(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素化された構造といっそう高い信頼性を有する電気駆動装置を装備するボートを作動させるためのシステムを提供する。【解決手段】電気駆動装置を装備するボートを作動させるためのシステムに関するものであり、電気駆動装置のシステムコンポーネントを接続するためにセットアップされたコンポーネントインターフェースを有するコンポーネントコントローラと、コンポーネントコントローラを駆動制御部のシステムバスに接続するためにセットアップされた通信インターフェースとを含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気駆動装置を装備するボートを作動させるためのシステムにおいて、前記電気駆動装置のシステムコンポーネントを接続するためにセットアップされたコンポーネントインターフェースを有するコンポーネントコントローラを含んでおり、さらに、前記コンポーネントコントローラを駆動制御部のシステムバスに接続するためにセットアップされた通信インターフェースを含んでいるシステム。
【請求項２】
前記コンポーネントコントローラは、システムインターフェースに接続されている前記電気駆動装置の固有のシステムコンポーネントを前記通信インターフェースで通有のシステムコンポーネントとして表象するためにセットアップされたアブストラクションモジュールを有することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
単一のコンポーネントインターフェースを介して少なくとも２つの異なるシステムコンポーネントを代替的に接続可能であり、前記コンポーネントコントローラは、接続されているシステムコンポーネントに依存して、そのつど接続されている固有のシステムコンポーネントが通有のシステムコンポーネントとして表象されるようにコンフィギュレーション可能であるようにセットアップされていることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記コンポーネントコントローラの前記コンポーネントインターフェースは信号出力部とセンサ入力部、及びシステムコンポーネントのバスと通信するためのバスインターフェース、好ましくはＣＡＮバス、シリアルバス、ＵＡＲＴ、ＬＩＮ、ＲＳ４８５、又はＲＳ２３２を有することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記システムバスを介して前記コンポーネントコントローラと通信し、前記コンポーネントコントローラを介して走行コマンドを受信するためにセットアップされた接続ユニットコントローラが設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記接続ユニットコントローラは操作者によって走行段を設定するための入力装置と通信し、前記接続ユニットコントローラは設定された走行段に応じて１又は複数のコンポーネントコントローラを前記システムバスを通じて制御して、設定された走行段を実現することを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記接続ユニットコントローラは少なくとも２つのコンポーネントコントローラを１つの組織的な接続ユニットをなすようにまとめ、好ましくは前記電気駆動装置の基本的な走行機能を制御するためにセットアップされていることを特徴とする、請求項５又は請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
少なくとも２つのコンポーネントコントローラと１つの接続ユニットコントローラとが１つの接続ユニットを構成するハウジングの中に共同で収納されていることを特徴とする、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
少なくとも１つのコンポーネントコントローラ及び１つの接続ユニットコントローラと前記システムバスを介して通信するシステムコントローラが設けられており、前記システムコントローラは前記コンポーネントコントローラ及び前記接続ユニットコントローラから状態データを受け取って処理するためにセットアップされていることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
少なくとも１つのコンポーネントコントローラと、１つの接続ユニットコントローラと、１つのシステムコントローラとをそれぞれ有する少なくとも２つの接続ユニットが設けられており、前記接続ユニットの前記システムコントローラは相互に通信をするためにセットアップされており、１つのシステムコントローラがマスタ・システム・コントローラとして機能し、他のすべてのシステムコントローラはスレーブ・システム・コントローラとして作動することを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コンポーネントコントローラは、前記コンポーネントインターフェースに接続されているシステムコンポーネントを認識し、それぞれの固有のシステムコンポーネントに応じて初期化を実行するためにセットアップされていることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
