JP6318933B2 - 無人搬送車の搬送システム - Google Patents

Description

本発明は、無人搬送車の搬送システムに関するものである。

無人搬送車（ＡＧＶ）の搬送システムにおいて、港湾で使用される無人搬送車としてもハイブリッド車が使用され、エンジンの出力制御（動作点制御）を行ったり、回生電力を多く確保することは燃費の向上につながる大切な要素である。また、大型運搬車両において、積車時と空車時に応じてバッテリ使用放電量を制御したりエンジン回転数を制御することにより燃費向上を図っている（例えば特許文献１）。

特開２００４−１５３９３８号公報

ところで、コンテナを積んで走行する大型無人搬送車においては、車両重量（積載物を含む）が非積載時には２０トンぐらいであり、コンテナ積載時では最大６０トンぐらいになり、非積載時とコンテナ積載時では約３倍異なる。これは、自動車とは大きく異なる点である。車両重量（積載物を含む）ごとに必要な駆動力も異なり、最大積載量移載時の駆動力に合わせた車両では積載量が最大値以下の場合は過剰設計（オーバースペック）となり、燃料消費量、ＣＯ２発生量、部品コストが増加してしまう。

本発明の目的は、無人搬送車の走行能力が過剰となることを回避しつつ必要な走行能力を確保することができる無人搬送車の搬送システムを提供することにある。

請求項１に記載の発明では、走行駆動源としてエンジンと走行モータとを有し、荷物を搬送する無人搬送車を、予め定められた走行路を走行させる無人搬送車の搬送システムにおいて、前記無人搬送車を前記予め定められた走行路を走行させるときの少なくとも積載重量の情報を取得する情報取得手段と、前記無人搬送車と連結して前記予め定められた走行路を走行する連結車と、前記情報取得手段により取得した情報に基づいて要求駆動力に対し無人搬送車の駆動力が不足する時に、前記無人搬送車に前記連結車を連結させて前記予め定められた走行路を走行させる連結制御手段と、を備えたことを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、情報取得手段において無人搬送車を予め定められた走行路を走行させるときの少なくとも積載重量の情報が取得され、連結制御手段において、情報取得手段により取得した情報に基づいて要求駆動力に対し無人搬送車の駆動力が不足する時に、無人搬送車に連結車が連結されて予め定められた走行路を走行させる。よって、無人搬送車の走行能力が過剰となることを回避しつつ必要な走行能力を確保することができる。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の無人搬送車の搬送システムにおいて、無人搬送車の走行モータの駆動用のバッテリの充電率を取得する充電率取得手段と、前記充電率取得手段により取得したバッテリの充電率に基づいて走行モータの駆動力を算出するモータ駆動力算出手段と、を更に備え、前記連結制御手段は、前記モータ駆動力算出手段により算出された走行モータの駆動力に基づいて要求駆動力に対し無人搬送車の駆動力が不足するか否か判定するとよい。

請求項２に記載の発明によれば、無人搬送車の走行モータの駆動用のバッテリの充電率が充電率取得手段により取得され、モータ駆動力算出手段において、充電率取得手段により取得したバッテリの充電率に基づいて走行モータの駆動力が算出される。そして、連結制御手段において、モータ駆動力算出手段により算出された走行モータの駆動力に基づいて要求駆動力に対し無人搬送車の駆動力が不足するか否か判定される。よって、走行モータの駆動力を加味して無人搬送車の駆動力が不足するか否か判定することができる。

請求項３に記載のように、請求項１または２に記載の無人搬送車の搬送システムにおいて、前記連結制御手段は、無人搬送車の走行パターンについての情報を取得して要求駆動力を算出するとよい。

請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか１項に記載の無人搬送車の搬送システムにおいて、連結車は駆動力が異なるものが用意されており、選択して使用されるとよい。

請求項５に記載のように、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無人搬送車の搬送システムにおいて、連結車は牽引車であるとよい。

