は発電機２の電力を直流に変換し、インバータ３L,３Rと走行用モータ１L,１Rに電力を供給する。走行用モータ１L,１Rは機械的機構により駆動輪７L,７Rに接続される。また、制動時に走行用モータ１L,１Rから発生したエネルギーを回収、消費するため、蓄電システム９（チョッパ９bと蓄電装置９a）とグリッドシステム１２（チョッパ１２bと抵抗器１２a）が、インバータ３L,３Rと整流器１６に対して並列に接続される。なお、走行用モータ１L,１Rとしては、例えば三相の誘導モータ等が用いられる。   Next, the connection relationship between the components and the control device will be described with reference to the travel drive system diagram of FIG. First, connection between components will be described. The engine 4 is connected to the generator 2 by a mechanical mechanism. The rectifier 16 converts the electric power of the generator 2 into direct current and supplies the electric power to the inverters 3L, 3R and the traveling motors 1L, 1R. The traveling motors 1L and 1R are connected to the drive wheels 7L and 7R by a mechanical mechanism. Further, in order to recover and consume the energy generated from the traveling motors 1L and 1R during braking, the power storage system 9 (chopper 9b and power storage device 9a) and the grid system 12 (chopper 12b and resistor 12a) are connected to the inverters 3L and 3R. And rectifier 16 are connected in parallel. As the traveling motors 1L and 1R, for example, three-phase induction motors are used.

次に制御装置との接続関係について説明する。まず、ECU１７（エンジンコントロールユニット）はエンジン回転数を制御する。ECU１７は入力として、アクセル１０、リタード１１からの信号と蓄電装置９aからの放電信号を用いる。次に、MCU１９（モータコントロールユニット）はアクセル１０、リタード１１からの信号等を基に、走行用モータ１L,１Rの回転数とトルクを制御する。最後にEMU１８（エネルギーマネージメントコントロールユニット）は、発電機２、抵抗器１２a、蓄電装置９aに係わるエネルギーの流れを制御する。EMU１８は入力として、走行用モータ１L,１Rを制御するモータ回転数指令（Ns*）、モータトルク指令（Mt*）や直流バス２２の電圧（Vdc）、蓄電装置９aに流れる電流（Ib）、蓄電装置９aの端子間電圧（Vb）、蓄電装置９aの温度（Tb）、そして積載量センサ２０から得られる積載量（PLD）を用いる。次にEMU１８の詳細について述べる。   Next, the connection relationship with the control device will be described. First, the ECU 17 (engine control unit) controls the engine speed. The ECU 17 uses signals from the accelerator 10 and the retard 11 and a discharge signal from the power storage device 9a as inputs. Next, the MCU 19 (motor control unit) controls the rotational speeds and torques of the traveling motors 1L and 1R based on signals from the accelerator 10 and the retard 11. Finally, the EMU 18 (energy management control unit) controls the flow of energy related to the generator 2, the resistor 12a, and the power storage device 9a. The EMU 18 receives, as inputs, a motor rotational speed command (Ns *) for controlling the traveling motors 1L and 1R, a motor torque command (Mt *), a voltage of the DC bus 22 (Vdc), a current (Ib) flowing through the power storage device 9a, The voltage (Vb) between the terminals of the power storage device 9a, the temperature (Tb) of the power storage device 9a, and the load amount (PLD) obtained from the load amount sensor 20 are used. Next, details of the EMU 18 will be described.

図３はEMU１８の処理内容について表わした図である。EMU１８は４つのユニットから成り立つ。まず蓄電残量推定ユニット３０は、蓄電装置９aに流れる電流（Ib）、蓄電装置９aの端子間電圧（Vb）、蓄電装置９aの温度（Tb）を入力として、蓄電装置９aの充電状態（SOC：Stage Of Charge）を算出する。次に蓄電装置放電電力制御ユニット３２では、算出された蓄電装置９aの充電状態（SOC）と積載量（PLD）、モータ要求パワー（Mp*）を入力として蓄電装置放電電力指令（Pbo*）を算出する。ここで、モータ要求パワー（Mp*）は、モータ回転数指令（Ns*）とモータトルク指令（Mt*）を乗算することで求める。さらに、エンジン回転数補正ユニット３１では、モータ要求パワー（Mp*）と蓄電装置放電電力指令（Pbo*）を入力として、蓄電装置９aからの放電中におけるエンジン回転数（エンジン回転数補正指令（Nec*））を算出する。最後に、直流電圧制御ユニット３５は、蓄電装置９aの充電状態（SOC）とモータ要求パワー（Mp*）と直流電圧指令（Vdc*）と直流電圧（Vdc）を入力として、システム電圧を安定させるため、直流バス２２に接続されているコンポーネントの入出力電力を制御する。つまり、発電機出力電力指令（Pg*）、蓄電装置充電電力指令（Pbi*）、グリッドシステム消費電力指令（Pr*）を算出する。   FIG. 3 shows the processing contents of the EMU 18. EMU 18 consists of four units. First, the remaining power storage estimation unit 30 receives the current (Ib) flowing through the power storage device 9a, the voltage (Vb) between the terminals of the power storage device 9a, and the temperature (Tb) of the power storage device 9a as inputs. : Stage Of Charge). Next, the storage device discharge power control unit 32 inputs the calculated storage state (SOC), load capacity (PLD), and requested motor power (Mp *) of the storage device 9a, and outputs a storage device discharge power command (Pbo *). calculate. Here, the motor required power (Mp *) is obtained by multiplying the motor rotational speed command (Ns *) and the motor torque command (Mt *). Further, the engine speed correction unit 31 receives the motor required power (Mp *) and the power storage device discharge power command (Pbo *) as inputs, and outputs the engine speed (engine speed correction command (Nec) during discharge from the power storage device 9a. *)) Is calculated. Finally, the DC voltage control unit 35 receives the state of charge (SOC) of the power storage device 9a, the required motor power (Mp *), the DC voltage command (Vdc *), and the DC voltage (Vdc) as inputs, and stabilizes the system voltage. Therefore, the input / output power of the component connected to the DC bus 22 is controlled. That is, the generator output power command (Pg *), the power storage device charging power command (Pbi *), and the grid system power consumption command (Pr *) are calculated.

EMU１８の入力のうち、モータ回転数指令（Ns*）及びモータトルク指令（Mt*）はMCU１９からEMU１８に入力される。直流バス２２の電圧（Vdc）は整流器１６からEMU１８に入力される。蓄電装置９aに流れる電流（Ib）、蓄電装置９aの端子間電圧（Vb）及び蓄電装置９aの温度（Tb）は蓄電システム９から、それぞれEMU１８に入力される。積載量（PLD）は積載量センサ２０からEMU１８に入力される。   Among the inputs of the EMU 18, the motor rotation speed command (Ns *) and the motor torque command (Mt *) are input from the MCU 19 to the EMU 18. The voltage (Vdc) of the DC bus 22 is input from the rectifier 16 to the EMU 18. The current (Ib) flowing through the power storage device 9a, the voltage (Vb) between the terminals of the power storage device 9a, and the temperature (Tb) of the power storage device 9a are respectively input from the power storage system 9 to the EMU 18. The load amount (PLD) is input from the load amount sensor 20 to the EMU 18.

算出された指令のうち、エンジン回転数補正指令（Nec*）はECU１７へ送出される。蓄電装置放電電力指令（Pbo*）及び蓄電装置充電電力指令（Pbi*）は、市区電システム９へ送出される。発電機出力電力指令（Pg*）は発電機２へ送出される。グリッドシステム消費電力指令（Pr*）はグリッドシステム１２へ送出される。   Of the calculated commands, an engine speed correction command (Nec *) is sent to the ECU 17. The power storage device discharge power command (Pbo *) and the power storage device charging power command (Pbi *) are sent to the municipal power system 9. The generator output power command (Pg *) is sent to the generator 2. The grid system power consumption command (Pr *) is sent to the grid system 12.