システムコンポーネントとしてバッテリ、電気モータ、充電器具、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣコンバータ、発電機、付随集成装置などが前記コンポーネントコントローラに接続されていることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気駆動装置を装備するボートを、好ましくは１又は複数の電気モータを装備するボートを、及び／又は少なくとも１つの内燃機関と少なくとも１つの電気モータとを含むハイブリッドドライブを装備するボートを作動させるためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボートを電気駆動装置によって駆動することが知られており、この場合、電気モータのさまざまに異なる取り付け方式が基本的に知られている。内燃機関の分野でも知られる、ボートの内部空間でのプロペラシャフトのシャフト設備への直接的な電気モータの取り付け方式や、ボートの内部空間でのＺドライブ又はセールドライブへの電気モータの取り付け方式の他、電気モータがボートの胴体の外部にたとえば船外モータの形態で配置される取り付け方式、又は胴体の下で駆動ゴンドラに配置される取り付け方式、又は操舵設備に設けられたポットドライブに配置される取り付け方式もさらに知られている。
【０００３】
ボート駆動装置の電気モータへ電気エネルギーを供給するために、ボートに相応のバッテリパックを設けることが知られている。バッテリパックのバッテリを、たとえば陸電接続部に接続された充電器具を通じて充電することができ、それは、ボートが陸電接続部の領域にいる限りにおいてであり、すなわち、典型的には港にいる限りにおいてである。そのために通常、ボートには充電器具が設けられており、これを通じてバッテリパックのバッテリのコントロールされた充電を実現することができる。このとき充電器具はボートそのものに設けられていてよく−この場合にはＡＣ充電と呼ばれる−、又は、充電器具は陸上にあってよく、ボートが直流電流の供給を直接受ける−この場合にはＤＣ充電と呼ばれる−。
【０００４】
電気モータによる駆動に加えて内燃機関も有するハイブリッドシステムでは、基本的に２通りの異なるバリエーションが知られる。
【０００５】
第１のバリエーションでは、電気モータと内燃機関がボートのシャフト設備に対して共同で作用し、それにより、内燃機関及び／又は電気モータを通じてのプロペラの単独での駆動又は同時の駆動が選択的に可能である。両方の駆動装置を相応の伝動装置を介してシャフト設備へ入力結合可能である。電気モータと内燃機関はいずれも相応に同時に、又は相前後して、伝動装置を介してシャフト設備に作用し、及びそれに伴ってプロペラに作用する。
【０００６】
第２のバリエーションでは電気モータだけがプロペラに作用し、内燃機関は、電気モータへの供給とバッテリパックのバッテリの充電とを行う発電機と結合される。それにより、ボートが陸電接続部の領域にないときでも、バッテリパックのバッテリを充電することができる。このバリエーションでは、走行のために利用される電気モータへのエネルギー供給はバッテリパックを通じて行うことができ、又は、電気モータと同時の発電機の動作を通じて行うことができる。
【０００７】
さらに、ボートに設けられる再生エネルギー変換器によって、たとえば、たとえばボートの屋根に配置される太陽電池によって、又はボートに設けられる風力発電機によって、バッテリパックのバッテリをさらに充電することが知られている。
【０００８】
電気駆動装置の作動のために設けられるシステムは、本来の電気駆動装置への供給の他、船内の他の電力消費部へ供給をするために、たとえば通信装置、照明、及び船上のその他の電力消費部であって電気駆動装置と直接接続されていないものへ供給をするために、利用することもできる。
【０００９】
相応のシステムは、たとえば欧州特許出願公開第２３３００３０Ａ２号明細書から公知である。
【００１０】
公知のシステムでは、たとえば上記の従来技術から知られる中央のシステム制御部が、システムのそれぞれのコンポーネントに合わせて個別に適合化されることが必要となる。それに応じてシステムコンポーネントの簡単な交換を行うことはできず、常に、あらためてプログラミングを行わなければならず、それは、このようにしてコンポーネント交換の後に、又は故障の後に、システムの機能をあらためて準備するためである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
公知の従来技術を前提とした上で、本発明の課題は、簡素化された構造といっそう高い信頼性とを提供する、電気駆動装置を装備するボートを作動させるためのシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
簡素化された構造といっそう高い信頼性とを有するシステムは、請求項１の構成要件を有するシステムによって提供される。好ましい発展例は、発明の詳細な説明、従属請求項、及び図面から明らかとなる。
【００１３】
それに応じて、電気駆動装置を装備するボートを作動させるためのシステムが提案され、このシステムは、電気駆動装置のシステムコンポーネントを接続するためにセットアップされたコンポーネントインターフェースを有するコンポーネントコントローラと、コンポーネントコントローラを走行制御部のシステムバスに接続するためにセットアップされた通信インターフェースとを含んでいる。
【００１４】
コンポーネントコントローラが、電気駆動装置のシステムコンポーネントを接続するためのコンポーネントインターフェースと、コンポーネントコントローラをシステムバスに接続するための通信インターフェースとを含むことにより、コンポーネントコントローラは、たとえばバッテリ、電気モータ、発電機、変換機、又は内燃機関駆動装置などであってよい固有の物理的なシステムコンポーネントと、システムバスとの間のいわば中間リンクとして機能する。
【００１５】
