JP2016199225A - 無人搬送車の駆動システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置の劣化を抑制することができる無人搬送車の駆動システムを提供する。【解決手段】車載コンピュータ２１は、第１の発電電動機３１において力行電力を必要とする無人搬送車１１の走行区間の走行に先立ち、無人搬送車１１の積載重量および無人搬送車１１の走行パターンに基づいて走行区間における蓄電装置３５のＳＯＣの低下量を推定する。車載コンピュータ２１は、推定結果に基づいて無人搬送車１１が走行区間に到達する前において、走行区間での無人搬送車１１の走行により蓄電装置３５のＳＯＣが閾値より小さくならないようにエンジン３２又は第２の発電電動機３３の回転数を予め上昇させる。【選択図】図３

Description

本発明は、無人搬送車の駆動システムに関するものである。

ハイブリッド自動車においては、バッテリを用いてエンジン動作点を高効率領域に移動させる基本的な手段である。また、バッテリの力行電力を用いることでエンジンのピーク負荷を低減することが可能となり、エンジンダウンサイジングによるイニシャルコスト低減でもメリットがある。しかし、バッテリにも寿命があり、使用状況により、性能が劣化して交換が必要となってしまう。

特許文献１では、ハイブリッド自動車においてバッテリを保護する目的で、エンジンにより発電機を駆動して発電した発電電力と駆動用バッテリから供給される電力により駆動用モータを駆動する。この際、モータ要求出力とバッテリの最大許容入出力電力とに基づいて発電機の目標発電電力を設定するとともに発電機の実発電電力とバッテリの最大許容入出力電力とに基づいてモータを制御している。

特開２０１４−１２５０８３号公報

ところで、港湾用無人搬送車等の大型ＡＧＶ車両においては、コンテナ積載時と非積載時で車両重量が約３倍異なる（例えば、コンテナ非積載時には２０ｔであるがコンテナ積載時は６０ｔになる）。これは自動車とは大きく異なる点である。車両重量ごとに加速時の力行電力も異なってくるため、蓄電装置のＳＯＣの変動幅が大きく変化する。すると、蓄電装置の寿命を決める電流の２乗値が大きくなり、寿命が極端に短くなる。また、力行が大きくＳＯＣ下限まで使用した場合、蓄電装置の寿命を促進する領域を使用することになってしまう。

本発明の目的は、蓄電装置の劣化を抑制することができる無人搬送車の駆動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、駆動輪を駆動する第１の発電電動機と、エンジンと、前記エンジンの駆動力により発電して電力を前記第１の発電電動機に供給可能な第２の発電電動機と、電力を前記第１の発電電動機に供給可能な蓄電装置と、が無人搬送車に搭載され、当該無人搬送車を、予め定められた走行路を走行させる無人搬送車の駆動システムであって、前記第１の発電電動機において力行電力を必要とする無人搬送車の走行区間の走行に先立ち、前記無人搬送車の積載重量および前記無人搬送車の走行パターンに基づいて前記走行区間における前記蓄電装置のＳＯＣの低下量を推定する推定手段と、前記推定手段の推定結果に基づいて前記無人搬送車が前記走行区間に到達する前において、前記走行区間での無人搬送車の走行により前記蓄電装置のＳＯＣが閾値より小さくならないように前記エンジン又は前記第２の発電電動機の回転数を予め上昇させる回転制御手段と、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、第１の発電電動機において力行電力を必要とする無人搬送車の走行区間の走行に先立ち、推定手段により、無人搬送車の積載重量および無人搬送車の走行パターンに基づいて走行区間における蓄電装置のＳＯＣの低下量が推定される。そして、回転制御手段により、推定手段の推定結果に基づいて無人搬送車が走行区間に到達する前において、走行区間での無人搬送車の走行により蓄電装置のＳＯＣが閾値より小さくならないようにエンジン又は第２の発電電動機の回転数が予め上昇される。

よって、第１の発電電動機において力行電力を必要とする無人搬送車の走行区間を走行する際において、蓄電装置の劣化要因であるＳＯＣが低下し易い場合には当該走行区間に到達する前にエンジン又は第１の発電電動機の回転数を上昇させることにより第２の発電電動機および蓄電装置から供給される電力を調整でき当該走行区間における蓄電装置のＳＯＣを制御することができる。これにより、蓄電装置の劣化を抑制することができる。

