特開 2023-77590 管理装置および管理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023077590

(43)【公開日】2023-06-06

(54)【発明の名称】管理装置および管理方法

(51)【国際特許分類】

   B60L 58/40 20190101AFI20230530BHJP

【ＦＩ】

B60L58/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021190921

(22)【出願日】2021-11-25

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山脇 翔太

(72)【発明者】

【氏名】尾畑 功治

【テーマコード（参考）】

5H125

【Ｆターム（参考）】

5H125AA12

5H125AB01

5H125AC07

5H125AC12

5H125BC05

5H125BD02

5H125CA18

5H125EE27

5H125EE33

(57)【要約】

【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】電力量算出部は、作業現場における作業車両の走行ルートと、燃料電池による発電電力とに基づいて、走行ルートを走行するためのバッテリの必要電力量を算出する。指示部は、バッテリの残量が必要電力量を下回る場合に、燃料電池の発電電力によってバッテリの残量が必要電力量以上に充電されるまでの待機を作業車両に指示する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池とバッテリとを備える作業車両の管理装置であって、
作業現場における前記作業車両の走行ルートと、前記燃料電池による発電電力とに基づいて、前記走行ルートを走行するための前記バッテリの必要電力量を算出する電力量算出部と、
前記バッテリの残量が前記必要電力量を下回る場合に、前記燃料電池の発電電力によって前記バッテリの残量が前記必要電力量以上に充電されるまでの待機を前記作業車両に指示する指示部と、
を備える管理装置。

【請求項2】

前記指示部は、前記バッテリの残量が前記必要電力量以上である場合に、前記走行ルートの走行を前記作業車両に指示する
請求項１に記載の管理装置。

【請求項3】

前記電力量算出部は、前記走行ルートの走行に要する負荷と前記燃料電池による発電電力とに基づいて、前記走行ルートを走行するための前記バッテリの必要電力量を算出する
請求項１または請求項２に記載の管理装置。

【請求項4】

作業現場における前記作業車両の走行ルートを生成するルート生成部
を備える請求項１から請求項３の何れか１項に記載の管理装置。

【請求項5】

前記ルート生成部は、前記走行ルートを含む複数の走行ルートを生成し、
前記電力量算出部は、前記複数の走行ルートそれぞれの必要電力量を算出し、
前記指示部は、
前記バッテリの残量が所定の基準下限値以上である場合に、前記複数の走行ルートの何れか１つの走行を前記作業車両に指示し、
前記バッテリの残量が前記基準下限値を下回り、かつ前記バッテリの残量が前記複数の走行ルートに係る必要電力量のうち最も小さいもの以上である場合に、前記最も小さい必要電力量に係る走行ルートの走行を前記作業車両に指示する
請求項４に記載の管理装置。

【請求項6】

前記ルート生成部は、前記走行ルートを含む複数の走行ルートを生成し、
前記電力量算出部は、前記複数の走行ルートそれぞれの必要電力量を算出し、
前記指示部は、
前記バッテリの残量が所定の基準上限値以下である場合に、前記複数の走行ルートの何れか１つの走行を前記作業車両に指示し、
前記バッテリの残量が前記基準上限値を上回る場合に、前記複数の走行ルートのうち前記必要電力量が最も大きい走行ルートの走行を前記作業車両に指示する
請求項４または請求項５に記載の管理装置。

【請求項7】

前記指示部は、
前記作業車両が搭載する水素ガスの残量が所定の補給閾値を下回る場合に、前記水素ガスの補給を前記作業車両に指示し、
前記水素ガスの残量が前記補給閾値以上であり、かつ前記バッテリの残量が前記必要電力量以上である場合に、前記走行ルートの走行を前記作業車両に指示する
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の管理装置。

【請求項8】

燃料電池とバッテリとを備える作業車両の管理方法であって、
作業現場における前記作業車両の走行ルートと、前記燃料電池による発電電力とに基づいて、前記走行ルートを走行するための前記バッテリの必要電力量を算出するステップと、
前記バッテリの残量が前記必要電力量を下回る場合に、前記燃料電池の発電電力によって前記バッテリの残量が前記必要電力量以上に充電されるまでの待機を前記作業車両に指示するステップと、
を備える管理方法。

【請求項9】

前記バッテリの残量が前記必要電力量以上である場合に、前記走行ルートの走行を前記作業車両に指示するステップ
を備える請求項８に記載の管理方法。

【請求項10】

前記必要電力量を算出するステップで、前記走行ルートの走行に要する負荷と前記燃料電池による発電電力とに基づいて、前記走行ルートを走行するための前記バッテリの必要電力量を算出する
請求項８または請求項９に記載の管理方法。