本発明によれば、無人搬送車の走行能力が過剰となることを回避しつつ必要な走行能力を確保することができる。

実施形態の無人搬送車の搬送システムが用いられるコンテナターミナルの概略平面図。 無人搬送車の構成を示す図。 駆動力を説明するための図。 別例における駆動力を説明するための図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
本実施形態では、無人搬送車の搬送システムは港湾のコンテナターミナルにおける荷物としてのコンテナを搬送する無人搬送車の運行管理を行う場合に適用している。

図１は、港湾におけるコンテナターミナルの概略平面を示しており、コンテナターミナルにおいて、無人搬送車３０が周回コース（図１中、白抜き矢印で示す反時計回りの周回コース）を走行する。無人搬送車３０は、駆動に関しハイブリッドシステムを有している。コンテナ船Ｓ１からコンテナ７０がガントリークレーン５０で積み降ろされる。ガントリークレーン５０で積み降ろされたコンテナ７０が無人搬送車３０に搭載される。

コンテナターミナルには無人搬送車の走行路４０，４１が設定されている。走行路４０，４１を無人搬送車３０がコンテナ７０を積んで走行する。無人搬送車３０は目的地となるラバータイヤクレーン６０まで走行路４０を通って走行する。ラバータイヤクレーン６０で無人搬送車３０からコンテナ７０が降ろされる。コンテナ７０が降ろされた空車となった無人搬送車３０は走行路４１を通って走行してガントリークレーン５０に戻る。無人搬送車３０を走行させる際においては、直線はスピードを出すが、カーブは中程度の速度で通過する。

次に、図２を用いて無人搬送車３０の構成について説明する。
無人搬送車の車体３１は４つの車輪３２を有している。無人搬送車はパラレルハイブリッド方式の車両であって、車体３１には走行用のエンジンＥｎに加えて、走行モータ３３、減速機３４、インバータ３６、バッテリ（蓄電装置）３５、車載コンピュータ（ＥＣＵ）３７、充電率検出部（バッテリＥＣＵ）３８、無線通信機器３９等が搭載されている。そして、エンジンＥｎと走行モータ３３などによりハイブリッドシステムを構成している。つまり、無人搬送車３０は、走行駆動源としてエンジンＥｎと走行モータ３３とを有している。エンジンＥｎは、ディーゼルエンジンでもガソリンエンジンでもよい。バッテリ３５の電力はインバータ３６を介して走行モータ３３に供給され、この電力供給に伴う走行モータ３３の駆動により減速機３４を介して２つの車輪３２ａが回転駆動される。また、無人搬送車３０の減速時には、走行モータ３３及びインバータ３６から回生による電力が発生し、発生した電力はバッテリ３５に充電される。バッテリ３５として、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、鉛蓄電池等を挙げることができる。

充電率検出部３８はバッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）を検出する。充電率検出部３８によるバッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）の検出結果は車載コンピュータ３７および無線通信機器３９に送られる。車載コンピュータ３７はインバータ３６等を制御する。無線通信機器３９は充電率検出部３８によるバッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）の検出結果等を無線にて外部の管制塔８０（図１参照）に送信する。

図１に示すように、無人搬送車の搬送システム１０の構成として、管制塔８０を備えている。管制塔８０はデータサーバを有する。そして、管制塔８０は、データサーバから、無人搬送車３０を予め定められた走行路４０，４１を走行させるときの少なくとも積載重量の情報（次の無人搬送車の走行の際のコンテナの重さの情報）を取得する。管制塔８０は、その他に無人搬送車の走行パターン情報等もあわせて取得する。

管制塔８０は無人搬送車３０の無線通信機器３９と無線通信を行う。また、管制塔８０から無人搬送車３０の無線通信機器３９を介して車載コンピュータ３７に走行指令が送られる。この走行指令を従って無人搬送車３０の車載コンピュータ３７は無人搬送車３０を予め定められた走行路４０，４１を速度、加速度等を制御しつつ走行させる。

