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WO2023112945A1 - ダンプトラックおよび給電システム - Google Patents

ダンプトラックおよび給電システム Download PDF

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Publication number
WO2023112945A1
WO2023112945A1 PCT/JP2022/045970 JP2022045970W WO2023112945A1 WO 2023112945 A1 WO2023112945 A1 WO 2023112945A1 JP 2022045970 W JP2022045970 W JP 2022045970W WO 2023112945 A1 WO2023112945 A1 WO 2023112945A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
storage device
dump truck
power storage
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2022/045970
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
洋平 中手
寛 兼澤
純 池田
拓也 木村
洋輔 金谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP2023567805A priority Critical patent/JP7728358B2/ja
Publication of WO2023112945A1 publication Critical patent/WO2023112945A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to JP2025093008A priority patent/JP2025116195A/ja
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/22—Supporting means for the contact bow
    • B60L5/28—Devices for lifting and resetting the collector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
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    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
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    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M7/00—Power lines or rails specially adapted for electrically-propelled vehicles of special types, e.g. suspension tramway, ropeway, underground railway
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering

Definitions

  • the present disclosure relates to dump trucks and power supply systems.
  • WO 2005/010200 describes that the inverter is configured to receive power from the on-board electrical energy storage system, receive power from a trolley power system, and power the electric motor. It is also, in US Pat. No. 5,300,000, the controller powers an electric motor only from the on-board electrical energy storage system to power the mining haul truck while the mining haul truck is traveling on substantially flat ground. Powering the electric motor only from the trolley power system is described when the truck is traveling uphill or downhill.
  • a regenerative brake is used that converts mechanical energy into electrical energy with the wheel motor and supplies the electrical energy to the inverter when braking the mining transport truck (Patent Document 1, paragraph 0034).
  • this conventional power system does not have a grid resistance that converts the electrical energy (retarded energy) generated by the wheel motors into heat (Patent Document 1, FIG. 6).
  • this conventional power system may not be able to use regenerative braking by the wheel motors when the ultracapacitor bank of the onboard electrical energy storage system is fully charged.
  • this conventional power system it is said that excess retard energy can be returned to the power system via a trolley wire (Patent Document 1, paragraph 0040).
  • Patent Document 1 paragraph 0040
  • the trolley power system is installed in many places, for example both uphill and downhill. There is a need. However, at mining sites and construction sites, the topography changes from moment to moment due to mining and excavation, so it is necessary to remove and reinstall the trolley power supply system. Therefore, it is desirable to minimize the installation location of the trolley power system.
  • the present disclosure provides a dump truck and a power supply system that minimize the location where a power supply device including a trolley wire is installed and can use regenerative braking even when the charging rate of the power storage device is high.
  • One aspect of the present disclosure includes a power receiving device that receives power supply from the outside, a power storage device that is electrically connected to the power receiving device and is charged by receiving power from the power receiving device, and a voltage of the power storage device.
  • a sensor for detection first and second motors for running that are supplied with power from the power receiving device or the power storage device to rotate and generate regenerative power during braking, and the first and second motors for running.
  • first and second inverters provided between the power receiving device and the power storage device, and a DC/DC converter provided between the first and second inverters and the power storage device.
  • a resistor electrically connected to the first and second traction motors for converting the regenerated electric power generated by the first and second traction motors into heat;
  • a chopper circuit provided between the first and second running motors and a charging rate of the power storage device is estimated based on the detection result of the sensor, and the regeneration is performed by the first and second running motors.
  • the DC/DC converter and the chopper circuit are controlled to supply the regenerated electric power to the power storage device, and when the charging rate is higher than a predetermined upper limit value, the DC/DC converter and a control device that controls the chopper circuit and supplies the regenerated power to the resistor.
  • to provide a dump truck and a power supply system that can use regenerative braking even when the charging rate of the power storage device is high without installing a power supply device including a trolley wire, for example, on a downhill. can be done.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a power feeding system according to the present disclosure
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a power feeding system according to the present disclosure
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a power feeding system according to the present disclosure
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a power feeding system according to the present disclosure
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a power feeding system according to the present disclosure
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a power feeding system according to the present disclosure
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a power feeding system according to the present disclosure
  • FIG. FIG. 7 is a perspective view of a mining site showing an example of an installation position of the power supply system of FIGS.
  • FIG. 10 is a schematic circuit diagram of the dump truck of FIG. 9;
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a state when power is supplied to the pantograph of the dump truck of FIG. 10;
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a state when power is supplied to the pantograph of the dump truck of FIG. 10;
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a state when power is supplied from the power storage device of the dump truck of FIG. 10;
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a state of the dump truck of FIG. 10 when regenerative braking is activated;
  • FIG. 11 is a circuit diagram showing a state of the dump truck of FIG. 10 when regenerative braking is activated;
  • FIGS. 1 to 6 are schematic diagrams illustrating embodiments of power supply systems according to the present disclosure, respectively.
  • the power supply system 1 of this embodiment includes the dump truck 2 of this embodiment and a power supply device 3 that supplies power to the power receiving device 21 of the dump truck 2 .
  • FIG. 8 is a perspective view of the mining site MS showing an example of the installation position of the power supply device 3 of FIGS. 1 to 6.
  • FIG. 8 is a perspective view of the mining site MS showing an example of the installation position of the power supply device 3 of FIGS. 1 to 6.
  • the power supply system 1 of the present embodiment can be installed in a site where the topography changes from moment to moment due to excavation, such as a mine site MS shown in FIG. 8 or a construction site, for example.
  • the power supply system 1 includes, for example, multiple dump trucks 2 and multiple power supply devices 3 .
  • the power supply device 3 includes, for example, a trolley wire 31 (see FIG. 1, etc.), a stationary charging overhead wire 32 (see FIG. 2), a high voltage charging station 33 (see FIGS. 4 and 5), and a low voltage charging station 34. (see FIGS. 4 and 6) and a mobile charging vehicle 35 (see FIGS. 4 and 7).
  • the mine site MS includes a loading area M1 where a dump truck 2 is loaded with a load such as minerals by a working machine such as a hydraulic excavator HS, and the dump truck 2 discharges the load. and a predetermined travel route M3 of the dump truck 2.
  • the mine site MS includes, for example, a workshop M4 for performing maintenance of the dump truck 2, an apron M5 for changing the operator of the dump truck 2, and a vehicle body for assembling the dump truck 2. and assembly site M6.
  • the loading area M1 is, for example, an area where the hydraulic excavator HS excavates minerals and earth and sand, and is located lower than the unloading area M2.
  • the unloading site M2 is, for example, an area where the load loaded on the body of the dump truck 2 at the loading site M1 is dropped, and includes a mineral or earth and sand accumulation site, a crushing facility, a disposal site, or the like.
  • the travel route M3 is set in advance, for example, between the loading site M1 and the unloading site M2, or between the loading site M1 or the unloading site M2 and the workshop M4, the apron M5 or the vehicle body assembly site M6. It is the running path of the dump truck 2 which was built.
  • the travel route M3 includes an uphill M31, a flat portion M32 (see FIG. 3), and a downhill M33.
  • the uphill M31, the plateau M32 and the downhill M33 can be distinguished, for example, by the gradient rate.
  • the gradient rate of the uphill M31 and the downhill M33 is, for example, 1% or more, and the gradient rate of the flat portion M32 is, for example, less than 1%.
  • the trolley wire 31 of the power supply device 3 is installed, for example, on the predetermined travel route M3 of the mine site MS, as indicated by the dashed line in FIG.
  • the trolley wire 31 is installed only on the uphill M31 included in the predetermined travel route M3 of the dump truck 2, It is not installed on the downward slope M33.
  • the trolley line 31 is, for example, powered via a main station M7 and a substation M8 of the mine site MS, as shown in FIG.
  • the main station M7 steps down high-voltage AC power of 20 kV to 30 kV supplied from a power plant via a transmission line to AC power of about 6 kV to 7.2 kV, and transmits the power to the substation M8 via a power transmission cable.
  • supply to The substation M8 converts the AC power supplied from the main station M7 into DC power of about 2000V to 2600V, for example, and supplies the DC power to the trolley wire 31.
  • the trolley wire 31 supplies power to a pantograph 211 (see FIGS. 9 and 10) of the power receiving device 21 of the dump truck 2, which will be described later.
  • the stationary charging overhead wire 32 of the power supply device 3 is installed in a power supply area M9 off the predetermined travel route M3 of the dump truck 2, as shown in FIGS.
  • Stationary charging overhead wire 32 is for example powered, like trolley wire 31, via main station M7 and substation M8.
  • Stationary charging overhead wire 32 for example, supplies power to pantograph 211 of dump truck 2 in the same manner as trolley wire 31 .
  • the length of the stationary charging overhead wire 32 is, for example, the length of one to several dump trucks 2 , which is shorter than the length of a normal trolley wire 31 .
  • the stationary charging overhead line 32 can be installed, for example, in the feeding area M9 adjacent to the workshop M4 and the parking lot M5.
  • the high-voltage charging station 33 is installed in the power supply area M9 off the predetermined travel route M3 of the dump truck 2, similar to the stationary charging overhead wire 32.
  • the high voltage charging station 33 is for example powered via a main station M7 and a substation M8, as well as a trolley wire 31 and a stationary charging wire 32.
  • the first charging port 212 included in the power receiving device 21 of the dump truck 2 is connected to the power feeding section 331 of the high voltage charging station 33 .
  • the high voltage charging station 33 supplies power to the first charging port 212 of the dump truck 2 connected to the power supply section 331 .
  • the low-voltage charging station 34 is installed in the power supply area M9 off the predetermined travel route M3 of the dump truck 2, similar to the stationary charging overhead wire 32 and the high-voltage charging station 33.
  • Low voltage charging station 34 is supplied with DC power, for example, via main station M7 and substation M8.
  • the low-voltage charging station 34 steps down the supplied DC power from 400 V to about 1500 V, and as shown in FIG. supply to
  • the mobile charging vehicle 35 is, for example, a self-propelled vehicle equipped with a plurality of secondary batteries in this embodiment.