【請求項11】

作業現場における前記作業車両の走行ルートを生成するステップ
を備える請求項８から請求項１０の何れか１項に記載の管理方法。

【請求項12】

前記走行ルートを生成するステップで、前記走行ルートを含む複数の走行ルートを生成し、
前記必要電力量を算出するステップで、前記複数の走行ルートそれぞれの必要電力量を算出し、
前記走行を指示するステップで、前記バッテリの残量が所定の基準下限値以上である場合に、前記複数の走行ルートの何れか１つの走行を前記作業車両に指示し、
前記走行を指示するステップで、前記バッテリの残量が前記基準下限値を下回り、かつ前記バッテリの残量が前記複数の走行ルートに係る必要電力量のうち最も小さいもの以上である場合に、前記最も小さい必要電力量に係る走行ルートの走行を前記作業車両に指示する
請求項１１に記載の管理方法。

【請求項13】

前記走行ルートを生成するステップで、前記走行ルートを含む複数の走行ルートを生成し、
前記必要電力量を算出するステップで、前記複数の走行ルートそれぞれの必要電力量を算出し、
前記走行を指示するステップで、前記バッテリの残量が所定の基準上限値以下である場合に、前記複数の走行ルートの何れか１つの走行を前記作業車両に指示し、
前記走行を指示するステップで、前記バッテリの残量が前記基準上限値を上回る場合に、前記複数の走行ルートのうち前記必要電力量が最も大きい走行ルートの走行を前記作業車両に指示する
請求項１１または請求項１２に記載の管理方法。

【請求項14】

前記作業車両が搭載する水素ガスの残量が所定の補給閾値を下回る場合に、前記水素ガスの補給を前記作業車両に指示するステップ
を備え、
前記走行を指示するステップで、前記水素ガスの残量が前記補給閾値以上であり、かつ前記バッテリの残量が前記必要電力量以上である場合に、前記走行ルートの走行を前記作業車両に指示する
請求項１１から請求項１３の何れか１項に記載の管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、管理装置および管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

特許文献１には、利用者の要求に応じて利用者を乗車させて所定エリアを走行する自動走行車両のフリートを管理するシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１２４５３９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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。つまり、作業車両は、例えば登坂時に、燃料電池の発電電力に加えてバッテリからのアシスト電力を用いて走行する。そのため、管理装置は、作業車両に走行ルートを割り当てるときに、水素ガスの残量のみならずバッテリの残量も管理する必要がある。
本開示の目的は、燃料電池とバッテリとを備える作業車両による作業現場における走行を管理することができる管理装置および管理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様によれば、管理装置は、燃料電池とバッテリとを備える作業車両の管理装置であって、作業現場における前記作業車両の走行ルートと、前記燃料電池による発電電力とに基づいて、前記走行ルートを走行するための前記バッテリの必要電力量を算出する電力量算出部と、前記バッテリの残量が前記必要電力量を下回る場合に、前記燃料電池の発電電力によって前記バッテリの残量が前記必要電力量以上に充電されるまでの待機を前記作業車両に指示する指示部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

上記態様によれば、作業車両管理装置は、燃料電池とバッテリとを備える作業車両による作業現場における走行を管理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】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。

【図4】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。

【図5】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。

【図6】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。

【図7】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。

【発明を実施するための形態】

【0009】

〈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。作業現場の一例として、鉱山を例に挙げて説明する。

【0010】

鉱山には、採掘場Ｐ１と排土場Ｐ２と待機場Ｐ３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。待機場Ｐ３は、バッテリ１４４の残量が少ない運搬車両１０が待機するためのスペースである。また待機場Ｐ３には、水素ガスを補給するための水素ステーションＳが設けられる。水素ステーションＳでは、運搬車両１０が備える水素タンク１４１より高圧で水素ガスが保管されており、その差圧によって水素タンク１４１への水素ガスの充填を行う。なお、他の実施形態においては、水素ステーションＳと待機場Ｐ３とは別個に設けられていてもよい。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。

【0011】

《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、ダンプボディ１１と、車体１２と、走行装置１３とを備える。

【0012】

ダンプボディ１１は、積荷が積載される部材である。ダンプボディ１１の少なくとも一部は、車体１２よりも上方に配置される。ダンプボディ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、ダンプボディ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、ダンプボディ１１が上昇している姿勢をいう。積載姿勢とは、ダンプボディ１１が下降している姿勢をいう。

