特許 6572385 回生制動装置およびダンプトラック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6572385

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】回生制動装置およびダンプトラック

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/18 20120101AFI20190902BHJP

   B60L 7/14 20060101ALI20190902BHJP

   B60L 50/15 20190101ALI20190902BHJP

   B60K 6/46 20071001ALI20190902BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20190902BHJP

   B60W 20/14 20160101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   B60W10/18 900

   B60L7/14

   B60L50/15

   B60K6/46ZHV

   B60W10/08 900

   B60W20/14

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-506450(P2018-506450)

(86)(22)【出願日】2016年9月8日

(86)【国際出願番号】JP2016076427

(87)【国際公開番号】WO2018047270

(87)【国際公開日】20180315

【審査請求日】2018年2月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】特許業務法人 武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高田 知範

(72)【発明者】

【氏名】井刈 孝信

(72)【発明者】

【氏名】伊君 高志

(72)【発明者】

【氏名】中村 明博

(72)【発明者】

【氏名】荒井 雅嗣

(72)【発明者】

【氏名】福田 直紀

(72)【発明者】

【氏名】田中 貴照

【審査官】 清水 康

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０５４１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１８０６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２８９４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１６４７９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１８４６８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｌ １／００ − ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ − １３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ − １５／４２

Ｂ６０Ｌ ５０／００ − ５８／４０

Ｂ６０Ｗ １０／０８

Ｂ６０Ｗ １０／１８

Ｂ６０Ｗ ２０／１４

Ｂ６０Ｋ ６／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、前記エンジンによって駆動される第１の発電機および第２の発電機と、前記第１の発電機の発電電力により駆動される走行用モータと、前記第２の発電機の発電電力が第１の整流回路を介して入力されるファン用モータと、を備えるダンプトラックの回生制動装置において、
回生制動時の前記走行用モータからの回生電力が供給されると共に、前記ファン用モータで駆動されるファンにより冷却され、電気エネルギを熱エネルギに変換して放熱する抵抗体と、
前記抵抗体に供給される前記回生電力の一部を、第２の整流回路を介して前記第１の整流回路の出力ラインに入力するＤＣ/ＤＣコンバータと、
前記抵抗体に印加される印加電圧よりも低い電圧を前記抵抗体から引き出して、前記ＤＣ/ＤＣコンバータの一次側に印加する電圧引き出し線と、を備えることを特徴とする回生制動装置。

【請求項2】

請求項１に記載の回生制動装置において、
前記第２の整流回路はダイオードブリッジ回路であることを特徴とする回生制動装置。

【請求項3】

エンジンと、
前記エンジンによって駆動される第１の発電機および第２の発電機と、
前記第１の発電機の発電電力により駆動される走行用モータと、
前記第２の発電機の発電電力が第１の整流回路を介して入力されるファン用モータと、
請求項１に記載の回生制動装置と、を備えることを特徴とするダンプトラック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回生制動装置、および回生制動装置を備えるダンプトラックに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、鉱山現場においては様々な建設機械が使用されており、例えば、搬送用途としてはダンプトラックが用いられる。鉱山における鉱石の搬送コストとしては人件費、燃料費、保守費、初期投資等があるが、燃料費は人件費に次いで大きな割合を占めるといわれている。そのため、ダンプトラックの省エネルギ化が必要とされ、燃費改善のための様々な技術が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１においては、回生制動装置で発生した電力と補機に必要な電力を逐次測定および比較し、回生電力が補機に必要とされる電力を上回るときにのみ、補機用発電機の負荷出力を低下させ、同時に回生電力を補機に供給する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許出願公開第2010/0039054号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、鉱山現場におけるダンプトラックの使用においては、通常走行する鉱山道路は必ずしも平坦ではなく、回生制動装置により発生する回生電力は変動が大きくかつ急激に変化することが予想される。そのため、上述のように回生電力と補機で必要とされる電力を逐次測定して比較し、その結果に基づいて補機への電力供給を決定する方式では、迅速な制御が必要となる。その結果、適切なタイミングでの補機への電力補給を可能とするためには制御系の性能向上が要求され、コストアップの要因となる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によると、エンジンと、前記エンジンによって駆動される第１の発電機および第２の発電機と、前記第１の発電機の発電電力により駆動される走行用モータと、前記第２の発電機の発電電力が第１の整流回路を介して入力されるファン用モータと、を備えるダンプトラックの回生制動装置において、回生制動時の前記走行用モータからの回生電力が供給されると共に、前記ファン用モータで駆動されるファンにより冷却され、電気エネルギを熱エネルギに変換して放熱する抵抗体と、前記抵抗体に供給される前記回生電力の一部を、第２の整流回路を介して前記第１の整流回路の出力ラインに入力するＤＣ/ＤＣコンバータと、前記抵抗体に印加される印加電圧よりも低い電圧を前記抵抗体から引き出して、前記ＤＣ/ＤＣコンバータの一次側に印加する電圧引き出し線と、を備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、回生電力の状況に応じて、自動的に適切なタイミングで回生電力を補機であるグリッドボックスファンモータへ供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、ダンプトラックの概略構成を示す図である。