  • the mobile charging vehicle 35 travels to the vicinity of the dump truck 2 that needs to be charged and stops, and the power charged in the plurality of secondary batteries is supplied via the charging cable 351 as in the case of the low voltage charging station 34. and supplies it to the second charging port 213 of the dump truck 2 .
  • mobile charging vehicle 35 may have, for example, a power generator that generates power using an engine.
  • the mobile charging vehicle 35 does not need to have the secondary battery charged with all of the power to be supplied to the outside.
  • the mobile charging vehicle 35 does not need to have a secondary battery as long as it has a configuration capable of supplying the electric power generated by the power generating device to the outside without using the secondary battery.
  • FIG. 9 is a perspective view of an embodiment of a dump truck according to the present disclosure
  • FIG. 10 is a schematic circuit diagram of the dump truck 2 of FIG.
  • the dump truck 2 of the present embodiment includes a power receiving device 21, a power storage device 22, a sensor 23, a traveling motor 24, an inverter 25, a DC/DC converter 26, a resistor 27, a chopper circuit 28, and a control device 29 . Also, in the example shown in FIG. 10, the dump truck 2 includes a switch box SB and an accessory power device PD. The configuration of each part of the dump truck 2 of this embodiment will be described in detail below.
  • the power receiving device 21 is a device that receives power supply from the outside of the dump truck 2 .
  • Power receiving device 21 includes at least one of pantograph 211 , first charging port 212 , and second charging port 213 , for example.
  • the pantograph 211 is provided on the upper part of the dump truck 2 and configured to extend and contract vertically by the operation of the operator of the dump truck 2, for example. By extending upward, the pantograph 211 comes into contact with the trolley wire 31 or the stationary charging wire 32 of the power supply device 3 and receives power supply from the trolley wire 31 or the stationary charging wire 32 . In addition, the pantograph 211 contracts downward to separate from the trolley wire 31 or the stationary charging wire 32 and stop the power supply from the trolley wire 31 or the stationary charging wire 32 .
  • Pantograph 211 is connected, for example, to running motor 24 via inverter 25 and to power storage device 22 via DC/DC converter 26, as shown in FIG.
  • the first charging port 212 is provided on the top of the dump truck 2, and is configured to extend and contract vertically by the operation of the operator of the dump truck 2, similar to the pantograph 211, for example. there is The first charging port 212 extends upward to contact the power supply portion 331 of the high voltage charging station 33 of the power supply device 3 and receive power from the high voltage charging station 33 . In addition, the first charging port 212 contracts downward to move away from the power supply section 331 of the high voltage charging station 33 and stop the power supply from the high voltage charging station 33 .
  • first charging port 212 is automatically extended to contact the power feeding portion 331 of the high voltage charging station 33 by, for example, stopping the dump truck 2 at a predetermined position with respect to the high voltage charging station 33 .
  • first charging port 212 is connected to positive terminal 221 and negative terminal 222 of power storage device 22 via DC/DC converter 26, for example.
  • the second charging port 213 is provided at a position below the front, side, or rear of the dump truck 2, for example.
  • the second charging port 213 can be connected to the charging cable 341 of the low voltage charging station 34 or the charging cable 351 of the mobile charging vehicle 35 .
  • second charging port 213 is directly connected to positive terminal 221 and negative terminal 222 of power storage device 22 .
  • the power storage device 22 is electrically connected to the power receiving device 21 and supplied with power from the power receiving device 21 to be charged.
  • the power storage device 22 is electrically connected to the driving motor 24 and supplied with regenerative electric power generated by the regenerative braking of the driving motor 24 to be charged.
  • Power storage device 22 includes, for example, a plurality of cells 223 connected in series and in parallel. Although the type of the single battery 223 is not particularly limited, it is possible to use, for example, a lead battery or a lithium ion secondary battery.
  • the sensor 23 is used to estimate the charging rate of the power storage device 22 .
  • Sensor 23 detects the voltage of power storage device 22 in which electricity is stored, the voltage received by power receiving device 21 , and the voltage regenerated by running motor 24 .
  • Sensor 23 includes, for example, voltage sensor 231 that detects the voltage of the power supply path between power receiving device 21 and DC/DC converter 26 .
  • Voltage sensor 231 detects, for example, when electric power capable of charging power storage device 22 is generated by power receiving device 21 or running motor 24 (that is, when power receiving device 21 is connected to power supply device 3 or when running motor 24 is receiving operation of the regenerative braking), the power receiving voltage of the power receiving device 21 and the regenerative voltage of the running motor 24, the voltage supplied to the power storage device 22 of the power receiving voltage and the regenerative voltage, and the resistance described later It is a sensor capable of detecting the voltage supplied to the device 27 and the voltage stored in the power storage device 22 . More specifically, sensor 23 includes a voltage sensor 231 that detects the voltage of the power supply path between pantograph 211 or first charging port 212 and DC/DC converter 26 . Sensor 23 also includes a voltage sensor 232 that more directly detects the voltage of power storage device 22 by detecting the voltage between positive terminal 221 and negative terminal 222 of power storage device 22, for example.
  • the traveling motor 24 is driven by power supplied from the power receiving device 21 or the power storage device 22 . More specifically, in the present embodiment, of the front and rear wheels of the dump truck 2, the rear left and right wheels on the rear side are driving wheels, and the front left and right wheels on the front side are driven wheels. It has a rear-wheel drive type drive system.
  • the running motor 24 has a right running motor (first running motor) 241 that drives the right rear wheel and a left running motor (second running motor) 242 that drives the left rear wheel. .
  • the traveling motor 24 is driven by being supplied with power from the pantograph 211 or the power storage device 22 to perform rotational motion.
  • the right traveling motor 241 rotates to rotate the right rear wheel (right rear tire)
  • the left traveling motor 242 rotates to rotate the left rear wheel (left rear tire).
  • each of the right travel motor 241 and the left travel motor 242 of the travel motor 24 is rotated by the wheel when the dump truck 2 is braked to generate power, and serves as a regenerative brake that converts the kinetic energy of the dump truck 2 into electrical energy.
  • electric power generated by using the traveling motor 24 for regenerative braking is referred to as regenerative electric power.
  • the running motor 24 is configured to rotate when supplied with power from the power receiving device 21 or the power storage device 22, and generate regenerative power by being braked during rotation.
  • the inverter 25 (first and second inverters 251 and 252) is provided between the traveling motor 24 (the right traveling motor 241 and the left traveling motor 242) and the power receiving device 21 and the power storage device 22.
  • inverter 25 includes a right inverter (first inverter) 251 provided between right travel motor (first travel motor) 241 and power receiving device 21 and power storage device 22, and a left travel motor (second drive motor). a running motor) 242 and a left inverter (second inverter) 252 provided between the power receiving device 21 and the power storage device 22 .
  • the right inverter 251 is provided between the right travel motor 241 and the power receiving device 21
  • the left inverter 252 is provided between the left travel motor 242 and the power storage device 22 .
  • Inverter 25 is controlled, for example, by control device 29 , converts DC power supplied from power supply device 3 or power storage device 22 into AC power, supplies it to running motor 24 , and regenerates power generated by running motor 24 .
  • the power is converted into DC power and supplied to power storage device 22 or resistor 27 .
  • the DC/DC converter 26 is provided in the power supply path between the right and left inverters (first and second inverters) 251 and 252 of the inverter 25 and the power storage device 22 .
  • DC/DC converter 26 is provided between left inverter (second inverter) 252 and power storage device 22 .
  • DC/DC converter 26 is controlled by control device 29 , for example, and steps down regenerated electric power supplied from running motor 24 via inverter 25 to a predetermined voltage and supplies the voltage to power storage device 22 .
  • DC/DC converter 26 is provided in a power supply path between pantograph 211 and first charging port 212 of power receiving device 21 and power storage device 22 .
  • DC/DC converter 26 is controlled by control device 29 , for example, and steps down DC power supplied from pantograph 211 or first charging port 212 of power receiving device 21 to a predetermined voltage and supplies the voltage to power storage device 22 .
  • Resistor 27 is electrically connected to right and left travel motors (first and second travel motors) 241 and 242 of travel motor 24, and converts regenerated power generated by regenerative braking of travel motor 24 into heat. do. More specifically, resistor 27 converts the regenerated electric power supplied from running motor 24 via inverter 25 and chopper circuit 28 into heat and dissipates it into the atmosphere. Resistor 27 is mounted in a grid box of dump truck 2, for example.
  • the chopper circuit 28 is provided between the resistor 27 and the right and left travel motors (first and second travel motors) 241 and 242 of the travel motor 24 . More specifically, right inverter 251 is provided between chopper circuit 28 and right travel motor 241 , and chopper circuit 28 is provided between right inverter 251 and resistor 27 . A left inverter 252 is provided between the chopper circuit 28 and the left travel motor 242 , and a chopper circuit 28 is provided between the left inverter 252 and the resistor 27 . Chopper circuit 28 is controlled, for example, by control device 29 to control the amount of regenerated power supplied to resistor 27 .
  • the control device 29 is composed of, for example, one or more microcontrollers including a central processing unit (CPU), memory, timer, input/output unit, and the like.
  • the control device 29 is connected to the sensor 23 via, for example, a signal line, and receives detection results from the sensor 23 .
  • the dump truck 2 has two controllers 29 in the example shown in FIG. 10 , the dump truck 2 may have one or more than three controllers 29 .
  • Control device 29 estimates the charging rate of power storage device 22 based on the detection result of sensor 23 by executing, for example, a program stored in memory by the CPU, and controls inverter 25, DC/DC converter 26, and chopper circuit. 28, and switch box SB. More specifically, control device 29 controls DC/DC converter 26 and chopper circuit 28 when the charging rate of power storage device 22 estimated based on the detection result of sensor 23 is less than a predetermined lower limit. , supplies regenerated electric power of the driving motor 24 to the power storage device 22 .