【0013】

ダンプ動作とは、ダンプボディ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、ダンプボディ１１の前端部を上昇させて、ダンプボディ１１を後方に傾斜させることを含む。ダンプ動作により、ダンプボディ１１の積載面は、後方に向かって下方に傾斜する。

【0014】

下げ動作とは、ダンプボディ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、ダンプボディ１１の前端部を下降させることを含む。

【0015】

排土作業を実施する場合、ダンプボディ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。ダンプボディ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、ダンプボディ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、ダンプボディ１１は、積載姿勢に調整される。

【0016】

車体１２は、車体フレームを含む。車体１２は、ダンプボディ１１を支持する。車体１２は、走行装置１３に支持される。

【0017】

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。例えば、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。

【0018】

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。

【0019】

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、ダンプボディ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。

【0020】

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。

【0021】

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電池残量計、水素ガスの残量を計測する燃料残量計を少なくとも含む。

【0022】

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からオペレータに対する指示データを受信する。

【0023】

制御装置１６３は、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。

【0024】

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

【0025】

データ取得部１７１は、通信装置１６２から指示データを取得し、計測装置１６１から計測データを取得する。
車体制御部１７２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１７２は、走行装置１３のステアリング、アクセル、ブレーキ、ダンプボディ動作などを制御する制御信号を生成する。

【0026】

燃料電池制御部１７３は、燃料電池１４３が予め設定された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１７４は、車体制御部１７２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１７５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１７５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１７６は、指示データに含まれる情報をモニタ１６５に表示させる。

【0027】

《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、ルート生成部５３、地形データ記憶部５４、走行負荷演算部５５、電力量算出部５６、ルート選択部５７、指示部５８を備える。

【0028】

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。

【0029】

ルート生成部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、採掘場Ｐ１から排土場Ｐ２を経由して次の採掘場Ｐ１へ移動する複数の走行ルートを生成する。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のダンプボディ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。

【0030】

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、ルート生成部５３が生成した複数の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、複数の走行ルートそれぞれの走行に要する走行負荷の時系列を算出する。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におけるダンプボディ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の時系列を算出する。走行負荷は、力行時に負の値となり、回生時に正の値となる。

【0031】

電力量算出部５６は、走行ルートを走行するためのバッテリ１４４の必要電力量を算出する。具体的には、電力量算出部５６は、以下の手順で必要電力量を算出する。まず、電力量算出部５６は走行負荷演算部５５が算出した走行負荷の時系列に、燃料電池１４３の発電電力を加算することで、走行負荷と発電電力の収支の時系列を求める。電力量算出部５６は、収支の時系列を積分することで電力量の時系列を求める。電力量算出部５６は、電力量の時系列における電力量の初期値と最小値との差を、走行ルートを走行するためのバッテリ１４４の必要電力量とする。バッテリ１４４の残量が必要電力量を下回る場合、走行ルートの走行中に、バッテリ１４４の残量がゼロとなる。また電力量算出部５６は、電力量の時系列における電力量の初期値と最大値との差を、回生電力を吸収するためのバッテリ１４４の余裕電力量とする。バッテリ１４４の残量が余裕電力量を上回る場合、走行ルートの走行中にバッテリ１４４の充電率が最大となり、バッテリ１４４で回生電力を吸収できなくなる。なお、バッテリ１４４で回生電力を吸収できない場合には、リターダグリッド１４６で回生電力を吸収できるため、運搬車両１０の制動に問題は生じない。

【0032】

ルート選択部５７は、計測値取得部５１が取得した計測値と、鉱山状態特定部５２が特定した鉱山の状態と、電力量算出部５６が算出した必要電力量および余裕電力量とに基づいて、ルート生成部５３が生成した複数の走行ルートの中から運搬車両１０に走行させる走行ルートを選択する。なお、ルート選択部５７は、走行ルートを決定するルート決定部の一例である。

【0033】

指示部５８は、運搬車両１０のオペレータに対する指示を運搬車両１０に送信する。具体的には、指示部５８は、運搬車両１０の水素ガスの残量が補給閾値を下回る場合、水素ガスの補給を指示する補給指示を運搬車両１０に出力する。補給閾値は、例えば運搬車両１０が走行ルートを２回走行可能な程度の量に設定される。また、指示部５８は、運搬車両１０のバッテリ１４４の残量が、全ての走行ルートの必要電力量を下回る場合、待機場Ｐ３での待機指示を運搬車両１０に出力する。運搬車両１０が待機している間も、燃料電池１４３は発電を続けるため、待機中にバッテリ１４４の残量は増加する。指示部５８は、水素ガスの残量が補給閾値以上であり、かつバッテリ１４４の残量が少なくとも１つの走行ルートの必要電力量以上である場合、ルート選択部５７が選択した走行ルートの走行指示を運搬車両１０に出力する。

