JP2023073113A - 制御システム、作業車両管理装置、制御装置、および作業車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業車両に搭載された燃料電池が出力すべき電力を適切に決定する。【解決手段】ルート決定部は、作業現場における作業車両の走行ルートを決定する。電力決定部は、走行ルートの地形に基づいて、走行ルートの走行中の燃料電池の目標発電電力を決定する。作業車両は、走行ルートの走行中、目標発電電力を出力するように燃料電池を制御し、作業車両の駆動に要する必要電力と、目標発電電力との差に基づいてバッテリの充電または放電を制御する。【選択図】図１

Description

本開示は、制御システム、作業車両管理装置、制御装置、および作業車両の制御方法に関する。

水素ガスを燃料として用いる燃料電池を搭載する作業車両が検討されている。燃料電池で駆動する作業車両は通常、燃料電池の搭載量を抑え、また降坂における回生電力を吸収させるために、バッテリを備える。そのため、作業車両の制御装置は、燃料電池とバッテリのエネルギーを適切に分配するエネルギーマネジメントを行う必要がある。

特許文献１には、燃料電池とバッテリとを用いたハイブリッドシステムにおいて、燃料電池とバッテリの出力比率をアダプティブアルゴリズムにより変化させる技術が開示されている。

中国特許出願公開第１０８５５６６７２号明細書

燃料電池とバッテリとを備える電源システムの稼働方法として、レンジエクステンダ方式が知られている。レンジエクステンダ方式は、燃料電池から常に一定の電力を出力させ、作業車両の駆動に必要な電力と燃料電池が出力する電力との差分を、バッテリの充電または放電で賄う方式である。しかしながら、鉱山の走行ルートは必ずしも一定でなく、走行ルートの走行に掛かる負荷は変動する。このような場面においても、燃料電池に出力させる電力を適切に求めることが望まれている。
本開示の目的は、作業車両に搭載された燃料電池が出力すべき電力を適切に決定することができる制御システム、作業車両管理装置、制御装置、および作業車両の制御方法を提供することにある。

本開示の一態様によれば、制御システムは、燃料電池とバッテリとを備える作業車両を制御する制御システムであって、作業現場における前記作業車両の走行ルートを決定するルート決定部と、前記走行ルートの地形に基づいて、前記走行ルートの走行中一定の前記燃料電池の目標発電電力を決定する電力決定部と、前記走行ルートの走行中に、前記目標発電電力を出力するように前記燃料電池を制御する燃料電池制御部と、前記走行ルートの走行中に、前記作業車両の駆動に要する必要電力と、前記目標発電電力との差に基づいて、前記バッテリの充電または放電を制御するバッテリ制御部とを備える。

上記態様によれば、制御システムは、作業車両に搭載された燃料電池が出力すべき電力を適切に決定することができる。

第一の実施形態に係る管理装置を備える運搬システムの構成を示す図である。 第一の実施形態に係る運搬車両を模式的に示す斜視図である。 第一の実施形態に係る運搬車両が備える動力系および駆動系の構成を示す概略ブロック図である。 第一の実施形態に係る運搬車両が備える制御系の構成を示す概略ブロック図である。 第一の実施形態に係る管理装置の構成を示す概略ブロック図である。 第一の実施形態に係る管理装置および運搬車両による制御データの設定処理を示すフローチャートである。 第一の実施形態に係る運搬車両による走行処理を示すフローチャートである。 第二の実施形態に係る運搬車両が備える制御系の構成を示す概略ブロック図である。 少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

〈第一の実施形態〉
《運搬システム１の構成》
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図１は、第一の実施形態に係る管理装置５０を備える運搬システム１の構成を示す図である。運搬システム１は、複数の運搬車両１０を用いて採掘された砕石等を運搬するために用いられる。運搬車両１０は、水素ガスを燃料とする燃料電池によって駆動する。管理装置５０は、運搬車両１０を走行させるための制御データを送信し、運搬車両１０の運行を制御する。運搬車両１０は作業車両の一例である。