それにより固有のシステムコンポーネントは、コンポーネントコントローラを介してのみ走行制御部のシステムバスと通信し、それに対して、システムコンポーネントとシステムバスとの直接的な通信は行われない。それにより、走行制御部のシステムバスが明確に定義されていてよく、高いロバスト性で確実に構成されていてよい。システムコンポーネントを交換するときのシステムバスの適合化が、それに応じて必要なくなる。すなわち、システムコンポーネントと接続されたそれぞれのコンポーネントコントローラが間に介在しており、システムバスのために固有のシステムコンポーネントの信号、状態、及びデータ通信の伝達と前処理をそれぞれ担う。さらにシステムバスからのシステムコンポーネントの分断が行われ、それにより、個別のシステムコンポーネントの故障がシステムバスに障害を起こすことがあり得ない。
【００１６】
電気モータを装備するボートを作動させるためのシステムとは、特に、少なくともボートの走行のために必要なシステムコンポーネントを含み、相互に関係づけるシステムを意味する。電気モータを装備するボートを走行させるには、プロペラやジェットドライブを有する、電気モータを含んでいる本来の駆動装置の他、たとえばバッテリの形態で、又は発電機の形態で設けられていてよい、電気モータのためのエネルギー供給部も設けられる。さらにこのようなシステムは、システムの操作者によって所望の走行段を設定するための入力ユニットを含んでいる。
【００１７】
本来の走行のために必要である上記のシステムコンポーネントの他、電気モータを装備するボートを作動させるためのシステムは、たとえばバッテリを充電するための充電器具、直流／直流コンバータ、直流／交流コンバータ、発電機、複数の付随電力消費部、たとえば通信機器、ポジションライト、ナビゲーション機器、娯楽機器、照明、調理器具、冷却機器など、その他の付随システムコンポーネントも有することができる。
【００１８】
コンポーネントコントローラはアブストラクションモジュールを有するのが特別に好ましく、これにより、システムインターフェースに接続されている電気駆動装置の固有のシステムコンポーネントが通信インターフェースで通有のシステムコンポーネントとして表象される。
【００１９】
アブストラクションモジュールにより、コンポーネントコントローラはそれぞれの固有のシステムコンポーネントを通有のレベルで抽象化することが可能となり、それにより、システムコンポーネントを上位の走行制御部又はシステム制御部によって容易に認識し、反応し、制御することができる。
【００２０】
通有のシステムコンポーネントとは、接続されているシステムコンポーネントの固有の技術的パラメータを顧慮する必要なしに、システムを作動させるために必要な制御パラメータ及び状態パラメータ並びにデータ通信及び／又は制御コマンドを一般的な形で有しているシステムコンポーネントを意味する。
【００２１】
たとえばバッテリ又はバッテリパックの場合、制御パラメータとして、スイッチオン信号がシステム始動のために必要であり得る。通有のコンポーネントではコマンド「スイッチオン」だけが存在する−そしてコンポーネント固有の変換はコンポーネントコントローラにより、コンポーネントインターフェースを介して接続されたバッテリ又はバッテリパックの固有の特性を参照しながら行われる。それに応じて、システム始動時にバッテリパックをスイッチオンするコマンドが通信インターフェースでシステムバスを介して受信されると、コンポーネントコントローラが、コンポーネントインターフェースに接続されているバッテリに応じてこのコマンドを変換し、それは、第１のバッテリ型式ではたとえば１２Ｖイグニション信号が送られ、第２のバッテリ型式では２４Ｖイグニション信号が送られ、第３のバッテリ型式では負荷リレーを切り換えるためのパルスが送られることによる。
【００２２】
状態パラメータとして、たとえば充電状態をバッテリからコンポーネントコントローラに送ることができ、そして、この充電状態が通信インターフェースに、たとえば百分率の充電状態又は具体的な残存容量を抽象化した上で提供される。
【００２３】
それにより、コンポーネントコントローラに接続されている１つのシステムコンポーネント型式のすべてのシステムコンポーネントが同じように振るまう。換言すると通信インターフェースでは、バッテリの具体的な技術的特徴に関わりなく、１つの通有のバッテリが常に同じように表象されて呼びかけられる。
【００２４】
さらに別の例として、たとえばただ１つの走行段を走行コマンドとして与えることができる通有の電気モータとしての電気モータを挙げることができる。それに応じて上位の走行制御部により、システムバスを介してたとえば走行コマンド「半分の力で前進」、「全力で前進」、「全力で後退」、又はたとえば百分率の走行コマンド「８０％で前進」、「２０％で後退」などを送ることができ、そして、これがコンポーネントコントローラで、コンポーネントインターフェースに接続されている固有の電気モータについての相応の回転数設定、トルク設定、又は出力設定へと変換されて、コンポーネントインターフェースに接続されているそれぞれのパワーエレクトロニクスに即した制御コマンドへと変換される。
【００２５】
通信インターフェースでは、電気モータの場合、たとえば状態パラメータも、たとえば温度も、好ましくは百分率による温度も、コンポーネントインターフェースを介して接続されているそれぞれの固有の電気モータについて許容される最高温度に関して送られる。上位の走行制御部は、固有の電気モータの絶対的な温度負荷耐久性に関わりなく、それに応じて現在の百分率による温度負荷を読み取ることができる。
【００２６】
換言すると、システムバスを介してコンポーネントコントローラと通信する上位の制御部は、コンポーネントインターフェースを介してコンポーネントコントローラに接続されているシステムコンポーネントに直接的かつ一般的に呼びかけることができ、固有のシステムコンポーネントの技術的な特殊性や固有のスペックを顧慮しなくてよい。同様に上位の制御部は、状態パラメータやデータ通信もただ１つの通有のフォーマットで受信する。
【００２７】
それに応じて上位の制御部では、システムコンポーネントを交換するとき−たとえば高性能のモータを取り付けるときや、容量の大きいバッテリパックをバッテリパックと取り換えるとき−にも、何ら変更を行わなくてよく、システム全体がメンテナンスしやすくスケーリング可能に構成されていてよい。