【0034】

《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。

【0035】

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。

【0036】

指示部５８は、計測値取得部５１が運搬車両１０から受信した水素ガスの残量の計測値が、補給閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。水素ガスの残量の計測値が補給閾値を下回る場合（ステップＳ１：ＮＯ）、指示部５８は、運搬車両１０に水素ガスの補給指示を出力する（ステップＳ２）。補給指示には、水素ステーションＳまでの経路を示す情報が含まれてよい。

【0037】

他方、水素ガスの残量の計測値が補給閾値以上である場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ルート生成部５３は、運搬車両１０が存在する採掘場Ｐ１から、任意の排土場Ｐ２を経由して任意の採掘場Ｐ１へ移動する複数の走行ルートを生成する（ステップＳ３）。なお、走行ルートのパターン数は、少なくとも排土場Ｐ２の数と採掘場Ｐ１の数の積以上である。次に、走行負荷演算部５５は、複数の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、複数の走行ルートそれぞれについて走行負荷の時系列を算出する（ステップＳ４）。電力量算出部５６は、ステップＳ４で算出した走行負荷の時系列に基づいて、走行ルートそれぞれについて、必要電力量と余裕電力量とを算出する（ステップＳ５）。

【0038】

指示部５８は、計測値取得部５１が運搬車両１０から受信したバッテリ１４４の残量の計測値が、所定の基準上限値以上であるか否かを判定する（ステップＳ６）。基準上限値は、予め定められたバッテリ１４４の残量の基準範囲の上限値であってよい。基準範囲は、例えば任意の走行ルートで走行したときに、リターダグリッド１４６による回生電力の消費や、力行時のバッテリ１４４の枯渇が生じる可能性が少なくなるように、定められた範囲である。なお、他の実施形態においては、基準上限値をステップＳ５で算出した複数の走行ルートの余裕電力量の最大値をバッテリ１４４の最大容量から減算した値や、余裕電力量の平均値＋２σの値をバッテリ１４４の最大容量から減算した値などから求めてもよい。

【0039】

バッテリ１４４の残量の計測値が基準上限値以上である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ルート選択部５７は、ステップＳ３で生成した複数の走行ルートのうち、最も消費電力量が大きいものを選択する（ステップＳ７）。指示部５８は、ステップＳ７で選択した走行ルートでの走行指示を、運搬車両１０に出力する（ステップＳ８）。走行指示には、走行ルートを示す情報が含まれる。

【0040】

バッテリ１４４の残量の計測値が基準上限値を下回る場合（ステップＳ６：ＮＯ）、指示部５８は、バッテリ１４４の残量の計測値が、所定の基準下限値以下であるか否かを判定する（ステップＳ９）。基準下限値は、予め定められたバッテリ１４４の残量の基準範囲の下限値であってよい。なお、他の実施形態においては、基準下限値をステップＳ５で算出した複数の走行ルートの必要電力量の最小値の絶対値や、平均値－２σの値の絶対値などから求めてもよい。

【0041】

バッテリ１４４の残量の計測値が基準下限値を上回る場合（ステップＳ９：ＮＯ）、ルート選択部５７は、鉱山状態特定部５２が特定した状態に基づいて、複数の走行ルートの中から１つの走行ルートを選択する（ステップＳ１０）。例えば、ルート生成部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。指示部５８は、ステップＳ１０で選択した走行ルートでの走行指示を、運搬車両１０に出力する（ステップＳ８）。

【0042】

バッテリ１４４の残量の計測値が基準下限値以下である場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ルート選択部５７は、バッテリ１４４の残量の計測値が、ステップＳ５で算出した必要電力量のうち最も小さいもの以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。バッテリ１４４の残量の計測値が最小の必要電力量以上である場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ルート選択部５７は、複数の走行ルートのうち、必要電力量が最も小さいものを選択する（ステップＳ１２）。指示部５８は、ステップＳ１２で選択した走行ルートでの走行指示を、運搬車両１０に出力する（ステップＳ８）。

【0043】

バッテリ１４４の残量の計測値が最小の必要電力量を下回る場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、指示部５８は、燃料電池１４３の発電電力によってバッテリ１４４の残量が必要電力量以上に充電されるまでの待機指示を運搬車両１０に出力する（ステップＳ１３）。待機指示には、待機場Ｐ３までの経路を示す情報が含まれてよい。その後、バッテリ１４４の残量の計測値が必要電力量以上となったときに、ステップＳ１に処理を戻し、再度当該運搬車両１０に指示を出力する。