鉱山には、採掘場Ｐ１と排土場Ｐ２とが設けられる。運搬車両１０は、採掘場Ｐ１にて積込機械３０によって砕石を積み込まれ、砕石を排土場Ｐ２まで運搬し、排土場Ｐ２にて砕石を排出する。積込機械３０は、例えば油圧ショベルやホイルローダであってよい。運搬車両１０は、排土場Ｐ２にて砕石を排出すると、再度採掘場Ｐ１へ移動し、採石を積載する。鉱山には、運搬車両１０が走行するコースＣが設けられる。コースＣは、図１に示すように対面通行道路であってもよいし、一方通行道路であってもよい。

《運搬車両１０の構成》
図２は、第一の実施形態に係る運搬車両１０を模式的に示す斜視図である。運搬車両１０は、ベッセル（ダンプボディ）１１と、車体１２と、走行装置１３とを備える。

ベッセル１１は、積荷が積載される部材である。ベッセル１１の少なくとも一部は、車体１２よりも上方に配置される。ベッセル１１は、ダンプ動作及び下げ動作する。ダンプ動作及び下げ動作により、ベッセル１１は、ダンプ姿勢及び積載姿勢に調整される。ダンプ姿勢とは、ベッセル１１が上昇している姿勢をいう。積載姿勢とは、ベッセル１１が下降している姿勢をいう。

ダンプ動作とは、ベッセル１１を車体１２から離隔させてダンプ方向に傾斜させる動作をいう。ダンプ方向は、車体１２の後方である。実施形態において、ダンプ動作は、ベッセル１１の前端部を上昇させて、ベッセル１１を後方に傾斜させることを含む。ダンプ動作により、ベッセル１１の積載面は、後方に向かって下方に傾斜する。

下げ動作とは、ベッセル１１を車体１２に接近させる動作をいう。実施形態において、下げ動作は、ベッセル１１の前端部を下降させることを含む。

排土作業を実施する場合、ベッセル１１は、積載姿勢からダンプ姿勢に変化するように、ダンプ動作する。ベッセル１１に積荷が積載されている場合、積荷は、ダンプ動作により、ベッセル１１の後端部から後方に排出される。積込作業が実施される場合、ベッセル１１は、積載姿勢に調整される。

車体１２は、車体フレームを含む。車体１２は、ベッセル１１を支持する。車体１２は、走行装置１３に支持される。

走行装置１３は、車体１２を支持する。走行装置１３は、運搬車両１０を走行させる。走行装置１３は、運搬車両１０を前進又は後進させる。走行装置１３の少なくとも一部は、車体１２よりも下方に配置される。走行装置１３は、一対の前輪と一対の後輪とを備える。前輪は操舵輪であり、後輪は駆動輪である。なお、操舵輪と駆動輪の組み合わせはこれに限られず、走行装置１３は、四輪駆動、四輪操舵であってもよい。

図３は、第一の実施形態に係る運搬車両１０が備える動力系１４および駆動系１５の構成を示す概略ブロック図である。動力系１４は、水素タンク１４１、水素供給装置１４２、燃料電池１４３、バッテリ１４４、ＤＣＤＣコンバータ１４５、リターダグリッド１４６を備える。
水素供給装置１４２は、水素タンク１４１に充填された水素ガスを燃料電池１４３に供給する。燃料電池１４３は、水素供給装置１４２から供給される水素と外気に含まれる酸素とを電気化学反応させて電力を発生する。バッテリ１４４は、燃料電池１４３において発生した電力を蓄える。ＤＣＤＣコンバータ１４５は、制御系１６（図４参照）からの指示に従って接続される燃料電池１４３またはバッテリ１４４から電力を出力させる。リターダグリッド１４６は、バッテリ１４４への充電ができない場合に、駆動系１５からの回生電力を熱エネルギーに変換する。