ここからは、先に説明した蓄電残量推定ユニット３０、蓄電装置放電電力制御ユニット３２、エンジン回転数補正ユニット３１、直流電圧制御ユニット３５について詳細を説明する。   From here on, the power storage remaining amount estimation unit 30, the power storage device discharge power control unit 32, the engine speed correction unit 31, and the DC voltage control unit 35 described above will be described in detail.

初めにエンジン回転数補正ユニット３１について、図４を用いて説明する。エンジン回転数補正ユニット３１は、蓄電装置９aから放電があった場合に、エンジン４及び発電機２の動作点（回転数と出力パワーから決まる点）が最も高効率になるようにエンジン回転数を制御する。これは、数２で示したα（エンジン燃料消費率の変化率）、及びβ（発電機効率の変化率）の悪化を最小限に抑えることで、燃料消費量の削減効果を向上するためである。処理の流れとしては、入力されたモータ要求パワー（Mp*）と蓄電装置放電電力指令（Pbo*）が加減算ユニット４０に入力され差分電力（Δpow）を計算する。この差分電力（Δpow）は、蓄電装置９aからの放電時に発電機２が必要とする出力電力値を示している。計算結果はエンジン回転数決定ユニット４１に入力され、エンジン回転数補正指令（Nec*）を算出する。ここで、エンジン回転数決定ユニット４１は、発電機２の出力電力（Δpow）に応じてエンジン４と発電機２の双方の効率が最も高くなる回転数を示すマップを備えている。このマップは、エンジン燃料消費率マップと発電機効率マップから事前に計算しておく。出力されたエンジン回転数補正指令（Nec*）は、図５に示すECU１７に入力され、蓄電装置放電電力指令（Pbo*）が正の場合、エンジン回転数補正指令（Nec*）が選択され、エンジン回転数指令（Ne*）として出力される。また、蓄電装置放電電力指令（Pbo*）がゼロ、つまり放電していない場合は、アクセル１０とリタード１１から決まる算出値をエンジン回転数指令（Ne*）として出力する。   First, the engine speed correction unit 31 will be described with reference to FIG. The engine speed correction unit 31 adjusts the engine speed so that the operating point of the engine 4 and the generator 2 (a point determined by the speed and output power) becomes the most efficient when the power storage device 9a is discharged. Control. This is to improve the fuel consumption reduction effect by minimizing the deterioration of α (change rate of engine fuel consumption rate) and β (change rate of generator efficiency) shown in Equation 2. is there. As a processing flow, the input motor required power (Mp *) and the power storage device discharge power command (Pbo *) are input to the addition / subtraction unit 40 to calculate the differential power (Δpow). This differential power (Δpow) indicates the output power value required by the generator 2 when discharging from the power storage device 9a. The calculation result is input to the engine speed determination unit 41 to calculate an engine speed correction command (Nec *). Here, the engine speed determination unit 41 is provided with a map indicating the speed at which the efficiency of both the engine 4 and the generator 2 is highest according to the output power (Δpow) of the generator 2. This map is calculated in advance from the engine fuel consumption rate map and the generator efficiency map. The output engine speed correction command (Nec *) is input to the ECU 17 shown in FIG. 5, and when the power storage device discharge power command (Pbo *) is positive, the engine speed correction command (Nec *) is selected. Output as engine speed command (Ne *). Further, when the power storage device discharge power command (Pbo *) is zero, that is, when the battery is not discharged, the calculated value determined from the accelerator 10 and the retard 11 is output as the engine speed command (Ne *).

上述したエンジン回転数の制御は、ECU１７は、モータ要求パワー（Mp*）から蓄電装置９aの放電電力指令値（Pbo*）を減算した値、つまり蓄電装置９aからの放電時に発電機２が出力すべきパワーを、発電機出力に対してエンジン４と発電機２の効率とが最大となる回転数をあらかじめ計算した関数に入力することで、エンジン回転数を制御するものである。   In the control of the engine speed described above, the ECU 17 outputs a value obtained by subtracting the discharge power command value (Pbo *) of the power storage device 9a from the motor required power (Mp *), that is, the generator 2 outputs when discharging from the power storage device 9a. The engine speed is controlled by inputting the power to be inputted into a function that has been calculated in advance as the speed at which the efficiency of the engine 4 and the generator 2 is maximized with respect to the generator output.

次に、直流電圧制御ユニット３５について、図６を用いて説明する。直流電圧制御ユニット３５は、発電機制御ユニット１３０と蓄電装置充電制御ユニット１３１とグリッドシステム制御ユニット１３３と蓄電装置グリッドシステム切替ユニット１３２と力行回生判定ユニット１３４からなり、システムの直流電圧を指令通りに安定させる働きをする。まず、発電機制御ユニット１３０は直流電圧指令値を維持するように発電機出力を増減させる制御をおこなう。入力は直流電圧指令（Vdc*）、直流電圧（Vdc）であり、加減算ユニット５０でVdc*−Vdcを計算する。その結果はPID制御ユニット５３に入力され、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御により発電機出力電力指令の元となる信号（Pg_b*）を算出する。次に、蓄電装置充電制御ユニット１３１は、直流電圧指令を上回った分の余剰電力を充電する様に制御を行う。入力は直流電圧指令（Vdc*）、直流電圧（Vdc）であり、加減算ユニット５４でVdc−Vdc*を計算する。計算結果はリミッタ５５により0以上の値に制限され、PID制御ユニット５６に入力後、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御により蓄電装置充電電力指令の元となる信号（Pbi_bb*）を算出する。さらに、グリッドシステム制御ユニット１３３は、蓄電装置９aが満充電の場合に直流電圧指令を上回った分の電力を消費する様に制御を行う。入力は直流電圧指令（Vdc*）、直流電圧（Vdc）であり、加減算ユニット６１でVdc−Vdc*を計算する。計算結果はリミッタ６２により0以上の値に制限され、PID制御ユニット６３に入力後、ＰＩＤ制御等のフィードバック制御により、グリッドシステム消費電力指令の元となる信号（Pr_bb*）を算出する。ここで、蓄電装置グリッドシステム切替ユニット１３２は、蓄電装置９aが満充電か否かを判定する。定められたSOC上限値（SOCup）５９と蓄電残量推定ユニット３０で算出したSOCを比較器６０で比較し、比較結果に応じて信号切替器５８、６５をスイッチングする。算出したSOC がSOC上限値を下回る場合には、比較器６０からは０が出力され、信号切替器５８はPbi_bb*を選択し、信号切替器６５はグリッド停止信号（GRD0）を選択する。一方、算出したSOC がSOC上限値を上回る場合には、比較器６０からは１が出力され、信号切替器５８は充電停止信号（CHG0）を選択し、信号切替器６５はPr_bb*を選択する。最後に、力行回生判定ユニット１３４は、力行時には発電機２を動作させ、回生時には蓄電装置９aおよびグリッドシステム１２を動作させる制御を行う。まず、モータ要求パワー（Mp*）を入力とし、比較器５２において０以上を判定する。Mp*が０以上の場合は力行状態と判断し、乗算器６７により発電機出力電力指令（Pg*）がPb_b*に従って出力される。一方、Mp*が０より小さい場合は回生状態を判断し、乗算器６８、６９により蓄電装置充電電力指令（Pbi*）、グリッドシステム消費電力指令（Pr*）がPbi_b*とPr_b*に従って出力される。   Next, the DC voltage control unit 35 will be described with reference to FIG. The DC voltage control unit 35 includes a generator control unit 130, a power storage device charging control unit 131, a grid system control unit 133, a power storage device grid system switching unit 132, and a power running regeneration determination unit 134. It works to stabilize. First, the generator control unit 130 performs control to increase or decrease the generator output so as to maintain the DC voltage command value. Inputs are a DC voltage command (Vdc *) and a DC voltage (Vdc), and the addition / subtraction unit 50 calculates Vdc * −Vdc. The result is input to the PID control unit 53, and a signal (Pg_b *) that is the basis of the generator output power command is calculated by feedback control such as PID control. Next, the power storage device charging control unit 131 performs control so as to charge surplus power that exceeds the DC voltage command. Inputs are a DC voltage command (Vdc *) and a DC voltage (Vdc), and the addition / subtraction unit 54 calculates Vdc−Vdc *. The calculation result is limited to a value greater than or equal to 0 by the limiter 55, and after being input to the PID control unit 56, a signal (Pbi_bb *) that is the basis of the power storage device charging power command is calculated by feedback control such as PID control. Furthermore, the grid system control unit 133 performs control so that the amount of power that exceeds the DC voltage command is consumed when the power storage device 9a is fully charged. Inputs are a DC voltage command (Vdc *) and a DC voltage (Vdc), and the addition / subtraction unit 61 calculates Vdc−Vdc *. The calculation result is limited to a value of 0 or more by the limiter 62, and after being input to the PID control unit 63, a signal (Pr_bb *) that is the basis of the grid system power consumption command is calculated by feedback control such as PID control. Here, the power storage device grid system switching unit 132 determines whether or not the power storage device 9a is fully charged. The determined SOC upper limit value (SOCup) 59 and the SOC calculated by the remaining power storage estimation unit 30 are compared by the comparator 60, and the signal switches 58 and 65 are switched according to the comparison result. When the calculated SOC falls below the SOC upper limit value, 0 is output from the comparator 60, the signal switcher 58 selects Pbi_bb *, and the signal switcher 65 selects the grid stop signal (GRD0). On the other hand, when the calculated SOC exceeds the SOC upper limit value, 1 is output from the comparator 60, the signal switch 58 selects the charge stop signal (CHG0), and the signal switch 65 selects Pr_bb *. . Finally, the power running regeneration determination unit 134 performs control to operate the generator 2 during power running and to operate the power storage device 9a and the grid system 12 during regeneration. First, the required motor power (Mp *) is input, and the comparator 52 determines 0 or more. When Mp * is equal to or greater than 0, it is determined as a power running state, and the generator 67 outputs a generator output power command (Pg *) according to Pb_b *. On the other hand, if Mp * is smaller than 0, the regeneration state is determined, and the power storage device charging power command (Pbi *) and the grid system power consumption command (Pr *) are output according to Pbi_b * and Pr_b * by multipliers 68 and 69. The