【図2】図２は、ダンプトラックの動力システムの概略を示す図である。

【図3】図３は、ＤＣ/ＤＣコンバータの構成を説明する図である。

【図4】図４は、車両制動時におけるグリッドボックスファンモータの駆動電力を説明するフローチャートである。

【図5】図５は、回生制動時におけるグリッドボックスファンモータ用インバータの入力電圧、ＤＣ/ＤＣコンバータの出力側開放電圧、補助発電機の発電電力、ＤＣ/ＤＣコンバータの出力電力およびグリッドボックス抵抗の発熱量の推移を示すタイムチャートである。

【図6】図６は、ダンプトラックが鉱山現場で稼働するときの、制動動作の一例を示すタイムチャートである。

【図7】図７は、比較例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について詳細に説明する。図１は、ダンプトラックの概略構成を示す図である。図１に示すダンプトラック１は、フレーム２と、フレーム２の下部に回転可能に設けられた前輪３（３Ｌ，３Ｒ）および後輪４（４Ｌ，４Ｒ）と、フレーム２の前部に設けられた運転室５と、フレーム２の後部に傾動可能に設けられた荷台６とを備えている。

【0010】

土砂等を積載する荷台６は、ホイストシリンダ７の伸縮駆動により傾動する。運転室５の後方には、後述するグリッドボックス抵抗を備えるグリッドボックス８が設けられている。図示していないが、運転室５には、アクセルペダル、ブレーキペダル、ホイストペダル、ハンドル等の操作部が設置されている。オペレータは、アクセルペダルの踏み込み量によりダンプトラック１の加速力を制御したり、ブレーキペダルの踏み込み量により制動力を制御したりすることができる。また、オペレータは、ホイストペダルを踏み込むことにより、油圧駆動によるダンプ操作を行ったり、ハンドル操作により油圧駆動による操舵操作を行うことができる。

【0011】

図２は、本実施の形態におけるダンプトラック１の動力システムの概略を示す図である。ダンプトラック１は、主発電機１２をエンジン１１で駆動して発生した電力を走行用モータ１０Ｌ，１０Ｒに供給し、走行用モータ１０Ｌ，１０Ｒにより後輪４（４Ｌ，４Ｒ）を駆動して走行するものである。

【0012】

主発電機１２による三相交流電圧は、主発電機用整流回路（例えば、ダイオードブリッジ回路）２１によって直流電圧に変換され、走行モータ用インバータ１５Ｒ，１５Ｌに入力される。走行モータ用インバータ１５Ｒ、１５Ｌは、入力された直流電圧を三相交流電圧に変換する電力変換装置である。走行モータ用インバータ１５Ｒから出力された三相交流電力は、後輪４Ｒを駆動する走行用モータ１０Ｒに入力される。走行用モータ１０Ｒは減速器９Ｒを介して後輪４Ｒに機械的に接続されている。走行用モータ１０Ｒおよび減速器９Ｒは、後輪４Ｒの回転軸部に納められている。

