JP2016084633A - 建設機械の電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】建設機械の作業効率とバッテリの利用効率の向上が可能な建設機械の電力供給システムを提供すること。
【解決手段】バッテリ１０が搭載された複数の被牽引車４００と、被牽引車４００のバッテリの電力で駆動される電動機６を有する少なくとも油圧ショベル１００と、被牽引車のバッテリを充電するための充電設備３００と、当該充電設備で充電された充電済み被牽引車を建設機械の近辺まで牽引し、当該充電済み被牽引車に代えて建設機械に牽引されていた被牽引車を充電設備まで牽引する少なくとも１台の運搬車両２００と、建設機械１００の所定期間における作業量計画に基づいて当該所定期間に交換される被牽引車の交換回数と各交換時刻を予測し、当該各交換時刻に間に合うように、運搬車両２００が建設機械の近辺に充電済み被牽引車を牽引して到着する時刻を算出する管理局端末システム９６０とを備える。
【選択図】図１２

Description

本発明はバッテリ駆動される電動モータを搭載した建設機械の電力供給システムに関する。

電気駆動式の建設機械（電動式建設機械）は、エンジンの代わりに電動モータを搭載しており、当該電動モータでアクチュエータを直接駆動し、または、当該電動モータで駆動した油圧ポンプで油圧アクチュエータを間接的に駆動している。当該電動モータに電力を供給する一つの方法として、建設機械に搭載したバッテリ（二次電池）から電力を供給する方法がある。

電動式建設機械の作業現場に外部電源が存在することを前提とした技術として、特許第４９３７０８２号には、電動式建設機械とは別体の台車を備え、当該台車上のバッテリに外部電源から電力を入力し、当該バッテリから電動式建設機械の電動モータに対して電力を供給する電動式建設機械が開示されている。

しかし、通常の作業現場には、上記の外部電源を含め、発電設備や電気供給スタンド等のような電力供給源が存在していない場合が多く、このような状況で電動式建設機械に搭載されたバッテリへの電力供給をいかに行うかが課題となる。この点に関して、特開２００８−６９５１７号公報には、バッテリを搭載した電動式建設機械と、充電局で電力補給したバッテリを搭載し、管理局からの電力補給指令を受けて前記電動式建設機械が稼働する作業現場に移動するバッテリ搭載車両とを備え、作業現場に到着したバッテリ搭載車両のバッテリから前記電動式建設機械のバッテリに電力を供給する（またはバッテリ搭載車両で搭載してきたバッテリを電動式建設機械に載せ替える）建設機械の電力供給システムが開示されている。

特開２００８−６９５１７号公報 特許第４９３７０８２号

特開２００８−６９５１７号公報の技術では、建設機械側のバッテリの残電力を見たオペレータが判断したとき又は当該残電力が閾値に達したときに、バッテリ搭載車両に電力補給指令が出力され、そこではじめてバッテリ搭載車両の移動が開始される。そのため、電力補給指令の出力後に建設機械が予測を超える重負荷作業をして電力を著しく消費した場合には、バッテリ搭載車両の到着前に作業を止めざるをえなくなり、建設機械による作業効率が低下するおそれがある。反対に、建設機械が予測よりも軽負荷作業をしたため、バッテリ搭載車両が早く作業現場に到着し過ぎてしまうと、充電局と作業現場の往復時間が予定より増加して結果的に次回の充電終了時刻が遅くなるので、バッテリの利用効率（回転率）が低下する。

当該文献の技術においてこの種の課題を解決する方策としては、バッテリ搭載車両の台数を増加して作業現場の付近にバッテリ搭載車両を予め待機させておいたり、作業現場に充電済みのバッテリを集積させておいたりすることが考えられるが、バッテリ搭載車両またはバッテリの数を増加させるとイニシャルコストが増大して非効率となる。

本発明の目的は、建設機械の作業効率とバッテリの利用効率の向上が可能な建設機械の電力供給システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る建設機械の電力供給システムは、それぞれにバッテリが搭載された複数の被牽引車と、前記複数の被牽引車の１台を牽引し、当該被牽引車のバッテリの電力で駆動される電動機および当該電動機で駆動される油圧ポンプを有する少なくとも１台の建設機械と、前記複数の被牽引車に搭載されたバッテリを充電するための充電設備と、前記複数の被牽引車のうち当該充電設備で充電された充電済み被牽引車を前記少なくとも１台の建設機械のいずれかの近辺まで牽引し、当該充電済み被牽引車に代えて当該建設機械に牽引されていた前記被牽引車を前記充電設備まで牽引する少なくとも１台の運搬車両と、前記少なくとも１台の建設機械の所定期間における作業量計画に基づいて当該所定期間において当該建設機械が交換する前記被牽引車の交換回数と各交換時刻を予測し、当該各交換時刻に間に合うように、前記少なくとも１台の運搬車両が当該建設機械の近辺に前記充電済み被牽引車を牽引して到着する時刻を算出するコンピュータとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、建設機械の作業量計画に基づいたバッテリの交換時刻が推定できるので、建設機械の作業効率とバッテリの利用効率を向上できる。

本発明の実施の形態に係る建設機械の電力供給システムの全体概略図。 電動油圧ショベル１００の概略構成図。 図２の電動油圧ショベル１００におけるアクチュエータ駆動制御システムの概略構成図。 運搬車両２００の概略構成図。 充電施設２に設置された充電設備３００の概略構成図。 管制センタ９００の概略構成図。 管理局端末システム９６０の概略構成図。 油圧ショベル１００の作業量計画の一例を示す図。 複数の電動油圧ショベル１００にそれぞれ搭載されたショベル端末システム１６０の概略構成図。 複数の運搬車両２００にそれぞれ搭載された車両端末システム２６０の概略構成図。 複数の充電設備３００にそれぞれ搭載された充電設備端末システム３６０の概略構成図。 油圧ショベル１００の電力供給に関する管理局端末システム９６０における処理フロー。 図８に示した作業量計画データに基づいて算出した或る油圧ショベル１００の必要電力量の１日の時間変化をグラフで示した図。 油圧ショベル１００Ａの作業量計画を実現するためのバッテリ利用計画及び車両運行計画を示した図。 管理局端末システム９６０で実行されるバッテリ利用計画および車両運行計画の補正処理のフローチャート。 作業量の差分（Ｗｐ１−Ｗｒ１）に基づいてバッテリ利用計画に補正を加えることを示す概念図。 管理局端末システム９６０で実行されるバッテリ利用計画および車両運行計画の補正処理のフローチャート。

まず、本発明の実施の形態を説明する前に、本発明に係る建設機械の電力供給システムに含まれる主な特徴について説明する。

（１）本発明に係る建設機械の電力供給システムは、それぞれにバッテリが搭載された複数の被牽引車と、前記複数の被牽引車の１台を牽引し、当該被牽引車のバッテリの電力で駆動される電動機および当該電動機で駆動される油圧ポンプを有する少なくとも１台の建設機械と、前記複数の被牽引車に搭載されたバッテリを充電するための充電設備と、前記複数の被牽引車のうち当該充電設備で充電された充電済み被牽引車を前記少なくとも１台の建設機械のいずれかの近辺まで牽引し、当該充電済み被牽引車に代えて当該建設機械に牽引されていた前記被牽引車を前記充電設備まで牽引する少なくとも１台の運搬車両と、前記少なくとも１台の建設機械の所定期間における作業量計画に基づいて当該所定期間において当該建設機械が交換する前記被牽引車の交換回数と各交換時刻を予測し、当該各交換時刻に間に合うように、前記少なくとも１台の運搬車両が当該建設機械の近辺に前記充電済み被牽引車を牽引して到着する時刻を算出するコンピュータとを備えることを特徴とする。