さらに、蓄電残量推定ユニット３０について、数３と図７を用いて説明する。蓄電残量推定ユニット３０では、蓄電装置９aに流れる電流（Ib）、蓄電装置９aの端子間の電圧（Vb）、蓄電装置９aの温度（Tb）を用いて、蓄電装置９aの蓄電残量（SOC）を推定する。蓄電装置９aの端子間の電圧（Vb）は、内部抵抗Rによる損失を含んだ電圧である。したがって、蓄電装置９aの実際の残量に相当する開放電圧ＯＣＶは、数３で表わされる。   Further, the remaining power storage estimation unit 30 will be described with reference to Equation 3 and FIG. The remaining power storage estimation unit 30 uses the current (Ib) flowing through the power storage device 9a, the voltage (Vb) between the terminals of the power storage device 9a, and the temperature (Tb) of the power storage device 9a to store the remaining power ( SOC). The voltage (Vb) between the terminals of the power storage device 9a is a voltage including a loss due to the internal resistance R. Therefore, open circuit voltage OCV corresponding to the actual remaining amount of power storage device 9a is expressed by Equation 3.

Figure 2015231777
Figure 2015231777

図７において、蓄電残量推定ユニット３０は、数１を実現するため蓄電装置９aの端子間の電圧（Vb）に、蓄電装置９aに流れる電流（Ib）と内部抵抗Rとを乗算器７０で乗算した値を加算器７１で加算することにより蓄電装置９aの開放電圧ＯＣＶを演算する。蓄電残量ＳＯＣは、関数発生器７２でＯＣＶの値に応じて所定の値に正規化（例えば、０〜１００％）することにより求めている。ここで、例えばリチウム電池などのバッテリーにおいては、蓄電残量ＳＯＣの温度依存性が高く、低温時には容量が低下し、高温時には容量が増大することから、関数発生器７２は蓄電装置９aの温度（Tb）に応じてＳＯＣの値を補正演算している。   In FIG. 7, the remaining power storage estimation unit 30 uses a multiplier 70 to calculate the voltage (Vb) between the terminals of the power storage device 9 a and the current (Ib) flowing through the power storage device 9 a and the internal resistance R to By adding the multiplied values by the adder 71, the open circuit voltage OCV of the power storage device 9a is calculated. The remaining power storage SOC is obtained by normalizing (for example, 0 to 100%) to a predetermined value according to the value of OCV by the function generator 72. Here, in a battery such as a lithium battery, for example, the temperature dependency of the remaining power storage SOC is high, the capacity decreases at a low temperature, and the capacity increases at a high temperature. The SOC value is corrected and calculated according to Tb).

最後に、蓄電装置放電電力制御ユニット３２について、図８を用いて説明する。蓄電装置放電電力制御ユニット３２は、積載量情報を用いて積込場における蓄電装置９aの蓄電残量が、放土場における蓄電装置９aの蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置９aの放電量を制御する。図８において、蓄電残量推定ユニット３０から算出されたSOCは基準放電比率決定ユニット８６に入力され、SOCに基づいた放電量比率を決定する。放電比率とは、蓄電装置９aから放電する電力をモータ要求パワー（Mp*）で除算した値である。SOCがSocth以上であればモータ要求パワーに対して100%の放電を行い、Socthより小さい場合、Socdwまでの区間で放電比率を０まで減少させる。例えば、Socthは40%、Socdwは30%としても良い。ここで、SocdwはSOC下限値である。一方、積載量（PLD）はあらかじめ決められた閾値（PYth）８１と比較器８２で比較される。ここで、PYthは放土場から積載場を走行している事を判定できる値が必要である。つまり、積載していない事（空荷状態）が分かれば良いため、例えば、０（ゼロ）や最大積載量の半分の値などを設定すれば良い。比較器８２では積載量（PLD）が閾値（PYth）８１より大きければ（積載状態）、信号切替器８５により放電ゲインK１（８３）が選択され、積載量（PLD）が閾値（PYth）８１より小さければ（空荷状態）、信号切替器８５により放電ゲインK２（８４）が選択される。このK1およびK2は放電比率を調整するもので、空荷状態ほど放電量を多くするために、K2>K1、0≦K1≦1、0≦K2≦1の関係が必要である。例えば、K1=0、K2=1と設定してもよい。信号切替器８５で選択された放電ゲインは基準放電比率決定ユニット８６により算出された放電比率と乗算器８７で乗算される。基準放電比率決定ユニット８６にはＳＯＣと放電比率との関係がマップ或いは関数等により予め定められている。そして最後に、モータ要求パワー（Mp*）をリミッタ８０で０以上に制限した値と乗算器８８により乗算し蓄電装置放電電力指令（Pbo*）が算出される。このような構成により、積載量情報を用いて積込場における蓄電装置９aの蓄電残量が、放土場における蓄電装置９aの蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置９aの放電量を制御する制御する事ができ、蓄電装置９aによるエンジンの燃料消費量低減効果を向上する事が出来る。   Finally, the power storage device discharge power control unit 32 will be described with reference to FIG. The power storage device discharge power control unit 32 uses the load amount information to discharge the power storage device 9a so that the power storage amount of the power storage device 9a at the loading site is smaller than the power storage amount of the power storage device 9a at the earthing site. To control. In FIG. 8, the SOC calculated from the remaining power storage estimation unit 30 is input to the reference discharge ratio determination unit 86 to determine the discharge amount ratio based on the SOC. The discharge ratio is a value obtained by dividing the power discharged from the power storage device 9a by the motor required power (Mp *). If SOC is greater than or equal to Socth, 100% of the motor required power is discharged. If less than Socth, the discharge ratio is reduced to 0 in the interval up to Socdw. For example, Socth may be 40% and Socdw may be 30%. Here, Socdw is the SOC lower limit value. On the other hand, the load amount (PLD) is compared with a predetermined threshold (PYth) 81 by a comparator 82. Here, PYth needs to be a value that can be used to determine that the vehicle is traveling from the dumping field to the loading field. That is, since it is only necessary to know that it is not loaded (empty state), for example, 0 (zero) or a value half the maximum loading amount may be set. In the comparator 82, if the load amount (PLD) is larger than the threshold value (PYth) 81 (load state), the discharge gain K 1 (83) is selected by the signal switch 85, and the load amount (PLD) is lower than the threshold value (PYth) 81. If it is smaller (empty state), the discharge gain K2 (84) is selected by the signal switch 85. These K1 and K2 adjust the discharge ratio. In order to increase the discharge amount as the empty state, the relationship of K2> K1, 0 ≦ K1 ≦ 1, and 0 ≦ K2 ≦ 1 is necessary. For example, K1 = 0 and K2 = 1 may be set. The discharge gain selected by the signal switch 85 is multiplied by the multiplier 87 by the discharge ratio calculated by the reference discharge ratio determination unit 86. In the reference discharge ratio determination unit 86, the relationship between the SOC and the discharge ratio is predetermined by a map or a function. Finally, the motor required power (Mp *) is multiplied by a value limited to 0 or more by the limiter 80 by the multiplier 88 to calculate the power storage device discharge power command (Pbo *). With such a configuration, the discharge amount of the power storage device 9a is controlled using the load amount information so that the power storage remaining amount of the power storage device 9a in the loading field is smaller than the power storage remaining amount of the power storage device 9a in the earthing field. It is possible to control the power consumption of the engine by the power storage device 9a.