また、管制塔８０は、無人搬送車３０との間の無線通信により、充電率検出部３８によるバッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）の検出結果を取り込むことができる。
また、管制塔８０は、ガントリークレーン５０に指令を送り所望の動作（荷役作業）を行わせる。管制塔８０は、ラバータイヤクレーン６０に指令を送り所望の動作（荷役作業）を行わせる。

図１に示すように、実施形態の無人搬送車の搬送システムにおいては、連結車としての牽引車９０が使用される。牽引車９０は、無人搬送車３０と連結されて予め定められた走行路を走行することができ、牽引車９０は無人搬送車３０の前で無人搬送車３０を引っ張ることができる。コンテナ船Ｓ１側に牽引車９０の置場Ｚ１が設けられているとともにヤード側に牽引車９０の置場Ｚ２が設けられている。牽引車９０の置場Ｚ１，Ｚ２において、牽引車９０は駆動力が異なるものが用意されており、選択して使用される。

コンテナ船Ｓ１側の牽引車９０の置場Ｚ１において牽引車９０が待機しており、牽引車９０は走行路１００，１０１，１０２を通って走行してガントリークレーン５０によるコンテナの積み込みエリアであるＡ地点に走行できるようになっている。また、ラバータイヤクレーン６０によるコンテナの積み降ろしエリアであるＢ地点から牽引車９０は走行路１０３，１０４，１０５を通ってヤード側の置場Ｚ２に走行できるようになっている。コンテナを降ろして空荷（コンテナを積載していない状態）となった無人搬送車３０はガントリークレーン５０の手前のＣ地点に移動する。

牽引車９０は無人搬送車３０の前に連結できる。そして、牽引車９０は連結した無人搬送車３０を牽引して無人搬送車３０の走行を補助する。
牽引車９０の牽引能力について、重量がＸトンのコンテナを牽引できる能力を、記号Ｆ（Ｘｔ）で表記する。例えば、Ｆ（１０ｔ）とは１０トンのコンテナを牽引できる能力を表している。また、Ｆ（２０ｔ）とは２０トンのコンテナを牽引できる能力を表している。さらに、Ｆ（４０ｔ）とは４０トンのコンテナを牽引できる能力を表している。なお、牽引車９０のコンテナ船側の置場Ｚ１とヤード側の置場Ｚ２との間で牽引車９０の台数が調整されるようになっている。

図３は、無人搬送車３０を牽引車９０で牽引する本実施形態における駆動力分配（割付）を説明するための説明図である。
図３において縦軸には要求駆動力をとっている。図３の横軸において、バッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）が高い場合と、バッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）が低い場合を示している。バッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）が低いほど走行モータ３３によるアシスト量が少なくなる。

図３においてエンジンＥｎの搬送能力である駆動力について、重量がＹトンのものを搬送できる能力を、記号Ｆ（Ｙｔ）で表記する。例えば、Ｆ（１０ｔ）とは、１０トンのものを移送できる駆動力を有することを表している。また、走行モータ３３の搬送能力である駆動力について、重量がＺトンのものを搬送できる能力を、記号Ｆ（Ｚｔ）で表記する。例えば、Ｆ（２０ｔ）とは、２０トンのものを移送できる駆動力を有することを表している。

図３の例では、空荷になった状態の無人搬送車３０が単独で走行可能なバッテリ３５の充電率となるように牽引車９０を連結させる。つまり、コンテナを降ろした空荷かつバッテリ充電率が低いときに無人搬送車単独で必要最低限の駆動力による走行をすることが可能な駆動源（エンジン出力とモータ出力の和）となっているとともに、コンテナを積んだ積載時にはコンテナの重量の分だけ牽引車９０でパワーアップできるようになっている。具体的には、無人搬送車３０の本体重量が２０トンであるとともにコンテナの重量（積載重量分）が２０トンとしており、要求駆動力は４０トン相当である。バッテリ３５の充電率が高い時の走行モータ３３による駆動力とエンジンＥｎによる駆動力の和が無人搬送車の最大駆動力となる。バッテリ３５の充電率が低い時の走行モータ３３による駆動力とエンジンＥｎによる駆動力の和が無人搬送車の最小駆動力となる。要求駆動力に対し無人搬送車のエンジンＥｎによる駆動力と無人搬送車の走行モータ３３による駆動力との和に不足する分だけ牽引車９０による牽引力で補う。よって、動力のつり合いを表す式としては、例えば、図１において無人搬送車３０に牽引車９０を連結した駆動ユニットＵＮ１においては、Ｆ（車両本体重量：２０ｔ＋コンテナ重量：２０ｔ）＝エンジンＦ（１０ｔ）＋モータＦ（２０ｔ）＋牽引車Ｆ（１０ｔ）となる。