請求項２に記載の発明では、駆動輪を駆動する第１の発電電動機と、エンジンと、前記エンジンの駆動力により発電して電力を前記第１の発電電動機に供給可能な第２の発電電動機と、電力を前記第１の発電電動機に供給可能な蓄電装置と、が無人搬送車に搭載され、当該無人搬送車を、予め定められた走行路を走行させる無人搬送車の駆動システムであって、前記第１の発電電動機において力行電力を必要とする無人搬送車の走行区間の走行に先立ち、前記無人搬送車の積載重量および前記無人搬送車の走行パターンに基づいて前記走行区間における前記蓄電装置の電流値を推定する推定手段と、前記推定手段の推定結果に基づいて前記無人搬送車が前記走行区間に到達する前において、前記走行区間での無人搬送車の走行により前記蓄電装置の電流値が閾値を超えないように前記エンジン又は前記第２の発電電動機の回転数を予め上昇させる回転制御手段と、を備えたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明によれば、第１の発電電動機において力行電力を必要とする無人搬送車の走行区間の走行に先立ち、推定手段により、無人搬送車の積載重量および無人搬送車の走行パターンに基づいて走行区間における蓄電装置の電流値が推定される。そして、回転制御手段により、推定手段の推定結果に基づいて無人搬送車が走行区間に到達する前において、走行区間での無人搬送車の走行により蓄電装置の電流値が閾値を超えないようにエンジン又は第２の発電電動機の回転数が予め上昇される。

よって、第１の発電電動機において力行電力を必要とする無人搬送車の走行区間を走行する際において、蓄電装置の劣化要因である電流値が大きくなり易い場合には当該走行区間に到達する前にエンジン又は第１の発電電動機の回転数を上昇させることにより第２の発電電動機および蓄電装置から供給される電力を調整でき当該走行区間における蓄電装置の電流値を制御することができる。これにより、蓄電装置の劣化を抑制することができる。

本発明によれば、蓄電装置の劣化を抑制することができる。

実施形態のコンテナターミナルの全体像を示す模式図。 無人搬送車の駆動システムを示す概念図。 無人搬送車の構成を示すブロック図。 力行電力の流れを示す概念図。 車載コンピュータにて実行される力行電力対応処理を示すフローチャート。 Ｎ−Ｐ特性マップを示す模式図。 （ａ）は無人搬送車の速度の推移を示すタイムチャートであり、（ｂ）は蓄電装置の電流値の推移を示すタイムチャートであり、（ｃ）はＳＯＣの推移を示すタイムチャートであり、（ｄ）はエンジン又は第２の発電電動機の回転数の推移を示すタイムチャートであり、（ｅ）は第２の発電電動機の許容電力の推移を示すタイムチャート。 実施形態での力行電力の流れを示す概念図。 比較のための力行電力の流れを示す概念図。

以下、無人搬送車の駆動システムを港湾のコンテナターミナルに適用した一実施形態について説明する。
まず、コンテナターミナルの全体像について説明する。図１に示すように、コンテナターミナルには、コンテナ船Ｓ付近に配置され、コンテナの積み降ろしを行うガントリークレーンＣ１と、コンテナヤードに配置され、コンテナの積み降ろしを行うラバータイヤクレーンＣ２とが設けられている。

また、コンテナターミナルにおいては、無人搬送車（ＡＧＶ）１１が予め定められた走行路Ｒを走行して、例えば反時計回りで周回する。無人搬送車１１は、コンテナを積載可能に構成されており、コンテナ船Ｓ付近およびコンテナヤード間のコンテナの搬送を行う。例えば、ガントリークレーンＣ１にてコンテナが無人搬送車１１に積まれた場合には、無人搬送車１１はそのコンテナをコンテナヤードに搬送する。そして、無人搬送車１１がコンテナヤードに到着すると、そのコンテナはラバータイヤクレーンＣ２にて降ろされる。コンテナが降ろされた後は、無人搬送車１１は再度ガントリークレーンＣ１に向けて走行する。なお、本実施形態では、走行路Ｒは傾斜がなく平坦であるとする。

次に、上記のように無人搬送車１１を予め定められた走行路Ｒを走行させる無人搬送車１１の駆動システム１０について説明する。
図２に示すように、無人搬送車１１の駆動システム１０は、無人搬送車１１に搭載された車載コンピュータ２１と、当該車載コンピュータ２１と無線通信可能な運行管理コンピュータ２２とを備えている。運行管理コンピュータ２２は、車載コンピュータ２１に各種指令を送信することにより、無人搬送車１１の走行を制御する。また、運行管理コンピュータ２２は、ガントリークレーンＣ１およびラバータイヤクレーンＣ２の駆動制御を行う。

次に、無人搬送車１１の具体的な構成について説明する。本実施形態の無人搬送車１１は、所謂シリーズ方式のハイブリッド車両である。詳細には、図３に示すように、無人搬送車１１には、駆動輪３０を駆動する第１の発電電動機（第１のモータジェネレータ）３１と、エンジン３２と、エンジン３２の駆動力により発電して電力を第１の発電電動機３１に供給可能な第２の発電電動機（第２のモータジェネレータ）３３が搭載されている。さらに、無人搬送車１１には、第２の発電電動機３３に接続された発電インバータ３４と、電力を第１の発電電動機３１に供給可能な蓄電装置（バッテリ）３５と、蓄電装置３５および発電インバータ３４に接続された走行インバータ３６が搭載されている。第１の発電電動機３１は走行インバータ３６に接続されている。各インバータ３４，３６は、直流電力が入力された場合には交流電力に変換して出力し、交流電力が入力された場合には直流電力に変換して出力する。