図９では、本実施例のタイミングチャートおよび効果を示す。時間t0からt2までは放土場から積込場への移動であり、ダンプトラックは空荷状態で走行している。つまり、蓄電装置９aから放電を積極的に行う区間である。一方、時間t2からt4までは積込場から放土場への移動であり、ダンプは積載状態で走行している。つまり、蓄電装置９aから放電を抑制する区間である。まず空荷状態の場合、時間t0からt1までは登り勾配であるため、車体を登坂させるのに駆動力を要する。時間t0において、ある充電量（今回は満充電状態と設定）を蓄電装置９aが有する場合、従来方式においては、放電量を抑制する制御（今回は、放電しない場合について記載）を行う。一方で、本実施例においては、SOCに基づいた放電量を時間t1まで放電ゲイン100%（K2=1）で出力する。この時、SOC下限値（SOCdw）に達した場合は、放電を中止する。時間t1以降は、下り勾配となるため、制動力により回生エネルギーが発生する。SOC上限値（SOCup）に達しない限り、発生したエネルギーは蓄電装置９aに充電される。次に積載状態の場合、時間t2からt3までは登り勾配であるため、車体を登坂させるのに駆動力を要する。従来方式においては、SOCに基づいた放電量を時間t3まで出力する。一方で、本実施例においては、放電量を抑える制御（K1=0。放電は実施しない場合について記載）を行う。時間t3以降は、下り勾配となるため、制動力により回生エネルギーが発生するため、SOC上限値（SOCup）に達しない限り、発生したエネルギーは蓄電装置９aに充電される。   In FIG. 9, the timing chart and effect of a present Example are shown. From time t0 to t2, it is a movement from the dumping ground to the loading place, and the dump truck is running in an empty state. In other words, this is a section in which discharge from the power storage device 9a is positively performed. On the other hand, from the time t2 to t4, it is a movement from a loading place to a dumping place, and the dump truck is traveling in a loaded state. That is, it is a section in which the discharge from the power storage device 9a is suppressed. First, in the empty state, since the climb is from time t0 to t1, a driving force is required to climb the vehicle body. When the power storage device 9a has a certain amount of charge (currently set to a fully charged state) at time t0, in the conventional method, control for suppressing the amount of discharge (this time is described for the case of no discharge) is performed. On the other hand, in this embodiment, the discharge amount based on the SOC is output at a discharge gain of 100% (K2 = 1) until time t1. At this time, if the SOC lower limit value (SOCdw) is reached, the discharge is stopped. After time t1, since it is a downward slope, regenerative energy is generated by the braking force. As long as the SOC upper limit (SOCup) is not reached, the generated energy is charged in the power storage device 9a. Next, in the loading state, since it is an ascending slope from time t2 to t3, a driving force is required to ascend the vehicle body. In the conventional method, the discharge amount based on the SOC is output until time t3. On the other hand, in this embodiment, control (K1 = 0. The case where no discharge is performed) is performed to suppress the discharge amount. After time t3, since the slope is descending, regenerative energy is generated by the braking force, so that the generated energy is charged in the power storage device 9a unless the SOC upper limit (SOCup) is reached.

以上の様に本実施例においては、積載量を入力情報をすることで、図９の時間t2における黒▼印と時間t4における黒▼印に示す通り、積込場における蓄電装置９aの蓄電残量が、放土場における蓄電装置９aの蓄電残量より少なくなる様に放電量を制御する事ができる。この結果、同一エネルギーを蓄電装置９aから放電した場合、時間t0〜t1の燃料消費量削減量の面積（本実施例による効果）を時間t2〜t3の燃料消費量削減量の面積（従来の効果）より大きくする事ができる。   As described above, in this embodiment, by inputting the load amount, as shown in the black mark at time t2 and the black mark at time t4 in FIG. 9, the remaining power storage of the power storage device 9a in the loading field is shown. The amount of discharge can be controlled such that the amount is less than the remaining amount of electricity stored in the electricity storage device 9a in the earthing field. As a result, when the same energy is discharged from the power storage device 9a, the area of the fuel consumption reduction amount at time t0 to t1 (effect according to this embodiment) is the area of the fuel consumption reduction amount at time t2 to t3 (conventional effect). ) Can be bigger.

本実施例においては、積載量情報を入力とし、積込場における蓄電装置９aの蓄電残量が、放土場における蓄電装置９aの蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置９aの放電量を制御するもう一つの装置について説明する。   In the present embodiment, the load amount information is input, and the discharge amount of the power storage device 9a is controlled so that the remaining power storage amount of the power storage device 9a at the loading site is smaller than the remaining power storage amount of the power storage device 9a at the unloading site. Another apparatus to be described will be described.

本実施例において、実施例１にて説明済みの事項に関しては説明を省略する。図１、図２、図３、図４、図６、図７に示すシステム構成や各種ユニットおよび、図９のタイミングチャートおよび燃料消費量低減効果については、実施例１と同様である。本実施例においては、実施例１との差分である図１０について詳細を説明する。   In the present embodiment, description of matters already described in the first embodiment is omitted. The system configuration and various units shown in FIGS. 1, 2, 3, 4, 6, and 7, the timing chart in FIG. 9, and the fuel consumption reduction effect are the same as in the first embodiment. In the present embodiment, the details of FIG. 10 which is a difference from the first embodiment will be described.

図１０において、実施例１との違いは入力値である積載量（PLD）から乗算器８７までの放電ゲインを算出する部分である。実施例２において放電ゲイン決定ユニット８９は、積載量（PLD）を入力として連続的に放電ゲインを決定する。空荷状態（PLD=0）では放電ゲインK2、例えばK2=１を設定し、最大積載量（PLD=PYmax）では放電ゲインK1、例えばK1=0を設定して２点間を連続した関数でつなぐ、例えば線形関数であっても良い。このように、放電ゲイン連続的に設定することで、積載量がばらついた場合でも実施例１に示す閾値や放電ゲインを再設定する必要がなく、放電量の制御が可能となる。   In FIG. 10, the difference from the first embodiment is a part for calculating the discharge gain from the load value (PLD) as an input value to the multiplier 87. In the second embodiment, the discharge gain determination unit 89 continuously determines the discharge gain with the load (PLD) as an input. Discharge gain K2, for example, K2 = 1 is set in the empty state (PLD = 0), and discharge gain K1, for example, K1 = 0 is set for the maximum load capacity (PLD = PYmax). For example, a linear function may be used. Thus, by setting the discharge gain continuously, it is not necessary to reset the threshold value and the discharge gain shown in the first embodiment even when the loading amount varies, and the discharge amount can be controlled.