このように構成した電力供給システムによれば、建設機械の所定期間における作業量計画に即した被牽引車の交換回数および交換時刻を推定でき、その交換時刻に間に合うように充電済み被牽引車を建設機械まで運搬車両で牽引していくことができるので、充電済み被牽引車が到着するまでの待ち時間が低減して、建設機械の作業効率とバッテリ（被牽引車）の利用効率が向上する。

（２）上記（１）において、前記コンピュータは、前記少なくとも１台の建設機械の実際の作業量に基づいて、前記作業量計画から算出した前記少なくとも１台の運搬車両が当該建設機械の近辺に前記充電済み被牽引車を牽引して到着する時刻を補正することが好ましい。

このように構成すると、実際の作業量が当初の作業量計画から乖離した場合にも、実際の作業量に即した被牽引車の交換回数および交換時刻に補正できるので、建設機械の作業効率とバッテリの利用効率の低下を抑制できる。

（３）上記（１）または（２）において、前記少なくとも１台の建設機械が牽引する前記被牽引車のバッテリの充電率の時間変化に基づいて、前記作業量計画から算出した前記少なくとも１台の運搬車両が当該建設機械の近辺に前記充電済み被牽引車を牽引して到着する時刻を補正することが好ましい。

このように構成すると、バッテリの実際のＳＯＣの推移が当初の作業量計画で予測したものから乖離した場合にも、実際のＳＯＣ推移に即した被牽引車の交換回数および交換時刻に補正できるので、建設機械の作業効率とバッテリの利用効率の低下を抑制できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、同一の構成要素が複数存在する場合、符号の末尾にアルファベットの大文字を付すことがあるが、当該アルファベットの大文字を省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば、同一のショベル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃが存在するとき、これらをまとめてショベル１９０と表記することがある。

図１は本発明の実施の形態に係る建設機械の電力供給システムの全体概略図である。この図に示した電力供給システムは、少なくとも１台の電動油圧ショベル（建設機械）１００が作業する作業現場１と、被牽引車４００に搭載されたバッテリ１０を充電するための少なくとも１つの充電設備３００が設置された充電施設２、作業現場１と充電施設２を接続する道路であって被牽引車４００を牽引した少なくとも１台の運搬車両用２００が走行する搬送路５００と、電動油圧ショベル１００、運搬車両２００及び充電設備３００等と情報のやり取りを行う管理局９００を備えている。

図１の例では、作業現場１で２台の油圧ショベル１００Ａ，１００Ｂが稼働しており、充電施設２には２機の充電設備３００Ａ，３００Ｂが設置されており、合計９台の被牽引車４００Ａ，４００Ｂ，４００Ｃ，４００Ｄ，４００Ｅ，４００Ｆ，４００Ｇ，４００Ｈ，４００Ｉと、合計５台の運搬車両２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ，２００Ｄ，２００Ｅが存在している。なお、図示した油圧ショベル１００、運搬車両２００、充電設備３００、被牽引車４００の数は一例に過ぎず、それぞれ１つ以上存在すればその数に特に限定はない。

図示の例では、搬送路５００Ａは充電施設２から作業現場１に向かう運搬車両２００が走行するための道路（往路）となっており、搬送路５００Ｂは作業現場１から充電施設２に向かう運搬車両２００が走行するための道路（復路）となっている。なお、搬送路５００の数についても図示は一例に過ぎず、往路及び／又は復路を複数用意しておいても良い。

各油圧ショベル１００、各運搬車両２００、各充電設備３００および管理局９００には無線通信装置１５１，２５１，３５１が備えられており、当該無線通信装置１５１，２５１，３５１を介して、管理局９００と、各油圧ショベル１００、各運搬車両２００及び各充電設備３００とは各種情報のやり取りを行っている。

図２は電動油圧ショベル１００の概略構成図である。電動油圧ショベル１００は、ブーム１０１、アーム１０２及びバケット１０３を有する多関節型の作業装置１１０と、上部旋回体１０４及び下部走行体１０５を有する車体１５０と、無線通信装置１５１とを備えており、自走機能の無い１台の被牽引車４００を牽引している。油圧ショベル１００は、油圧ポンプ３の駆動源として電動機２（図３参照）を搭載しているが、電動機２に電力供給するためのバッテリを搭載していない。電動機２の電力源は、被牽引車４００に搭載されたバッテリ１０であり、被牽引車４００は油圧ショベル１００と着脱可能に連結されている。

ブーム１０１は、上部旋回体１０４に回動可能に支持されており、油圧シリンダ（ブームシリンダ）１１１により駆動される。アーム１０２は、ブーム１０３に回動可能に支持されており、油圧シリンダ（アームシリンダ）１１２により駆動される。バケット１０３は、アーム１０４に回動可能に支持されており、油圧シリンダ（バケットシリンダ）１１３により駆動される。上部旋回体１０４は油圧アクチュエータ５（図３参照）である油圧モータ（旋回モータ）により旋回駆動され、下部走行体１０５は左右の油圧モータ（走行モータ）９５，９６により駆動される。油圧シリンダ１１１、油圧シリンダ１１２、油圧シリンダ１１３及び走行モータ９５,９６は、油圧ポンプ３（図３参照）によってタンク（図示せず）から汲み上げられる圧油によって駆動される。

被牽引車４００は、複数の車輪が取り付けられたフレーム４０１と、フレーム４０１上に搭載されたバッテリ１０と、フレーム４０１と牽引車（油圧ショベル１００又は運搬車両２００）を連結するための連結部材（例えば形鋼）４０２を備えている。図２の連結部材４０２の一端は、油圧ショベル１００のトラックフレームに連結されており、その連結部を中心に回動可能に設けられている。油圧ショベル１００と連結部材４０２の連結方法については特に限定は無いが、例えば、トラックフレームに孔（図示せず）を設け、連結部材４０２の先端部に設けた釣り針状のフックを当該孔にかけて連結するものがある。その他の例としては、トラクターとトレーラーの連結装置のように、トラックフレームにカプラーを設け、連結部材の先端にキングピンを設け、当該カプラーと当該キングピンにより連結するものや、トラックフレームにピントルフックを設け、連結部材の先端にルネットアイを設け、当該ピントルフックと当該ルネットアイにより連結するものがある。

上部旋回体１０４には、油圧ポンプ３を駆動するための電動機２が搭載されている。電動機２には、被牽引車４００上のバッテリ１０からインバータ装置９Ａ（図３参照）を介して電力が供給されている。バッテリ１０と電動機２を接続する電源ケーブル１３０は、下部走行体１０５のフレーム（トラックフレーム）のセンタージョイン（図示せず）の近傍に設けられたスリップリング（図示せず）を介して上部旋回体１０４の内部に引き込まれており、これにより電源ケーブル１３０のねじれや絡まりを防止している。電源ケーブル１３０はバッテリ１０と着脱可能となっている。

図３は図２に示した電動油圧ショベル１００におけるアクチュエータ駆動制御システムの概略構成図である。なお、先の図に示した部分と同じ部分には同じ符号を付して説明は適宜省略することがある（後の図についても同じ）。

この図に示すアクチュエータ駆動制御システムは、バッテリ１０の電力により駆動される電動機（モータ）２と、電動機２によって駆動される可変容量形油圧ポンプ３（以下、単に「油圧ポンプ３」と称することがある）と、油圧ポンプ３から吐出される圧油によって駆動される油圧アクチュエータ５（例えば、図２に示した油圧シリンダ９１，９２，９３、油圧モータ９５，９６）と、油圧ポンプ３の容量を調節して吸収トルクを制御するためのポンプ制御装置（ポンプ制御部）４５と、電動機２の制御とともに、電動機２とバッテリ１０間での電力の授受を制御するためのインバータ（電力変換装置）９Ａと、油圧アクチュエータ５を駆動するための操作信号を操作量に基づいて出力する操作レバー（操作装置）１６と、電動機２のトルク制御、油圧ポンプ３の容量制御、バッテリ１０の放電制御等を行うコンピュータであるショベル端末システム（制御装置）１６０とを備えている。