  • Control device 29 also controls DC/DC converter 26 and chopper circuit 28 when the charging rate of power storage device 22 is higher than a predetermined upper limit so that regenerated electric power of traveling motor 24 is transferred to resistor 27. supply.
  • the lower limit value and upper limit value of the charging rate of power storage device 22 are set in advance in control device 29 so as to have a predetermined width, such as 60% and 80%, or 70% and 90%.
  • the upper limit value which is the charging rate for determining whether or not to supply power to the battery, is set, for example, from the viewpoint of protecting power storage device 22 .
  • the lower limit may not be set, and may be set to the same value as the upper limit, for example. That is, for example, if power that can be supplied (charged) to power storage device 22 is generated by running motor 24, regenerated power is supplied to power storage device 22 and stored as long as the charging rate does not reach the upper limit value. It may be configured to initiate charging of the device.
  • the switch box SB includes, for example, a first switch box SB1 provided in a power supply path between the pantograph 211 of the power receiving device 21 and the right inverter 251 of the inverter 25, a left inverter 252 of the inverter 25, and a DC/DC converter. 26, a second switch box SB2 provided in the power supply path between.
  • the switch box SB is always turned on, for example, when the dump truck 2 is started and during normal operation, and is turned off by the control device 29 when the dump truck 2 is at rest and in predetermined cases to cut off the power supply path.
  • the auxiliary power device PD is connected to the pantograph 211 and the inverter 25 via, for example, the switch box SB.
  • the accessory power device PD is provided between the second switch box SB2 and the DC/DC converter .
  • Auxiliary power device PD supplies electric power to, for example, an air conditioning power supply, a power device power supply, a cooling system power supply, a hydraulic system power supply, a vehicle body control power supply, and a lighting power supply of the dump truck 2 .
  • FIG. 11 to 15 The current flow in several states of the dump truck 2 of this embodiment will be described below with reference to FIGS. 11 to 15.
  • FIG. 11 to 15 for the sake of clarity, the current flow (positive side) from the power supply source to the power consumption (supply destination) in each state is schematically indicated by a white arrow.
  • the current flow (negative side) from the consumption destination (supply destination) to the supply source is schematically shown as a black arrow.
  • FIG. 11 is a circuit diagram schematically showing an electrical state when the dump truck 2 operates by receiving power from the trolley wire 31 via the pantograph 211, superimposed on the circuit diagram of FIG.
  • the operator of the dump truck 2 traveling at the mine site MS when the dump truck 2 approaches the uphill M31 of the travel route M3, extends the pantograph 211 and pulls the trolley of the power supply device 3 installed only on the uphill M31. contact line 31;
  • electric power is supplied from the trolley wire 31 to the dump truck 2 via the pantograph 211 of the power receiving device 21 , and current flows from the pantograph 211 to the pair of driving motors 24 via the pair of inverters 25 . is driven to drive the dump truck 2.
  • control device 29 determines whether the charging rate of power storage device 22 estimated based on the detection result of sensor 23 is below a predetermined lower limit, or when power receiving device 21 is receiving power and the upper limit of the active charging rate If it is less than the value, DC/DC converter 26 and chopper circuit 28 are controlled to supply the power supplied to pantograph 211 to power storage device 22, as shown in FIG. As a result, current flows from pantograph 211 to power storage device 22 via DC/DC converter 26, and power storage device 22 is charged. Further, current flows from the pantograph 211 to the auxiliary power device PD through the two switch boxes SB, and power is supplied to the auxiliary power device PD.
  • FIG. 12 is a circuit diagram schematically showing another electrical state when the dump truck 2 operates by receiving power from the trolley wire 31 via the pantograph 211 superimposed on the circuit diagram of FIG.
  • control device 29 turns off switch box SB adjacent to DC/DC converter 26, for example. .
  • the power supply path between the pantograph 211 and the power storage device 22 is cut off, the current from the pantograph 211 to the power storage device 22 is stopped, and charging of the power storage device 22 is stopped. Further, current flows from the power storage device 22 to the accessory power device PD via the DC/DC converter 26, and electric power is supplied from the power storage device 22 to the accessory power device PD.
  • FIG. 13 is a circuit diagram schematically showing an electrical state when the dump truck 2 operates using the power stored in the power storage device 22, superimposed on the circuit diagram of FIG.
  • the operator of the dump truck 2 traveling at the mine site MS will contract the pantograph 211 to supply power when the dump truck 2 has climbed the uphill M31 of the travel route M3 and reached the flat portion M32 and the unloading site M2. away from the trolley line 31 of the device 3; As a result, power supply from the trolley wire 31 to the dump truck 2 via the pantograph 211 is stopped.
  • Control device 29 then controls, for example, a pair of inverters 25 , DC/DC converter 26 , switch box SB, and chopper circuit 28 to supply electric power from power storage device 22 to traveling motor 24 .
  • a current flows from the power storage device 22 to the pair of driving motors 24, and the pair of driving motors 24 are driven to cause the dump truck 2 to travel.
  • a current flows from the power storage device 22 to the accessory power device PD, and electric power is supplied from the power storage device 22 to the accessory power device PD.
  • FIG. 14 is a circuit diagram schematically showing an electrical state when the dump truck 2 operates using electric power obtained by regenerative braking, superimposed on the circuit diagram of FIG.
  • an operator of the dump truck 2 traveling at the mine site MS operates regenerative braking by the pair of traveling motors 24 when the dump truck 2 is braked. More specifically, for example, when the dump truck 2 approaches the downhill M33 from the uphill M31, the flat M32, the loading area M1, or the unloading area M2, the operator applies regenerative braking by the pair of traveling motors 24. to activate. As a result, the kinetic energy of the dump truck 2 is converted into electric energy by the pair of driving motors 24, the dump truck 2 is braked, and the driving motors 24 generate regenerative electric power.
  • the control device 29 determines whether the charging rate of the power storage device 22 estimated based on the detection result of the sensor 23 is below a predetermined lower limit value, or when regenerative electric power is being generated by the driving motor 24 and is active.
  • the charging rate is less than the upper limit value
  • the DC/DC converter 26 and the chopper circuit 28 are controlled to supply the power storage device 22 with the regenerated electric power generated by the traveling motor 24 .
  • current flows from the pair of running motors 24 to the power storage device 22, and the power storage device 22 is charged.
  • current flows from the pair of running motors 24 to the accessory power device PD, and regenerative power is supplied from the pair of running motors 24 to the accessory power device PD.
  • FIG. 15 is a schematic circuit diagram superimposed on the circuit diagram of FIG. 10 to show another electrical state when the dump truck 2 operates using electric power obtained by regenerative braking.
  • Control device 29 controls DC/DC converter 26 and chopper circuit 28 when the state of charge of power storage device 22 estimated based on the detection result of sensor 23 exceeds a predetermined upper limit value to operate the motor for running.
  • 24 supplies the regenerated power to the resistor 27 .
  • a current flows from the pair of running motors 24 to the resistor 27 via the pair of inverters 25 and the chopper circuit 28, and the regenerated electric power generated by the pair of running motors 24 is converted into thermal energy and released into the atmosphere. dissipated (consumed).
  • control device 29 turns off the switch box SB to cut off the power supply path between the pair of running motors 24 and the power storage device 22.
  • the control device 29 turns off the switch box SB to cut off the power supply path between the pair of running motors 24 and the power storage device 22.
  • the current from the pair of running motors 24 to the power storage device 22 is stopped, and the charging of the power storage device 22 is stopped.
  • the dump truck 2 of the present embodiment includes the power receiving device 21 that receives power from the outside, the power storage device 22 that is charged by the power supplied from the power receiving device 21, and the voltage of the power storage device 22. and a sensor 23 for
  • the dump truck 2 includes traveling motors 24 (first and second traveling motors 241 and 242) that are driven by power supplied from the power receiving device 21 or the power storage device 22, and the traveling motors 24 (first and second running motors 241 and 242) and power receiving device 21 and power storage device 22; 2 inverters 251 and 252 ) and a DC/DC converter 26 provided between the power storage device 22 .
  • the dump truck 2 includes a resistor 27 that converts the regenerated electric power generated by the regenerative braking of the traveling motor 24 into heat, a chopper circuit 28 provided between the resistor 27 and the traveling motor 24, and a control device. 29.
  • This control device 29 estimates and monitors the charging rate of the power storage device 22 based on the detection result of the sensor 23 . Then, when regenerative electric power is generated by the first and second motors 241 and 242 for traveling, the control device 29 controls the DC/DC converter 26 and the chopper circuit 28 to supply the regenerative electric power to the power storage device 22. do.
  • Control device 29 controls DC/DC converter 26 and chopper when regenerative electric power is generated by first and second motors 241 and 242 and the charging rate of power storage device 22 exceeds the upper limit value. Control circuit 28 to supply regenerated power to resistor 27 .
  • the dump truck 2 of the present embodiment operates the regenerative braking by the traveling motor 24 on the downhill slope M33 of the traveling route M3 even when the charging rate of the power storage device 22 exceeds the predetermined upper limit value. and the regenerated power can be dissipated into the atmosphere as heat. Therefore, it becomes unnecessary to use the mechanical brake of the dump truck 2, and the maintenance cost of the mechanical brake can be reduced. In addition, there is no need to return the regenerative power generated by the traveling motor 24 to the trolley wire 31, and it is not necessary to install the trolley wire 31 in consideration of returning the regenerative power, for example, the trolley wire 31 on the downward slope M33.
  • the travel route M3 which can be made small in curvature without considering , is increased.
  • the power feeding system 1 of this embodiment includes the dump truck 2 of this embodiment described above and a power feeding device 3 that supplies power to the power receiving device 21 of the dump truck 2 .
  • a power feeding device 3 that supplies power to the power receiving device 21 of the dump truck 2 .
  • the sensor 23 includes a voltage sensor 231 that detects the voltage of the power supply path between the power receiving device 21 and the DC/DC converter 26.
  • the control device 29 of the dump truck 2 detects the voltage detected by the voltage sensor 231. Based on the voltage, the state of charge of power storage device 22 can be estimated.