第２の発電電動機３３は、そのロータがエンジン３２の駆動軸に連結されており、エンジン３２の駆動軸の回転にともなってロータが回転することにより、交流電力を発生させる。一方、第２の発電電動機３３は、交流電力が入力された場合、エンジン３２を回転させることで、負荷として動作することも可能である。

ここで、エンジン３２の回転数と第２の発電電動機３３の回転数とは相関しており、詳細には両者の回転数は同一となっている。例えば、エンジン３２の回転数が上昇すれば、第２の発電電動機３３の回転数も上昇する。

第１の発電電動機３１は、走行に用いられるものである。詳細には、第１の発電電動機３１は、無人搬送車１１の駆動輪３０に接続されており、走行インバータ３６を介して、発電インバータ３４（第２の発電電動機３３）および蓄電装置３５の少なくとも一方から電力が入力された場合には、駆動輪３０を回転させる。即ち、第１の発電電動機３１は、電気エネルギを運動エネルギに変換する力行機能を有しており、無人搬送車１１の加速時等において力行電力で駆動輪３０を駆動して走行に供する。また、第１の発電電動機３１は、運動エネルギを電気エネルギに変換する回生機能を有しており、無人搬送車１１の減速時等において発電する。

蓄電装置３５は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池で構成され、発電インバータ３４を介して第２の発電電動機３３に電力を供給可能であるとともに、走行インバータ３６を介して第１の発電電動機３１に電力を供給可能である。また、蓄電装置３５は、各発電電動機３３，３１にて発電された電力が各インバータ３４，３６を介して入力されることにより充電される。なお、蓄電装置３５のＳＯＣ（充電状態、充電率）には予め定められた基準ＳＯＣが設定されており、蓄電装置３５の電流値には予め定められた基準電流値が設定されている。蓄電装置３５のＳＯＣおよび電流値はそれぞれ、基準ＳＯＣおよび基準電流値に近づくように制御される。

図３に示すように、無人搬送車１１は、蓄電装置３５のＳＯＣを測定するとともに、その測定結果を車載コンピュータ２１に送信するＳＯＣセンサ３７を備えている。さらに、無人搬送車１１は、当該無人搬送車１１の積載重量（荷重）を測定するとともに、その測定結果を車載コンピュータ２１に送信する荷重センサ３８と、エンジン３２の回転数を測定し、その測定結果を車載コンピュータ２１に送信する回転数センサ３９とを備えている。これにより、車載コンピュータ２１は、蓄電装置３５のＳＯＣ、積載重量およびエンジン３２の回転数を把握可能となっている。

車載コンピュータ２１は、蓄電装置３５の充放電を制御することにより、無人搬送車１１の加減速を好適に行う。例えば、加速時には、車載コンピュータ２１は、エンジン３２の駆動によって第２の発電電動機３３にて発電し、その発電された電力を第１の発電電動機３１に供給させるとともに、蓄電装置３５の放電を行いその放電電力を第１の発電電動機３１に供給させる。一方、減速時には、車載コンピュータ２１は、第１の発電電動機３１にて発生した回生電力の一部又は全部を蓄電装置３５に供給させて蓄電装置３５の充電を行う。

車載コンピュータ２１は、エンジン３２および第２の発電電動機３３の双方の回転数を個別に制御することが可能となっている。この場合、車載コンピュータ２１は、エンジン３２の回転数を制御する場合には燃料噴射量の制御等を行い、第２の発電電動機３３の回転数を制御する場合には発電インバータ３４により制御を行う。

ここで、図４に示すように、第１の発電電動機３１への力行電力は、第２の発電電動機３３および蓄電装置３５から供給される。この場合、力行電力Ｐｍの分配比は、第２の発電電動機３３およびエンジン３２の回転数に依存する。詳細には、第２の発電電動機３３およびエンジン３２の回転数が高くなるほど、第１の発電電動機３１に供給される力行電力Ｐｇが高くなり、蓄電装置３５から供給される力行電力値Ｐｂが低くなる（図８参照）。

運行管理コンピュータ２２は、無人搬送車１１を走行させる場合、走行指令とともに、無人搬送車１１の加減速のパターンが設定された走行パターンを車載コンピュータ２１に送信する。車載コンピュータ２１は、運行管理コンピュータ２２から上記走行指令および走行パターンを受信した場合には、受信した走行パターンに従って無人搬送車１１を走行させる。この場合、通常は、無人搬送車１１のエンジン３２の回転数は、燃費等を考慮して、走行パターンに対応させて設定されている。

走行パターンには、走行路Ｒを走行する無人搬送車１１の走行距離、走行速度および加速度等が設定されており、無人搬送車１１は加減速を繰り返しながら走行するように設定されている。例えば、走行路Ｒ中、コーナ部分の走行速度は、直線部分の走行速度よりも低く設定されている。つまり、走行路Ｒには、加速区間と減速区間とが設定されている。そして、車載コンピュータ２１は、走行パターンを把握することを通じて、無人搬送車１１が加速区間および減速区間に到達するよりも前のタイミングにて加速区間および減速区間を把握することができる。