操作レバー１６は、パイロットポンプ３２から吐出される圧油を操作量に応じて減圧して油圧アクチュエータ５の操作信号を生成する。油圧アクチュエータ５の操作信号としては、操作量に応じて操作レバー１６で減圧された圧油がそのまま利用され、当該圧油はバルブ装置４内の複数のコントロールバルブ（図示せず）のいずれかに出力され当該コントロールバルブを駆動する。

ポンプ制御装置（ポンプ制御部）４５は、レギュレータ１４と電磁比例弁１５を有している。レギュレータ１４は油圧ポンプ３に備えられており、レギュレータ１４によって油圧ポンプ３の斜板もしくは斜軸の傾転角を操作すると、油圧ポンプ３の容量（押しのけ容積）が変更されて油圧ポンプ３の吸収トルク（入力トルク）を制御することができる（ポンプ吸収トルク制御）。本実施の形態におけるレギュレータ１４は、電磁比例弁１５が発生する制御圧によって制御されている。電磁比例弁１５は、ショベル端末システム１６０から出力される信号（容積指令）に基づいて動作する。

ショベル端末システム１６０は、制御信号（電気信号）を電磁比例弁１５に出力し、電磁比例弁１５は当該操作信号に応じた制御圧力を生成することでレギュレータ１４を駆動する。これによりレギュレータ１４によって油圧ポンプ３の容量が変更され、油圧ポンプ３の吸収トルクは電動機２の出力可能範囲内で適宜調整される。なお、ショベル端末システム１６０は、ハードウェア構成として、各種プログラムを実行するための演算手段としての演算処理装置（例えば、ＣＰＵ）と、当該プログラムをはじめ各種データを記憶するための記憶手段としての記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびフラッシュメモリ等の半導体メモリや、ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置）と、当該演算処理装置及び当該記憶装置等へのデータ及び指示等の入出力制御を行うための入出力演算処理装置を備えている（いずれも図示せず）。

バッテリ１０には、バッテリ１０の充電率（ＳＯＣ）及び劣化度（ＳＯＨ）を演算するために必要な情報を検出する手段（バッテリ状態検出手段）として、電流センサ１１、電圧センサ１２及び温度センサ１３が取り付けられている。ショベル端末システム１６０は、これらセンサ１１，１２，１３によって検出された電流、電圧及び温度等の情報に基づい(バッテリ管理部１６８（後述）においてバッテリ１０のＳＯＣ及びＳＯＨを演算し、バッテリ１０の充電率及び劣化度等を管理している。電流センサ１１、電圧センサ１２及び温度センサ１３からの出力信号は電源ケーブル１３０とともにまとめられた通信線（図示せず）を介してショベル端末システム１６０に入力される。当該通信線は電源ケーブル１３０とともにバッテリ１０と着脱可能となっている。

図４は運搬車両２００の概略構成図である。運搬車両２００は、１台の被牽引車４００を牽引して作業現場１と充電施設２の間を往復する車両であり、無線通信装置２５１を備えている。運搬車両２００の動力源は、エンジンと電動機のいずれか又は両者のハイブリッドで構成しても良いが、動力源を電動機とすれば、作業現場１および充電施設２で利用されるエネルギーを電気エネルギーで一本化できる。

なお、運搬車両２００は、図示のように荷台を有するトラック状の車両に限らず、被牽引車４００を牽引可能なものであれば他の車両（例えば、ダンプ、トラクター等）でも構わない。また、運搬車両２００と被牽引車４００の連結方法は、先述の油圧ショベル１００との連結と同様のものが利用可能であり、特に限定はない。

図５は充電施設２に設置された充電設備３００の概略構成図である。この図に示す充電設備３００は、バッテリ１０の状態監視等をはじめとした各種処理を行うコンピュータである充電設備端末システム３６０と、被牽引車４００上のバッテリ１０に流れる電流を検知するための電流計（電荷検出手段）３１２と、被牽引車４００上のバッテリ１０と端末システム３６０を結ぶ通信線３１３と、被牽引車４００上のバッテリ１０を充電するための充電器３１４と、充電器３１４と端末システム３６０を接続する通信線３１５、端末システム３６０等で計算されたバッテリ１０の充電率等を表示するための表示装置３１６と、端末システム３６０と表示装置３１６を接続する通信線３１７と、無線通信装置３５１を備えている。

バッテリ１０は、複数の単電池から構成される組電池であり、組電池は電池モジュールの集合体である。各被牽引車４００に搭載されるバッテリ１０の容量は、各油圧ショベル１００の１日の作業量を電力量に変換した値よりも小さく設定されており、１台の油圧ショベル１００を１日稼働するためには複数の被牽引車４００の交換が必要な構成となっている。このように各被牽引車４００のバッテリ１０の容量を比較的小さい値に抑制すると、被牽引車４００の製造コストを抑制できるとともに、作業現場１での油圧ショベル１００の機動性や被牽引車４００の交換作業の作業性を向上できる。

バッテリ１０としては、二次電池であれば特に限定はなく、鉛蓄電池やリチウムイオン電池など種々のものが適用可能であるが、廉価なバッテリで構成すればイニシャルコストを低減できる。なお、一般的な電池モジュールとしては、４〜４０個の電池を直列接続して箱の中に収めたものがある。電池モジュールは更に直列または並列に接続されて、組電池の一構成要素となる。

電流計３１２としては、例えば、シャント抵抗を利用したものや、ホール素子を利用したものが適用可能である。電流計３１２で検出された電流値は、端末システム３６０に出力されている。

バッテリ１０は、通信線３１３を介して端末システム３６０に接続されている。また、バッテリ１０は、各電池の電圧を監視しており、端末システム３６０に通信線３１３を介して定期的に電圧値を送信している。

充電器３１４は、商用電源３５５を利用してバッテリ１０の充電を行うためのもので、電源ケーブル３１８を介してバッテリ１０に接続して用いられる。充電器３１４の充電方式には、例えば、CCCV充電（Constant-Current Constant-Voltage：定電流−定電圧充電）やパルス充電方式がある。本実施の形態における充電器３１４は、端末システム３６０から出力される充電休止信号に基づいて充電を停止するものとし、さらに、電池が満充電になると充電器３１４は自動的に停止するものとする。

充電設備端末システム３６０は、コンピュータであり、ハードウェア構成として、各種の制御プログラムを実行するための演算処理装置（例えば、ＣＰＵ）、当該制御プログラムをはじめ各種データを記憶するための記憶装置（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ）等を備えている（いずれも図示せず）。このようなハードウェア構成を利用して、端末システム３６０は、通信線３１３を介して取得した各電池の電池電圧と、電流計３１２を介して取得した電流とに基づいて各電池の充電容量を計算する。そして、当該充電容量に基づいてバッテリ１０全体の充電率（ＳＯＣ：State of Charge）及び劣化度（ＳＯＨ：State of health）を計算する。ここで計算されたＳＯＨやＳＯＣは、通信線３１７を介して表示装置３１６に表示されたり、無線通信装置３５１を介して他の端末（例えば、管理局端末システム９６０）に出力されたりすることがある。

充電設備３００によってバッテリ１０の充電が完了した被牽引車４００は、運搬車両２００による作業現場１への牽引（往路）、油圧ショベル１００でのバッテリ利用、運搬車両２００による充電施設２への位遠因（復路）、充電設備３００によるバッテリ充電、という一連の工程（以下「被牽引車利用サイクル」と称することがある）を繰り返して利用される。或る油圧ショベル１００の電力源として選定され被牽引車利用サイクルを開始した被牽引車４００は、当該サイクルの途中では他の油圧ショベル１００の電力源とはなり得ず、当該サイクルの終了後にはじめて他の油圧ショベル１００の電力源になり得る。