  • the sensor 23 includes a voltage sensor 232 that detects the voltage between the positive terminal 221 and the negative terminal 222 of the power storage device 22 .
  • the control device 29 of the dump truck 2 can more accurately estimate the state of charge of the power storage device 22 based on the voltage across the terminals of the power storage device 22 detected by the voltage sensor 232 .
  • the dump truck 2 may have at least one of the voltage sensor 231 and the voltage sensor 232 . By providing the voltage sensor 231 and monitoring the detected value thereof, it is possible to distribute electric power from the power receiving device 21 to the running motor 24, the power storage device 22 and the resistor 27, and to control the running motor. 24 to power storage device 22 and resistor 27 , that is, control of DC/DC converter 26 and chopper circuit 28 can be accurately performed by control device 29 .
  • the power receiving device 21 includes a pantograph 211 connected to the driving motor 24 via the inverter 25 and connected to the power storage device 22 via the DC/DC converter 26 .
  • the power receiving device 21 of the dump truck 2 is connected to the driving motor 24 via the inverter 25, and the pantograph 211 is connected to the power storage device 22 via the DC/DC converter 26.
  • the power supply device 3 includes a trolley wire 31 that is installed only on an uphill slope M31 included in the predetermined travel route M3 of the dump truck 2 and supplies power to the pantograph 211 of the dump truck 2.
  • the power feeding system 1 and the dump truck 2 of the present embodiment supply electric power from the trolley wire 31 to the pantograph 211 on the uphill M31, which consumes the most electric power in the traveling route M3, to drive the traveling motor. 24 can be driven. Therefore, according to the power supply system 1 and the dump truck 2 of the present embodiment, the trolley wire 31 is installed only on the uphill M31 to reduce the distance of the trolley wire 31, suppress the weight increase of the power storage device 22, and dump the truck. It is possible to maintain the load capacity of the truck 2 and thus the productivity.
  • the power receiving device 21 of the dump truck 2 is connected to the driving motor 24 via the inverter 25 and connected to the power storage device 22 via the DC/DC converter 26 as described above. Including connected pantograph 211 .
  • the power supply device 3 includes a stationary charging overhead wire 32 that is installed in a power supply area M ⁇ b>9 outside the predetermined travel route M ⁇ b>3 of the dump truck 2 and supplies power to the pantograph 211 .
  • the stationary charging overhead wire 32 can be installed adjacent to, for example, a workshop M4 where maintenance of the dump truck 2 is performed, or a tarmac M5 where operators of the dump truck 2 are changed.
  • the power storage device 22 of the dump truck 2 whose charging time has been reduced due to the reduction in the installation distance of the trolley wire 31 can be charged in the power supply area M9 which does not affect the production of the mine site MS and the construction work of the construction site. .
  • power is supplied from the stationary charging overhead wire 32 to the pantograph 211 while the dump truck 2 is moved slightly, or the contact portion is moved. It is preferable to carry out while cooling.
  • the power receiving device 21 includes a charging port 213 directly connected to the positive terminal 221 and the negative terminal 222 of the power storage device 22 .
  • the operator connects the charging cable 341 of the low-voltage charging station 34 to the charging port 213.
  • the power storage device 22 can be charged.
  • the power receiving device 21 of the dump truck 2 includes the charging port 213 directly connected to the positive terminal 221 and the negative terminal 222 of the power storage device 22 as described above.
  • the power supply device 3 includes a mobile charging vehicle 35 that supplies power to the charging port 213 .
  • the power supply system 1 of the present embodiment can move the mobile charging vehicle 35 to the vicinity of the dump truck 2, which has become difficult to travel due to a decrease in the charging rate of the power storage device 22. can. Furthermore, when the operator connects the charging cable 351 of the mobile charging vehicle 35 parked near the dump truck 2 to the charging port 213 of the dump truck 2 , the power storage device 22 can be charged.
  • the power receiving device 21 includes a charging port 212 connected to the positive terminal 221 and the negative terminal 222 of the power storage device 22 via the DC/DC converter 26 .
  • the dump truck 2 of the present embodiment can supply power from the high-voltage charging station 33 of the power supply device 3 to the charging port 212 to charge the power storage device 22 in a short time. Note that since the power storage device 22 is charged using the charging port 212 via the DC/DC converter 26, the dump truck 2 must be in an activated state rather than a resting state.
  • power receiving device 21 of dump truck 2 may include at least one of pantograph 211 , first charging port 212 , and second charging port 213 .

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Abstract