ここで、蓄電装置３５の劣化に起因するパラメータとして、蓄電装置３５のＳＯＣおよび蓄電装置３５の電流値がある。詳細には、蓄電装置３５は、蓄電装置３５のＳＯＣが予め定められた許容値を超えた状態が続いた場合、又は蓄電装置３５の電流値が予め定められた許容値を超えた状態が続いた場合、劣化し得る。特に、蓄電装置３５の電流値は、蓄電装置３５の劣化に大きな影響を及ぼすものであり、例えば蓄電装置３５の劣化を示す指標には、蓄電装置３５の電流値の２乗が含まれている。

無人搬送車１１の駆動システム１０は、加速時に発生する力行電力に起因する蓄電装置３５の劣化を抑制するべく、エンジン３２の回転数を制御する力行電力対応処理を実行する。力行電力対応処理は、無人搬送車１１が加速区間に到達する前、例えば無人搬送車１１が加速区間に到達するタイミングよりも所定時間（例えば１０秒）前に開始される処理である。力行電力対応処理では、エンジン３２および第２の発電電動機３３の回転数を、通常の回転数とは異なる回転数に設定する。

次に、作用について図５，６，７を用いて説明する。
図７に示すタイムチャートにおいて、比較のため、事前にエンジン３２の回転数を上昇させない比較例を二点鎖線で示す。また、図７においては、ｔ３以前の無人搬送車１１が一定速で走行する定速区間Ｔａ、ｔ３〜ｔ４までの無人搬送車１１が加速する加速区間Ｔｂ、ｔ４〜ｔ５までの無人搬送車１１が一定速で走行する定速区間Ｔｃを併せて示す。また、図７においては、ｔ５〜ｔ６までの無人搬送車１１が減速する減速区間Ｔｄ、および、ｔ６以降の無人搬送車１１が一定速で走行する定速区間Ｔｅを併せて示す。この際、各区間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅの範囲は、各区間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ，Ｔｅを走行する無人搬送車１１の走行区間を示す。

図７（ａ）に示すように、走行路Ｒ上を走行する無人搬送車１１の走行パターンが、定速→加速→定速→減速→定速に切り換わる。これに対応させて、図７（ｄ）および図７（ｅ）に示すように、エンジン３２の回転数が変動するとともに、第２の発電電動機３３の許容電力が変動する。

図５に示すように、力行電力対応処理では、まずステップＳ１０１〜ステップＳ１０８にて、積載重量および走行パターンに基づいて、加速時の蓄電装置３５の電流Ｉｂ０および加速時の蓄電装置３５のＳＯＣを推定する推定処理を実行する。

詳細には、まずステップＳ１０１にて、荷重センサ３８により無人搬送車１１の積載重量を把握する。その後、ステップＳ１０２にて走行パターンを把握して、加速区間の距離（又は加速時間）や加速度等を把握する。

ステップＳ１０３では、上記ステップＳ１０１およびステップＳ１０２にて把握された積載重量および走行パターンに基づいて、即ち、数秒先の負荷情報（走行パターン・積載量）に基づいて、加速時の力行電力Ｐｍを推定する。さらに、ステップＳ１０４にて、回転数センサ３９により現在のエンジン３２の回転数を把握することを通じて現在の第２の発電電動機３３の回転数Ｒｇ０を把握する。現在の第２の発電電動機３３の回転数Ｒｇ０を、図６において８００（１／ｍｉｎ）とする。

引き続き、ステップＳ１０５にて、車載コンピュータ２１の所定の記憶領域に記憶されたＮ−Ｐ特性マップ２１ａ（図３参照）を参照して、現在の第２の発電電動機３３およびエンジン３２の出力可能な電力値である発電機力行可能電力Ｐｇ０を導出する。

図６に示すように、Ｎ−Ｐ特性マップ２１ａは、第２の発電電動機３３の回転数と出力電力とが対応付けて設定されたマップデータである。ステップＳ１０５では、Ｎ−Ｐ特性マップ２１ａを参照することにより、図６における現在の第２の発電電動機３３の回転数Ｒｇ０に対応する電力Ｐｇ０を導出する。図６においては、矢印Ａに示すように現在の回転数Ｒｇ０が８００（１／ｍｉｎ）である場合には、１００（ｋＷ）を導出する。なお、図示の関係上、図６においては、最大出力を実線で示し、定格出力を破線で示す。また、最大トルクを一点鎖線で示し、定格トルクを二点鎖線で示す。

ここで、Ｎ−Ｐ特性マップ２１ａについて簡単に説明すると、低回転領域では、第２の発電電動機３３の最大トルクは一定となっている。このため、出力電力はトルクと回転数との乗算で得られることから、低回転領域ではＮ−Ｐ特性はリニアとなる。

さらに、ステップＳ１０６にて、蓄電装置３５からの力行電力Ｐｂ０を推定する。具体的には、加速時の力行電力Ｐｍから現在の発電機力行可能電力Ｐｇ０を減算（Ｐｍ−Ｐｇ０）して蓄電装置３５からの力行電力Ｐｂ０を算出する。