管制センタ９００内には、図６に示すようにコンピュータから成る管理局端末システム９６０が設置されている。管理局端末システム９６０には、オペレータ９１０からの作業指示を受け付けるためのマウスおよびキーボード等の入力装置（管理局側入力部）９７３と、表示画面９２０上に画像を表示してオペレータ９１０への情報提示を行うモニタ等の表示装置（管理局側表示部）９７４が接続されている。

図７は管理局端末システム９６０の概略構成図である。管理局端末システム９６０は、作業量計画記憶部９６１と、必要電力用算出部９６２と、バッテリ利用計画算出部９６３と、車両運行計画算出部９６４と、バッテリ状態記憶部９６５と、バッテリ利用計画記憶部９６６と、車両運行計画記憶部９６７と、車両位置管理部９６８と、ショベル位置管理部９６９と、車両運行計画記憶部９７０と、バッテリ利用計画記憶部９７１と、管理局側制御部９７２と、管理局側入力部９７３と、管理局側表示部９７４と、管理局側通信部９７５と、バッテリ状態管理部９７６と、作業量比較部９７７と、ＳＯＣ比較部９７８として機能する。

作業量計画記憶部９６１には、入力部９７３等を介して入力された各油圧ショベル１００の所定期間（例えば、或る１日の午前９時から午後６時までの期間）における作業量計画が記憶されている。図８は油圧ショベル１００の作業量計画の一例を示す図である。この図に示すように或る油圧ショベル１００の作業量の時間変化が作業量計画として記憶されている。図８の例では作業量が相対的に多い時間帯Ａと作業量が相対的に少ない時間帯Ｂからなっている。

必要電力量算出部９６２は、作業量計画記憶部９６１の作業量計画に基づいて各油圧ショベル１００の作業に必要な電力量（消費電力量）［ｋＷ］の時間変化および積算値を算出する処理を実行する部分である。

バッテリ状態管理部９７６は、作業現場１、搬送路５００および充電施設２に存在する全ての被牽引車４００のバッテリ１０の状態を管理する部分である。バッテリ状態管理部９７６は、各油圧ショベル１００に搭載されたショベル端末システム１６０のバッテリ管理部１６８（図９参照）と、各充電設備３００に搭載された充電設備端末システム３６０のバッテリ管理部３６８（図１１参照）とから無線通信で送信される各バッテリ１０の状態パラメータを受信し、これらをバッテリ状態記憶部９６５に記憶することで管理する。また、バッテリ状態管理部９７６は、バッテリ利用計画（図１２のＳ６０６参照）および車両運行計画（図１２のＳ６０８参照）の決定に基づいてバッテリ状態記憶部９６５のバッテリ状態パラメータを更新する。

バッテリ状態記憶部９６５は、各被牽引車４００のバッテリ１０の状態がパラメータ形式で記憶される部分である。バッテリ状態としては、バッテリ１０が搭載された被牽引車４００のＩＤ、バッテリ１０のＩＤ、種類、サイズ、ＳＯＣの現在値及び予測推移、ＳＯＨの現在値及び予測推移、充電開始時刻、充電完了時刻、現在のステータス（充電施設２で充電中、充電施設２で待機中、運搬車両２００により運搬中、油圧ショベル１００により使用中等）等が記憶されている。

バッテリ利用計画算出部９６３は、必要電力量算出部９６２で算出した電力量を出力するために必要なバッテリ１０（被牽引車４００）の交換回数、組み合わせ及び交換時刻を、バッテリ状態記憶部９６５から読み込んだ各バッテリ１０の状態パラメータに基づいて予測・算出する処理を実行する部分である。

車両運行計画算出部９６４は、バッテリ利用計画算出部９６３で算出した交換時刻に該当する油圧ショベル１００の近辺に到着するように、運搬車両の充電設備３００からの出発時刻、当該油圧ショベル１００の近辺の到着時刻、その道中の目標速度（「運行計画」と称することがある）を算出する処理を実行する部分である。１台の油圧ショベル１００に対してバッテリ交換回数（交換時刻）が複数ある場合（すなわち１日に被牽引車４００を複数回運搬する場合）が一般的となるが、その場合には各被牽引車４００について運行計画が算出される。

バッテリ利用計画記憶部９７１には、バッテリ利用計画算出部９６３で算出された利用計画が記憶される。車両運行計画記憶部９７０には、車両運行計画算出部９６４で算出された運行計画が記憶される。

管理局側制御部９７２は、管理局端末システム９６０全体の処理を制御している。管理局側通信部９７５は、無線ＬＡＮアンテナ等の無線通信装置（図示せず）を介して各ショベル１００、各車両２００および各充電設備３００とデータの通信を行うためのものである。

車両位置管理部９６８には、各運搬車両２００の位置が記憶されている。各運搬車両２００の測位部２６１で測定される位置は、無線通信装置２５１を介して管理局側通信部９７５に入力され、車両位置管理部９６８に記憶される。

ショベル位置管理部９６９には、各油圧ショベル１００の位置が記憶されている。各油圧ショベル１００の測位部１６１で測定される位置は、無線通信装置１５１を介して管理局側通信部９７５に入力され、ショベル位置管理部９６９に記憶される。

管理局側入力部９７３は、マウスおよびキーボード等の入力装置を介したオペレータ９１０からの指示入力等を受け付ける部分である。例えば、各油圧ショベル１００の作業量計画の入力や、バッテリ利用計画の決定および車両運行計画の決定等が入力部９７３を介して行われる。

管理局側表示部９７４には表示画面９２０（図６参照）上に、作業計画（図８参照）、バッテリ利用計画および車両運行計画など電力供給システムに関する種々の情報が表示される。

図９は複数の電動油圧ショベル１００にそれぞれ搭載されたショベル端末システム１６０の概略構成図である。ショベル端末システム１６０は、コンピュータで構成された制御装置であり、ＧＰＳ受信機や加速度センサやジャイロや速度センサなどを使って油圧ショベル１００の位置を測定するショベル側測位部１６１と、バケット１０３の重量変化等から算出した掘削対象物重量の時間変化または油圧ポンプ３の吸収トルクの時間変化等に基づいて或る期間（例えば、或るバッテリ１０（被牽引車４００）の利用期間中）に油圧ショベル１００により実際に行われた作業量を算出する処理を実行する作業量算出部１６３と、管理局端末システム９６０と無線ＬＡＮアンテナ等の無線通信装置１５１を介して通信を行うショベル側通信部（例えば、無線通信装置）１６４と、オペレータが入力操作を行うショベル側入力部（例えば、キーボード、タッチパネル）１６５と、オペレータに情報表示を行うショベル側表示部（例えば、液晶モニタ）１６６と、ショベル端末システム１６０の全体的な処理制御を行うショベル側制御部１６７と、牽引中の被牽引車４００に搭載されたバッテリ１０のＳＯＣ及びＳＯＨを演算し、当該バッテリ１０の状態を管理するバッテリ管理部１６８とを備えている。