本開示は、下り坂にトロリー線を含む給電装置を設置することなく、蓄電装置の充電率が高い場合でも回生ブレーキを使用可能なダンプトラックを提供する。ダンプトラック２は、受電装置２１と、蓄電装置２２と、センサ２３と、走行用モータ２４と、インバータ２５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６と、抵抗器２７と、チョッパ回路２８と、制御装置２９とを備える。制御装置２９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６およびチョッパ回路２８を制御して回生電力を蓄電装置２２に供給する。また、制御装置２９は、蓄電装置２２の充電率が上限値を超えた場合にＤＣ／ＤＣコンバータ２６およびチョッパ回路２８を制御して回生電力を抵抗器２７へ供給する。

Description

ダンプトラックおよび給電システム
　本開示は、ダンプトラックおよび給電システムに関する。
　従来からマイニング運搬トラック用の電力システムが知られている。下記特許文献１は、エンジンを有しないマイニング運搬トラックの電気モータに電力を供給するための電力システムを開示している。この従来の電力システムは、オンボード電気エネルギー貯蔵システムと、インバータと、コントローラと、を備えている。
　特許文献１には、前記インバータが、前記オンボード電気エネルギー貯蔵システムから電力の供給を受け、トロリー電源システムから電力の供給を受け、前記電気モータに電力を供給するように構成されることが記載されている。また、特許文献１には、前記マイニング運搬トラックが実質的に平坦な地面を走行している間、前記コントローラが、前記オンボード電気エネルギー貯蔵システムからのみ電気モータに電力を供給し、前記マイニング運搬トラックが登り坂または下り坂を走行しているときに、前記トロリー電源システムからのみ電気モータに電力を供給することが記載されている。
米国特許出願公開第２０１５／００９０５５４号明細書
　上記従来の電力システムでは、マイニング運搬トラックの制動時にホイールモータで機械的エネルギーを電気エネルギーに変換してインバータに供給する回生ブレーキが使用される（特許文献１、第００３４段落）。しかし、この従来の電力システムにおいては、回生ブレーキによって過剰な電気エネルギーが生じる場合、または電気エネルギーの貯蔵率が高い場合の対応の点で改善の余地がある。たとえば、この従来の電力システムは、ホイールモータで発生した電気エネルギー（リタードエネルギー）を熱に変換するグリッド抵抗を有しない（特許文献１、図６）。
　そのため、この従来の電力システムは、オンボード電気エネルギー貯蔵システムのウルトラキャパシタバンクが完全に充電されると、ホイールモータによる回生ブレーキを使用できないおそれがある。なお、この従来の電力システムでは、過剰なリタードエネルギーは、トロリー線を介して電力系統に戻すことができるとされている（特許文献１、第００４０段落）。しかしながら、トロリー線が設置されていない積込場などでは、摩耗が生じ得る機械式ブレーキを使用する必要がある。
　また、ホイールモータの回生ブレーキで発生した過剰なリタードエネルギーの多くを、トロリー線を介して電力系統に戻す場合には、多くの場所、たとえば登り坂と下り坂の双方にトロリー電源システムを設置する必要がある。しかし、鉱山現場や建設現場では、採掘や掘削などによって地形が刻々と変化するため、トロリー電源システムの撤去や再設置が必要になる。したがって、トロリー電源システムの設置場所は、最小限にすることが望ましい。
　本開示は、トロリー線などを含む給電装置を設置する場所を最小限に留め、蓄電装置の充電率が高い場合でも回生ブレーキを使用可能なダンプトラックおよび給電システムを提供する。
　本開示の一態様は、外部から電力の供給を受ける受電装置と、前記受電装置に電気的に接続され、前記受電装置から電力が供給されて充電される蓄電装置と、前記蓄電装置の電圧を検出するセンサと、前記受電装置または前記蓄電装置から電力が供給されて回転し、かつ制動時に回生電力を生成する第１および第２の走行用モータと、前記第１および第２の走行用モータと、前記受電装置および前記蓄電装置と、の間に設けられた第１および第２のインバータと、前記第１および第２のインバータと前記蓄電装置との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１および第２の走行用モータに電気的に接続され、前記第１および第２の走行用モータによって生成された前記回生電力を熱に変換する抵抗器と、前記抵抗器と前記第１および第２の走行用モータとの間に設けられたチョッパ回路と、前記センサの検出結果に基づいて前記蓄電装置の充電率を推定し、前記第１および第２の走行用モータによって前記回生電力が生成された場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記チョッパ回路を制御して前記回生電力を前記蓄電装置に供給するとともに、前記充電率が所定の上限値よりも高い場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記チョッパ回路を制御して前記回生電力を前記抵抗器へ供給する制御装置と、を備えることを特徴とするダンプトラックである。
　本開示の上記一態様によれば、たとえば下り坂にトロリー線を含む給電装置を設置することなく、蓄電装置の充電率が高い場合でも回生ブレーキを使用可能なダンプトラックおよび給電システムを提供することができる。
本開示に係る給電システムの実施形態を示す概略図。 本開示に係る給電システムの実施形態を示す概略図。 本開示に係る給電システムの実施形態を示す概略図。 本開示に係る給電システムの実施形態を示す概略図。 本開示に係る給電システムの実施形態を示す概略図。 本開示に係る給電システムの実施形態を示す概略図。 本開示に係る給電システムの実施形態を示す概略図。 図１から図６の給電システムの設置位置の一例を示す鉱山現場の斜視図。 本開示に係るダンプトラックの実施形態を示す斜視図。 図９のダンプトラックの概略的な回路図。 図１０のダンプトラックのパンタグラフへの給電時の状態を示す回路図。 図１０のダンプトラックのパンタグラフへの給電時の状態を示す回路図。 図１０のダンプトラックの蓄電装置からの給電時の状態を示す回路図。 図１０のダンプトラックの回生ブレーキ作動時の状態を示す回路図。 図１０のダンプトラックの回生ブレーキ作動時の状態を示す回路図。
　以下、図面を参照して本開示に係るダンプトラックおよび給電システムの実施形態を説明する。なお、以下の実施形態では、まず、給電システムの構成を詳細に説明し、次に、ダンプトラックの構成を詳細に説明する。
（給電システム）
　図１から図７は、それぞれ、本開示に係る給電システムの実施形態を示す概略図である。本実施形態の給電システム１は、本実施形態のダンプトラック２と、そのダンプトラック２の受電装置２１に電力を供給する給電装置３とを備えている。図８は、図１から図６の給電装置３の設置位置の一例を示す鉱山現場ＭＳの斜視図である。
　本実施形態の給電システム１は、たとえば、図８に示す鉱山現場ＭＳや建設現場など、掘削によって時々刻々と地形が変化するような現場に設置されることができる。給電システム１は、たとえば、複数のダンプトラック２と複数の給電装置３とを含む。給電装置３は、たとえば、トロリー線３１（図１など参照）と、定置充電用架線３２（図２参照）と、高電圧充電ステーション３３（図４および図５参照）と、低電圧充電ステーション３４（図４および図６参照）と、移動充電車３５（図４および図７参照）とのうち、少なくとも一つを含む。
　鉱山現場ＭＳは、たとえば、図１～図４に示すように、油圧ショベルＨＳなどの作業機械によってダンプトラック２に鉱物などの積載物を積み込む積込場Ｍ１と、ダンプトラック２が積載物を放出する荷下ろし場Ｍ２と、ダンプトラック２の既定の走行経路Ｍ３とを含む。また、鉱山現場ＭＳは、たとえば、図４に示すように、ダンプトラック２のメンテナンスを行うためのワークショップＭ４と、ダンプトラック２のオペレータの交代を行う駐機場Ｍ５と、ダンプトラック２を組み立てる車体組立現場Ｍ６とを含む。
　積込場Ｍ１は、たとえば、油圧ショベルＨＳが鉱物や土砂の掘削を行うエリアであり、荷下ろし場Ｍ２よりも低い位置にある。荷下ろし場Ｍ２は、たとえば、積込場Ｍ１でダンプトラック２のボディに積み込まれた積載物を投下するエリアであり、鉱物や土砂の集積場、破砕施設または廃棄場などを含む。
　走行経路Ｍ３は、たとえば、積込場Ｍ１と荷下ろし場Ｍ２との間や、積込場Ｍ１または荷下ろし場Ｍ２とワークショップＭ４、駐機場Ｍ５または車体組立現場Ｍ６との間など、あらかじめ設定されたダンプトラック２の走行路である。走行経路Ｍ３は、登り坂Ｍ３１と、平坦部Ｍ３２（図３参照）と、下り坂Ｍ３３とを含む。登り坂Ｍ３１、平坦部Ｍ３２および下り坂Ｍ３３は、たとえば、勾配率によって区別することができる。登り坂Ｍ３１および下り坂Ｍ３３の勾配率は、たとえば、１％以上であり、平坦部Ｍ３２の勾配率は、たとえば、１％未満である。
　給電装置３のトロリー線３１は、たとえば、図８において破線で示すように、鉱山現場ＭＳの既定の走行経路Ｍ３に設置される。トロリー線３１は、たとえば、本実施形態においては、図１、図３および図４に示すように、ダンプトラック２の既定の走行経路Ｍ３に含まれる登り坂Ｍ３１のみに架設され、平坦部Ｍ３２および下り坂Ｍ３３には架設されていない。トロリー線３１には、たとえば、図３に示すように、鉱山現場ＭＳのメインステーションＭ７およびサブステーションＭ８を介して電力が供給される。
　メインステーションＭ７は、たとえば、発電所から送電線を介して供給された２０ｋＶから３０ｋＶの高圧の交流電力を、６ｋＶから７．２ｋＶ程度の交流電力に降圧して、送電ケーブルを介してサブステーションＭ８へ供給する。サブステーションＭ８は、たとえば、メインステーションＭ７から供給された交流電力を、２０００Ｖから２６００Ｖ程度の直流電力に変換してトロリー線３１へ供給する。トロリー線３１は、後述するダンプトラック２の受電装置２１のパンタグラフ２１１（図９および図１０参照）へ電力を供給する。
　給電装置３の定置充電用架線３２は、たとえば、本実施形態においては、図２および図８に示すように、ダンプトラック２の既定の走行経路Ｍ３から外れた給電エリアＭ９に設置される。定置充電用架線３２は、たとえば、トロリー線３１と同様に、メインステーションＭ７およびサブステーションＭ８を介して電力が供給される。定置充電用架線３２は、たとえば、トロリー線３１と同様に、ダンプトラック２のパンタグラフ２１１に電力を供給する。定置充電用架線３２の長さは、たとえば、ダンプトラック２の一台分から数台分の長さであり、通常のトロリー線３１の長さよりも短い。定置充電用架線３２は、たとえば、ワークショップＭ４および駐機場Ｍ５に隣接する給電エリアＭ９に設置することができる。
　高電圧充電ステーション３３は、たとえば、本実施形態においては、定置充電用架線３２と同様に、ダンプトラック２の既定の走行経路Ｍ３から外れた給電エリアＭ９に設置される。高電圧充電ステーション３３は、たとえば、トロリー線３１および定置充電用架線３２と同様に、メインステーションＭ７およびサブステーションＭ８を介して電力が供給される。図５に示すように、高電圧充電ステーション３３の給電部３３１に、ダンプトラック２の受電装置２１に含まれる第１の充電ポート２１２が接続される。高電圧充電ステーション３３は、給電部３３１に接続されたダンプトラック２の第１の充電ポート２１２へ電力を供給する。
　低電圧充電ステーション３４は、たとえば、本実施形態においては、定置充電用架線３２および高電圧充電ステーション３３と同様に、ダンプトラック２の既定の走行経路Ｍ３から外れた給電エリアＭ９に設置される。低電圧充電ステーション３４は、たとえば、メインステーションＭ７およびサブステーションＭ８を介して直流電力が供給される。低電圧充電ステーション３４は、供給された直流電力を４００Ｖから１５００Ｖ程度に降圧し、図６に示すように、充電ケーブル３４１を介してダンプトラック２の受電装置２１に含まれる第２の充電ポート２１３へ供給する。
　移動充電車３５は、図７に示すように、たとえば、本実施形態においては、複数の二次電池を搭載した自走可能な車両である。移動充電車３５は、たとえば、充電が必要なダンプトラック２の近傍まで走行して停車し、複数の二次電池に充電された電力を、低電圧充電ステーション３４と同様に、充電ケーブル３５１を介してダンプトラック２の第２の充電ポート２１３へ供給する。