そして、バッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）が高い場合、具体的には図１での無人搬送車３０に牽引車９０を連結した駆動ユニットＵＮ２では次のようにする。無人搬送車のエンジンＥｎによる駆動力が１０トン相当、無人搬送車の走行モータ３３による駆動力が２０トン相当であり、無人搬送車の駆動力が３０トン相当であり、不足分の１０トン相当を牽引車９０による牽引力で補う。

一方、バッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）が低い場合、具体的には図１での無人搬送車３０に牽引車９０を連結した駆動ユニットＵＮ３では次のようにする。無人搬送車のエンジンＥｎによる駆動力が１０トン相当、無人搬送車の走行モータ３３による駆動力が１０トン相当であり、無人搬送車の駆動力が２０トン相当であり、不足分の２０トン相当を牽引車９０による牽引力で補う。

管制塔８０は、取得した情報に基づいて要求駆動力を算出するとともに要求駆動力に対し無人搬送車３０の駆動力が不足する時に、無人搬送車３０に牽引車９０を連結させて予め定められた走行路を走行させる牽引指令を出す。また、管制塔８０は、無人搬送車３０の走行モータ３３の駆動用のバッテリ３５の充電率を取得する。さらに、管制塔８０は、無人搬送車３０との通信により取得したバッテリ３５の充電率に基づいて走行モータ３３の駆動力を算出する。また、管制塔８０は、無人搬送車３０の走行パターンについての情報を取得して要求駆動力を算出する。

次に、無人搬送車の搬送システム１０の作用について説明する。
エンジンＥｎ、インバータ３６、バッテリ３５を有する無人搬送車のハイブリッド車両において、積載重量・走行パターンを入手後、要求駆動力を事前に推定し、無人搬送車３０の不足する駆動力を補える最適な牽引車９０を、無人搬送車のバッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）を考慮して選定し、連結してコンテナを運搬する。走行パターンとは、コンテナ船が違う場所にある等によって無人搬送車３０の行き先が違ったり、それによって加減速が違ったりすることである。

また、空荷時には、無人搬送車３０のみで移動する。
一方、積載時には、最適な牽引ができる牽引車９０を連結して移動する。よって、無人搬送車３０と牽引車９０を結合することで、要求駆動力に応じた駆動ユニットを提供が可能となり、港湾全体（無人搬送車による搬送システム）で燃料消費量を低減することができるとともに、部品の小型化に伴うコスト削減を図ることができる。

具体的に、図１における無人搬送車の走行経路として、Ａ地点から出発してＢ地点を経由してＣ地点にいくルートで説明する。
牽引制御は、下記の手順で行われる。

まず、上位システムである管制塔８０は、次のコンテナの搬送対象の無人搬送車についての積載重量情報・走行パターン情報をデータサーバから受け取る。そして、管制塔８０は、積載重量情報・走行パターン情報からコンテナの必要搬送積載重量（図３の積載重量分）を計算する。

一方、無人搬送車の車載コンピュータ３７は、無線通信機器３９を介してＡ地点の直前のＣ地点にて無人搬送車のバッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）を管制塔８０に送信する。管制塔８０は、無人搬送車のバッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）から走行モータ３３の使用可能量を考慮し走行モータ３３の駆動力を計算する。具体的には、例えばバッテリ３５の充電率とモータ駆動力の関係を予め求めておき、それを使ってモータ駆動力を算出する。