動力系１４が出力した電力は、母線Ｂを介して駆動系１５へ出力される。駆動系１５は、インバータ１５１と、ポンプ駆動モータ１５２と、油圧ポンプ１５３と、ホイストシリンダ１５４と、インバータ１５５と、走行駆動モータ１５６とを有する。インバータ１５１は、母線Ｂからの直流電流を三相交流電流に変換してポンプ駆動モータ１５２に供給する。ポンプ駆動モータ１５２は、油圧ポンプ１５３を駆動する。油圧ポンプ１５３から吐出された作動油は、図示しない制御弁を介してホイストシリンダ１５４に供給される。作動油がホイストシリンダ１５４に供給されることにより、ホイストシリンダ１５４が作動する。ホイストシリンダ１５４は、ベッセル１１をダンプ動作又は下げ動作させる。インバータ１５５は、母線Ｂからの直流電流を三相交流電流に変換して走行駆動モータ１５６に供給する。走行駆動モータ１５６が発生した回転力は、走行装置１３の駆動輪に伝達される。

運搬車両１０は、動力系１４および駆動系１５を制御する制御系１６を備える。図４は、第一の実施形態に係る運搬車両１０が備える制御系１６の構成を示す概略ブロック図である。制御系１６は、計測装置１６１、通信装置１６２、制御装置１６３、操作装置１６４、モニタ１６５を備える。

計測装置１６１は、運搬車両１０の稼働状態および走行状態に関するデータを収集する。計測装置１６１は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）により運搬車両１０の位置及び方位を計測する測位装置、運搬車両１０の速度を計測する速度計およびバッテリ１４４の充電率を計測する残量計を少なくとも含む。

通信装置１６２は、移動体通信網などを介して管理装置５０との通信を行う。通信装置１６２は、計測装置１６１によって計測された各種計測値を格納した計測データを管理装置５０に送信する。通信装置１６２は、管理装置５０から運搬車両１０を制御するための制御データを受信する。

制御装置１６３は、通信装置１６２が管理装置５０から受信した制御データおよび操作装置１６４の操作量に従って、運搬車両１０を駆動させる。
操作装置１６４は、運転室に設けられ、オペレータによる操作を受け付ける。操作装置１６４は、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール、ダンプレバーなどを備える。
モニタ１６５は、運転室に設けられ、走行ルートなどをオペレータに表示する。

制御装置１６３は、データ取得部１７１、発電電力設定部１７２、車体制御部１７３、燃料電池制御部１７４、必要電力算出部１７５、バッテリ制御部１７６、表示制御部１７７を備える。

データ取得部１７１は、通信装置１６２から制御データを取得し、計測装置１６１から計測データを取得する。
発電電力設定部１７２は、データ取得部１７１が取得した制御データに基づいて、燃料電池１４３に出力させる電力の目標値である目標発電電力を決定する。発電電力設定部１７２は、決定した目標発電電力を燃料電池制御部１７４に設定する。発電電力設定部１７２は、目標発電電力を決定する電力決定部の一例である。第１の実施形態に係る発電電力設定部１７２は、走行ルートごとに一意の目標発電電力を設定する。つまり、目標発電電力は、走行ルートの走行中一定の値である。
車体制御部１７３は、操作装置１６４の操作量により、運搬車両１０を制御するための制御信号を生成する。例えば車体制御部１７３は、走行装置１３のステアリング、アクセル、ブレーキ、ベッセル動作などを制御する制御信号を生成する。