そして、ステップＳ１０７にて、加速時の蓄電装置３５からの電流（蓄電装置３５の力行電流）Ｉｂ０を推定する。具体的には、力行電力Ｐｂ０を蓄電装置３５の開放電圧ＯＣＶで割って求める（Ｐｂ０／ＯＣＶ）。即ち、力行電力（Ｐｂ０）／ＯＣＶにより、第１の発電電動機３１において力行電力を必要とする無人搬送車１１の加速走行区間の走行に先立ち、無人搬送車１１の積載重量および無人搬送車１１の走行パターンに基づいて加速走行区間における蓄電装置３５の電流値を推定する。

さらに、ステップＳ１０８にて、ＳＯＣセンサ３７により現在のＳＯＣを把握して、現在のＳＯＣ−（力行電流和／蓄電装置３５の容量）から、加速時のＳＯＣｂ、即ち、無人搬送車１１が加速区間を走行する時のＳＯＣを導出する。力行電流和は、図７（ｂ）においてハッチングを付した領域の面積であり、加速時蓄電装置電流Ｉｂ０の和である。このようにして、（力行時の電流和）／（蓄電装置３５の容量）により、第１の発電電動機３１において力行電力を必要とする無人搬送車１１の加速走行区間の走行に先立ち、無人搬送車１１の積載重量および無人搬送車１１の走行パターンに基づいて加速走行区間における蓄電装置３５のＳＯＣの低下量を推定する。

推定処理を行った後に、推定結果に基づいて無人搬送車１１が加速走行区間に到達する前において、加速走行区間での無人搬送車１１の走行により蓄電装置３５のＳＯＣが閾値としての許容値より小さくならないようにエンジン３２又は第２の発電電動機３３の回転数を予め上昇させる。つまり、推定された加速時のＳＯＣｂが、予め定められた許容値ＳＯＣａｄｊよりも低いか否か判定して必要に応じてエンジン３２又は第２の発電電動機３３の回転数を予め上昇させる。また、推定結果に基づいて無人搬送車１１が加速走行区間に到達する前において、加速走行区間での無人搬送車１１の走行により蓄電装置３５の電流値が閾値としての許容値を超えないようにエンジン３２又は第２の発電電動機３３の回転数を予め上昇させる。つまり、推定された加速時蓄電装置電流Ｉｂ０が、予め定められた許容値Ｉａｄｊよりも高いか否か判定して必要に応じてエンジン３２又は第２の発電電動機３３の回転数を予め上昇させる。

具体的には、次の処理を実行する。
まず、ステップＳ１０９にて、加速時の蓄電装置３５の電流Ｉｂ０＞許容値Ｉａｄｊ、又は、加速時の蓄電装置のＳＯＣｂ＞許容値ＳＯＣａｄｊの場合、次のステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１１０にて、蓄電装置３５が出力可能な最大電力である蓄電装置力行可能電力Ｐｂ１を、許容値Ｉａｄｊと蓄電装置３５の開放電圧ＯＣＶの積（Ｐｂ１＝Ｉａｄｊ×ＯＣＶ）から求める。ステップＳ１１０において、この蓄電装置力行可能電力Ｐｂ１と、加速時の力行電力Ｐｍとの差（Ｐｍ−Ｐｂ１）を、加速時に第２の発電電動機３３が出力すべき電力である発電機力行必要電力Ｐｇ１として導出する。

さらに、ステップＳ１１１にて、図６のＮ−Ｐ特性マップ２１ａを参照して、発電機力行必要電力Ｐｇ１に対応する加速時の発電機力行出力必要回転数Ｒｇ１を導出する。詳しくは、図６において、矢印Ｂに示すように発電機力行必要電力Ｐｇ１が２００（ｋＷ）である場合には、必要回転数Ｒｇ１として１５００（１／ｍｉｎ）を設定する。

ステップＳ１１２にて、エンジン３１（第２の発電電動機３３）回転数が、現在の回転数Ｒｇ０から必要回転数Ｒｇ１まで上昇するのに要する時間である回転数上昇必要時間Ｔｕｐを導出する。回転数上昇必要時間Ｔｕｐは、エンジン３２の特性および第２の発電電動機３３の特性等に基づいて導出される。

その後、ステップＳ１１３にて、回転数の上昇開始タイミング、即ち、無人搬送車１１が加速区間に到達するタイミングである加速開始タイミングに対して回転数上昇必要時間Ｔｕｐだけ前のタイミングであると、燃料噴射量等を制御して、エンジン３２の回転数を上昇させる。詳しくは、図７のｔ１〜ｔ２およびｔ２〜ｔ３の２段階で、力行の前までにエンジン回転数を、加速時の発電機力行出力必要回転数Ｒｇ１にまで上げる。具体的には、エンジン３２において燃料噴射量を増やしてエンジンの回転数を上げる。なお、回転数を上げるタイミングが早いと燃費が悪化するので、燃費向上の観点から、ぎりぎりまでエンジンの回転は上げないほうが好ましい。