【0013】

同様に、走行モータ用インバータ１５Ｌから出力された三相交流電力は、後輪４Ｌを駆動する走行用モータ１０Ｌに入力される。走行用モータ１０Ｌは減速器９Ｌを介して後輪４Ｌに機械的に接続されている。走行用モータ１０Ｌおよび減速器９Ｌは、後輪４Ｌの回転軸部に納められている。

【0014】

主発電機用整流回路２１と走行モータ用インバータ１５Ｒ，１５Ｌとの間の直流ラインには、回生電力を熱エネルギに変換して放熱する装置として、グリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃおよびチョッパ１６が接続されている。すなわち、回生エネルギをグリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃにより熱エネルギとして放出することにより、回生制動力を得ることができる。図２に示す例では、並列接続された３つのグリッドボックス抵抗５３ａ，５３ｂ，５３ｃが設けられている。なお、グリッドボックス抵抗の数は３つに限定されるものではなく、回生電力の最大電力に応じて適宜設定される。

【0015】

図示していないが、ダンプトラック１は機械式のブレーキシステムを備えており、上述した回生制動力と機械式のブレーキシステムによる機械的制動力とを適宜使い分けてダンプトラック１の速度を低下させることができる。

【0016】

エンジン１１の出力軸には、上述した主発電機１２に加えて、補機に電力を供給するための補助発電機１３が機械的に接続されている。補助発電機１３による三相交流電力は、補助発電機用整流回路（例えば、ダイオードブリッジ回路）１７によって直流電力に変換される。補助発電機用整流回路１７はグリッドボックスファンモータ用インバータ１８に接続されている。補助発電機用整流回路１７から出力された直流電圧はグリッドボックスファンモータ用インバータ１８によって交流電圧に変換され、３つのグリッドボックスファンモータ５４に三相交流電力が供給される。

【0017】

メインコントローラ５０は、ダンプトラック１の状態やオペレータの操作入力（例えば、アクセルペダル操作やブレーキペダル操作等）に基づいて、エンジン１１やパワーコントローラ５１を統合的に制御している。パワーコントローラ５１は、メインコントローラ５０の制御に従い、走行モータ用インバータ１５Ｒ，１５Ｌ、チョッパ１６、グリッドボックスファンモータ用インバータ１８に設けられた半導体スイッチ（不図示）にオンオフ信号を入力する。それにより、パワーコントローラ５１は、走行用モータ１０Ｒ，１０Ｌ、グリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃ、グリッドボックスファンモータ５４を適切なタイミング及び出力で動作させ、制動動作時の電力の流れを制御している。

【0018】

グリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃで発生する熱は周囲の大気に放熱される。発熱エネルギが大きい場合には、グリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃが高温となる。パワーコントローラ５１は、グリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃの強制冷却が必要な場合には、グリッドボックスファンモータ５４を駆動させる制御信号をグリッドボックスファンモータ用インバータ１８に入力し、グリッドボックスファンモータ５４によってファン１９を回転駆動する。グリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃは、ファン１９の回転により生じる冷却風によって強制冷却される。

【0019】

本実施の形態では、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０を設け、補助発電機用整流回路１７とグリッドボックスファンモータ用インバータ１８との間の直流ラインにＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力側を接続して、グリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃに流入する回生電力の一部をファンモータ５４の駆動に利用する構成としている。

【0020】

図３は、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の構成を説明する図である。ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の一次側（入力側）はグリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃに接続され、二次側（出力側）はグリッドボックスファンモータ用インバータ１８の入力側に接続される。

【0021】

ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の一次側の高電位側（以下ではＰ側と呼ぶ）入力端は、リレー６０ａを介してグリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃの高電位側と接続される。一方、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の一次側の低電位側（以下ではＮ側と呼ぶ）入力端は、リレー６０ｂを介してグリッドボックス抵抗５３ｂの途中から引き出された引き出し線６１ｂに接続されると共に、リレー６０ｃを介してグリッドボックス抵抗５３ａの途中から引き出された引き出し線６１ａに接続される。リレー６０ａ〜６０ｃは、例えば、ダンプトラック１の起動（イグニッションキースイッチのオン）により閉状態とされ、停止（イグニッションキースイッチのオフ）により開状態とされる。