図１０は複数の運搬車両２００にそれぞれ搭載された車両端末システム２６０の概略構成図である。車載端末システム２６０は、コンピュータで構成された制御装置であり、ＧＰＳ受信機や加速度センサやジャイロや速度センサなどを使って運搬車両２００の位置を測定する車載側測位部２６１と、管理局端末システム９６０の車両運行計画記憶部９６７から提供される自車の運行計画データを記憶している車載運行計画記憶部（例えば、半導体記憶装置）２６２と、管理局端末システム９６０から指令に基づいて車載運行計画記憶部２６２で管理されている車載運行計画データを更新する車載地図更新部２６３と、管理局端末システム９６０と無線ＬＡＮアンテナ等の無線通信装置２５１を介して通信を行う車載側通信部（例えば、無線通信装置）２６４と、オペレータが入力操作を行う車載側入力部（例えば、キーボード）２６５と、オペレータに情報表示を行う車載側表示部（例えば、液晶モニタ）２６６と、車載端末システム２６０の全体的な処理制御を行う車載側制御部２６７と、運搬車両２００の加速、減速、停止などの車両制御を行う車両制御部２６８とを備えている。

車両制御部２６８は、管理局端末システム９６０から与えられる指示と、車載側測位部２６１で測位される自車位置と、車載運行計画記憶部２６２で管理されている運行計画データとに基づいて、搬送路５００上で自律的に運搬車両２００を操舵したり加減速したりする自律走行制御を行っている。

図１１は複数の充電設備３００にそれぞれ搭載された充電設備端末システム３６０の概略構成図である。充電設備端末システム３６０は、コンピュータで構成された制御装置であり、管理局端末システム９６０と無線ＬＡＮアンテナ等の無線通信装置３５１を介して通信を行う設備側通信部（例えば、無線通信装置）３６４と、オペレータが入力操作を行う設備側入力部（例えば、キーボード、タッチパネル）３６５と、オペレータに情報表示を行う設備側表示部（例えば、液晶モニタ）３６６と、充電設備端末システム３６０の全体的な処理制御を行う設備側制御部３６７と、被牽引車４００に搭載された充電中のバッテリ１０のＳＯＣ及びＳＯＨを演算し、当該バッテリ１０の状態を管理するバッテリ管理部１６８とを備えている。

次に、本発明の実施の形態における電力供給処理フローについて図を用いて説明する。はじめに図１２を用いて管理局端末システム９６０によるバッテリ利用計画および車両運行計画の決定フローについて説明する。

図１２は油圧ショベル１００の電力供給に関する管理局端末システム９６０における処理フローの一例である。作業現場１での１日の作業開始前に作業管理局９００のオペレータ９１０からの管理局側入力部９７３を介した開始要求により処理フローを開始し、油圧ショベル１００Ａ，１００Ｂの１日の作業量計画データの入力をオペレータ９１０から受けてこれを作業量計画記憶部９６１に保存する（Ｓ６００）。ここで入力される作業量計画データとしては、充電施設２の電力供給対象となっている作業現場１で稼働される全ての油圧ショベル１００Ａ，１００Ｂの１日における作業量の時間変化を規定した数値データ（例えば、各時刻での作業量を規定した数値群）であれば特に限定はない。例えば、図８に示した作業量と時刻の関係をグラフ化したデータがその一例であり、複数の油圧ショベル１００が稼働される場合には当該油圧ショベル１００の台数分のグラフがオペレータ９１０により提供されることになる。なお、電力供給対象となる作業現場が複数存在する場合には、各作業現場の油圧ショベルの合計台数分の作業量計画データを入力することになる。

Ｓ６０２では、Ｓ６００で記憶した作業量計画データに基づいて各油圧ショベル１００の必要電力量の時間変化を算出する。図１３は図８に示した作業量計画データに基づいて算出した或る油圧ショベル１００の必要電力量の１日の時間変化をグラフで示した例である。図１３の図は管理局９００内における表示部９７４の表示画面９２０上に表示しても良い。

Ｓ６０４において、バッテリ利用計画算出部９６３は、バッテリ状態記憶部９６５に利用対象として登録された全てのバッテリ１０の状態パラメータを読み込み、各バッテリ１０について出力可能な電力量を取得する。

Ｓ６０６では、バッテリ利用計画の算出に際して、バッテリ利用計画算出部９６３は、まず、作業現場１の各油圧ショベル１００で最初に電源として利用される被牽引車４００（以下「第１被牽引車」と称することがあり、図１３中のバッテリ１がこれに該当する）を所定のアルゴリズムに基づいて選定する。第１被牽引車の選定アルゴリズムの例としては、各被牽引車４００のバッテリ１０の状態パラメータを読み込んだＳ６０４の時点で出力可能な電力量の多い被牽引車（ＳＯＣが高く、劣化の進んでいないバッテリ１０を搭載した被牽引車４００）４００を作業現場１の油圧ショベル１００の台数分選択し、各油圧ショベルに第１被牽引車として割り当てるものがある。

第１被牽引車の選定が完了したら、バッテリ利用計画算出部９６３は、当該第１被牽引車が被牽引車利用サイクルの一連の工程を完了するまでに要する時間を算出する。ここで被牽引車利用サイクルの所要時間の算出方法について図１４を用いて説明する。

図１４は、油圧ショベル１００Ａ（図１参照）の作業量計画（図８参照）を実現するためのバッテリ利用計画及び車両運行計画を示した図であり、先の図１は図中の時刻ｔ１の状態を示しているものとして説明する。図１４の図は管理局９００内における表示部９７４の表示画面９２０上に表示しても良い。各被牽引車利用サイクルの所要時間は、図１４に示した時間Ｔａ、時間Ｔｂｋ、時間Ｔｃ、時間Ｔｄｋ、時間Ｔｅから構成されている（ｋは１以上の整数であり、油圧ショベル１００Ａへの被牽引車４００の連結回数に一致する）。

時間Ｔａは、充電施設２で運搬対象の被牽引車４００を待機中の運搬車両２００に連結し、当該運搬車両２００が搬送路５００Ａ（往路）を介して作業現場１の目的地に到着し、当該被牽引車４００を油圧ショベル１００Ａに連結して、当該油圧ショベル１００Ａの作業を開始するまでの所要時間である。

時間Ｔａの算出に際して、運搬車両２００又は油圧ショベル１００Ａへの被牽引車４００の連結および切り離し作業に要する時間は計算を簡略するために実績値に基づいて決定した設定値を利用している。また、時間Ｔａに関して、充電施設２から作業現場１に至る往路５００Ａの運搬車両２００の移動時間は、例えば、往路の走行距離と、過去の運搬車両２００の走行速度の実績値から算出可能である。作業現場１側の走行距離の基準点（運搬車両２００の往路の目標到着地点）は、作業現場１内の予め決めた或る地点を基準とすれば良いが、例えば１日のうちで油圧ショベル１００Ａの作業位置が大きく変化する場合等には、ショベル側測位部１６１が測定した油圧ショベル１００Ａの位置（ショベル位置管理部９６９で管理されている）を基準としても良い。また、作業量計画とともに油圧ショベルの１００Ａ作業予定地（被牽引車４００の到着地）を入力し、当該作業予定地までの距離から到着予定時刻を算出しても良い。なお、上記前提と異なり油圧ショベル１００Ａの作業開始時刻が決定していない場合には、時間Ｔａの開始時刻を適宜決定し、その時刻に上記時間Ｔａを加算することで油圧ショベル１００Ａの作業開始時刻を推定しても良い。

時間Ｔｂｋは、時間Ｔａの後に、当該被牽引車４００上のバッテリ１０が油圧ショベル１００Ａで電源として利用される時間を示す（つまり、或る油圧ショベル１００Ａでの利用開始時刻から利用終了時刻までの時間）。時間Ｔｂｋは、当該油圧ショベル１００Ａの必要電力量（Ｓ６０４で算出）と当該第１被牽引車上のバッテリ１０の電力量から算出する。バッテリ１０はＳＯＣが０になるまで利用する必要はなく、劣化促進を回避するためにＳＯＣが所定の値に達する時刻を利用終了時刻（すなわち他のバッテリへの交換時刻）とするアルゴリズムを利用しても良い。