管制塔８０は、無人搬送車のエンジンＥｎの駆動力と走行モータ３３の駆動力の和を算出して無人搬送車の駆動力を求める。
管制塔８０は、車両本体重量とコンテナの必要搬送積載重量の和を算出して要求駆動力を求める。管制塔８０は、要求駆動力から無人搬送車の駆動力を差し引いて不足駆動力を求める。管制塔８０は、不足駆動力から最適の牽引車９０を選定する。管制塔８０が牽引車９０に指示を出し、牽引車９０を置場（コンテナ船側）Ｚ１からＡ地点での無人搬送車３０の前方へ移動させる。

自動で無人搬送車３０と牽引車９０が連結される。そして、牽引車９０により無人搬送車３０をＢ地点のラバータイヤクレーン６０付近まで牽引する。
自動で無人搬送車３０と牽引車９０とが切り離される。管制塔８０が牽引車９０に指示を出し、牽引車９０を置場（ヤード側）Ｚ２へ移動させる。

管制塔８０が空荷の無人搬送車３０を指定されたＣ地点へ移動させる。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）無人搬送車の搬送システム１０の構成として、管制塔８０と牽引車９０を備える。情報取得手段および連結制御手段としての管制塔８０は、無人搬送車３０を予め定められた走行路４０，４１を走行させるときの少なくとも積載重量の情報を取得して、この取得した情報に基づいて要求駆動力に対し無人搬送車３０の駆動力が不足する時に、無人搬送車３０に牽引車９０を連結させて予め定められた走行路を走行させる。よって、無人搬送車３０の走行能力が過剰となることを回避しつつ必要な走行能力を確保することができる。詳しくは、無人搬送車３０に牽引車９０を連結して（一体化して）駆動ユニットを構成することにより、空荷時での無人搬送車３０の過剰性能を無くすことで、燃料消費量を低減することができる。また、移載時、積載重量に応じた最適な牽引車９０を選択することにより牽引車９０での補助により、無人搬送車３０よる駆動力と牽引車９０による駆動力の和を搬送能力とすることによって過剰性能を無くし、燃料消費量を低減することができる。さらに、無人搬送車３０での駆動力の最適化を図ることにより部品の小型化およびコスト削減を図ることができる。

（２）充電率取得手段およびモータ駆動力算出手段としての管制塔８０は、無人搬送車３０の走行モータ３３の駆動用のバッテリ３５の充電率を取得して、取得したバッテリ３５の充電率に基づいて走行モータ３３の駆動力を算出する。そして、連結制御手段としての管制塔８０は、算出された走行モータの駆動力に基づいて要求駆動力に対し無人搬送車の駆動力が不足するか否か判定する。よって、走行モータの駆動力を加味して無人搬送車の駆動力が不足するか否か判定することができる。つまり、バッテリ３５の充電率に応じた走行モータ３３の駆動力を算出して、無人搬送車の駆動力が不足するか否か判定することができる。

（３）連結制御手段としての管制塔８０は、無人搬送車３０の走行パターンについての情報を取得して要求駆動力を算出するので、無人搬送車３０の走行パターンに応じて要求駆動力を算出することができる。

（４）牽引車９０は駆動力が異なるものが用意されており、選択して使用する構成としたので、最適な牽引車９０を用いて牽引することができる。
（５）連結車は牽引車９０であるので、容易に必要な走行能力を確保することができる。

（６）連結制御手段としての管制塔８０は、コンテナを降ろして空荷になった状態の無人搬送車が走行可能なバッテリ３５の充電率となるように牽引車９０を連結させるようにしたので、必要な走行能力を確保することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図３に代わり図４示すごとく、より低出力のエンジンを用いて空荷の時にバッテリの充電率が低い時には牽引車で牽引させるシステム構成としてもよい。つまり、空荷かつバッテリ充電率が高い時には無人搬送車単独でギリギリ走行可能であり、空荷かつバッテリ充電率が低下した時には牽引車を用いて走行する設計としてもよい。図４に示すように低出力化したエンジンを用いた場合において駆動力を分配する。