【0022】

Ｎ側の入力ラインには逆流防止用のダイオード２０ｂおよび電流制限用の抵抗２０ｃが直列に挿入されており、それらによって引き出し線６１ａ、６１ｂに流れる電流が過大にならないようにしている。また、Ｐ側ラインとＮ側ラインとの間には、平滑用のコンデンサ２０ｄ、電圧センサ２０ｅ、半導体ブリッジ回路２０ｆが接続されている。半導体ブリッジ回路２０ｆの交流出力側には、変圧器２０ｇおよび電流センサ２０ｈが接続されている。変圧器２０ｇの出力側には整流回路２０ｉが接続されている。図３に示す例では、整流回路２０ｉとしてダイオードブリッジ回路が設けられている。整流回路２０ｉの直流出力側には電圧センサ２０ｊが接続されている。

【0023】

電圧センサ２０ｅ、電流センサ２０ｈおよび電圧センサ２０ｊのセンサ計測値は、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の制御部２０ｋにそれぞれ入力される。制御部２０ｋは、入力されたセンサ計測値に基づくＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号を半導体ブリッジ回路２０ｆに入力し、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力電圧が最大制御電圧Ｖ20maxを超えないように、変圧器２０ｇへの一次入力電圧を一定範囲内に制御する。

【0024】

（回生制動時のグリッドボックスファンモータ５４の駆動電力）
次に、オペレータがブレーキペダルを踏み込んだ時や、降坂における制動動作時におけるグリッドボックスファンモータ５４の駆動電力について、図４，５を用いて説明する。

【0025】

図４に示すフローチャートは、車両制動時における、グリッドボックスファンモータ５４の駆動電力が決まるまでの流れを示したものである。以下に説明するように、図４のステップＳ１０〜Ｓ３０の処理は、補助発電機用整流回路１７とグリッドボックスファンモータ用インバータ１８との間の直流ラインにＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力側を接続する構成としたことにより、制動動力に応じて自動的に行われる。

【0026】

また、図５（ａ）は、回生制動時のグリッドボックスファンモータ用インバータ１８の入力電圧Ｖ18inおよびＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力側開放電圧Ｖ20openと、制動動力との関係を示す図である。図５（ｂ）は、補助発電機１３の発電電力、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力電力およびグリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃの発熱量と、制動動力との関係を示す図である。

【0027】

ダンプトラック１の制動時には、パワーコントローラ５１から走行モータ用インバータ１５Ｌ，１５Ｒに減速のための制御信号が入力され、走行用モータ１０Ｌ，１０Ｒは発電機として動作する。すなわち、回生動作によって車両の運動エネルギが電気エネルギに変換される。発電エネルギにより走行モータ用インバータ１５Ｌ，１５Ｒの直流側の電圧が上昇し、電圧が規定値を超えると、パワーコンのローラ５１はチョッパ１６を動作させる。チョッパ１６が動作を開始すると、図４のフローが開始する。

【0028】

チョッパ１６を動作させると、主発電機用整流回路２１と走行モータ用インバータ１５Ｒ，１５Ｌとの間の直流ラインからグリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃへと、電力（回生電力）が流入する。ダンプトラック１が起動しているときには図２，３に示すリレー６０ａ〜６０ｃは閉じているので、チョッパ１６の動作によってグリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃに電圧が印加されると、主発電機用整流回路２１と走行モータ用インバータ１５Ｒ，１５Ｌとの間の直流ラインの高電位側の電位と、引き出し線６１ａ、６１ｂの電位との電位差である電圧が、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の一次側に印加される。

【0029】

制動動力が小さいときにはＤＣ/ＤＣコンバータ２０の入力電圧は低く、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０は大きな電圧を出力することができない。ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力側開放電圧Ｖ20openが補助発電機用整流回路１７の出力側開放電圧Ｖ17open以下の場合（Ｖ20open≦Ｖ17open）には、グリッドボックスファンモータ用インバータ１８の入力電圧Ｖ18inは、補助発電機用整流回路１７の出力電圧Ｖ17outと等しくなる（図５（ａ）参照）。