【００２８】
単一のコンポーネントインターフェースに少なくとも２つの異なるシステムコンポーネントを代替的に接続可能であり得るのが好ましく、コンポーネントコントローラは、接続されているシステムコンポーネントに依存して、そのつど接続されている固有のシステムコンポーネントが通有のシステムコンポーネントとして表象されるようにコンフィギュレーション可能であってよい。
【００２９】
それによりシステムコンポーネントを、たとえばバッテリや電気モータを、１つのコンポーネントコントローラへ代替的に接続することができる。換言すると、コンポーネントコントローラのコンポーネントインターフェースにバッテリが接続されているとき、通信インターフェースでは通有のバッテリが表象され、同じコンポーネントコントローラのコンポーネントインターフェースに、バッテリに代えて電気モータが接続されているとき、通信インターフェースでは通有の電気モータが表象される。それにより、単一の型式のコンポーネントコントローラによって、通信インターフェースに接続されているシステムコンポーネントに応じて、そのつど相応の通有のシステムコンポーネントを表象することができ、各々の型式のシステムコンポーネントについて固有のコンポーネントコントローラを設ける必要がない。コンポーネントコントローラを、これに接続された固有のシステムコンポーネントに合わせて適合化して、相応のパラメータが更新されるようにするだけでよい。換言すると、コンポーネントコントローラが−相応のパラメータ化によって、及び／又はデータ通信用の相応の変換テーブルを利用することで、及び／又は相応の内部の配線によって、通信インターフェースに接続されたそのつどのシステムコンポーネントに合わせて適合化されることによって、コンポーネントコントローラの初期化が行われる。
【００３０】
それによりボートのシステム全体で、多数の異なる型式のシステムコンポーネントの接続部について、又はさらに全部の型式のシステムコンポーネントの接続部について、同一のコンポーネントコントローラを設けるという可能性がもたらされる。それにより、システム内部で可能な同一部品の数が増え、このことはメンテナンス性やコストにも好ましい効果を及ぼす。
【００３１】
このようにして、システムコンポーネント及び／又はコンポーネントコントローラをたとえば故障の発生時に、上位の制御部で介入を行う必要なく、相互に交換することも可能である。システムコントローラは、コンポーネントコントローラを通じて表象される通有のコンポーネントを引き続き制御する。
【００３２】
コンポーネントインターフェースに電気モータが配置されているコンポーネントコントローラが故障したときは、電気モータをたとえば故障したコンポーネントコントローラから切断し、純粋な走行動作にとって本質的ではない機能中のコンポーネントコントローラに−たとえばコンポーネントインターフェースに陸電接続部の充電器具が接続されているコンポーネントコントローラに、接続することができる。それにより海上での非常事態のとき、１つのコンポーネントインターフェースが故障したときでも走行動作を相応に維持することができる。
【００３３】
コンポーネントコントローラが原則として任意のシステムコンポーネントと接続されていてよいことにより、たとえばバッテリと、又は電気駆動装置の電気モータのパワーエレクトロニクスと、又はバッテリを充電するための充電器具と、又はバッテリを充電するための発電機と接続されていてよいことにより、及び、そのために設けられるコンポーネントコントローラが常に同一に構成されることにより、この場合には上位の制御部のプログラミングの簡素化された構成に加えて、装置の効率的な構造も提供することができる。それに加えて、このようにして１つのコンポーネントコントローラが失陥したときに他のコンポーネントコントローラがその代わりを務めることができるように、システムの冗長性を構築することもできる。
【００３４】
このようにして、ボートの走行機能及びこれに伴って操作性を維持し、このようにして冗長的で安全なシステムを構築することが可能である。
【００３５】
システムバスを介してコンポーネントコントローラと通信する接続ユニットコントローラが設けられ、これを介してコンポーネントコントローラが走行コマンドを受信するのが好ましい。接続ユニットコントローラは、操作者によって走行段を設定するための入力装置と、たとえば遠隔アクセルレバーと通信するのが特別に好ましく、接続ユニットコントローラは、設定された走行段に応じて、１又は複数のコンポーネントコントローラをシステムバスを介して制御し、設定された走行段を実現する。
【００３６】
接続ユニットコントローラは、少なくとも２つのコンポーネントコントローラを、特にコアシステムとしての１つの組織的な接続ユニットをなすようにまとめて、基本的な走行機能を制御するのが好ましい。
【００３７】
接続ユニットコントローラは、所望の走行段を設定する装置と、たとえば電気駆動装置のそのつどの走行段が相応に設定される遠隔アクセルレバーと、通信をするのが好ましい。それにより、遠隔アクセルペダルと接続ユニットコントローラとの間の直接的な通信を通じて、接続ユニットコントローラは、通有のシステムコンポーネントとしてのコンポーネントコントローラにより表象されるそれぞれのコンポーネントを、基本的な走行機能に関して制御することができる。
【００３８】
たとえば接続コントローラに送られる、遠隔アクセルレバーを介して操作者により設定される走行コマンドを通じて、接続ユニットコントローラはシステムバス及び通信インターフェースを介して、呼びかけられたコンポーネントコントローラに走行コマンドを直接的に送ることができる。
【００３９】