　なお、本実施形態においては、移動充電車３５がダンプトラック２など外部への供給をするための電力が充電された二次電池を有する場合について説明する。しかし、移動充電車３５は、たとえば、エンジンによって発電を行う発電装置を有していてもよい。この場合、移動充電車３５は、外部への供給用の電力のすべてが二次電池に充電されている必要はない。また、たとえば、移動充電車３５は、当該発電装置から二次電池を介さずに当該発電した電力を外部に供給できる構成を有していれば、二次電池を有しなくてもよい。
（ダンプトラック）
　次に、本実施形態のダンプトラック２の構成を詳細に説明する。図９は、本開示に係るダンプトラックの実施形態を示す斜視図である。図１０は、図９のダンプトラック２の概略的な回路図である。
　本実施形態のダンプトラック２は、受電装置２１と、蓄電装置２２と、センサ２３と、走行用モータ２４と、インバータ２５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６と、抵抗器２７と、チョッパ回路２８と、制御装置２９と、を備えている。また、図１０に示す例において、ダンプトラック２は、スイッチボックスＳＢと、補器用パワーデバイスＰＤとを備えている。以下、本実施形態のダンプトラック２の各部の構成を詳細に説明する。
　受電装置２１は、ダンプトラック２の外部から電力の供給を受ける装置である。受電装置２１は、たとえば、パンタグラフ２１１と、第１の充電ポート２１２と、第２の充電ポート２１３との少なくとも一つを含む。
　図９に示すように、パンタグラフ２１１は、ダンプトラック２の上部に設けられ、たとえば、ダンプトラック２のオペレータの操作によって上下に伸縮するように構成されている。パンタグラフ２１１は、上方へ伸長することで、給電装置３のトロリー線３１または定置充電用架線３２に接触して、トロリー線３１または定置充電用架線３２から電力の供給を受ける。また、パンタグラフ２１１は、下方へ収縮することで、トロリー線３１または定置充電用架線３２から離れ、トロリー線３１または定置充電用架線３２からの電力供給を停止する。パンタグラフ２１１は、図１０に示すように、たとえば、インバータ２５を介して走行用モータ２４に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して蓄電装置２２に接続されている。
　図５に示すように、第１の充電ポート２１２は、ダンプトラック２の上部に設けられ、たとえば、パンタグラフ２１１と同様に、ダンプトラック２のオペレータの操作によって、上下に伸縮するように構成されている。第１の充電ポート２１２は、上方へ伸長することで、給電装置３の高電圧充電ステーション３３の給電部３３１に接触して、高電圧充電ステーション３３から電力の供給を受ける。また、第１の充電ポート２１２は、下方へ収縮することで、高電圧充電ステーション３３の給電部３３１から離れ、高電圧充電ステーション３３からの電力供給を停止する。
　また、第１の充電ポート２１２は、たとえば、ダンプトラック２を高電圧充電ステーション３３に対する所定の位置に停車させることで、自動的に伸長して高電圧充電ステーション３３の給電部３３１に接触するように構成されていてもよい。図１０に示すように、第１の充電ポート２１２は、たとえば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して蓄電装置２２の正極端子２２１と負極端子２２２に接続されている。
　図６および図７に示すように、第２の充電ポート２１３は、たとえば、ダンプトラック２の前部、側部、または後部の下方の位置に設けられている。第２の充電ポート２１３は、低電圧充電ステーション３４の充電ケーブル３４１または移動充電車３５の充電ケーブル３５１に接続されることができる。図１０に示すように、第２の充電ポート２１３は、蓄電装置２２の正極端子２２１と負極端子２２２に直接的に接続されている。
　以下、図１０を用いて、ダンプトラック２の走行駆動に係る電気的な構成について説明する。蓄電装置２２は、受電装置２１に電気的に接続され、受電装置２１から電力が供給されて充電される。また、蓄電装置２２は、走行用モータ２４に電気的に接続され、走行用モータ２４の回生ブレーキによって発生する回生電力が供給されて充電される。蓄電装置２２は、たとえば、直列および並列に接続された複数の単電池２２３を含む。単電池２２３の種類は特に限定されないが、たとえば、鉛電池またはリチウムイオン二次電池などを使用することが可能である。
　センサ２３は、蓄電装置２２の充電率を推定するために用いられる。センサ２３は、蓄電された蓄電装置２２の電圧、受電装置２１によって受電されている電圧、および走行用モータ２４によって回生されている電圧を検出する。センサ２３は、たとえば、受電装置２１とＤＣ／ＤＣコンバータ２６との間の電力供給経路の電圧を検出する電圧センサ２３１を含む。電圧センサ２３１は、たとえば、蓄電装置２２に充電可能な電力が受電装置２１または走行用モータ２４によって生成されている場合（すなわち受電装置２１が給電装置３に接続されているか、または走行用モータ２４が回生ブレーキの操作を受けている際）の、受電装置２１の受電電圧および走行用モータ２４の回生電圧と、当該受電電圧および回生電圧のうちの蓄電装置２２に供給される電圧および後述する抵抗器２７に供給される電圧と、蓄電装置２２に蓄電されている電圧と、を検出可能なセンサである。より具体的には、センサ２３は、パンタグラフ２１１または第１の充電ポート２１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６との間の電力供給経路の電圧を検出する電圧センサ２３１を含む。また、センサ２３は、たとえば、蓄電装置２２の正極端子２２１と負極端子２２２との間の電圧を検出することで、蓄電装置２２の電圧をより直接的に検出する電圧センサ２３２を含む。
　走行用モータ２４は、受電装置２１または蓄電装置２２から電力が供給されて駆動される。より具体的には、本実施形態においては、ダンプトラック２は、前後の車輪のうち、後側の左右の車輪である後輪が駆動輪となり、前側の左右の車輪である前輪が従動輪となる後輪駆動式の駆動方式を有する。走行用モータ２４は、右側の後輪を駆動する右走行モータ（第１の走行用モータ）２４１と、左側の後輪を駆動する左走行モータ（第２の走行用モータ）２４２と、を有する。
　走行用モータ２４は、パンタグラフ２１１または蓄電装置２２から電力が供給されて駆動されて回転運動を行う。本実施形態においては、右走行モータ２４１が回転することで右側後輪（右後ろタイヤ）が回転し、左走行モータ２４２が回転することで左側後輪（左後ろタイヤ）が回転する。このようにして、走行用モータ２４が駆動されることで、ダンプトラック２のホイールが回転して、ダンプトラック２が走行する。
　また、走行用モータ２４の右走行モータ２４１および左走行モータ２４２の各々は、ダンプトラック２の制動時にホイールによって回転させられて発電し、ダンプトラック２の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生ブレーキに使用される。ここで、走行用モータ２４を回生ブレーキに使用することで発生する電力を、回生電力という。換言すれば、走行用モータ２４は、受電装置２１または蓄電装置２２から電力が供給されて回転し、かつ回転時に制動されることで回生電力を生成するように構成されている。
　インバータ２５（第１および第２のインバータ２５１および２５２）は、走行用モータ２４（右走行モータ２４１および左走行モータ２４２）と、受電装置２１および蓄電装置２２と、の間に設けられている。たとえば、インバータ２５は、右走行モータ（第１の走行用モータ）２４１と受電装置２１および蓄電装置２２との間に設けられた右インバータ（第１のインバータ）２５１と、左走行モータ（第２の走行用モータ）２４２と受電装置２１および蓄電装置２２との間に設けられた左インバータ（第２のインバータ）２５２と、を有する。本実施形態においては、右インバータ２５１は、右走行モータ２４１と受電装置２１との間に設けられ、左インバータ２５２は、左走行モータ２４２と蓄電装置２２との間に設けられている。インバータ２５は、たとえば、制御装置２９によって制御され、給電装置３または蓄電装置２２から供給された直流電力を交流電力に変換して走行用モータ２４に供給するとともに、走行用モータ２４で発生した回生電力を直流電力に変換して蓄電装置２２または抵抗器２７へ供給する。
　ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、インバータ２５の右および左インバータ（第１および第２のインバータ）２５１および２５２と蓄電装置２２との間の電力供給経路に設けられている。たとえば、本実施形態においては、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、左インバータ（第２のインバータ）２５２と蓄電装置２２との間に設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、たとえば、制御装置２９によって制御され、走行用モータ２４からインバータ２５を介して供給された回生電力を所定の電圧に降圧して蓄電装置２２へ供給する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、受電装置２１のパンタグラフ２１１および第１の充電ポート２１２と蓄電装置２２との間の電力供給経路に設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２６は、たとえば、制御装置２９によって制御され、受電装置２１のパンタグラフ２１１または第１の充電ポート２１２から供給された直流電力を所定の電圧に降圧して蓄電装置２２へ供給する。
　抵抗器２７は、走行用モータ２４の右および左走行モータ（第１および第２の走行用モータ）２４１および２４２に電気的に接続され、走行用モータ２４の回生ブレーキによる回生電力を熱に変換する。より具体的には、抵抗器２７は、走行用モータ２４からインバータ２５およびチョッパ回路２８を介して供給された回生電力を、熱に変換して大気中へ放散する。抵抗器２７は、たとえば、ダンプトラック２のグリッドボックスに搭載されている。
　チョッパ回路２８は、抵抗器２７と走行用モータ２４の右および左走行モータ（第１および第２の走行用モータ）２４１および２４２との間に設けられている。より具体的には、チョッパ回路２８と右走行モータ２４１との間に右インバータ２５１が設けられ、右インバータ２５１と抵抗器２７との間にチョッパ回路２８が設けられている。また、チョッパ回路２８と左走行モータ２４２との間に左インバータ２５２が設けられ、左インバータ２５２と抵抗器２７との間にチョッパ回路２８が設けられている。チョッパ回路２８は、たとえば、制御装置２９によって制御され、抵抗器２７へ供給される回生電力の電力量を制御する。
　制御装置２９は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ、タイマ、および入出力部などを備えた１つ以上のマイクロコントローラによって構成されている。制御装置２９は、たとえば、信号線を介してセンサ２３に接続され、センサ２３から検出結果が入力される。図１０に示す例において、ダンプトラック２は２つの制御装置２９を備えているが、ダンプトラック２は、１つまたは３つ以上の複数の制御装置２９を備えていてもよい。
　制御装置２９は、たとえば、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵによって実行することで、センサ２３の検出結果に基づいて蓄電装置２２の充電率を推定し、インバータ２５、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６、チョッパ回路２８、およびスイッチボックスＳＢを制御する。より具体的には、制御装置２９は、センサ２３の検出結果に基づいて推定した蓄電装置２２の充電率が所定の下限値未満の場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６およびチョッパ回路２８を制御して、走行用モータ２４の回生電力を蓄電装置２２に供給する。