【0030】

このとき、補助発電機用整流回路１７とグリッドボックスファンモータ用インバータ１８との間の直流ラインの電圧（＝Ｖ18in）は変圧器２０ｇの出力電圧よりも高いので、変圧器２０ｇの出力電圧は整流回路２０ｉで阻止され、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力電力Ｗ20はゼロとなる。その結果、グリッドボックスファンモータ５４の駆動電力Ｗfanの一次発生源は補助発電機１３となり、駆動電力Ｗfanは整流回路１７の出力電力Ｗ17outによって賄われる（Ｗfan＝Ｗ17out：ステップＳ２０）。すなわち、グリッドボックスファンモータ５４は補助発電機１３の発電電力Ｗ13によって駆動される（図５（ｂ）参照）。

【0031】

図５（ａ）に示すように、制動動力が大きくなるに従って、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力側開放電圧Ｖ20openは徐々に大きくなる。そして、制動動力が値Ｗｂよりも大きくなると、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力側開放電圧Ｖ20openは補助発電機用整流回路１７の出力側開放電圧Ｖ17openを上回るようになる。ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力側開放電圧Ｖ20openが補助発電機用整流回路１７の出力側開放電圧Ｖ17openよりも大きくなると、グリッドボックスファンモータ用インバータ１８の入力電圧Ｖ18inは、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力電圧と等しくなる。

【0032】

このとき、補助発電機用整流回路１７とグリッドボックスファンモータ用インバータ１８との間の直流ラインの電圧は補助発電機１３の出力電圧よりも高いので、補助発電機１３の出力電圧は補助発電機用整流回路１７で阻止され、補助発電機１３の負荷が低減されて発電電力Ｗ13が低下する。ここでは、補助発電機１３はグリッドボックスファンモータ５４のみに電力を供給する構成となっているので、発電電力Ｗ13はゼロに低下する（図５（ｂ）参照）。

【0033】

その結果、グリッドボックスファンモータ５４の駆動電力Ｗfanの一次発生源は走行用モータ１５Ｌ，１５Ｒとなり、駆動電力ＷfanはＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力電力Ｗ20outによって賄われる（Ｗfan＝Ｗ20out：ステップＳ３０）。すなわち、グリッドボックスファンモータ５４は回生電力によって駆動されることになる。

【0034】

このように、制動動力＞Ｗｂの範囲では、グリッドボックスファンモータ５４は回生電力によって駆動されるので、補助発電機１３の負荷、すなわちエンジン１１の負荷が低減され、燃料消費量を低減することができる。また、グリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃで消費されていた回生電力の一部がグリッドボックスファンモータ５４によって消費されるため、制動動力がＷｂを超えたとき（図５（ｂ）の符号Ｄで示す箇所）に、グリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃの発熱量ＷＨが低下する。

【0035】

なお、図５（ａ）において、制動動力がＷmaxよりも大きくなった場合、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の制御部２０ｋは、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力電圧が最大制御電圧Ｖ20maxを超えないように、すなわち、Ｖ20open＝Ｖ20maxとなるように変圧器２０ｇへの一次入力電圧を制御する。

【0036】

その後、制動動力が低下すると、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力側開放電圧Ｖ20openが低下し、出力側開放電圧Ｖ20openが補助発電機用整流回路１７の出力側開放電圧Ｖ17openよりも低くなる。そのため、再び整流回路２０ｉにより変圧器２０ｇの出力電圧が阻止され、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力電力Ｗ20outはゼロとなる。その結果、グリッドボックスファンモータ５４は、補助発電機１３からの電力のみにより駆動されることになる。

【0037】

（鉱山現場での制動動作例）
図６は、ダンプトラック１が鉱山現場で稼働するときの、制動動作の一例を示したものである。図６（ａ）のラインＬ１，Ｌ２は、それぞれダンプトラック１の速度ｖおよび制動動力（制動パワー）ＰＷの推移を表している。なお、Ｐ１およびＰ２は、それぞれダンプトラック１が掘削現場および一次積載所に到着するタイミングを示している。また、図６（ｂ）のラインＬ３はグリッドボックスファンモータ５４の出力Ｐｆ（ワット）の推移を示し、図６（ｃ）のラインＬ４はグリッドボックスファンモータ用インバータ１８の入力電圧Ｖ18inの推移を示している。