本実施例においては、積載量情報を入力とし、積込場における蓄電装置９aの蓄電残量が、放土場における蓄電装置９aの蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置９aの放電量を制御するもう一つの装置について説明する。   In the present embodiment, the load amount information is input, and the discharge amount of the power storage device 9a is controlled so that the remaining power storage amount of the power storage device 9a at the loading site is smaller than the remaining power storage amount of the power storage device 9a at the unloading site. Another apparatus to be described will be described.

本実施例において、実施例１~２にて説明済みの事項に関しては説明を省略する。図１、図２、図３、図４、図６、図７に示すシステム構成や各種手段および、図９のタイミングチャートおよび燃料消費量低減効果については、実施例１及び２と同様である。本実施例においては、実施例１及び２との差分である図１１について詳細を説明する。図１１において、実施例１及び２との違いは入力値である積載量（PLD）から乗算器８７までの放電ゲインを算出する部分である。実施例３においては、まず、積載量（PLD）が閾値（PYth）８１と比較器８２で比較される。比較器８２では積載量（PLD）が閾値（PYth）８１以上であれば信号切替器８５により放電ゲインK１（８３）が選択され、積載量（PLD）が閾値（PYth）８１より小さければ、信号切替器８５により放電ゲインK２（８４）が選択される。ここで、K1はK１算出ユニット１１０により決定される。図１２を用いてK１算出ユニット１１０の詳細を説明する。   In the present embodiment, description of matters already described in the first and second embodiments is omitted. The system configuration and various means shown in FIGS. 1, 2, 3, 4, 6, and 7, the timing chart in FIG. 9, and the fuel consumption reduction effect are the same as those in the first and second embodiments. In the present embodiment, details will be described with reference to FIG. 11 which is a difference from the first and second embodiments. In FIG. 11, the difference from the first and second embodiments is a part for calculating the discharge gain from the load value (PLD) as an input value to the multiplier 87. In the third embodiment, first, the load amount (PLD) is compared with a threshold value (PYth) 81 by a comparator 82. In the comparator 82, if the load amount (PLD) is equal to or greater than the threshold value (PYth) 81, the signal gain switch K1 (83) is selected by the signal switch 85, and if the load amount (PLD) is smaller than the threshold value (PYth) 81, The discharge gain K2 (84) is selected by the switch 85. Here, K1 is determined by the K1 calculation unit 110. Details of the K1 calculation unit 110 will be described with reference to FIG.

本発明においては、積載状態における放電量は極力抑制する（理想的には０）必要がある。しかし、走行用モータ１L,１Rが回生時に発生する充電可能な電力量が空荷状態ですべて消費できない場合、充電の取りこぼしを防ぐため積載状態においても放電をする必要がある。充電の取りこぼしが発生しているかどうかはSOCが上限値に達しているかで判断できる。   In the present invention, it is necessary to suppress the amount of discharge in the loaded state as much as possible (ideally 0). However, when the chargeable electric energy generated when the traveling motors 1L and 1R are regenerated cannot be consumed completely in an empty state, it is necessary to discharge in the loaded state in order to prevent the charging from being lost. Whether or not charging has been missed can be determined by checking whether the SOC has reached the upper limit.

この場合における処理の流れを、図１２を用いて説明する。K１算出ユニット１１０において、入力値であるSOCはSOC上限値（SOCup）と比較器１２１で比較される。比較器１２１では、SOCがSOCup以上であれば１をSOCupより小さければ０を出力する。積分器１２３は比較器１２１の結果を時間積分し、積分値は比較器１２４によりNthと比較される。ここで、積分器１２３の出力は、走行中にSOC上限値に何度達したかを示す。一方、Nthは閾値を示している。比較器１２４にて積分器１２３の出力がNth以上であることが判定される場合、すなわちSOCがNth回以上、SOC上限値（SOCup）を超える場合は１を出力し、その結果は積載状態における放電ゲインK1の増加分を示すKupに乗算器１２７を用いて乗算される。最後に、乗算器１２７の出力は積載状態における放電ゲインの初期値K1bに加減算器１３４で加算されることで、積載状態における放電ゲインK1を増加させる。但し、K1はリミッタ１３５により0≦K1≦1に制限される。   The processing flow in this case will be described with reference to FIG. In the K1 calculation unit 110, the SOC that is the input value is compared with the SOC upper limit value (SOCup) by the comparator 121. The comparator 121 outputs 1 if the SOC is greater than or equal to SOCup and 0 if it is less than the SOCup. The integrator 123 integrates the result of the comparator 121 with time, and the integrated value is compared with Nth by the comparator 124. Here, the output of the integrator 123 indicates how many times the SOC upper limit value has been reached during traveling. On the other hand, Nth indicates a threshold value. When the comparator 124 determines that the output of the integrator 123 is greater than or equal to Nth, that is, when the SOC exceeds Nth times and exceeds the SOC upper limit (SOCup), 1 is output, and the result is in the loaded state. A multiplier 127 is used to multiply Kup indicating an increase in the discharge gain K1. Finally, the output of the multiplier 127 is added to the initial value K1b of the discharge gain in the stacked state by the adder / subtractor 134, thereby increasing the discharge gain K1 in the stacked state. However, K1 is limited to 0 ≦ K1 ≦ 1 by the limiter 135.

一方、SOC下限値に達する回数が増える場合は、積載状態の放電ゲインを減少させる必要がある。処理の流れを、図１２を用いて説明する。入力されたSOCはSOC下限値（SOCdw）と比較器１２９で比較される。比較器１２９では、SOCがSOCdw以下であれば１をSOCdwより大きければ０を出力する。積分器１３０は比較器１２９の結果を時間積分し、積分値は比較器１３１によりNthと比較される。比較器１３１にて積分器１３１の出力がNth以上であることが判定される場合、すなわちSOCがNth回以上、SOC下限値（SOCdw）に達する場合は１を出力し、その結果は積載状態における放電ゲインK1の減少分を示すKdwに乗算器１３３を用いて乗算される。また、乗算器１３３には、比較器１２４の結果も入力する。これは、積載状態での放電ゲインを減少させる時は、SOC上限値に閾値以上達していない事が条件となるためである。   On the other hand, when the number of times the SOC lower limit value is increased, it is necessary to reduce the discharge gain in the loaded state. The flow of processing will be described with reference to FIG. The input SOC is compared with the SOC lower limit value (SOCdw) by the comparator 129. The comparator 129 outputs 1 if the SOC is equal to or lower than SOCdw, and outputs 0 if the SOC is higher than SOCdw. The integrator 130 integrates the result of the comparator 129 over time, and the integrated value is compared with Nth by the comparator 131. When the comparator 131 determines that the output of the integrator 131 is Nth or more, that is, when the SOC reaches Nth times or more and reaches the SOC lower limit (SOCdw), 1 is output, and the result is in the loaded state. A multiplier 133 is used to multiply Kdw indicating a decrease in the discharge gain K1. Further, the result of the comparator 124 is also input to the multiplier 133. This is because when the discharge gain in the loaded state is decreased, it is a condition that the SOC upper limit value is not reached above the threshold value.

最後に、乗算器１３３の出力は積載状態における放電ゲインの初期値K1bに加減算器１３４を用いて減算されることで、積載状態における放電ゲインK1を減少させる。このように、積載状態における放電ゲインを蓄電装置の使用状況に合せて変更することで、回生エネルギーを無駄なく効率的に使用する事が可能となる。   Finally, the output of the multiplier 133 is subtracted from the initial value K1b of the discharge gain in the loaded state using the adder / subtractor 134, thereby reducing the discharge gain K1 in the loaded state. In this way, by changing the discharge gain in the loaded state in accordance with the usage status of the power storage device, it is possible to efficiently use the regenerative energy without waste.