ステップＳ１１４にて、図７のｔ３〜ｔ４の力行時は、発電機での発電を最大限利用して、蓄電装置アシスト量を極力さげる。つまり、加速開始タイミングとなったことに基づいて、加速中の回転数を制御する加速中処理を実行する。

その後、加速区間が終了した場合には、エンジン３２の回転数を通常の回転数に設定して、本力行電力対応処理を終了する。
図８，９を用いて、事前にエンジン発電機回転数アップで発電機での力行準備をし、蓄電装置の負荷低減を図ることについて説明する。

図９に示す比較例においては、エンジン発電機の回転数が上がりきるまで力行（Ｐｇ）が小さい。この場合には、蓄電装置の電流値が大きくなり、寿命の悪化を招く。
これに対し、図８に示す本実施形態においては、エンジン発電機の回転数が高いため力行が大きくなる。その結果、蓄電装置の電流値を適量にして長寿命化が図られる。

図７を用いて、蓄電装置の長寿命化について説明する。
定速走行からｔ３のタイミングで加速する場合、一気に加速するので比較例においては蓄電装置３５の電流は急峻に大きくなり、その時のエンジン発電機回転数は「０」から徐々に大きくなり、その時はエンジン回転数は低いままであり、図７（ｅ）のごとく発電機許容電力も始め低いところから徐々に高くなっていく。よって、加速時には蓄電装置３５から電流を多く必要となる。同様に、加速時には蓄電装置３５のＳＯＣについても、急激に電流が必要となることから、ＳＯＣが低下して最悪下限値に達してしまう。

これに対し本実施形態では、蓄電装置３５の電流やＳＯＣが許容値を超えそうであることが分れば事前に図７（ｄ）のごとくエンジン発電機回転数を加速が始まる前に上げておき、図７（ｅ）の発電機許容電力を上げる。それによって、加速が始まっても発電機の方からパワーが出るので蓄電装置３５から多くの力行をしなくてもよく、また、図７（ｃ）のごとくＳＯＣが低くならず下限値に達することもない。

つまり、図７（ｃ）に示すように、蓄電装置３５のＳＯＣについて、積極的に使用していい領域Ｚ１と、寿命のためには使用を控えるべき領域Ｚ２，Ｚ３とを有する。図７（ｃ）に示すように比較例では加速時にＳＯＣが下限付近となり、蓄電装置の寿命が短くなる。

本実施形態では、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、走行路Ｒを走行する無人搬送車１１の走行パターンに対応させて蓄電装置３５の電流値およびＳＯＣが変動する。詳細には、加速区間Ｔｂの前半においては蓄電装置３５の放電が行われることに起因して、蓄電装置３５の電流値が大きくなるとともにＳＯＣが低下し、その後、加速区間Ｔｂの後半においては、第２の発電電動機３３の発電によって蓄電装置３５の充電が行われ、蓄電装置３５の電流値が低下するとともにＳＯＣが上昇する。加速前のｔ１のタイミングより前にて、回生電力対応処理が開始される。なお、ｔ１のタイミングにおいては、蓄電装置３５の電流値は予め定められた基準電流値近傍にあり、蓄電装置３５のＳＯＣは予め定められた基準ＳＯＣ近傍にある。そして、加速開始タイミングであるｔ３のタイミングよりも回転数上昇必要時間Ｔｕｐだけ前のタイミングであるｔ１のタイミングにてエンジン３２の回転数が上昇し、その後、ｔ３のタイミングにて無人搬送車１１の加速が開始される。この場合、ｔ３のタイミングの前からエンジン３２の回転数が高くなっているため加速区間Ｔｂにて発生する力行電力はエンジン３２および第２の発電電動機３３に供給され易くなっている。このため、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように、事前にエンジン３２の回転数を上昇させない構成と比較して、加速区間Ｔｂにおける蓄電装置３５の電流値が低くなるとともにＳＯＣが高くなっている。詳しくは、蓄電装置３５の電流値が許容値Ｉａｄｊよりも低くなっているとともに、蓄電装置３５のＳＯＣが許容値ＳＯＣａｄｊよりも高くなっている。

このようにして、本実施形態では、加速前は先読みで力行電力を計算し、第２の発電電動機３３の力行出力アップのため図７（ｄ）に示すごくエンジン発電機を高回転化する。この第２の発電電動機３３での力行出力アップにより図７（ｃ）に示すごく本実施形態では蓄電装置のＳＯＣ変動を低減することができる。これにより蓄電装置の長寿命化が図られる。

図７（ｂ）に示すように、比較例では蓄電装置の電流が大きいと負荷（電流２乗和）が大きくなり、寿命が短くなる。これに対し本実施形態では、加速前は先読みで力行電力を計算し、第２の発電電動機３３の力行出力アップのため図７（ｄ）に示すごくエンジン発電機を高回転化する。このエンジンでの力行出力アップにより図７（ｂ）に示すごく本実施形態では蓄電装置の負荷（電流）を低減して長寿命化が図られる。