【0038】

なお、ここでは、説明を簡単にするために、ダンプトラック１が制動動作を行うときは走行からの停止時および降坂時のみとしている。また、ファン１９による冷却、すなわち、グリッドボックスファンモータ５４の駆動は、制動動作時のみ行うものとしている。

【0039】

まず、ダンプトラック１は、掘削現場Ｐ１まで走行し、オペレータがブレーキペダルを踏むことにより制動が行われ、油圧ショベル等の掘削機付近で停止する。曲線Ｌ２に示すように、この制動動作時（時刻ｔ１から時刻ｔ２まで）に制動動力（Ｌ２）が発生する。ファン１９による冷却は制動時のみに行われるので、図６（ｂ）に示すように時刻ｔ１から時刻ｔ２までグリッドボックスファンモータ５４の出力Ｗfanが発生する。また、ラインＬ２で示すような制動動力が発生した場合、制動期間ｔ１〜ｔ２のハッチングを施した期間においてＶ20open＞Ｖ17openとなり、この期間では回生電力によりグリッドボックスファンモータ５４が駆動されることになる。すなわち、補助発電機１３の負荷がゼロとなり、エンジン１１の出力が低減される。

【0040】

なお、制動動力の増加によりＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力電圧（すなわち、グリッドボックスファンモータ用インバータ１８の入力電圧Ｖ18in）が最大制御電圧Ｖ20maxに達した場合、制御部２０ｋは出力電圧が最大制御電圧Ｖ20maxを超えないようにＤＣ/ＤＣコンバータ２０を制御する。

【0041】

ダンプトラック１が停止して制動動力が小さくなると、グリッドボックスファンモータ用インバータ１８の入力電圧Ｖ18inは、補助発電機用整流回路１７の出力電圧に保持される。

【0042】

次に、鉱石を十分積載したダンプトラック１は再び走行を開始し、坂の上にある一次積載所Ｐ２に向かう。このとき、登坂が終了するまでは殆ど制動動作は行われない。一次積載所Ｐ２に近づくと、ダンプトラック１は制動動作を行い停止する。この制動動作時（時刻ｔ３から時刻ｔ４まで）に、制動動力（Ｌ２）が発生する。そして、Ｖ20open＞Ｖ17openとなるハッチングを施した期間において、回生電力によるグリッドボックスファンモータ５４の駆動が行われる。

【0043】

その後、ダンプトラック１は一次積載所Ｐ２に放土した後に、再び掘削現場Ｐ１に向けて走行を開始する。ダンプトラック１は降坂走行であるため、長い坂を下るために制動をかけ続ける必要がある。そのため、降坂時（時刻ｔ５から時刻ｔ６まで）には、ほぼ全ての時間において、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力電力Ｗ20out（すなわち回生電力）によりグリッドボックスファンモータ５４が駆動される。

【0044】

鉱山現場において、ダンプトラック１は以上の動作を繰り返すことになる。図６（ｃ）のハッチングで示すように、グリッドボックスファンモータ５４が駆動される時間の大半は、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力電力Ｗ20outによって駆動される。ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力電力Ｗ20outによって駆動されている期間は補助発電機１３の出力はほぼゼロとなるため、グリッドボックスファンモータ５４の駆動に必要なエンジン出力の低減が図れ、車両燃費の向上を図ることができる。

【0045】

図７は、比較例として、補助発電機１３の発電電力のみによりグリッドボックスファンモータ５４を駆動する場合の、ダンプトラック１の動力システムの概略を示したものである。この構成では、グリッドボックスファンモータ５４の駆動電力を全て補助発電機１３の発電電力で賄っているため、例えば、図６（ｃ）の期間ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４，ｔ５〜ｔ６の全ての期間において、エンジン１１に対してグリッドボックスファンモータ５４を駆動するための追加の駆動力が要求される。そのため、上述した実施形態に比べて、燃料消費量が増大してしまうことになる。