燃料電池制御部１７４は、燃料電池１４３が発電電力設定部１７２が設定した目標発電電力を出力するように、水素供給装置１４２による水素の供給量を制御する。なお、第１の実施形態では、目標発電電力として時間によらず一定の値が設定されるため、走行ルートの走行中、燃料電池制御部１７４は一定の電力を出力するように、水素供給装置１４２による水素の供給量を制御する。
必要電力算出部１７５は、車体制御部１７３が生成する制御信号に基づいて動力系１４において必要とされる必要電力を算出する。
バッテリ制御部１７６は、燃料電池１４３の発電電力と必要電力との差分を算出する。バッテリ制御部１７６は、発電電力が必要電力より大きい場合に、差分に係る電力をバッテリ１４４に充電させ、発電電力が必要電力より小さい場合に、差分に係る電力をバッテリ１４４から放電させるように、バッテリ１４４に接続されたＤＣＤＣコンバータ１４５を制御する。
表示制御部１７７は、制御データに含まれる走行ルートをモニタ１６５に表示させる。

《管理装置５０の構成》
図５は、第一の実施形態に係る管理装置５０の構成を示す概略ブロック図である。
管理装置５０は、計測値取得部５１、鉱山状態特定部５２、ルート決定部５３、地形データ記憶部５４、走行負荷演算部５５、制御データ送信部５６を備える。

計測値取得部５１は、複数の運搬車両１０から位置、方位および速度を受信する。
鉱山状態特定部５２は、計測値取得部５１が取得した計測値に基づいて採掘場Ｐ１および排土場Ｐ２の混雑状態を特定する。例えば、鉱山状態特定部５２は、採掘場Ｐ１および排土場Ｐ２で待機している運搬車両１０の数などを特定する。

ルート決定部５３は、採掘場Ｐ１において積込作業が完了した運搬車両１０について、鉱山状態特定部５２が特定した状態に基づいて、採掘場Ｐ１から排土場Ｐ２を経由して次の採掘場Ｐ１へ移動する走行ルートを決定する。例えば、ルート決定部５３は、待機している運搬車両１０が相対的に少ない採掘場Ｐ１および排土場Ｐ２を通る走行ルートを、運搬車両１０に割り当てることができる。走行ルートの始点の採掘場Ｐ１と終点の採掘場Ｐ１は同じであってもよいし、異なっていてもよい。なお、管理装置５０は、例えば積込機械３０から運搬車両１０への積込完了を示す信号を受信することで、積込作業の完了を認識することができる。また管理装置５０は、例えば採掘場Ｐ１に位置する運搬車両１０のベッセル１１の積載重量が所定値を超え、かつ走行速度が所定値以上になったことで、積込作業の完了を認識することができる。

地形データ記憶部５４は、鉱山の地形データを記憶する。具体的には、地形データは、コースＣの位置ごとの勾配などを記憶する。
走行負荷演算部５５は、ルート決定部５３が決定した走行ルートと地形データ記憶部５４が記憶する地形データとに基づいて、走行ルートの走行に要する走行負荷と所要時間とを算出する。走行負荷演算部５５は、採掘場Ｐ１における待機時間、排土場Ｐ２におけるベッセル１１操作による負荷、および降坂時の回生電力に鑑みて走行負荷および所要時間を算出する。
制御データ送信部５６は、ルート決定部５３が決定した走行ルート、ならびに走行負荷演算部５５が演算した走行負荷および所要時間を示す制御データを運搬車両１０に送信する。

《管理装置５０の動作》
管理装置５０の計測値取得部５１は、運搬車両１０から随時計測情報を受信し、鉱山状態特定部５２は、採掘場Ｐ１および排土場Ｐ２の状態を更新する。

図６は、第一の実施形態に係る管理装置５０および運搬車両１０による制御データの設定処理を示すフローチャートである。管理装置５０は、運搬車両１０の積込作業が完了したことを検出すると、管理装置５０および運搬車両１０は、図６に示す制御データの設定処理を実行する。
ルート決定部５３は、鉱山状態特定部５２が特定した採掘場Ｐ１および排土場Ｐ２の状態に基づいて、採掘場Ｐ１から排土場Ｐ２を経由して次の採掘場Ｐ１へ移動する走行ルートを決定する（ステップＳ１）。次に、走行負荷演算部５５は、ステップＳ１で決定した走行ルートと地形データ記憶部５４が記憶する地形データとに基づいて、走行ルートの走行に要する走行負荷と所要時間とを算出する（ステップＳ２）。制御データ送信部５６は、ステップＳ１で決定した走行ルート、ならびにステップＳ２で演算した走行負荷および所要時間を示す制御データを運搬車両１０に送信する（ステップＳ３）。