時間Ｔｃは、時間Ｔｂの終了時刻（利用終了時刻）から被牽引車４００の連結を油圧ショベル１００Ａから運搬車両２００に変更し、当該運搬車両２００が搬送路５００Ｂ（復路）を介して充電施設２に到着し、当該被牽引車４００を当該運搬車両２００から切り離してバッテリ１０に充電設備３００の電源ケーブル３１８と接続して充電を開始するまでの所要時間である。

時間Ｔｃの算出に際して、運搬車両２００又は油圧ショベル１００Ａへの被牽引車４００の連結および切り離し作業に要する時間は計算を簡略するために時間Ｔａと同様に実績値に基づいて決定した設定値を利用している。また、作業現場１から充電施設２に至の復路５００Ｂの運搬車両２００の移動時間についても、時間Ｔａと同様に、復路の走行距離と、過去の復路における運搬車両２００の走行速度の実績値から算出可能である。

時間Ｔｄｋは、充電施設２に到着した被牽引車４００のバッテリ１０を所定のＳＯＣ（例えば、１００％）まで充電するために必要な時間である。時間Ｔｄｋは、バッテリ１０のＳＯＨと充電前のＳＯＣから予測可能である。ＳＯＣが１００％になるまでバッテリ１０を充電する必要はない。そのため、満充電になるまで充電をしたら作業量計画を賄うことができない場合（バッテリ１０が不足する場合）には、途中で充電を停止して作業現場１に運搬するようなバッテリ利用計画を立てても良い。

時間Ｔｅは、充電が完了した被牽引車４００のバッテリ１０を充電設備３００から切り離して充電施設２の所定の場所に移動するまでの所要時間を示す。時間Ｔｅの算出に関しては、前述のＴａ等と同様に、充電設備３００からの被牽引車４００の切り離し作業に要した過去の実績値に基づいて決定した設定値を利用すれば良い。

図１４の例における第１被牽引車は被牽引車４００Ａであり、当該被牽引車４００Ａに係る時間Ｔａ、Ｔｂ１、Ｔｃ、Ｔｄ１、Ｔｅを合計すれば、被牽引車４００の被牽引車利用サイクルの所要時間およびその終了時刻である開放時刻を算出できる。

上記のように、各油圧ショベル１００についての第１被牽引車の選定と被牽引車利用サイクルの所要時間の算出が完了したら、バッテリ利用計画算出部９６３は、第１被牽引車の次に利用される被牽引車４００（「第２被牽引車」と称することがある）を選定する。第２被牽引車の選定は、第１被牽引車について時間Ｔｂ１の開始時刻から時間Ｔａを減じた時刻（すなわち、第２被牽引車の被牽引車利用サイクルの開始時刻）の時点で出力可能な電力量の多い被牽引車４００を作業現場１の各油圧ショベル１００に割り当てることで行う。第２被牽引車についても先の場合と同様に被牽引車利用サイクルの所要時間を算出する。以下、各油圧ショベル１００の必要電力量が賄われるまで第３被牽引車、第４被牽引車、…と処理を繰り返す。

これにより、各油圧ショベル１００について、被牽引車４００（バッテリ１０）の交換回数、利用順番、被牽引車利用サイクルの所要時間等を示すバッテリ利用計画が決定するので、これらをバッテリ利用計画記憶部９７１に保存する。図１３の例は、Ｓ６０６により油圧ショベル１００Ａの必要電力量を４回のバッテリ交換（バッテリ１〜４）で賄うことが決定されたものが示されている。図１３では時間帯Ａでは必要電力量が相対的に多いためバッテリ交換を３回行っており、時間帯Ｂでは必要電力量が少ないためバッテリ交換は１回だけとなっている。

図１４の例では、第１被牽引車（バッテリ１（図１３参照））として選定された被牽引車４００Ａは、第２および第３被牽引車の選択時にはサイクルの途中にあり選定不可能となっているが、第４牽引車の選択時に再び利用可能となっており、第４被牽引車（バッテリ４（図１３参照））としても選定されている。これにより充電施設２で予め準備しておく被牽引車４００の台数を最適化できる。

次に図１２に戻り、Ｓ６０８において、車両運行計画算出部９６４は、Ｓ６０６で決定したバッテリ利用計画に沿って各被牽引車４００を各運搬車両２００で牽引する運行計画（車両運行計画）を決定し、これを車両運行計画記憶部９７０に保存する。本実施の形態における車両運行計画は、ステップ６０６で算出した各被牽引車４００に係る時間Ｔａ及び時間Ｔｃを参考にして立案されている。より具体的には、被牽引車４００を牽引した各運搬車両２００の充電施設２からの出発予定時刻、作業現場１への到着予定時刻、復路において使用済バッテリ１０が搭載された被牽引車４００を牽引した各運搬車両２００の作業現場１からの出発予定時刻、その運搬車両２００の充電施設２への到着予定時刻、往路（搬送路５００Ａ）と復路（搬送路５００Ｂ）の走行速度等がある。

図１４の例における運搬車両２００Ｅは、被牽引車４００Ａ（第１被牽引車）を作業現場１まで運搬していくが、その時点で油圧ショベル１００Ａに連結されている被牽引車は存在しないため、復路は被牽引車４００を牽引することなく充電施設２に帰ってくる（なお、油圧ショベル１００Ａ及び油圧ショベル１００Ｂでの利用が終了した被牽引車４００が作業現場１に残っている場合にはその被牽引車４００を牽引して帰ってきても良い）。運搬車両２００Ｅの次に出発する運搬車両２００Ａは、充電施設２から被牽引車４００Ｃ（第２被牽引車）を作業現場１まで牽引し、その帰り道に、先に運搬車両２００Ｅが牽引してきて油圧ショベル１００Ａに牽引されていた被牽引車４００Ａ（第１被牽引車）を牽引して充電施設２に帰る。運搬車両２００Ａの次には運搬車両２００Ｅが再び出発し、充電施設２から被牽引車４００Ｉ（第３被牽引車）を作業現場１まで牽引し、その帰り道に油圧ショベル１００Ａに牽引されていた被牽引車４００Ｃ（第２被牽引車）を牽引して充電施設２に帰る。最後の運搬車両２００Ａは、充電施設２から被牽引車４００Ａ（第４被牽引車）を作業現場１まで牽引し、その帰り道に油圧ショベル１００Ａに牽引されていた被牽引車４００Ｉ（第３被牽引車）を牽引して充電施設２に帰る。なお、第４被牽引車は、その日のうちに運搬車両２００で回収する運用を採用しても良いし、翌日の最初の運搬車両２００で回収する運用を採用しても良い。

最初の運搬車両２００Ｅの出発時刻の決定に関して、通常は作業現場１での油圧ショベル１００Ａの作業開始時刻が決定しているので、当該作業開始時刻から、時間Ｔａ（充電施設２で運搬車両２００と被牽引車４００の連結作業が必要な場合にはその作業時間も含める）を減じて、当該運搬車両２００の出発時刻を決定する。なお、上記前提と異なり油圧ショベル１００の作業開始時刻が決定していない場合には、時間Ｔａの開始時刻や運搬車両２００の充電施設２からの出発時刻を決定し、これら時刻に基づいて油圧ショベル１００の作業開始時刻を推定しても良い。

なお、図１４では、便宜上、或る運搬車両２００が往路及び復路で牽引する合計２つの被牽引車４００に係る時間Ｔａと時間Ｔｃを加算した時間を当該運搬車両２００の拘束時間として表記しているが、これに代えて、例えば、運搬車両２００が移動中の時間のみ（すなわち、往路と復路の出発時刻から到着時刻までの時間）を表記、記録、管理しても良い。