本実施例は、蓄電装置９aの充放電を制御する制御装置によって、蓄電装置９aの充電状態を入力として、蓄電装置９aが満充電になる時間を低減するように放電量を調整するものである。   In the present embodiment, the amount of discharge is adjusted by a control device that controls charging / discharging of the power storage device 9a, with the charging state of the power storage device 9a as an input, so as to reduce the time that the power storage device 9a is fully charged. .

本実施例においては、積載量情報を入力とし、積込場における蓄電装置９aの蓄電残量が、放土場における蓄電装置９aの蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置９aの放電量を制御するもう一つの装置について説明する。   In the present embodiment, the load amount information is input, and the discharge amount of the power storage device 9a is controlled so that the remaining power storage amount of the power storage device 9a at the loading site is smaller than the remaining power storage amount of the power storage device 9a at the unloading site. Another apparatus to be described will be described.

本実施例において、実施例１~３にて説明済みの事項に関しては説明を省略する。図１、図２、図３、図４、図６、図７に示すシステム構成や各種手段および、図９のタイミングチャートおよび燃料消費量低減効果については、実施例１〜３と同様である。本実施例においては、実施例１〜３との差分である図１３について詳細を説明する。   In the present embodiment, description of matters already described in the first to third embodiments is omitted. The system configuration and various means shown in FIGS. 1, 2, 3, 4, 6, and 7, the timing chart in FIG. 9, and the fuel consumption reduction effect are the same as in the first to third embodiments. In the present embodiment, details will be described with reference to FIG. 13 which is a difference from the first to third embodiments.

図１３において、実施例１〜３との違いは入力値である積載量（PLD）から乗算器８７までの放電ゲインを算出する部分である。放電ゲイン決定ユニット８９は実施例２にて説明した処理と同様である。本実施例では、実施例３で説明したK１算出ユニット１１０がK1を決定し、放電ゲイン決定ユニット８９にK１を入力する。このように、積載状態における放電ゲインを蓄電装置９aの使用状況に合せて変更することで、回生エネルギーを無駄なく効率的に使用する事が可能となる。   In FIG. 13, the difference from the first to third embodiments is a part for calculating the discharge gain from the load value (PLD) as an input value to the multiplier 87. The discharge gain determination unit 89 is the same as the process described in the second embodiment. In the present embodiment, the K1 calculation unit 110 described in the third embodiment determines K1, and inputs K1 to the discharge gain determination unit 89. In this way, by changing the discharge gain in the loaded state in accordance with the usage status of the power storage device 9a, it is possible to efficiently use the regenerative energy without waste.

本実施例においては、積込場と放土場および車体の位置情報を入力とし、積込場における蓄電装置９aの蓄電残量が、放土場における蓄電装置９aの蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置９aの放電量を制御する装置について説明する。   In the present embodiment, the loading information, the dumping ground, and the position information of the vehicle body are input, so that the remaining power of the power storage device 9a at the loading ground is smaller than the remaining power storage of the power storage device 9a at the discharging ground. Next, a device for controlling the discharge amount of the power storage device 9a will be described.

本実施例において、実施例１〜４にて説明済みの事項に関しては説明を省略する。まず、本実施例に係るハイブリッド式ダンプトラックを構成するコンポーネントは実施例１で説明した図１と同様である。   In the present embodiment, description of matters already described in the first to fourth embodiments is omitted. First, components constituting the hybrid dump truck according to the present embodiment are the same as those in FIG. 1 described in the first embodiment.

次に、コンポーネント間および制御装置との接続関係について図１４を用いて説明する。実施例１〜４との差分としては、EMU１８に入力するセンサの信号が上げられる。センサは、運行管理システムからの情報を受けるための無線端末２１である。図１５は、EMU１８の処理を表した図である。図１５の放電電力制御ユニット３３が実施例１〜４との差分である。本実施例の放電電力制御ユニット３３について、図１６を用いて詳細に説明する。   Next, the connection relationship between components and the control device will be described with reference to FIG. As a difference from the first to fourth embodiments, a sensor signal input to the EMU 18 is raised. The sensor is a wireless terminal 21 for receiving information from the operation management system. FIG. 15 is a diagram showing the processing of the EMU 18. The discharge power control unit 33 in FIG. 15 is the difference from the first to fourth embodiments. The discharge power control unit 33 of the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.

図１６において、実施例１〜４との違いは運行管理情報（TCD）から乗算器８７までの放電ゲインを算出する部分である。入力された運行管理情報（TCD）は放土場位置情報（DP）９０と積込場位置情報（LP）９２、そして現在の車両の位置情報（PS）９１に分離抽出される。次に、ダンプが放土場または積込場のどちらに到着したかを判定するため、比較器９３および９４にて判定を行う。次に乗算器９５および加算器９６を用いることで、積込場に到着した場合は−１、放土場に到着した場合は１、積込場と放土場間を走行中は０が出力される。加算器９６の出力信号は信号切替器９８に入力され、積込場に辿りついた場合は放電ゲイン（K１）８３を選択し、放土場に辿りついた場合には放電ゲイン（K２）８４を選択し、放土場と積込場の間を走行中には現在の値を保持し、放電ゲインを決定する。   In FIG. 16, the difference from the first to fourth embodiments is a part for calculating the discharge gain from the operation management information (TCD) to the multiplier 87. The input operation management information (TCD) is separated and extracted into a dumping ground location information (DP) 90, a loading location location information (LP) 92, and a current vehicle location information (PS) 91. Next, in order to determine whether the dump has arrived at the dumping ground or the loading field, the comparators 93 and 94 make a determination. Next, by using the multiplier 95 and the adder 96, -1 is output when arriving at the loading field, 1 is output when arriving at the earthing ground, and 0 is output while traveling between the loading ground and the earthing ground. Is done. The output signal of the adder 96 is input to the signal switcher 98. When reaching the loading field, the discharge gain (K1) 83 is selected, and when reaching the earthing field, the discharge gain (K2) 84 is selected. Is selected and the current value is maintained while traveling between the earthing field and the loading field, and the discharge gain is determined.

このように、運行管理情報を用いると、放土場、積込場の位置が変更になった場合や、積載量がばらついた場合でも設定変更などを行わずに燃料消費量低減効果を高める事ができる。   In this way, using the operation management information can increase the fuel consumption reduction effect without changing the settings even when the positions of the dumping ground and loading place are changed or the loading capacity varies. Can do.

最後に、図９を用いて、本実施例のタイミングチャートおよび燃料消費量低減効果について示す。本実施例において実施例１との違いは、積載量ではなく放土場と積込場の位置情報から放電ゲインK2,K1を決定している点である。時刻t0,t4では放土場にいるため放電ゲインがK2に切り替わり、時刻t2ではK1に切り替わる。動作および効果に関しては実施例１と同様である。   Finally, the timing chart and the fuel consumption reduction effect of this embodiment will be described with reference to FIG. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the discharge gains K2 and K1 are determined not from the load capacity but from the position information of the earthing and loading fields. At time t0, t4, the discharge gain is switched to K2 because it is in the ground, and at time t2, it is switched to K1. The operation and effect are the same as in the first embodiment.

本実施例においては、積込場と放土場および車体の位置情報を入力とし、積込場における蓄電装置９aの蓄電残量が、放土場における蓄電装置９aの蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置９aの放電量を制御するもう一つの装置について説明する。   In the present embodiment, the loading information, the dumping ground, and the position information of the vehicle body are input, so that the remaining power of the power storage device 9a at the loading ground is smaller than the remaining power storage of the power storage device 9a at the discharging ground. Next, another device for controlling the discharge amount of the power storage device 9a will be described.

本実施例において、実施例１〜５にて説明済みの事項に関しては説明を省略する。図１、図４、図６、図７、図１４、図１５に示すシステム構成や各種手段および、図９のタイミングチャートおよび燃料消費量低減効果については、実施例５と同様である。   In the present embodiment, description of matters already described in the first to fifth embodiments is omitted. The system configuration and various means shown in FIGS. 1, 4, 6, 7, 14, and 15, the timing chart of FIG. 9, and the fuel consumption reduction effect are the same as in the fifth embodiment.