　また、制御装置２９は、蓄電装置２２の充電率が所定の上限値よりも高い場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６およびチョッパ回路２８を制御して、走行用モータ２４の回生電力を抵抗器２７へ供給する。蓄電装置２２の充電率の下限値と上限値は、たとえば、６０％と８０％、または、７０％と９０％など、所定の幅を有するように、制御装置２９においてあらかじめ設定される。
　なお、上記した受電装置２１によって受電した電力または走行用モータ２４の回生電力を蓄電装置２２に供給するか否かを判定するための充電率の閾値である下限値と、当該電力を抵抗器２７に供給するか否かを判定するための充電率である上限値は、たとえば、蓄電装置２２の保護などの観点から設定される。
　また、当該下限値は、設定されていなくてもよく、たとえば、上限値と同一の値に設定されていてもよい。すなわち、たとえば、蓄電装置２２に供給可能（充電可能）な電力が走行用モータ２４によって生成されていれば、充電率が上限値に達していない限り、回生電力が蓄電装置２２に供給されて蓄電装置の充電が開始されるように構成されていてもよい。
　スイッチボックスＳＢは、たとえば、受電装置２１のパンタグラフ２１１とインバータ２５の右インバータ２５１との間の電力供給経路に設けられた第１のスイッチボックスＳＢ１と、インバータ２５の左インバータ２５２とＤＣ／ＤＣコンバータ２６との間の電力供給経路に設けられた第２のスイッチボックスＳＢ２と、を含む。スイッチボックスＳＢは、たとえば、ダンプトラック２の起動時および平常時には常時オンにされており、ダンプトラック２の休止時および所定の場合に制御装置２９によってオフにされ、電力供給経路を遮断する。
　補器用パワーデバイスＰＤは、たとえば、スイッチボックスＳＢを介して、パンタグラフ２１１およびインバータ２５に接続されている。本実施例においては、補器用パワーデバイスＰＤは、第２のスイッチボックスＳＢ２とＤＣ／ＤＣコンバータ２６との間に設けられている。補器用パワーデバイスＰＤは、たとえば、ダンプトラック２の空調用電源、パワーデバイス用電源、冷却装置用電源、油圧装置用電源、車体制御用電源、および照明用電源などへ電力を供給する。
　以下、図１１から図１５を参照して、本実施形態のダンプトラック２のいくつかの状態における電流の流れを説明する。なお、図１１から図１５においては、図の明確さのため、各状態における電力の供給源から当該電力の消費先（供給先）に向かう電流の流れ（プラス側）を白抜きの矢印として模式的に示しており、当該消費先（供給先）から供給源に向かう電流の流れ（マイナス側）を黒塗りの矢印として、模式的に示している。
　図１１は、ダンプトラック２がパンタグラフ２１１を介してトロリー線３１から給電を受けて動作する時の電気的な状態を図１０の回路図に重ねて模式的に示す回路図である。たとえば、鉱山現場ＭＳを走行するダンプトラック２のオペレータは、ダンプトラック２が走行経路Ｍ３の登り坂Ｍ３１に差し掛かると、パンタグラフ２１１を伸長させて登り坂Ｍ３１のみに架設された給電装置３のトロリー線３１に接触させる。これにより、トロリー線３１から受電装置２１のパンタグラフ２１１を介してダンプトラック２に電力が供給され、パンタグラフ２１１から一対のインバータ２５を介して一対の走行用モータ２４へ電流が流れ、走行用モータ２４が駆動されてダンプトラック２が走行する。
　ここで、制御装置２９は、センサ２３の検出結果に基づいて推定した蓄電装置２２の充電率が所定の下限値を下回っている場合か、または受電装置２１が受電しており活充電率の上限値未満の場合には、図１１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６およびチョッパ回路２８を制御して、パンタグラフ２１１に供給された電力を蓄電装置２２へ供給する。これにより、パンタグラフ２１１からＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して蓄電装置２２へ電流が流れ、蓄電装置２２が充電される。さらに、パンタグラフ２１１から２つのスイッチボックスＳＢを介して補器用パワーデバイスＰＤへ電流が流れ、補器用パワーデバイスＰＤに電力が供給される。
　図１２は、ダンプトラック２がパンタグラフ２１１を介してトロリー線３１から給電を受けて動作する時の他の電気的な状態を図１０の回路図に重ねて模式的に示す回路図である。制御装置２９は、センサ２３の検出結果に基づいて推定した蓄電装置２２の充電率が所定の上限値を超えている場合に、たとえば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６に隣接するスイッチボックスＳＢをオフにする。
　これにより、図１２に示すように、パンタグラフ２１１と蓄電装置２２との間の電力供給経路が遮断され、パンタグラフ２１１から蓄電装置２２への電流が止まり、蓄電装置２２の充電が停止される。また、蓄電装置２２からＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して補器用パワーデバイスＰＤへ電流が流れ、蓄電装置２２から補器用パワーデバイスＰＤへ電力が供給される。
　図１３は、ダンプトラック２が蓄電装置２２に蓄電されている電力を使用して動作する時の電気的な状態を図１０の回路図に重ねて模式的に示す回路図である。たとえば、鉱山現場ＭＳを走行するダンプトラック２のオペレータは、ダンプトラック２が走行経路Ｍ３の登り坂Ｍ３１を登り切り、平坦部Ｍ３２や荷下ろし場Ｍ２へ差し掛かると、パンタグラフ２１１を収縮させて給電装置３のトロリー線３１から離す。これにより、トロリー線３１からパンタグラフ２１１を介してのダンプトラック２への給電が停止される。
　すると、制御装置２９は、たとえば、一対のインバータ２５、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６、スイッチボックスＳＢ、およびチョッパ回路２８を制御して、蓄電装置２２から走行用モータ２４へ電力を供給する。これにより、蓄電装置２２から一対の走行用モータ２４へ電流が流れ、一対の走行用モータ２４が駆動されてダンプトラック２が走行する。また、蓄電装置２２から補器用パワーデバイスＰＤへ電流が流れ、蓄電装置２２から補器用パワーデバイスＰＤへ電力が供給される。
　図１４は、ダンプトラック２が回生ブレーキによって得られた電力を使用して動作する時の電気的な状態を図１０の回路図に重ねて模式的に示す回路図である。たとえば、鉱山現場ＭＳを走行するダンプトラック２のオペレータは、ダンプトラック２の制動時に一対の走行用モータ２４による回生ブレーキを作動させる。より具体的には、たとえば、ダンプトラック２が登り坂Ｍ３１、平坦部Ｍ３２、積込場Ｍ１または荷下ろし場Ｍ２から下り坂Ｍ３３へ差し掛かると、オペレータは、一対の走行用モータ２４による回生ブレーキを作動させる。これにより、ダンプトラック２の運動エネルギーが一対の走行用モータ２４によって電気エネルギーに変換されてダンプトラック２が制動され、走行用モータ２４で回生電力が発生する。
　ここで、制御装置２９は、センサ２３の検出結果に基づいて推定した蓄電装置２２の充電率が所定の下限値を下回っている場合か、または走行用モータ２４によって回生電力が生成されており活充電率の上限値未満の場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６およびチョッパ回路２８を制御して、走行用モータ２４で発生した回生電力を蓄電装置２２に供給する。これにより、一対の走行用モータ２４から蓄電装置２２へ電流が流れ、蓄電装置２２が充電される。また、一対の走行用モータ２４から補器用パワーデバイスＰＤへ電流が流れ、一対の走行用モータ２４から補器用パワーデバイスＰＤへ回生電力が供給される。
　図１５は、ダンプトラック２が回生ブレーキによって得られた電力を使用して動作する時の他の電気的な状態を図１０の回路図に重ねて模式的に示す回路図である。制御装置２９は、センサ２３の検出結果に基づいて推定した蓄電装置２２の充電率が所定の上限値を超えている場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６およびチョッパ回路２８を制御して、走行用モータ２４で発生した回生電力を抵抗器２７へ供給する。これにより、一対の走行用モータ２４から一対のインバータ２５およびチョッパ回路２８を介して抵抗器２７へ電流が流れ、一対の走行用モータ２４で発生した回生電力が熱エネルギーに変換されて大気中へ放散される（消費される）。
　また、制御装置２９は、たとえば、スイッチボックスＳＢをオフにして、一対の走行用モータ２４と蓄電装置２２との間の電力供給経路を遮断する。これにより、一対の走行用モータ２４から蓄電装置２２への電流が止まり、蓄電装置２２の充電が停止される。また、蓄電装置２２からＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して補器用パワーデバイスＰＤへ電流が流れ、蓄電装置２２から補器用パワーデバイスＰＤへ電力が供給される。
　以上のように、本実施形態のダンプトラック２は、外部から電力の供給を受ける受電装置２１と、受電装置２１から電力が供給されて充電される蓄電装置２２と、蓄電装置２２の電圧を検出するセンサ２３と、を備えている。また、ダンプトラック２は、受電装置２１または蓄電装置２２から電力が供給されて駆動する走行用モータ２４（第１および第２の走行用モータ２４１および２４２）と、その走行用モータ２４（第１および第２の走行用モータ２４１および２４２）と受電装置２１および蓄電装置２２との間に設けられたインバータ２５（第１および第２のインバータ２５１および２５２）と、そのインバータ２５（第１および第２のインバータ２５１および２５２）と蓄電装置２２との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ２６と、を備えている。
　さらに、ダンプトラック２は、走行用モータ２４の回生ブレーキによる回生電力を熱に変換する抵抗器２７と、その抵抗器２７と走行用モータ２４との間に設けられたチョッパ回路２８と、制御装置２９とを備えている。
　この制御装置２９は、センサ２３の検出結果に基づいて蓄電装置２２の充電率を推定して監視する。そして、制御装置２９は、第１および第２の走行用モータ２４１，２４２によって回生電力が生成された場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６およびチョッパ回路２８を制御して回生電力を蓄電装置２２に供給する。また、制御装置２９は、第１および第２の走行用モータ２４１，２４２によって回生電力が生成され、かつ蓄電装置２２の充電率が上限値を超えている場合に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６およびチョッパ回路２８を制御して回生電力を抵抗器２７へ供給する。
　このような構成により、本実施形態のダンプトラック２は、蓄電装置２２の充電率が所定の上限値を超えている場合でも、走行経路Ｍ３の下り坂Ｍ３３で走行用モータ２４による回生ブレーキを作動させ、回生電力を熱として大気中へ放散することができる。そのため、ダンプトラック２の機械式ブレーキを使用する必要がなくなり、機械式ブレーキのメンテナンス費用を削減することができる。また、走行用モータ２４で発生した回生電力をトロリー線３１へ戻す必要がなく、回生電力を戻すことを考慮したトロリー線３１、たとえば下り坂Ｍ３３へのトロリー線３１の架設が不要になる。
　その結果、鉱山現場ＭＳや建設現場などにおいて、トロリー線３１を架設する距離を削減することが可能になり、トロリー線３１の架設費用およびメンテナンス費用を削減することができる。また、トロリー線３１を架設する距離を削減することで、時々刻々と地形が変化する鉱山現場ＭＳや建設現場におけるトロリー線３１の架設や移動を容易にすることができ、トロリー線３１からの離線を考慮する必要がなく曲率を小さくできる走行経路Ｍ３が増加する。
　さらに、トロリー線３１を架設する距離を削減することで、路面の凹凸によるトロリー線３１からの離線を考慮する必要がない走行経路Ｍ３を増加させ、走行経路Ｍ３のメンテナンス頻度を低下させることが可能になる。また、登り坂Ｍ３１以外のトロリー線３１が不要になることで、走行経路Ｍ３の自由度が増し、ダンプトラック２の生産性を向上させることができる。