それに応じて接続ユニットコントローラは、一方では接続ユニットを組織化するために、及び他方ではそれぞれの走行コマンドを処理するために利用することができ、それにより、この場合には短い反応時間及び特に短いシステム始動時間も実現することができる。システムの迅速な起動と走行コマンドの具体化が特に意義が大きいのは、ボートの操作時に迅速な反応が必要なときであり、たとえば、非常停止操作を実行しなければならない非常停止状況が突然発生したときであり、又は、その他の操作機能に意義があるときである。
【００４０】
それに応じて、システムコントローラやさらにはボート全体のネットワークを参与させることなく、そのつどの走行コマンド又は走行段希望を遠隔アクセルレバーから接続ユニットコントローラへ、及びこれから内部の通信バスを介して接続ユニット内部でそれぞれのコンポーネントコントローラへ送ることで、走行コマンドを直接的かつダイレクトに送ることが可能である。それによりボートの操作性を迅速に確立し、高いロバスト性を維持することができる。
【００４１】
好ましい発展例ではシステムコントローラは、相応の初期化によって接続ユニットコントローラとしての役目も果たすためにセットアップされている。それにより別個の接続ユニットコントローラを省略することができ、システムの同一部品の数をいっそう増やすことができる。
【００４２】
コンポーネントコントローラと接続ユニットコントローラは、接続ユニットと呼ぶハウジングの中で構造的にまとめられているのが好ましい。それに応じて接続ユニットコントローラと複数のコンポーネントコントローラとで成り立つ接続ユニットでは、コンポーネントコントローラの通信インターフェースと接続ユニットコントローラの通信インターフェースとの間で、接続ユニットの内部に設けられるシステムバスを介して通信が行われる。このシステムバスは、たとえば公開されているプロトコルを通じて、たとえばＣＡＮｏｐｅｎバスやその他の標準化されているプロトコルを通じて、通信をするシステムバスであってよい。あるいは、プロプライエタリ・プロトコルを採用することもできる。
【００４３】
各々のコンポーネントコントローラと各々の接続ユニットコントローラと各々のシステムコントローラとはいずれも独自のマイクロプロセッサを含んでおり、これを通じて相応のアプリケーションを処理することができ、これを通じて相応のバスを介しての通信を展開することができる。
【００４４】
システムには、少なくとも１つのコンポーネントコントローラと、１つの接続ユニットコントローラと、１つのシステムコントローラとをそれぞれ有する少なくとも２つの接続ユニットが設けられていてもよく、この場合には各接続ユニットの各システムコントローラが相互に通信し、１つのシステムコントローラがマスタ・システム・コントローラとして機能し、他のすべてのシステムコントローラはスレーブ・システム・コントローラとして作動する。
【００４５】
このようにして分散型のシステムをボートで提供することができ、たとえば１つを超える電気モータを有する電気駆動装置が設けられている場合、各々の電気モータ及びこの電気モータに付属するバッテリパックに、それぞれ１つの接続ユニットが割り振られる。他の接続ユニットは、たとえば電気モータから間隔をおいて設けられる発電機のために設けられていてよい。バッテリパックも、これに付属する電気モータから間隔をおいてボートに配置される場合には、独自の接続ユニットを備えていてよい。個々の接続ユニットのシステムコントローラが相互に通信をすることで、このような分散型のシステムも容易にスケーリング可能であり、容易にメンテナンス可能なように構築することができる。
【００４６】
特別に好ましい実施形態ではコンポーネントコントローラは、コンポーネントインターフェースを介して接続されているシステムコンポーネントを基礎とした上で、どのシステムコンポーネントが正しく接続されているかを認識して、それに応じて、それぞれの固有のシステムコンポーネントに即して初期化を実行するためにセットアップされている。
【００４７】
本発明の好ましいその他の実施形態について、以下の図面の説明によって詳しく説明する。図面は次のものを示す。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】記載されているシステムアーキテクチャを示す模式図である。
【図２】インプリメントのレイヤ構造を示す模式図である。
【図３】保守作業アクセスを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下において、図面を参照しながら好ましい実施例について説明する。その際には、異なる図面において同じ部材、類似する部材、又は同じ働きをする部材には同一の符号が付されており、冗長さを回避するために、これらの部材について繰り返しとなる説明は部分的に省略する。
【００５０】
図１には、接続ユニット（Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  Ｂｏｘ）の中に少なくとも１つのコンポーネントコントローラ（Ｄｅｖｉｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ  −  ＤＣＵ）が設けられ、コンポーネントインターフェースを介してこれを個々のシステムコンポーネント（Ｄｅｖｉｃｅ）と接続可能であるシステムが模式的に示されている。
【００５１】
さらに接続ユニットコントローラ（Ｂｏｘ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ  −  ＢＣＵ）が設けられており、これによってコンポーネントコントローラを接続ユニットの中で組織化し、システムバスを介して制御することができる。
【００５２】
コンポーネントコントローラには、ハードウェア制御部の他、コンポーネントインターフェースを介して接続される固有のシステムコンポーネントを通有のシステムコンポーネントとして、システムバスへと向かう通信インターフェースで表象することを可能にするアブストラクションモジュール（Ａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎ）も設けられている。