本実施例においては、実施例５との差分である図１７について詳細を説明する。図１７において、実施例５との違いは、積載時の放電ゲインK１がK１算出ユニット１１０により変更できる点である。本実施例では、実施例３で説明したK１算出ユニット１１０がK1を決定し、信号切替器９８にK1を入力する。   In the present embodiment, the details of FIG. 17 which is a difference from the fifth embodiment will be described. In FIG. 17, the difference from the fifth embodiment is that the discharge gain K1 at the time of loading can be changed by the K1 calculation unit 110. In the present embodiment, the K1 calculation unit 110 described in the third embodiment determines K1 and inputs K1 to the signal switch 98.

このように、積載状態における放電ゲインを蓄電装置９aの使用状況に合せて変更することで、回生エネルギーを無駄なく効率的に使用する事が可能となる。   In this way, by changing the discharge gain in the loaded state in accordance with the usage status of the power storage device 9a, it is possible to efficiently use the regenerative energy without waste.

本実施例においては、モータ要求パワーを入力とし、積込場における蓄電装置９aの蓄電残量が、放土場における蓄電装置の蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置９aの放電量を制御する装置について説明する。   In this embodiment, the required power of the motor is used as an input, and the discharge amount of the power storage device 9a is controlled so that the remaining power storage amount of the power storage device 9a in the loading field is smaller than the remaining power storage amount of the power storage device in the earthing field. The apparatus will be described.

本実施例において、実施例１〜６にて説明済みの事項に関しては説明を省略する。   In the present embodiment, description of matters already described in the first to sixth embodiments is omitted.

まず、本実施例に係るハイブリッド式ダンプトラックを構成するコンポーネントは実施例１で説明した図１と同様である。   First, components constituting the hybrid dump truck according to the present embodiment are the same as those in FIG. 1 described in the first embodiment.

次に、コンポーネント間および制御装置との接続関係について図１８を用いて説明する。実施例１〜６との差分としては、EMU１８に入力するセンサ等を追加しない点である。図１９は、EMU１８の処理を表した図である。図１９の放電電力制御ユニット３４が実施例１〜６との差分である。本実施例の放電電力制御ユニット３４を、図２０を用いて詳細に説明する。   Next, the connection relationship between components and the control device will be described with reference to FIG. The difference from the first to sixth embodiments is that a sensor input to the EMU 18 is not added. FIG. 19 is a diagram showing processing of the EMU 18. The discharge power control unit 34 in FIG. 19 is the difference from the first to sixth embodiments. The discharge power control unit 34 of the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.

図２０において、実施例１〜６との違いはモータ要求パワー（Mp*）から乗算器８７までの放電ゲイン決定ユニット１００である。放電ゲイン決定ユニット１００はモータ要求パワー（Mp*）を入力として、連続的に放電ゲインを決定する。モータ要求パワーが閾値（Mp*=Pth）以下では放電ゲインK2、例えばK2=１を設定し、モータ要求パワーが最大（Mp*=Pmax）以上では放電ゲインK1、例えばK1=0を設定して２点間を連続した関数でつなぐ。例えば線形関数であっても良い。このように、放電ゲイン連続的に設定することで、細かな出力変化に対応して放電量を制御できるため、燃料消費量の低減効果が向上する。   In FIG. 20, the difference from the first to sixth embodiments is the discharge gain determination unit 100 from the motor required power (Mp *) to the multiplier 87. The discharge gain determination unit 100 receives the motor required power (Mp *) as an input and continuously determines the discharge gain. When the required motor power is below the threshold (Mp * = Pth), set the discharge gain K2, for example K2 = 1, and when the required motor power is above the maximum (Mp * = Pmax), set the discharge gain K1, for example, K1 = 0. Connect two points with a continuous function. For example, it may be a linear function. As described above, by setting the discharge gain continuously, the discharge amount can be controlled in response to a fine output change, so that the effect of reducing the fuel consumption is improved.

最後に、図９を用いて本実施例のタイミングチャートおよび燃料消費量低減効果について示す。本実施例において実施例１、５との違いは、積載量や位置情報ではなく、モータ要求パワーから放電ゲインK2,K1を決定している点である。時刻t0〜t1ではモータ要求パワーがPth以下であるため、放電ゲインK2が選択される。すなわち、時刻t0〜t1では空荷状態の上り運転のため、モータ要求パワーがPth以下と小さくなり、エンジン4及び発電機2の効率が低くなる。そこで、この区間では、蓄電装置9aに蓄電した電力を積極的に放電してダンプトラックを走行させる。一方、時刻t2〜t3ではモータ要求パワーがPmax以上になるため、放電ゲインK1が選択される。動作および効果に関しては実施例１と同様である。すなわち、時刻t2〜t3では積載状態の上り運転のため、モータ要求パワーがPmax以上と大きくなり、エンジン4及び発電機2の稼働効率が高くなる。そこで、この区間では、蓄電装置9aに蓄電した電力の使用を抑えて（本実施例では、使用しない）、エンジン4及び発電機2で発電される電力でダンプトラックを走行させる。   Finally, the timing chart and the fuel consumption reduction effect of this embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the difference from the first and fifth embodiments is that the discharge gains K2 and K1 are determined not from the load amount or position information but from the required motor power. At times t0 to t1, the required motor power is Pth or less, so the discharge gain K2 is selected. That is, from time t0 to t1, because of the ascending operation in an empty state, the required motor power is reduced to Pth or less and the efficiency of the engine 4 and the generator 2 is reduced. Therefore, in this section, the electric power stored in the power storage device 9a is actively discharged to drive the dump truck. On the other hand, since the motor required power is equal to or higher than Pmax at times t2 to t3, the discharge gain K1 is selected. The operation and effect are the same as in the first embodiment. That is, at time t2 to t3, because of the ascending operation in the loaded state, the required motor power increases to Pmax or more, and the operating efficiency of the engine 4 and the generator 2 increases. Therefore, in this section, the use of the electric power stored in the power storage device 9a is suppressed (not used in the present embodiment), and the dump truck is driven with the electric power generated by the engine 4 and the generator 2.

本実施例では、蓄電装置9aに蓄電した電力の放電をモータ要求パワーに基づいて制御するため、実際のモータ1L,1Rの稼働状況に合わせて蓄電装置9aに蓄電した電力の放電を制御することができる。   In this embodiment, in order to control the discharge of the power stored in the power storage device 9a based on the required motor power, the discharge of the power stored in the power storage device 9a is controlled in accordance with the actual operating status of the motors 1L and 1R. Can do.

本実施例においては、モータ要求パワーを入力とし、積込場における蓄電装置９aの蓄電残量が、放土場における蓄電装置９aの蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置９aの放電量を制御するもう一つの装置について説明する。   In this embodiment, the required power of the motor is used as an input, and the discharge amount of the power storage device 9a is controlled so that the remaining power storage amount of the power storage device 9a at the loading site is smaller than the remaining power storage amount of the power storage device 9a at the earthing field. Another apparatus to be described will be described.

本実施例において、実施例１〜７にて説明済みの事項に関しては説明を省略する。図１、図４、図６、図７、図１８、図１９に示すシステム構成や各種手段および、図９のタイミングチャートおよび燃料消費量低減効果については、実施例７と同様である。   In the present embodiment, description of matters already described in the first to seventh embodiments is omitted. The system configuration and various means shown in FIGS. 1, 4, 6, 7, 18, and 19, the timing chart of FIG. 9, and the fuel consumption reduction effect are the same as in the seventh embodiment.

本実施例においては、実施例７との差分である図２１について詳細を説明する。図２１において、実施例７との違いは積載時の放電ゲインK１を決定するK１算出ユニット１１０である。本実施例では、実施例３で説明したK１算出ユニット１１０がK1を決定し、放電ゲイン決定手段１００K1を入力する。   In the present embodiment, the details of FIG. 21, which is a difference from the seventh embodiment, will be described. In FIG. 21, the difference from the seventh embodiment is a K1 calculation unit 110 that determines the discharge gain K1 at the time of loading. In the present embodiment, the K1 calculation unit 110 described in the third embodiment determines K1 and inputs the discharge gain determination means 100K1.