　加えて、トロリー線３１を架設する距離を削減することで、鉱山現場ＭＳや建設現場での発破によって飛来する石などによってトロリー線３１やサブステーションＭ８が損傷するリスクを低減することができる。また、ダンプトラック２のパンタグラフ２１１がトロリー線３１から離れないように注意して走行させる距離が減少するので、ダンプトラック２のオペレータがより周囲に注意を払うことができ、安全性が向上する。
　また、本実施形態の給電システム１は、前述の本実施形態のダンプトラック２と、そのダンプトラック２の受電装置２１に電力を供給する給電装置３と、を備えている。このような構成により、本実施形態の給電システム１によれば、給電装置３によってダンプトラック２の受電装置２１に電力を供給することができ、前述の本実施形態のダンプトラック２と同様の効果を奏することができる。
　また、本実施形態のダンプトラック２において、センサ２３は、受電装置２１とＤＣ／ＤＣコンバータ２６との間の電力供給経路の電圧を検出する電圧センサ２３１を含む。このような構成により、たとえば受電装置２１に給電装置３が接続されているか、走行用モータ２４に回生電力が生じている場合に、ダンプトラック２の制御装置２９は、電圧センサ２３１によって検出された電圧に基づいて、蓄電装置２２の充電状態を推定することができる。
　また、本実施形態のダンプトラック２において、センサ２３は、蓄電装置２２の正極端子２２１と負極端子２２２との間の電圧を検出する電圧センサ２３２を含む。このような構成により、ダンプトラック２の制御装置２９は、電圧センサ２３２によって検出された蓄電装置２２の端子間電圧に基づいて、蓄電装置２２の充電状態をより正確に推定することができる。なお、ダンプトラック２は、電圧センサ２３１と電圧センサ２３２のうち、少なくとも一方を有していればよい。なお、電圧センサ２３１を設け、その検出値を監視することで、上記したように、受電装置２１から走行用モータ２４、蓄電装置２２および抵抗器２７への電力への分配、また、走行用モータ２４から蓄電装置２２および抵抗器２７への電力の分配など、すなわちＤＣ／ＤＣコンバータ２６およびチョッパ回路２８の制御を、制御装置２９によって正確に行うことが可能となる。
　また、本実施形態のダンプトラック２において、受電装置２１は、インバータ２５を介して走行用モータ２４に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して蓄電装置２２に接続されたパンタグラフ２１１を含む。
　すなわち、本実施形態の給電システム１において、ダンプトラック２の受電装置２１は、インバータ２５を介して走行用モータ２４に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して蓄電装置２２に接続されたパンタグラフ２１１を含む。また、給電システム１において、給電装置３は、ダンプトラック２の既定の走行経路Ｍ３に含まれる登り坂Ｍ３１のみに架設されてダンプトラック２のパンタグラフ２１１に電力を供給するトロリー線３１を含む。
　このような構成により、本実施形態の給電システム１およびダンプトラック２は、走行経路Ｍ３の中で最も電力を消費する登り坂Ｍ３１において、トロリー線３１からパンタグラフ２１１へ電力を供給して走行用モータ２４を駆動することが可能になる。したがって、本実施形態の給電システム１およびダンプトラック２によれば、トロリー線３１を登り坂Ｍ３１のみに架設してトロリー線３１の距離を減少させつつ、蓄電装置２２の重量増加を抑制し、ダンプトラック２の積載量、ひいては生産性を維持することができる。
　また、本実施形態の給電システム１において、ダンプトラック２の受電装置２１は、前述のように、インバータ２５を介して走行用モータ２４に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して蓄電装置２２に接続されたパンタグラフ２１１を含む。また、給電システム１において、給電装置３は、ダンプトラック２の既定の走行経路Ｍ３から外れた給電エリアＭ９に設置されてパンタグラフ２１１に電力を供給する定置充電用架線３２を含む。
　このような構成により、トロリー線３１が架設される距離を削減しつつ、必要に応じて定置充電用架線３２からダンプトラック２のパンタグラフ２１１へ電力を供給し、蓄電装置２２を充電することが可能になる。より具体的には、定置充電用架線３２は、たとえば、ダンプトラック２のメンテナンスを行うワークショップＭ４や、ダンプトラック２のオペレータの交代を行う駐機場Ｍ５に隣接して設置することができる。
　これにより、鉱山現場ＭＳの生産や建設現場の工事に影響のない給電エリアＭ９で、トロリー線３１の架設距離の減少によって充電時間が減少したダンプトラック２の蓄電装置２２に充電を行うことができる。なお、定置充電用架線３２とパンタグラフ２１１との接触部の過熱を防止する観点から、定置充電用架線３２からパンタグラフ２１１への給電は、ダンプトラック２を僅かに移動させながら行うか、接触部を冷却しながら行うことが好ましい。
　また、本実施形態のダンプトラック２において、受電装置２１は、蓄電装置２２の正極端子２２１と負極端子２２２に直接的に接続される充電ポート２１３を含む。このような構成により、たとえば、ワークショップＭ４、駐機場Ｍ５、または、ダンプトラック２の組み立てを行う車体組立現場Ｍ６において、オペレータが低電圧充電ステーション３４の充電ケーブル３４１を充電ポート２１３に接続して蓄電装置２２を充電できる。
　また、本実施形態の給電システム１において、ダンプトラック２の受電装置２１は、前述のように、蓄電装置２２の正極端子２２１と負極端子２２２に直接的に接続される充電ポート２１３を含む。また、本実施形態の給電システム１において、給電装置３は、充電ポート２１３へ電力を供給する移動充電車３５を含む。
　このような構成により、本実施形態の給電システム１は、蓄電装置２２の充電率が低下して走行が困難になったダンプトラック２の近傍まで、移動充電車３５を走行させて移動させることができる。さらに、ダンプトラック２の近傍で停車した移動充電車３５の充電ケーブル３５１を、オペレータがダンプトラック２の充電ポート２１３に接続することで、蓄電装置２２を充電することができる。
　また、本実施形態のダンプトラック２において、受電装置２１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して蓄電装置２２の正極端子２２１と負極端子２２２に接続される充電ポート２１２を含む。このような構成により、本実施形態のダンプトラック２は、給電装置３の高電圧充電ステーション３３から充電ポート２１２へ電力を供給して、蓄電装置２２を短時間で充電することができる。なお、充電ポート２１２を用いた蓄電装置２２の充電は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２６を介して行うことから、ダンプトラック２は休止状態ではなく、起動された状態になっている必要がある。
　以上、図面を用いて本開示に係るダンプトラックおよび給電システムの実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。たとえば、ダンプトラック２の受電装置２１は、パンタグラフ２１１と、第１の充電ポート２１２と、第２の充電ポート２１３のうち、少なくとも１つを含んでいればよい。
１　　　給電システム
２　　　ダンプトラック
２１　　受電装置
２１１　パンタグラフ
２１２　充電ポート
２１３　充電ポート
２２　　蓄電装置
２２１　正極端子
２２２　負極端子
２３　　センサ
２３１　電圧センサ
２３２　電圧センサ
２４　　走行用モータ
２５　　インバータ
２６　　ＤＣ／ＤＣコンバータ
２７　　抵抗器
２８　　チョッパ回路
２９　　制御装置
３　　　給電装置
３１　　トロリー線
３２　　定置充電用架線
３５　　移動充電車
Ｍ３　　走行経路
Ｍ３１　登り坂
Ｍ９　　給電エリア

Claims (10)

  1. 　外部から電力の供給を受ける受電装置と、
    　前記受電装置に電気的に接続され、前記受電装置から電力が供給されて充電される蓄電装置と、
    　前記蓄電装置の電圧を検出するセンサと、
    　前記受電装置または前記蓄電装置から電力が供給されて回転し、かつ制動時に回生電力を生成する第１および第２の走行用モータと、
    　前記第１および第２の走行用モータと、前記受電装置および前記蓄電装置と、の間に設けられた第１および第２のインバータと、
    　前記第１および第２のインバータと前記蓄電装置との間に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータと、
    　前記第１および第２の走行用モータに電気的に接続され、前記第１および第２の走行用モータによって生成された前記回生電力を熱に変換する抵抗器と、
    　前記抵抗器と前記第１および第２の走行用モータとの間に設けられたチョッパ回路と、
    　前記センサの検出結果に基づいて前記蓄電装置の充電率を推定し、前記第１および第２の走行用モータによって前記回生電力が生成された場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記チョッパ回路を制御して前記回生電力を前記蓄電装置に供給するとともに、前記充電率が所定の上限値よりも高い場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記チョッパ回路を制御して前記回生電力を前記抵抗器へ供給する制御装置と、
    　を備えることを特徴とするダンプトラック。
  2. 　前記センサは、前記受電装置と前記ＤＣ／ＤＣコンバータとの間の電力供給経路の電圧を検出する電圧センサであることを特徴とする請求項１に記載のダンプトラック。
  3. 　前記センサは、前記蓄電装置の正極端子と負極端子との間の電圧を検出する電圧センサであることを特徴とする請求項１に記載のダンプトラック。
  4. 　前記受電装置は、前記蓄電装置の負極端子と正極端子に直接的に接続される充電ポートを含むことを特徴とする請求項１に記載のダンプトラック。
  5. 　前記受電装置は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記蓄電装置の負極端子と正極端子に接続される充電ポートを含むことを特徴とする請求項１に記載のダンプトラック。
  6. 　前記受電装置は、前記第１および第２のインバータを介して前記第１および第２の走行用モータに接続されるとともに、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記蓄電装置に接続されたパンタグラフであることを特徴とする請求項１に記載のダンプトラック。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のダンプトラックと、前記ダンプトラックの前記受電装置に電力を供給する給電装置と、を備えた給電システム。
  8. 　前記受電装置は、前記第１および第２のインバータを介して前記第１および第２の走行用モータに接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記蓄電装置に接続されたパンタグラフであり、
    　前記給電装置は、前記ダンプトラックの既定の走行経路に含まれる登り坂のみに架設されて前記パンタグラフに電力を供給するトロリー線であることを特徴とする請求項７に記載の給電システム。
  9. 　前記受電装置は、前記第１および第２のインバータを介して前記第１および第２の走行用モータに接続され、前記ＤＣ／ＤＣコンバータを介して前記蓄電装置に接続されたパンタグラフであり、
    　前記給電装置は、前記ダンプトラックの既定の走行経路から外れた給電エリアに設置されて前記パンタグラフに電力を供給する定置充電用架線であることを特徴とする請求項７に記載の給電システム。
  10. 　前記受電装置は、前記蓄電装置の負極端子と正極端子に直接的に接続される充電ポートを含み、
    　前記給電装置は、前記充電ポートへ電力を供給する移動充電車であることを特徴とする請求項７に記載の給電システム。
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