【００５３】
コンポーネントコントローラでは、コンポーネントコントローラに具体的に接続されているシステムコンポーネントが通有のシステムコンポーネントへと抽象化されるアブストラクションモジュールのアブストラクションの他、コンポーネントインターフェースでも相応の制御信号をシステムコンポーネントに出力することができる。
【００５４】
たとえばコンポーネントコントローラのコンポーネントインターフェースでは、バッテリの接続にあたって、バッテリを動作モードにするために相応のイグニション電圧を出力することができる。そのために、接続ユニットコントローラがシステムバスを介して接続ユニット内部で、バッテリが接続されているコンポーネントコントローラにバッテリをスイッチオンする要求を送ったときに、たとえば１２Ｖのイグニション電圧をバッテリに送ることができる。それに対して別のバッテリ型式の場合には、コンポーネントコントローラはそのコンポーネントインターフェースで、それぞれの固有のバッテリ型式に合わせた別のイグニション電圧が送られるように、又は、別様の状態にあるイグニション信号若しくはスイッチオン信号がバッテリへ送られるように構成されていてよい。
【００５５】
さらに、コンポーネントコントローラはそれぞれのシステムコンポーネントについて、基本的な制御機能と安全性機能を担うことができる（Ｌｏｗ  ｌｅｖｅｌ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ＆  ｓａｆｅｔｙ）。
【００５６】
コンポーネントインターフェースを介してのシステムコンポーネントとのデータ通信も可能にするために、コンポーネントインターフェースを介してシステムコンポーネントとのバス通信を実行することもできる。このことは、たとえばＣＡＮバスを準備することによって、又はＵＡＲＴ、ＬＩＮ、ＲＳ４８５、ＲＳ２３２、それぞれのシステムコンポーネントと通信できるその他のバスなどのシリアルバスによって実現することができる。
【００５７】
システムコンポーネントとのバス通信は、通信インターフェースを介してのシステムバスとコンポーネントコントローラとの通信からは独立している。換言すると、システムバスがシステムコンポーネントと直接的に通信するのではなく、システムコンポーネントとのデータ交換はコンポーネントコントローラを介在させた上でのみ行われる。したがって、システムバスとシステムコンポーネントとの直接的な通信は可能ではない。むしろシステムコンポーネントとの通信は、システムバスの視点からすると、それぞれのコンポーネントコントローラを介してのみ行われる。
【００５８】
一例として挙げるバッテリは、それ自体としてコンポーネントインターフェースを介してその温度、充電度、現在の放電、残存容量、又はボート駆動にとって重要であり得るその他のパラメータを伝送する。
【００５９】
コンポーネントコントローラに、コンポーネントインターフェースを介してたとえば電気モータが接続されているとき、コンポーネントインターフェースはモータのパワーエレクトロニクスと接続されて、パワーエレクトロニクスから提供されるセンサ信号を相応に通信インターフェースで一般的な形で提供し、それぞれの電気モータについての固有の知見をシステムバスへ転送する必要がない。換言すると、たとえば電気モータから回転数、印加しているトルク、出力、温度、及びその他のパラメータをコンポーネントインターフェースを介してコンポーネントコントローラへ送ることができ、そしてコンポーネントコントローラが固有のデータを抽象化して、通信インターフェースを介して通有的に提供する。
【００６０】
さらに、このケースではコンポーネントコントローラを通じて、接続ユニットコントローラからシステムバスを介して受けた相応の走行コマンドを、それぞれの電気モータの固有のパワーエレクトロニクスに対する固有の走行信号又は動作信号へと変換し、コンポーネントインターフェースを介してそれぞれのパワーエレクトロニクスに提供することが可能である。それに応じてコンポーネントコントローラは、電気駆動装置の操作者により遠隔アクセルレバーを通じて設定される走行段で固有の電気モータを作動させるように、パワーエレクトロニクスに指示することができる。
【００６１】
さらにコンポーネントコントローラでは、コンポーネントインターフェースを介して接続されているシステムコンポーネントに依存して、接続されているシステムコンポーネントに依存して決まる基本的な制御機能の他、同時に、その固有のシステムコンポーネントについての基本的な安全性機能もインプリメントすることができる。たとえばそのつど接続されているシステムコンポーネントの、たとえば電気モータの知見を踏まえた上で、電流制限、トルク制限、又は温度制限などをすでにコンポーネントコントローラで、接続されているシステムコンポーネントについて固有的にインプリメントすることができる。それに応じて、接続ユニットコントローラから走行コマンドが伝送されると、コンポーネントコントローラが設定されている安全性パラメータを斟酌し、場合により、インプリメントされている安全性機能を発揮させ、このようにして、接続されているシステムコンポーネントの損傷や過負荷を回避する。
【００６２】
コンポーネントコントローラには、コンポーネントインターフェースを介して接続されているシステムコンポーネントの切り換えをするために、特に、スイッチ、ヒューズ、電流測定器又は電圧測定器などの電流マネジメントコンポーネントが設けられていてよく、このようにして、それぞれの接続されているシステムコンポーネントの切り換えを所要の切り換え電圧又は切り換え電流で可能にするとともに、他方ではヒューズを通じて、そこでシステムコンポーネントが損傷し得ることを防止する。