運搬車両１０のデータ取得部１７１は、通信装置１６２を介して管理装置５０から制御データを受信する（ステップＳ４）。発電電力設定部１７２は、バッテリ１４４の充電率と予め定められた走行ルートの終点における目標充電率との差に、バッテリ１４４の定格容量を乗算することで、走行中にバッテリ１４４に供給すべき充電電力量を求める（ステップＳ５）。なお、バッテリ１４４の充電率が目標充電率より高い場合、充電電力量の値は負数となり、その絶対値の電力量を放電すべきことを表す。目標充電率は、現在の充電率と同じ値であってもよい。次に、発電電力設定部１７２は、ステップＳ４で受信した制御データに含まれる走行負荷に充電電力量を加算することで、走行ルートの走行中に必要な発電電力量を算出する（ステップＳ６）。次に、発電電力設定部１７２は、ステップＳ６で算出した発電電力量を制御データに含まれる所要時間で除算した値を、走行中に燃料電池１４３に出力させる目標発電電力に決定する（ステップＳ７）。発電電力設定部１７２は、決定した目標発電電力を燃料電池制御部１７４に設定する。そして、表示制御部１７７は、制御データに含まれる走行ルートをモニタ１６５に表示させる表示信号を生成し、モニタ１６５に出力する（ステップＳ８）。

これにより、オペレータは、モニタ１６５を視認することで走行ルートを認識することができ、走行ルートに従った走行を開始する。

図７は、第一の実施形態に係る運搬車両１０による走行処理を示すフローチャートである。
制御装置１６３は、管理装置５０から次の制御データを受信したか否かを判定する（ステップＳ２１）。管理装置５０から次の制御データを受信していない場合（ステップＳ２１：ＮＯ）、以下に示すステップＳ２２からステップＳ２６の処理を繰り返し実行する。なお、次の制御データは、走行ルートの走行を終えて、砕石の積込が完了したときに受信される。
燃料電池制御部１７４は、燃料電池１４３がステップＳ７で算出された目標発電電力を出力するように水素供給装置１４２を制御する（ステップＳ２２）。目標発電電力は、ステップＳ７で算出され、次の制御データの受信時まで更新されないため、燃料電池１４３は、走行ルートの走行中一定の電力を発電することとなる。車体制御部１７３は、操作装置１６４の操作量に基づいて運搬車両１０を制御するための制御信号を生成し、各アクチュエータに出力する（ステップＳ２３）。必要電力算出部１７５は、ステップＳ２３で生成した制御信号に基づいて動力系１４において必要とされる必要電力を算出する（ステップＳ２４）。バッテリ制御部１７６は、燃料電池１４３の発電電力と必要電力との差分を算出する（ステップＳ２５）。バッテリ制御部１７６は、差分に係る電力に基づくバッテリ１４４の充電または放電を実現するように、バッテリ１４４に接続されたＤＣＤＣコンバータ１４５を制御する（ステップＳ２６）。そして、制御装置１６３はステップＳ２１に処理を戻し、次の制御データの受信を判定する。

制御装置１６３が管理装置５０から次の制御データを受信すると（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、走行処理を終了し、次の制御データに基づく走行処理を開始する。

《作用・効果》
このように、第一の実施形態に係る運搬システム１は、走行ルートの地形に基づいて、走行ルートの走行中である燃料電池１４３の目標発電電力を決定し、これに従って燃料電池１４３を制御する。これにより、運搬車両１０は決定した走行ルートに従って走行し、負荷変動をバッテリ１４４によって吸収することで、走行ルートの走行後のバッテリ１４４の充電率を所望の充電率にすることができる。