図４の例でも、無人搬送車の本体重量が２０トンであるとともにコンテナ重量（積載重量分）が２０トンとしており、要求駆動力は４０トン相当である。バッテリ３５の充電率が高い時の走行モータ３３による駆動力とエンジンＥｎによる駆動力の和が無人搬送車の最大駆動力となる。バッテリ３５の充電率が低い時の走行モータ３３による駆動力とエンジンＥｎによる駆動力の和が無人搬送車の最小駆動力となる。要求駆動力に対し無人搬送車のエンジンＥｎによる駆動力と無人搬送車の走行モータ３３による駆動力との和に不足する分だけ牽引車９０による牽引力で補う。

図４では無人搬送車のエンジンＥｎによる駆動力が５トン相当であり、低出力化したエンジンである。バッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）が高い場合において、無人搬送車の走行モータ３３による駆動力が１５トン相当であり、無人搬送車の駆動力が２０トン相当であり、不足分の２０トン相当を牽引車９０による牽引力で補う。一方、バッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）が低い場合において、無人搬送車のエンジンＥｎによる駆動力が５トン相当、無人搬送車の走行モータ３３による駆動力が１０トン相当であり、無人搬送車の駆動力が１５トン相当であり、不足分の２５トン相当を牽引車９０による牽引力で補う。バッテリ３５の充電率（ＳＯＣ）が低い場合は、空荷でも無人搬送車単独では走行できないため図１のＢ地点からＣ地点までの走行路４１においては牽引車９０を用いる。

・１台の無人搬送車３０に複数台の牽引車９０を連結してもよい。
・連結車は無人搬送車３０の前で無人搬送車３０を引っ張る牽引車９０であったが、連結車は無人搬送車３０の後ろで無人搬送車３０を押す車両であってもよい。

・無人搬送車はパラレル方式のハイブリッド車であったが、これに代わり、シリーズ方式のハイブリッド車でもシリーズパラレル方式のハイブリッド車でもよい。
・荷物の例として、コンテナで説明したが、無人搬送車に積載する荷物の種類は特に限定されない。また、無人搬送車の搬送システムを港湾のコンテナターミナルの例として説明したが荷物を搬送する無人搬送車システムであれば、工場内における部品等の荷物を搬送するシステムに適用してもよい。

１０…無人搬送車の搬送システム、３０…無人搬送車、３３…走行モータ、３５…バッテリ、４０…走行路、４１…走行路、８０…管制塔、９０…牽引車。

Claims (5)

1. 走行駆動源としてエンジンと走行モータとを有し、荷物を搬送する無人搬送車を、予め定められた走行路を走行させる無人搬送車の搬送システムにおいて、
   前記無人搬送車を前記予め定められた走行路を走行させるときの少なくとも積載重量の情報を取得する情報取得手段と、
   前記無人搬送車と連結して前記予め定められた走行路を走行する連結車と、
   前記情報取得手段により取得した情報に基づいて要求駆動力に対し無人搬送車の駆動力が不足する時に、前記無人搬送車に前記連結車を連結させて前記予め定められた走行路を走行させる連結制御手段と、を備えたことを特徴とする無人搬送車の搬送システム。
2. 無人搬送車の走行モータの駆動用のバッテリの充電率を取得する充電率取得手段と、
   前記充電率取得手段により取得したバッテリの充電率に基づいて走行モータの駆動力を算出するモータ駆動力算出手段と、を更に備え、
   前記連結制御手段は、前記モータ駆動力算出手段により算出された走行モータの駆動力に基づいて要求駆動力に対し無人搬送車の駆動力が不足するか否か判定することを特徴とする請求項１に記載の無人搬送車の搬送システム。
3. 前記連結制御手段は、無人搬送車の走行パターンについての情報を取得して要求駆動力を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の無人搬送車の搬送システム。
4. 連結車は駆動力が異なるものが用意されており、選択して使用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無人搬送車の搬送システム。
5. 連結車は牽引車であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無人搬送車の搬送システム。