Ｓ６１０では、バッテリ状態管理部９７６が、Ｓ６０６のバッテリ利用計画とＳ６０８の車両運行計画に基づいて、バッテリ状態記憶部９６５に記憶された各バッテリ１０の状態パラメータを更新する。更新される状態パラメータとしては、例えば、使用中および充電中の各バッテリ１０のＳＯＣおよびＳＯＨの予測推移と、各バッテリ１０の放電開始予定時刻（使用開始予定時刻）および放電終了予定時刻（使用終了予定時刻）と、充電開始予定時刻および充電完了予定時刻と、現在および将来におけるステータス（充電施設２で充電中、充電施設２で待機中、運搬車両２００により運搬中、油圧ショベル１００により使用中等）等がある。

Ｓ６１０が終了したら、管理局端末システム９６０は、車両運行計画記憶部９７０に記憶された運行計画を該当する運搬車両２００に対して通信部９７５を介して配信する（Ｓ６１２）。通信部２６４を介して当該運行計画を受信した運搬車両２００の車両端末システム２６０は、当該運行計画を車載運行計画記憶部２６２に記憶し、当該運行計画に基づいて充電施設２と作業現場１の間を被牽引車４００を牽引しながら往復する。各運搬車両２００の走行は、運搬車両２００に搭乗したオペレータが表示部２６６に表示される当該運行計画（走行経路、出発時刻、到着時刻）と測位部２６１で取得された現在位置に基づいて運搬車両２００を操縦することで行っても良いし、これに代えて、車両制御部２６８が当該運行計画（走行経路、出発時刻、到着時刻）に基づいて無人の運搬車両２００を自律走行させても良い。

上記のように構成した電力供給システムによれば、所定期間（例えば１日）に亘る作業の開始前に作業現場１の各油圧ショベル１００の作業量計画から各油圧ショベル１００の必要電力量（消費電力量）が算出され、当該必要電力量に基づいてバッテリ１０を搭載した被牽引車４００の交換タイミングが計画され、これにより搬送路５００Ａ，５００Ｂ上で被牽引車４００を牽引している運搬車両２００の適切な配置と、充電設備３００による被牽引車４００の適切な充電スケジュールを予め計画できる。したがって、被牽引車４００の作業現場１への到着時間が最適化され油圧ショベル１００の作業効率の低下を防止でき、また、被牽引車４００の充電終了時刻の予測精度の低下を防止できる。また、当該所定期間内に利用する運搬車両２００と被牽引車４００の台数を作業開始前に最適化できるので、イニシャルコストの増加を抑制できるとともに、短期的なスケジュール変更等によって或る作業現場における運搬車両２００及び／又は被牽引車４００に余剰が出た場合にはこれらが不足している他の作業現場に迅速に回すことができ、複数の作業現場間で作業効率や作業進捗に偏りが生じることを防止できる。

また、バッテリ利用計画と車両運行計画の明確化により、作業現場１と充電施設２を往復する被牽引車４００および運搬車両２００の管理主体（例えば、法人）と、作業現場１の油圧ショベル１００の管理主体を異ならせることが容易になり、前者の事業が後者の事業と独立して発展することが見込める。

次に本発明に係る第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、バッテリ利用計画および車両運行計画の立案後に、作業現場１の各油圧ショベル１００の実際の作業量の時間変化を監視し、その作業量の時間変化と作業計画上の作業量の時間変化の差異を監視することで、当該差異に基づいて各油圧ショベル１００に関するバッテリ利用計画および車両運行計画を補正する処理が行われている点で第１の実施の形態と異なっている。

図１５は図１２の一連の処理の終了後に油圧ショベル１００の作業を開始した以後に管理局端末システム９６０で実行されるバッテリ利用計画および車両運行計画の補正処理のフローチャートである。ここでは作業現場１の油圧ショベル１００Ａのバッテリ利用計画および車両運行計画を補正する場合を例に挙げて説明する。

まず図１５のフローチャートの説明の前に油圧ショベル１００Ａの作業量算出部１６３で実行される計算について説明する。作業量算出部１６３は、油圧ショベル１００Ａの始動時に起動し、当該油圧ショベル稼働中の油圧ポンプ３の吸収トルクの時間変化を入力することで油圧ショベル１００Ａによる実際の作業量（実作業量）の時間変化を取得する。作業量算出部１６３で取得された実作業量の時間変化は、ショベル側通信部１６４を介して管理局端末システム９６０に送信され、作業量比較部９７７（図７参照）に保存蓄積される。

管理局９００のオペレータが実作業量に基づくバッテリ利用計画及び車両運行計画の見直しを所望しその旨を入力部９７３を介して入力すると図１５の処理が開始され、作業量比較部９７７は、その日の作業開始時から計画見直し希望の入力時までの実作業量の積算値Wｒ１を記憶されているデータから算出する（Ｓ７００）。そして、作業量比較部９７７は、積算値Ｗｒ１を取得した期間に対応する計画作業量の積算値Ｗｐ１を作業量計画記憶部９６１に記憶されたデータから算出する（Ｓ７０２）。

次に、作業量比較部９７７は、積算値Ｗｐ１から積算値Ｗｒ１を減じた値（Ｗｐ１−Ｗｒ１）を算出し（Ｓ７０４）、計画見直し希望以後の作業量計画（残りの作業量計画）に対して所定のアルゴリズムに従って当該差分（Ｗｐ１−Ｗｒ１）を加えたものを計画見直し希望以後の作業量計画（新たな作業量計画）とする（Ｓ７０６）。差分（Ｗｐ１−Ｗｒ１）の符号がプラスのときは、実作業量が計画作業量未満で「作業不足」であることを示し、差分の符号がマイナスのときは、実作業量が計画作業量を超え「作業過多」であることを示す。Ｓ７０６において差分（Ｗｐ１−Ｗｒ１）を残りの作業量計画に加えるアルゴリズムとしては、残りの全期間に均等に作業を追加するものや、残りの期間のうち所定の期間だけに作業を追加するもの等がある。なお、残りの作業量計画に係る計画作業量積算値は、当初の全期間の計画作業量積算値Ｗｐ０から計画作業量積算値Ｗｐ１を減じた値となる。

Ｓ７０８では、Ｓ７０６で作成した新たな作業量計画に基づいて必要電力量の時間変化を算出し、当該必要電力量の時間変化に基づいて先述のＳ６０４〜Ｓ６１２と同様の処理を行ってバッテリ利用計画及び車両運行計画を更新・配信する。図１６は差分（Ｗｐ１−Ｗｒ１）に基づいてバッテリ利用計画に補正を加えることを示す概念図である。

上記のように構成した本実施の形態によれば、油圧ショベル１００による実際の作業が当初の作業量計画（図１２のＳ６００で入力したもの）から乖離した場合にも、バッテリ利用計画及び車両運行計画をその差分に合わせて補正することで当初の作業量計画に近づけることができ、実際の作業量に合わせて作業現場１への被牽引車４００の到着時刻を早くしたり遅くしたりすることができる。

なお、上記では実作業量と計画作業量の差分に基づいてバッテリ利用計画及び車両運行計画を補正したが、バッテリ１０の実際の消費電力量とＳ６０２（図１２）で算出した必要電力量との差分やバッテリ１０のＳＯＣの実際の推移と予測推移との差分に基づいて、そのときに利用しているバッテリ１０（被牽引車４００）の交換時刻を補正し、バッテリ利用計画及び車両運行計画を補正しても良い。次にその場合の一例を第３の実施の形態として説明する。

本発明に係る第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、作業現場１の油圧ショベル１００Ａによる作業を開始した以後に、作業現場１の各油圧ショベル１００の電源となっているバッテリ１０のＳＯＣを監視し、そのＳＯＣの実際の推移と、バッテリ利用計画の作成時に算出された当該バッテリ１０のＳＯＣの予測推移の差異を監視することで、当該差異に基づいて当該バッテリ１０（被牽引車４００）の交換時期を補正する点が第１の実施の形態と異なっている。