【００６３】
接続ユニットコントローラはそれぞれの接続ユニットのマスタとしての役目を果たすことができ、コンポーネントコントローラを通じて抽象化された論理上のシステムコンポーネントをナンバリングし、監視する。少なくとも１つの抽象化されたバッテリ、抽象化されたモータ、及び抽象化されたアクセルグリップを見出すことができれば、接続ユニットコントローラは走行のための基本的な機能も提供する。このようにして、電気駆動装置によるボートの純粋な走行が簡単に高いロバスト性で、かつエラーを減らしながら可能となり、機能を引き続き良好にチェックすることができる。このようにして、迅速なシステム始動や、システム始動後の迅速な操作性に関わる設定も実現することができる。
【００６４】
さらに接続ユニットには、システムコントローラ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）が設けられていてよく、これは一方ではシステムバスを介して通信される状態や信号を受け取り、他方では、システム又はボートのその他の周辺から提供される情報も処理する。たとえばシステムコントローラは、１つを超える接続ユニットが存在する場合に相応の全体システム状態を判定できるようにするために、他の接続ユニットとの通信も担うことができる。
【００６５】
それに応じてシステムコントローラは、たとえば全体的なシステム状態を中央の表示ユニットへ伝送し、異なるバッテリパックの負荷を相互に補償し、充電器具が使用されるときに充電電流を異なるバッテリパックへ効率的に配分し、全体システムに存在しているその他の負荷を、たとえば本来の電気駆動装置とは関係しない付随電力消費部や追加の電力消費部を、効率的なシステムの活用が得られるように均衡させることもできる。さらにシステムコントローラを通じて、発電機によるハイブリッドシステムでのバッテリの充電を、又は電気駆動装置システムでの内燃機関による駆動の切り換えによって生じる状態を、全体的な配分や負荷均衡化にあたって考慮することもできる。
【００６６】
システムコントローラは、接続ユニットコントローラとコンポーネントコントローラとの通信のために接続ユニットに設けられるシステムバスと接続されており、ネットワークを介して、それぞれのシステムに、及び特に他の接続ユニットに存在する他のシステムコントローラと接続されている。さらにシステムコントローラは、ボート全体の通信ネットワークに、特にボートバスに、たとえばＮＭＥＡ２ｋバスにも接続されていてよく、それは、同時に他の電力消費部や環境条件に関わる情報もシステム状態の表象に取り入れ、又は到達距離の予想やその他のシステム状態を得られるようにするためである。
【００６７】
各々の接続ユニットに設けられているシステムコントローラは、他の接続ユニットの他のシステムコントローラとのネットワークを通じてネットワークを形成するが、ただ１つのシステムコントローラだけがマスタとして機能し、それに対して、他のシステムコントローラはスレーブとして機能する。このようにして、多数の接続ユニットを有するシステムの任意のスケーリング可能性が可能である。
【００６８】
システムコントローラは、ＮＭＥＡ２ｋバスへの接続の他、抽象化される全体のシステムコンポーネントデータを相応に収集し、このようにして、システム全体のエネルギーマネジメントを実践するとともに、個々の接続ユニットをまとめて１つの全体システムにする。
【００６９】
システムコントローラは、システムコンポーネントと接続ユニットのツリーに準じて開発することができ、それにより、すべての接続ユニットが１つの完全なシステムをなすように相互に結合される。
【００７０】
システムコントローラのマスタはコンフィギュレーションファイルから、それぞれの接続ユニットがどのように相互に接続されているかを認識し、システムエラーが発生した場合に、特定の接触が成立したり解消されたりするように決定を下すことができる。
【００７１】
さらにマスタ・システム・コントローラは、エネルギーマネジメント戦略を実践、定義することもでき、これが船内のそれぞれのエネルギー生成装置やエネルギー消費コンポーネントに適用される。
【００７２】
さらにマスタ・システム・コントローラは情報を集め、警告やエラーを認識することができ、それによりこれに反応して、これをそのつどの操作者に通信し、又はシステム・イベント・ログに記録する。
【００７３】
さらにマスタ・システム・コントローラには、システムに設けられている異なる表示部を相互に接続し、これらを表示クライエント又はディスプレイクライエントとして作動させる表示サーバが設けられていてよく、この場合、異なるディスプレイが同じデータを踏まえた上で異なる表象を供給することもできる。マスタ・システム・コントローラは、たとえばスマートフォンやタブレットなどのモバイルハンディ機器とも通信することができ、このようにして同じくシステムデータを表示する。
【００７４】
さらに、マスタ・システム・コントローラはサービス・アクセス・ポイントとしての役目を果たすことができ、サービス技術者がマスタ・システム・コントローラによって、たとえば暗号化されたチャネルを介してシステムへログインすることができ、エラーを発見することができ、又はソフトウェアアップデートをインストールすることができる。１つの考えられるインプリメントが図３にある。
【００７５】
システムコントローラと組み合わされた、複数のコンポーネントコントローラと１つの接続ユニットコントローラとをベースとする接続ユニットの構造により、各々のシステムコンポーネントを個別に制御しなければならない従来式に構成されたシステムと比べて、必要なケーブル接続の数や長さを有意に減らすことができる。ケーブル接続を減らすことで、さらに、全体システムの信頼度も向上させることができる。
【００７６】