【0046】

上述したように、本実施の形態では、エンジン１１と、エンジン１１によって駆動される主発電機（第１の発電機）１２および補助発電機（第２の発電機）１３と、主発電機１２の発電電力により駆動される走行用モータ１０Ｌ，１０Ｒと、補助発電機１３の発電電力が補助発電機用整流回路（第１の整流回路）１７を介して入力されるグリッドボックスファンモータ（ファン用モータ）５４とを備えるダンプトラック１の、回生制動装置（１６，２０，５３ａ〜５３ｃ）において、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０を設け、電気エネルギを熱エネルギに変換して放熱するグリッドボックス抵抗（抵抗体）５３ａ〜５３ｃに供給される回生電力の一部を、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の整流回路（第２の整流回路）２０ｉを介して補助発電機用整流回路１７の出力ラインに入力するようにした。

【0047】

このような構成としたことにより、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の出力側開放電圧Ｖ20openと補助発電機用整流回路１７の出力側開放電圧Ｖ17openとの大小関係がＶ20open≦Ｖ17openの場合には、変圧器２０ｇの出力電圧は整流回路２０ｉで阻止され、グリッドボックスファンモータ５４は補助発電機１３の発電電力により駆動される。逆に、Ｖ20open＞Ｖ17openの場合には、補助発電機１３の出力電圧は補助発電機用整流回路１７で阻止され、グリッドボックスファンモータ５４はＤＣ/ＤＣコンバータ２０から入力される回生電力により駆動される。

【0048】

その結果、回生電力の状況に応じて、自動的に適切なタイミングで回生電力を補機であるグリッドボックスファンモータ５４へ供給することができ、グリッドボックスファンモータ５４に必要な電力を確実に供給することができる。さらに、従来のように、回生電力と補助発電機１３の発電電力との切り替えを行うための制御系を設ける必要がない。

【0049】

また、グリッドボックスファンモータ５４に回生電力を供給することで、補助発電機１３の負荷が減少するので、補助発電機１３を駆動しているエンジン１１の燃費向上を図ることができる。さらに、図６に示すように、グリッドボックスファンモータ５４の駆動が必要なタイミングと回生電力活用のタイミングとを合わせることで、補助発電機１３の負荷変動を抑えることができる。

【0050】

また、図３に示すように、引き出し線（電圧引き出し線）６１ａ、６１ｂをグリッドボックス抵抗５３ａ，５３ｂの途中から引き出して、グリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃに印加される印加電圧よりも低い電圧をＤＣ/ＤＣコンバータ２０の一次側に印加するように構成するのが好ましい。

【0051】

このような構成とすることで、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０を耐圧の低い部品で構成することが可能となり、部品の体格をより小さくでき、また、低コスト化を図ることができる。例えば、回生時における走行モータ用インバータ１５Ｌ，１５Ｒの直流側の電圧は１０００Ｖを超えるが、グリッドボックスファンモータ５４の電圧は６００Ｖ程度であるので、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０の耐圧を考慮すると、引き出し線６１ａ、６１ｂのようにグリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃの途中から引き出すのが好ましい。

【0052】

もちろん、ＤＣ/ＤＣコンバータ２０を構成する部品の耐圧がグリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃに印加される印加電圧よりも高い場合には、グリッドボックス抵抗５３ａ〜５３ｃの両端電圧をＤＣ/ＤＣコンバータ２０に入力する構成としても構わない。

【0053】

なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、補助発電機１３は、主にグリッドボックスファンモータ５４の駆動電力を発電しているが、その他の補機（電気機器）を駆動するために使用しても良いし、両者に使用しても良い。

【符号の説明】

【0054】

１…ダンプトラック、１０Ｌ，１０Ｒ…走行用モータ、１１…エンジン、１２…主発電機（第１の発電機）、１３…補助発電機（第２の発電機）、１５Ｒ、１５Ｌ…走行モータ用インバータ、１６…チョッパ（回生制動装置）、１７…補助発電機用整流回路（第１の整流回路）、１８…グリッドボックスファンモータ用インバータ、１９…ファン、２０…ＤＣ/ＤＣコンバータ（回生制動装置）、２０ｉ…整流回路（第２の整流回路）、５３ａ〜５３ｃ…グリッドボックス抵抗（抵抗体、回生制動装置）５４…グリッドボックスファンモータ（ファン用モータ）、６１ａ，６１ｂ…引き出し線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】