【0044】

《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、バッテリ１４４の残量が走行ルートの走行に要する必要電力量を下回る場合に、燃料電池１４３の発電電力によってバッテリ１４４の残量が必要電力量以上に充電されるまでの待機を運搬車両１０に指示する。これにより、待機中の燃料電池１４３の発電電力によってバッテリ１４４の充電がなされ、走行ルートを走行可能な程度にバッテリ１４４の残量を回復させることができる。つまり、第一の実施形態に係る運搬システム１は、走行ルートの走行中にバッテリ１４４が枯渇することを防ぐことができる。これにより、運搬システム１は、運搬車両１０の走行性能の低下を防止し、鉱山の生産性を向上することができる。また運搬システム１は、運搬車両１０のバッテリ１４４残量を適正に保つことで、バッテリ１４４の寿命を向上させることができる。

【0045】

また、第一の実施形態に係る運搬システム１は、バッテリ１４４の残量が基準下限値以上、基準上限値以下である場合に、鉱山状態に基づいて走行ルートを選択する。これにより、任意の走行ルートを選択してもバッテリ１４４が枯渇する可能性が低く、またリターダグリッド１４６によって回生電力を消費する可能性が低い運搬車両１０に、鉱山状態によって選択された走行ルートを走行させることで、運搬車両１０の効率の低下が生じることを防ぎつつ、鉱山の効率を向上させることができる。なお、他の実施形態においては、運搬システム１は、基準上限値によらず、バッテリ１４４の残量が基準下限値以上である場合に、鉱山状態に基づいて走行ルートを選択してもよい。また他の実施形態においては、運搬システム１は、基準下限値によらず、バッテリ１４４の残量が基準上限値以下である場合に、鉱山状態に基づいて走行ルートを選択してもよい。また、他の実施形態に係る運搬システム１は、鉱山状態によらず、他の方法で走行ルートを選択してもよい。

【0046】

また、第一の実施形態に係る運搬システム１は、バッテリ１４４の残量が基準上限値以上である場合に、最も消費電力量が大きい走行ルートを選択する。これにより、運搬システム１は、バッテリ１４４の残量が過大な運搬車両１０に負荷の高い走行ルートを走行させ、バッテリ１４４の電力を消費させることができる。なお、他の実施形態においては、運搬システム１は、必ずしも最も消費電力量が大きい走行ルートでない走行ルートを選択しなくてもよい。例えば、最も消費電力量が大きい走行ルートを含む、消費電力量が大きい複数の走行ルートの中から、鉱山状態に基づいて走行ルートを選択するものであってもよい。

【0047】

また、第一の実施形態に係る運搬システム１は、運搬車両１０が搭載する水素ガスの残量が補給閾値を下回る場合に、水素ガスの補給を作業車両に指示する。これにより、運搬システム１は、走行ルートの走行中に水素ガスが枯渇することを防ぐことができる。

【0048】

〈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。

【0049】

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。

【0050】

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１７２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。

【0051】

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。

【0052】

上述した実施形態に係る管理装置５０は、複数の走行ルートを生成し、その中から１つを選択するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る管理装置５０は、１つの走行ルートのみを生成し、バッテリ１４４の残量に基づいて当該走行ルートを走行させるか、待機させるかを決定してもよい。

【0053】

上述の実施形態に係る管理装置５０は、ルート生成部５３が生成した複数の走行ルートの中から運搬車両１０に走行させる走行ルートを選択するが、これに限らない。例えば、他の実施形態においては、管理装置５０は、計測値取得部５１が取得した計測値と、鉱山状態特定部５２が特定した鉱山の状態と、電力量算出部５６が算出した必要電力量および余裕電力量とに基づいて走行ルートを探索し、決定してもよい。

【0054】

〈コンピュータ構成〉
図７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９２、ストレージ９３、インタフェース９４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９３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９３から読み出してメインメモリ９２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９２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。

【0055】

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９３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。

【0056】

ストレージ９３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９３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９４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９２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９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0057】

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９３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。

【符号の説明】

【0058】

１…運搬システム １０…運搬車両 １１…ダンプボディ 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…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 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…ルート生成部 ５４…地形データ記憶部 ５５…走行負荷演算部 ５６…電力量算出部 ５７…ルート選択部 ５８…指示部 ９０…コンピュータ ９１…プロセッサ ９２…メインメモリ ９３…ストレージ ９４…インタフェース Ｂ…母線 Ｃ…コース Ｐ１…採掘場 Ｐ２…排土場 Ｐ３…待機場 Ｓ…水素ステーション

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】