なお、第一の実施形態の走行ルートは、採掘場Ｐ１を始点とし、排土場Ｐ２を中継して、次の採掘場Ｐ１を終点とする。通常、採掘場Ｐ１と排土場Ｐ２との間の走行ルートは坂道となっているため、排土場Ｐ２を経由して採掘場Ｐ１へ戻る走行ルートにおいて目標発電電力を最適化することで、降坂時の回生電力を登坂時に消費させることができる。なお、他の実施形態においては、走行ルートを、排土場Ｐ２を始点とし、採掘場Ｐ１を中継して、次の排土場Ｐ２を終点とするものとしてもよい。この場合、管理装置５０は、例えば運搬車両１０がベッセル１１のダンプ操作および下げ操作を行ったときに、制御データの設定処理を開始する。

〈第二の実施形態〉
第一の実施形態に係る運搬車両１０は、管理装置５０から受信する制御データに従って燃料電池１４３を制御する。これに対し、第二の実施形態に係る運搬車両１０は、予め定められた基本発電電力と制御データとに基づいて燃料電池１４３を制御する。

図８は、第二の実施形態に係る運搬車両１０が備える制御系１６の構成を示す概略ブロック図である。第二の実施形態に係る運搬車両１０の制御装置１６３は、第一の実施形態の構成のうち、発電電力設定部１７２に代えて、補正部１７８を備える。

第二の実施形態に係る燃料電池制御部１７４は、燃料電池１４３が基本発電電力で出力するように水素供給装置１４２の制御信号を生成する。
また第二の実施形態に係るバッテリ制御部１７６は、燃料電池１４３の基本発電電力と必要電力との差分に基づいてバッテリ１４４に接続されたＤＣＤＣコンバータ１４５の制御信号を生成する。

補正部１７８は、データ取得部１７１が取得した制御データに基づいて、燃料電池１４３に出力させる目標発電電力を算出し、目標発電電力と燃料電池１４３の基本発電電力との差分を算出する。補正部１７８は、燃料電池制御部１７４による水素供給装置１４２の制御信号およびバッテリ制御部１７６によるＤＣＤＣコンバータ１４５の制御信号を、算出した差分に基づいて補正する。すなわち、補正部１７８は、水素供給装置１４２の制御信号が示す制御量に、算出した差分に対応する制御量を加算する補正を行い、ＤＣＤＣコンバータ１４５の制御信号が示す制御量から、算出した差分に対応する制御量を減算する補正を行う。

なお、補正部１７８は、データ取得部１７１が制御データを取得できなかった場合や、制御データに目標発電電力が含まれていない場合には、制御信号の補正を行わない。これにより、第二の実施形態に係る運搬車両１０は制御データの取得ができない場合にも、燃料電池１４３を基本発電電力で稼働させることができる。

〈他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。すなわち、他の実施形態においては、上述の処理の順序が適宜変更されてもよい。また、一部の処理が並列に実行されてもよい。

上述した実施形態に係る管理装置５０および制御装置１６３は、それぞれ単独のコンピュータによって構成されるものであってもよいし、管理装置５０または制御装置１６３の構成を複数のコンピュータに分けて配置し、複数のコンピュータが互いに協働することで管理装置５０または制御装置１６３として機能するものであってもよい。このとき、制御装置１６３を構成する一部のコンピュータが運搬車両１０の内部に搭載され、他のコンピュータが運搬車両１０の外部に設けられてもよい。

上述した実施形態に係る運搬車両１０は、オペレータによって操作される有人車両であるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る運搬車両１０は、自動走行する無人車両であってもよい。この場合、運搬車両１０の制御系１６は操作装置１６４およびモニタ１６５を備えなくてもよい。また車体制御部１７３は、走行ルートと計測装置１６１の計測値によるＰＩＤ制御などによって、制御信号を生成すればよい。