図１７は図１２の一連の処理の終了後に油圧ショベル１００の作業を開始した以後に管理局端末システム９６０で実行されるバッテリ利用計画および車両運行計画の補正処理のフローチャートである。ここでは作業現場１の油圧ショベル１００Ａのバッテリ利用計画および車両運行計画を補正する場合を例に挙げて説明する。

管理局９００のオペレータによる入力部９７３を介した入力または管理局端末システム９６０が自動的に決めたタイミング（以下、「計画見直しタイミング」と称することがある）で図１７の処理が開始され、ＳＯＣ比較部９７８（図７参照）は、その日の作業開始時から計画見直しタイミングまでの実際のＳＯＣ推移をバッテリ状態記憶部９６５から取得する（Ｓ８００）。そして、ＳＯＣ比較部９７８は、実際のＳＯＣ推移を取得した期間に対応するＳＯＣ予測推移をバッテリ状態記憶部９６５から取得する（Ｓ８０２）。

次に、ＳＯＣ比較部９７８は、実際のＳＯＣ推移とＳＯＣ予測推移の差分に基づいてバッテリ１０のＳＯＣがバッテリ交換タイミングを示す設定値にまで低下する時刻を予測し、当該予測時刻をバッテリ１０の新たな交換時刻として決定する（Ｓ８０４）。例えば、この時に油圧ショベル１００Ａに連結されている被牽引車４００が図１４中の第１被牽引車（被牽引車４００Ａ）であれば、時間Ｔｂ１の終了時刻が変化する。

Ｓ８０６では、バッテリ利用計画算出部９６３は、Ｓ８０４で決定した交換時刻に合わせて後続するバッテリ１０（被牽引車）の交換時刻等を補正し、これをバッテリ利用計画記憶部９７１に保存する。本実施の形態のバッテリ利用計画算出部９６３は、Ｓ８０４で変化した第１被牽引車（被牽引車４００Ａ）に係る時間Ｔｂ１に続く時間Ｔｃ，Ｔｄ１，Ｔｅの開始・終了時刻と、第２〜４被牽引車に係る時間Ｔａ，Ｔｂｋ，Ｔｃ，Ｔｄｋ，Ｔｅの開始・終了時刻（ｋ＝２，３，４）とを図１４上の左右に適宜スライドさせて補正するものとする。これにより例えばＳ８０４により次のバッテリ交換タイミングが早まった場合には、図１４の各時間は図中の左側にスライドされる。

Ｓ８０８では、車両運行計画算出部９６４は、Ｓ８０６で補正したバッテリ利用計画に合わせて車両運行計画の補正を行い、これを車両運行計画記憶部９７０に保存する。

Ｓ６１０とＳ６１２では、先の場合と同様に管理局端末システム９６０が、Ｓ８０６のバッテリ利用計画とＳ８０８の車両運行計画に基づいて、バッテリ状態記憶部９６５に記憶された各バッテリ１０の状態パラメータを更新し、該当する運搬車両２００に対してＳ８０８の車両運行計画を配信して一連の処理を終了する。

上記のようにＳＯＣの差分に基づいてバッテリ利用計画と車両運行計画を補正すれば、天候による路面状況の悪化に起因した消費電力の向上やバッテリ１０の経年劣化等で当初の予定よりも次のバッテリへの交換タイミングが早まる場合にもその交換時期を予め予測することができるので、油圧ショベル１００の作業効率の低下を防止することができる。このようにＳＯＣや電力量に基づいて計画を補正すると、バッテリ交換タイミングが実際のＳＯＣに合わせて最適化されるので、油圧ショベル１００による作業の継続性を担保できるという顕著な効果が奏される。

ところで、本発明は、システム稼働に利用される主たるエネルギーが電気となるため、化石燃料に比べて電力の供給能力が卓越した地域でのサイト運営に極めて有効なシステムといえる。この種の地域は例えば中国西部等の開発途上地域でみられる。開発途上地域では、都市開発の初期段階で発電設備が設置され、化石燃料よりも電力が安価になることがある。

なお、上記では作業現場１が１箇所の場合について説明したが、複数の作業現場に対して被牽引車４００と運搬車両２００を往復させても良い。この場合は充電施設２から各作業現場の油圧ショベル１００までの移動距離の相違に基づく移動時間の変化を考慮すれば、他の処理は図１２に示したものと変わらない。

また、上記では電力供給対象となる建設機械として油圧ショベルのみを説明したが、電機駆動式の建設機械であれば油圧ショベル以外のもの（例えば、ホイールローダ、クレーン等）でも構わない。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

また、上記の各実施の形態の説明では、制御線や情報線は、当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。

１０…バッテリ、１００…油圧ショベル、１６０…ショベル端末システム、１６３…作業量算出部、１６８…バッテリ管理部、２００…運搬車両、２６２…車載運行計画記憶部、運行計画更新部２６３、３００…充電設備、３６０…バッテリ管理部３６８、４００…被牽引車、５００…搬送路、９００…管理局、９６０…管理局端末システム、９６１…作業量計画記憶部、９６２…必要電力用算出部、９６３…バッテリ利用計画算出部、９６４…車両運行計画算出部、９６５…バッテリ状態記憶部、９６６…バッテリ利用計画記憶部、９６７…車両運行計画記憶部、９６８…車両位置管理部、９６９…ショベル位置管理部、９７０…車両運行計画記憶部、９７１…バッテリ利用計画記憶部、９７２…管理局側制御部、９７３…管理局側入力部、９７４…管理局側表示部、９７５…管理局側通信部、９７６…バッテリ状態管理部、９７７…作業量比較部、９７８…ＳＯＣ比較部、

Claims (3)

1. それぞれにバッテリが搭載された複数の被牽引車と、
   前記複数の被牽引車の１台を牽引し、当該被牽引車のバッテリの電力で駆動される電動機および当該電動機で駆動される油圧ポンプを有する少なくとも１台の建設機械と、
   前記複数の被牽引車に搭載されたバッテリを充電するための充電設備と、
   前記複数の被牽引車のうち当該充電設備で充電された充電済み被牽引車を前記少なくとも１台の建設機械のいずれかの近辺まで牽引し、当該充電済み被牽引車に代えて当該建設機械に牽引されていた前記被牽引車を前記充電設備まで牽引する少なくとも１台の運搬車両と、
   前記少なくとも１台の建設機械の所定期間における作業量計画に基づいて当該所定期間において当該建設機械が交換する前記被牽引車の交換回数と各交換時刻を予測し、当該各交換時刻に間に合うように、前記少なくとも１台の運搬車両が当該建設機械の近辺に前記充電済み被牽引車を牽引して到着する時刻を算出するコンピュータとを備えることを特徴とする建設機械の電力供給システム。
2. 請求項１に記載の建設機械の電力供給システムにおいて、
   前記コンピュータは、前記少なくとも１台の建設機械の実際の作業量に基づいて、前記作業量計画から算出した前記少なくとも１台の運搬車両が当該建設機械の近辺に前記充電済み被牽引車を牽引して到着する時刻を補正することを特徴とする建設機械の電力供給システム。
3. 請求項１に記載の建設機械の電力供給システムにおいて、
   前記コンピュータは、前記少なくとも１台の建設機械が牽引する前記被牽引車のバッテリの充電率の時間変化に基づいて、前記作業量計画から算出した前記少なくとも１台の運搬車両が当該建設機械の近辺に前記充電済み被牽引車を牽引して到着する時刻を補正することを特徴とする建設機械の電力供給システム。

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