このように、積載状態における放電ゲインを蓄電装置９aの使用状況に合せて変更することで、回生エネルギーを無駄なく効率的に使用する事が可能となる。   In this way, by changing the discharge gain in the loaded state in accordance with the usage status of the power storage device 9a, it is possible to efficiently use the regenerative energy without waste.

上述した各実施例では、エンジン４としてディーゼルエンジンを用いている。ディーゼルエンジンは燃費の良い出力の範囲が狭い。この様なディーゼルエンジンを搭載したシステムに対して蓄電装置９aの放電量の制御を上述のように行うことにより、蓄電装置９aによるエンジンの燃料消費量削減効果を利用して、ディーゼルエンジンの燃料消費量を効果的に抑制することができる。   In each embodiment described above, a diesel engine is used as the engine 4. Diesel engines have a narrow output range with good fuel efficiency. By controlling the discharge amount of the power storage device 9a as described above for a system equipped with such a diesel engine, the fuel consumption of the diesel engine can be reduced by utilizing the fuel consumption reduction effect of the engine by the power storage device 9a. The amount can be effectively suppressed.

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to each above-mentioned Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

１L,１R…走行用モータ、２…発電機、３L,３R…インバータ、４…エンジン、９a…蓄電装置、１２a…抵抗器、１７…ECU、１８…EMU、１９…MCU、２０…積載量センサ、２１…無線端末、３０…蓄電残量推定ユニット、３１…エンジン回転数補正ユニット、３２,３３,３４…蓄電装置放電電力制御ユニット、３５…直流電圧制御ユニット。   1L, 1R ... Traveling motor, 2 ... Generator, 3L, 3R ... Inverter, 4 ... Engine, 9a ... Power storage device, 12a ... Resistor, 17 ... ECU, 18 ... EMU, 19 ... MCU, 20 ... Load capacity sensor , 21 ... wireless terminal, 30 ... remaining power storage estimation unit, 31 ... engine speed correction unit, 32, 33, 34 ... storage device discharge power control unit, 35 ... DC voltage control unit.

Claims (9)

エンジンと、前記エンジンにより駆動される発電機と、電力を用いて車輪を駆動するモータと、前記モータが発電した電力を充電可能に構成され充電した電力を前記モータに供給する蓄電装置と、前記蓄電装置への充電と前記蓄電装置からの放電とを制御する制御装置とを有する鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、積込場における蓄電装置の蓄電残量が、放土場における蓄電装置の蓄電残量より小さくなる様に蓄電装置の放電量を制御することを特徴とする鉱山用ハイブリッド式ダンプトラック。 An engine, a generator driven by the engine, a motor for driving wheels using electric power, a power storage device configured to be able to charge the electric power generated by the motor and supplying the charged electric power to the motor, In the hybrid dump truck for mines having a control device for controlling charging to the power storage device and discharging from the power storage device,
The control device controls a discharge amount of the power storage device so that a remaining power storage amount of the power storage device at the loading site is smaller than a remaining power storage amount of the power storage device at the earthing site. truck. 請求項１に記載の鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、放土場と積込場とを往復する経路の中で、放土場から積込場に向かう登り経路における放電量が最大になるように、前記蓄電装置の放電量を制御することを特徴とする鉱山用ハイブリッド式ダンプトラック。 The hybrid dump truck for mines according to claim 1,
The control device controls the amount of discharge of the power storage device so that the amount of discharge on the climb route from the earth discharging field to the loading field is maximized in a route that reciprocates between the earth discharging field and the loading field. A hybrid dump truck for mines characterized by 請求項１に記載の鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、放土場から積込場に向かう経路が登り坂と前記登り坂の後の下り坂とを有し、積込場から放土場に向かう経路が登り坂と前記登り坂の後の下り坂とを有する経路に対して、前記の放電量の制御を実施することを特徴とする鉱山用ハイブリッド式ダンプトラック。 The hybrid dump truck for mines according to claim 1,
The control device has an uphill and a downhill after the uphill as a route from the dumping ground to the loading site, and a path from the loading site to the loading site as the uphill and the uphill A hybrid dump truck for mining, wherein the discharge amount control is performed on a route having a subsequent downhill. 請求項３に記載の鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、積載量情報を入力として、積載量が大きいほど前記蓄電装置からの放電量を抑制し、前記蓄電装置からの放電量とモータ要求パワーとに応じてエンジン回転数を制御することを特徴とする鉱山用ハイブリッド式ダンプトラック。 In the hybrid dump truck for mines according to claim 3,
The control device receives the load amount information, suppresses the discharge amount from the power storage device as the load amount is larger, and controls the engine speed according to the discharge amount from the power storage device and the required motor power. This is a hybrid dump truck for mines. 請求項３に記載の鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、積込場の位置情報と車体の位置情報とを入力として、前記鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックが積込場から離れる際には、前記蓄電装置からの放電量を抑制し、前記蓄電装置からの放電量とモータ要求パワーとに応じてエンジン回転数を制御することを特徴とする鉱山用ハイブリッド式ダンプトラック。 In the hybrid dump truck for mines according to claim 3,
The control device receives the loading site position information and the vehicle body position information as input, and when the mine hybrid dump truck leaves the loading site, suppresses the amount of discharge from the power storage device, A hybrid dump truck for mining, wherein the engine speed is controlled according to the amount of discharge from the power storage device and the required motor power. 請求項３に記載の鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、モータ要求パワーを入力として、使用するパワーの最大出力に近づくほど、蓄電装置からの放電量を抑制し、前記蓄電装置からの放電量とモータ要求パワーとに応じてエンジン回転数を制御することを特徴とする鉱山用ハイブリッド式ダンプトラック。 In the hybrid dump truck for mines according to claim 3,
The control device receives the motor required power as an input, and suppresses the amount of discharge from the power storage device as it approaches the maximum output of the power to be used, and the engine speed according to the amount of discharge from the power storage device and the motor required power. A hybrid dump truck for mining characterized by controlling 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックにおいて、
前記エンジンの回転数を制御するエンジンコントロールユニットを備え、
前記エンジンコントロールユニットは、前記モータ要求パワーから前記蓄電装置の放電電力指令値を減算した値、つまり前記蓄電装置からの放電時に発電機が出力すべきパワーを、発電機出力に対して前記エンジンと前記発電機の効率とが最大となる回転数をあらかじめ計算した関数に入力することで、エンジン回転数を制御することを特徴とする鉱山用ハイブリッド式ダンプトラック。 In the hybrid dump truck for mines according to any one of claims 4 to 6,
An engine control unit for controlling the rotational speed of the engine;
The engine control unit has a value obtained by subtracting a discharge power command value of the power storage device from the motor required power, that is, a power to be output by a generator at the time of discharging from the power storage device with respect to a generator output. A hybrid dump truck for mining, wherein the engine speed is controlled by inputting a rotational speed at which the efficiency of the generator is maximized into a previously calculated function. 請求項４乃至６のいずれか１項に記載の鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックにおいて、
前記制御装置は、前記蓄電装置の充電状態を入力として、前記蓄電装置が満充電になる時間を低減するように放電量を調整することを特徴とする鉱山用ハイブリッド式ダンプトラック。 In the hybrid dump truck for mines according to any one of claims 4 to 6,
The control device adjusts a discharge amount so as to reduce a time for the power storage device to be fully charged, using a charging state of the power storage device as an input, and a hybrid dump truck for mining. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の鉱山用ハイブリッド式ダンプトラックにおいて、
前記エンジンは、ディーゼルエンジンであることを特徴とする鉱山用ハイブリッド式ダンプトラック。 In the hybrid dump truck for mines according to any one of claims 1 to 8,
The hybrid dump truck for mines, wherein the engine is a diesel engine.
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