また、上述した実施形態では、作業車両として運搬車両１０を例に説明したが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、管理装置５０は、油圧ショベル、ホイルローダ、ダンプトラックなどの他の作業車両を管理してもよい。

また、上述した実施形態では、運搬車両１０が、燃料電池１４３から常に一定の電力を出力させ、運搬車両１０の駆動に必要な電力と燃料電池１４３が出力する電力との差分を、バッテリ１４４の充電または放電で賄うレンジエクステンダ方式で駆動するが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、運搬車両１０は、運搬車両１０の負荷に応じて燃料電池１４３から出力する電力を変動させるプライムムーバ方式で駆動してもよい。この場合、発電電力設定部１７２は、走行ルートの走行中に燃料電池１４３が出力する電力が、運搬車両１０の駆動に要する必要電力の変動範囲よりも狭い範囲で変動するように、目標発電電力を決定する。例えば、発電電力設定部１７２は、ステアリング、アクセル、ブレーキ、ベッセル動作ごとに、燃料電池１４３が出力すべき電力を設定する場合、必要電力より小さい電力を目標発電電力として設定するものであってよい。また例えば、発電電力設定部１７２は、必要電力に対する目標発電電力の割合として、１００％未満の値を設定するものであってもよい。また例えば、発電電力設定部１７２は、目標発電電力の時系列を設定するものであってもよい。

〈コンピュータ構成〉
図９は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９０は、プロセッサ９１、メインメモリ９３、ストレージ９５、インタフェース９７を備える。
上述の管理装置５０および制御装置１６３は、それぞれコンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９５に記憶されている。プロセッサ９１は、プログラムをストレージ９５から読み出してメインメモリ９３に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９１は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ９３に確保する。プロセッサ９１の例としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）、マイクロプロセッサなどが挙げられる。

プログラムは、コンピュータ９０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージに既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータ９０は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ９１によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。このような集積回路も、プロセッサの一例に含まれる。

ストレージ９５の例としては、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ９５は、コンピュータ９０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９７または通信回線を介してコンピュータ９０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９０が当該プログラムをメインメモリ９３に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９５は、一時的でない有形の記憶媒体である。

また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ９５に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１…運搬システム １０…運搬車両 １１…ベッセル １２…車体 １３…走行装置 １４…動力系 １４１…水素タンク １４２…水素供給装置 １４３…燃料電池 １４４…バッテリ １４５…ＤＣＤＣコンバータ １４６…リターダグリッド １５…駆動系 １５１…インバータ １５２…ポンプ駆動モータ １５３…油圧ポンプ １５４…ホイストシリンダ １５５…インバータ １５６…走行駆動モータ １６…制御系 １６１…計測装置 １６２…通信装置 １６３…制御装置 １６４…操作装置 １６５…モニタ １７１…データ取得部 １７２…発電電力設定部 １７３…車体制御部 １７４…燃料電池制御部 １７５…必要電力算出部 １７６…バッテリ制御部 １７７…表示制御部 １７８…補正部 ３０…積込機械 ５０…管理装置 ５１…計測値取得部 ５２…鉱山状態特定部 ５３…ルート決定部 ５４…地形データ記憶部 ５５…走行負荷演算部 ５６…制御データ送信部 ９０…コンピュータ ９１…プロセッサ ９３…メインメモリ ９５…ストレージ ９７…インタフェース Ｃ…コース Ｐ１…採掘場 Ｐ２…排土場

Claims (13)