図７（ｅ）に示すように、本実施形態では、加速時の発電機力行必要電力は許容電力を超えないように制御しており、第２の発電電動機３３の力行アップにより蓄電装置の力行電力を低減して長寿命化が図られる。

このように、発電機はＮ−Ｐ特性より、回転数に比例し力行できる電力が決まり、積載重量・走行パターンを入手した後に、加速時力行電力（Ｐｍ）を事前推定し、発電機力行可能電力Ｐｇ０と加速時蓄電装置電流Ｉｂ０とＳＯＣを考慮したエンジン発電機の回転数の制御を行う。具体的には、力行電流（Ｐｇ０）が大きい場合、蓄電装置の寿命の指標となる電流２乗和（Ｉ^２）が大きくなるので、エンジン発電機回転数（Ｒｇ１）を事前に上げ、エンジン発電機が出力できる電力を増加させ（Ｐｇ０からＰｇ１に増加させ）、蓄電装置のアシスト電流（Ｉｂ０）を下げ電流２乗和を低減し蓄電装置寿命を延ばす。また、ＳＯＣ下限付近まで力行を行う場合、蓄電装置の寿命の劣化を促進する領域を使うことになるので、エンジン発電機回転数（Ｒｇ１）を事前に上げ、エンジン発電機が出力できる電力（Ｐｇ０，Ｐｇ１）を増加させ、加速時蓄電装置電流Ｉｂ０を下げ、ＳＯＣ下限域の利用を低減し蓄電装置の寿命を伸ばす。

このようにして、図７における本実施形態と比較例との対比において、蓄電装置３５に対する電流負荷を抑え、蓄電装置の長寿命化が図られる。また、蓄電装置３５のＳＯＣ変動幅を制御し、蓄電装置の長寿命化が図られる。

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）無人搬送車の駆動システム１０の構成として、車載コンピュータ２１を備えている。そして、推定手段としての車載コンピュータ２１は、第１の発電電動機３１において力行電力を必要とする無人搬送車１１の走行区間の走行に先立ち、無人搬送車１１の積載重量および無人搬送車１１の走行パターンに基づいて走行区間における蓄電装置３５のＳＯＣの低下量を推定する。回転制御手段としての車載コンピュータ２１は、推定結果に基づいて無人搬送車１１が走行区間に到達する前において、走行区間での無人搬送車１１の走行により蓄電装置３５のＳＯＣが閾値より小さくならないようにエンジン３２又は第２の発電電動機３３の回転数を予め上昇させる。よって、第１の発電電動機３１において力行電力を必要とする無人搬送車１１の走行区間を走行する際において、蓄電装置３５の劣化要因であるＳＯＣが低下し易い場合には当該走行区間に到達する前にエンジン３２又は第２の発電電動機３３の回転数を上昇させる。これによって第２の発電電動機３３および蓄電装置３５から供給される電力を調整でき、当該走行区間における蓄電装置３５のＳＯＣを制御することができる。これにより、蓄電装置３５の劣化を抑制することができる。

（２）無人搬送車の駆動システム１０の構成として、車載コンピュータ２１を備えている。そして、推定手段としての車載コンピュータ２１は、第１の発電電動機３１において力行電力を必要とする無人搬送車１１の走行区間の走行に先立ち、無人搬送車１１の積載重量および無人搬送車１１の走行パターンに基づいて走行区間における蓄電装置３５の電流値を推定する。回転制御手段としての車載コンピュータ２１は、推定結果に基づいて無人搬送車１１が走行区間に到達する前において、走行区間での無人搬送車１１の走行により蓄電装置３５の電流値が閾値を超えないようにエンジン３２又は第２の発電電動機３３の回転数を予め上昇させる。よって、第１の発電電動機３１において力行電力を必要とする無人搬送車１１の走行区間を走行する際において、蓄電装置３５の劣化要因である電流値が大きくなり易い場合には当該走行区間に到達する前にエンジン３２又は第２の発電電動機３３の回転数を上昇させる。これによって第２の発電電動機３３および蓄電装置３５から供給される電力を調整でき、当該走行区間における蓄電装置３５の電流値を制御することができる。これにより、蓄電装置３５の劣化を抑制することができる。

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。
○ 実施形態では、第１の発電電動機において力行電力を必要とする無人搬送車の走行区間の走行に先立ち、無人搬送車の積載重量および無人搬送車の走行パターンに基づいて走行区間における蓄電装置のＳＯＣの低下量および蓄電装置の電流値を推定する。この推定結果に基づいて無人搬送車が走行区間に到達する前において、走行区間での無人搬送車の走行により蓄電装置のＳＯＣが閾値より小さくならないように、又、蓄電装置の電流値が閾値を超えないようにエンジン又は第２の発電電動機の回転数を予め上昇させた。

これに限られず、第１の発電電動機において力行電力を必要とする無人搬送車の走行区間の走行に先立ち、無人搬送車の積載重量および無人搬送車の走行パターンに基づいて走行区間における蓄電装置のＳＯＣの低下量のみを推定する。そして、この推定結果に基づいて無人搬送車が走行区間に到達する前において、走行区間での無人搬送車の走行により蓄電装置のＳＯＣが閾値より小さくならないようにエンジン又は第２の発電電動機の回転数を予め上昇させてもよい。