1. 燃料電池とバッテリとを備える作業車両を制御する制御システムであって、
   作業現場における前記作業車両の走行ルートを決定するルート決定部と、
   前記走行ルートの地形に基づいて、前記走行ルートの走行中の前記燃料電池の目標発電電力を決定する電力決定部と、
   前記走行ルートの走行中に、前記目標発電電力を出力するように前記燃料電池を制御する燃料電池制御部と、
   前記走行ルートの走行中に、前記作業車両の駆動に要する必要電力と、前記目標発電電力との差に基づいて、前記バッテリの充電または放電を制御するバッテリ制御部と
   を備える制御システム。
2. 前記電力決定部は、前記目標発電電力の変動幅が、前記走行ルートの走行中における前記必要電力の変動幅よりも小さくなるように、前記目標発電電力を決定する
   請求項１に記載の制御システム。
3. 前記電力決定部は、前記走行ルートの走行中一定の前記目標発電電力を決定する
   請求項１又は２に記載の制御システム。
4. 前記電力決定部は、前記走行ルートの終点における前記バッテリの充電量が所定の目標充電量となるように、前記目標発電電力を決定する
   請求項１から請求項３の何れか１項に記載の制御システム。
5. 前記ルート決定部は、採掘場を始点とし、排土場を中継して、次の採掘場を終点とする前記走行ルート、または排土場を始点とし、採掘場を中継して、次の排土場を終点とする前記走行ルートを決定する
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の制御システム。
6. 予め定められた基本発電電力と前記目標発電電力との差分である補正電力を求める補正部を備え、
   前記燃料電池制御部は、前記基本発電電力と前記補正電力とに基づいて前記燃料電池を制御し、
   前記バッテリ制御部は、前記必要電力と前記基本発電電力と前記補正電力とに基づいて、前記バッテリの充電または放電を制御する
   請求項１から請求項５の何れか１項に記載の制御システム。
7. 燃料電池とバッテリとを備える作業車両を管理する作業車両管理装置であって、
   作業現場における前記作業車両の走行ルートを決定するルート決定部と、
   前記走行ルートの地形に基づいて、前記走行ルートの走行に掛かる負荷の大きさを演算する負荷演算部と、
   前記作業車両に前記走行ルートおよび前記負荷の大きさに係るデータを含む制御データを送信する送信部と
   を備える作業車両管理装置。
8. 燃料電池とバッテリとを備える作業車両の制御装置であって、
   請求項７に記載の管理装置から前記制御データを受信する受信部と、
   前記制御データに含まれる負荷の大きさに基づいて、前記走行ルートの走行中の前記燃料電池の目標発電電力を決定する電力決定部と、
   前記走行ルートの走行中に、前記目標発電電力を出力するように前記燃料電池を制御する燃料電池制御部と、
   前記走行ルートの走行中に、前記作業車両の駆動に要する必要電力と、前記目標発電電力との差に基づいて、前記バッテリの充電または放電を制御するバッテリ制御部と
   を備える制御装置。
9. 前記電力決定部は、前記目標発電電力の変動幅が、前記走行ルートの走行中における前記必要電力の変動幅よりも小さくなるように、前記目標発電電力を決定する
   請求項８に記載の制御装置。
10. 前記電力決定部は、前記走行ルートの走行中一定の前記目標発電電力を決定する
    請求項８又は９に記載の制御装置。
11. 燃料電池とバッテリとを備える作業車両の制御方法であって、
    作業現場における前記作業車両の走行ルートを決定するステップと、
    前記走行ルートの地形に基づいて、前記走行ルートの走行中の前記燃料電池の目標発電電力を決定するステップと、
    前記走行ルートに従って前記作業車両の制御信号を生成するステップと、
    前記走行ルートの走行中、前記目標発電電力を出力するように前記燃料電池を制御するステップと、
    前記走行ルートの走行中、前記制御信号に従った制御に要する必要電力と前記目標発電電力との差に基づいて、前記バッテリの充電または放電を制御するステップと
    を備える作業車両の制御方法。
12. 前記目標発電電力を決定するステップにおいて、前記目標発電電力の変動幅が、前記走行ルートの走行中における前記必要電力の変動幅よりも小さくなるように、前記目標発電電力を決定する
    請求項１１に記載の作業車両の制御方法。
13. 前記目標発電電力を決定するステップにおいて、前記走行ルートの走行中一定の前記目標発電電力を決定する
    請求項１１又は１２に記載の作業車両の制御方法。

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