あるいは、第１の発電電動機において力行電力を必要とする無人搬送車の走行区間の走行に先立ち、無人搬送車の積載重量および無人搬送車の走行パターンに基づいて走行区間における蓄電装置の電流値のみを推定する。そして、この推定結果に基づいて無人搬送車が走行区間に到達する前において、走行区間での無人搬送車の走行により蓄電装置の電流値が閾値を超えないようにエンジン又は第２の発電電動機の回転数を予め上昇させてもよい。

○ 運行管理コンピュータ２２は、走行路Ｒの傾斜に関する傾斜情報を所定の記憶領域に記憶させておく構成としてもよい。そして、運行管理コンピュータ２２は、走行パターンに加えて、走行路Ｒの傾斜情報を車載コンピュータ２１に送信する構成としてもよい。この場合、車載コンピュータ２１は、加速区間における傾斜を把握し、積載重量、走行パターンおよび傾斜に基づいて力行電力Ｐｍを推定する構成としてもよい。

○ 実施形態では、第１の発電電動機において力行電力を必要とする無人搬送車の走行区間は加速区間であったが、これに限られず、例えば登坂走行を行う場合であってもよい。

○ 実施形態では、荷重センサ３８を用いて積載重量を測定する構成であったが、積載重量を把握する構成は任意である。例えば、加速時に要した電力値から積載重量を推定する構成としてもよいし、運行管理コンピュータ２２から無線通信で取得する構成としてもよいし、ガントリークレーンＣ１又はラバータイヤクレーンＣ２にて測定された測定結果を取得する構成であってもよい。

○ 実施形態では、必要回転数Ｒｇ１を導出する構成であったが、これに限られず、必要回転数Ｒｇ１を導出せず、現状の回転数Ｒｇ０よりも高い所定の回転数に上昇させる構成としてもよい。

○ 実施形態では、蓄電装置３５はニッケル水素電池やリチウムイオン電池であったが、これに限られず、例えば電気二重層キャパシタ等であってもよい。
○ 実施形態では、車載コンピュータ２１が一連の制御を行う構成であったが、これに限られず、複数の制御部が各種制御を行う構成であってもよい。つまり、エンジン３２および各発電電動機３３，３１の制御主体は任意である。

○ 実施形態では、第１の発電電動機３１は１つ設けられていたが、これに限られず、複数であってもよい。
○ 実施形態では、運行管理コンピュータ２２が各クレーンＣ１，Ｃ２の駆動制御を行う構成であったが、これに限られず、別の管理コンピュータがこれらの駆動制御を行う構成であってもよい。

１０…無人搬送車の駆動システム、１１…無人搬送車、２１…車載コンピュータ、３０…駆動輪、３１…第１の発電電動機、３２…エンジン、３３…第２の発電電動機、３５…蓄電装置、Ｒ…走行路。

Claims (2)

1. 駆動輪を駆動する第１の発電電動機と、
   エンジンと、
   前記エンジンの駆動力により発電して電力を前記第１の発電電動機に供給可能な第２の発電電動機と、
   電力を前記第１の発電電動機に供給可能な蓄電装置と、
   が無人搬送車に搭載され、当該無人搬送車を、予め定められた走行路を走行させる無人搬送車の駆動システムであって、
   前記第１の発電電動機において力行電力を必要とする無人搬送車の走行区間の走行に先立ち、前記無人搬送車の積載重量および前記無人搬送車の走行パターンに基づいて前記走行区間における前記蓄電装置のＳＯＣの低下量を推定する推定手段と、
   前記推定手段の推定結果に基づいて前記無人搬送車が前記走行区間に到達する前において、前記走行区間での無人搬送車の走行により前記蓄電装置のＳＯＣが閾値より小さくならないように前記エンジン又は前記第２の発電電動機の回転数を予め上昇させる回転制御手段と、
   を備えたことを特徴とする無人搬送車の駆動システム。
2. 駆動輪を駆動する第１の発電電動機と、
   エンジンと、
   前記エンジンの駆動力により発電して電力を前記第１の発電電動機に供給可能な第２の発電電動機と、
   電力を前記第１の発電電動機に供給可能な蓄電装置と、
   が無人搬送車に搭載され、当該無人搬送車を、予め定められた走行路を走行させる無人搬送車の駆動システムであって、
   前記第１の発電電動機において力行電力を必要とする無人搬送車の走行区間の走行に先立ち、前記無人搬送車の積載重量および前記無人搬送車の走行パターンに基づいて前記走行区間における前記蓄電装置の電流値を推定する推定手段と、
   前記推定手段の推定結果に基づいて前記無人搬送車が前記走行区間に到達する前において、前記走行区間での無人搬送車の走行により前記蓄電装置の電流値が閾値を超えないように前記エンジン又は前記第２の発電電動機の回転数を予め上昇させる回転制御手段と、
   を備えたことを特徴とする無人搬送車の駆動システム。