接続ユニットで、又は接続ユニットを収容するハウジング構造で、高電圧分配が意図されるのも好ましく、この場合、たとえば第１のレイヤには接続ユニットコントローラ、コンポーネントコントローラ、及びシステムコントローラが設けられていてよく、第２のレイヤには、たとえばコンポーネントコントローラと接続ユニットコントローラとシステムコントローラとを構成する配線板の下方には、高電圧分配部が配置されていてよい。
【００７７】
接続ユニットコントローラとコンポーネントコントローラとの間の通信に関してはシステムバスが設けられるのが好ましく、これを用いて、抽象化されたシステムコンポーネントの情報を、又は抽象化されたコンポーネント情報パッケージを、コンポーネントインターフェースと接続ユニットコントローラとの間で交換することができる。そのために、たとえばＣＡＮｏｐｅｎプロトコル、その他の標準化されたプロトコル、又はプロプライエタリ・プロトコルを適用することができる。
【００７８】
このようにして非常走行機能のための主要構造も提供することができ、そのために、コンポーネントコントローラと接続ユニットコントローラからなる組み合わせが、非常走行機能を提供するのに十分であるように設けられる。非常走行機能のための通信は、たとえば遠隔アクセルグリップが接続されている接続ユニットコントローラと、少なくとも１つのコンポーネントコントローラとの間で行われる。接続ユニットコントローラとコンポーネントコントローラとの間の通信は、第三者の他の通信相手に対してそれ自体で閉鎖されたシステムバスを介して行われる。
【００７９】
接続ユニットが、コンポーネントコントローラ、接続ユニットコントローラ、及びシステムコントローラを含むように接続ユニットに閉鎖されて設けられていてよく、このようなシステムバスを介して通信をする。それ以外のコンポーネントはそこでは許容されないので、コンポーネントコントローラ、接続ユニットコントローラ、及びシステムコントローラの間で通信をするためのバスは接続ユニットの内部でこれらのコンポーネントによってのみ占有され、外部から作用するその他のコンポーネントから、たとえばサードパーティーベンダーから、このバスを介して通信することはできない。
【００８０】
個々の接続ユニットの間での通信、及び特に個々の接続ユニットのシステムコントローラの間での通信は、たとえばイーサネット接続を通じて成立させることができる。
【００８１】
表示ディスプレイ及びたとえば多機能ディスプレイ（ＭＦＤ）、ボートネットワークなどへの接続が、ボート内部のイーサネット接続を通じて実現されるのも好ましい。
【００８２】
各々のコンポーネントコントローラと各々の接続ユニットコントローラと各々のシステムコントローラは、いずれもそれぞれ独自のマイクロプロセッサを含んでおり、これを通じて相応のアプリケーションを処理することができ、また、これを通じて相応のバスを介しての通信を展開することができる。
【００８３】
インプリメントの構造に関しては、図２に見られる通り、電気駆動装置のコンポーネントを接続することができるコンポーネントインターフェース（Ｈａｒｄｗａｒｅ）に関してコンポーネントコントローラのコード（Ｄｒｉｖｅｒ）が別個のレイヤに設けられるレイヤ構造が意図される。それぞれのシステムコンポーネントの固有の制御パラメータと状態パラメータのアブストラクションが通有のシステムコンポーネントのレベルへと抽象化されるアブストラクションモジュール（Ｈａｒｄｗａｒｅ  Ａｂｓｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）も、独自のレイヤに設けられている。
【００８４】
個々のレイヤ相互の区分は、ソフトウェアが、固有のシステムコンポーネントへの直接的な結合なしに、それぞれそれ自体でカプセル化されたクラスに書き込まれることによって実現することができる。
【００８５】
可能な限りフレキシブルであるために、ソフトウェアコードはレイヤアーキテクチャで提供される。ハードウェア・アブストラクション・レイヤには、異なる優先順位のタスクを同時に実行することを容易にする簡単なラウンド・ロビン・スケジューラも設けられる。
【００８６】
さらに、通信プロトコル（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）と本来のアプリケーションコード（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ）は、固有のハードウェア及びその他のレイヤから完全に切り離されている。
【００８７】
それに応じてこのシステムの構造では、固有のシステムコンポーネントを開発する開発者は、このような固有のシステムコンポーネントの信頼度が高く確実なインプリメントに焦点を合わせることができ、その際に、システムの残りの部分を考慮に入れなくてよい。それに応じて、さまざまに異なる大量のシステムコンポーネントと大量の付随コンポーネントとを有する高度に複雑なシステムを、簡単なやり方で確実に構築することができる。検知された各々のシステムコンポーネントが固有のシステム・コンポーネント・クラスのインスタンスに入れられ、それに応じてアブストラクションモジュールにより、内部のＣＡＮｏｐｅｎバスでは論理的なシステムコンポーネント又は通有のシステムコンポーネントとして表象される。
【００８８】
コードは、相応のデザインパターンをベースとして、及びコンポーネント固有のデータ全体が含まれている相応のデータバンクに基づいて、自動式に生成されるのが特別に好ましい。これに加えて、コンポーネントアブストラクション、データ型式、トランスファオブジェクト、及びコンポーネントエラーについてのデータも、このようなデータバンクにおいて定義される。このようなデータバンクを利用することで、コンポーネント固有のデータの一切の変更やアップデートをすべてのハードウェアプラットフォームで、及び特にコンポーネントコントローラでも接続ユニットコントローラでもシステムコントローラでも、自動的に取り込んでインプリメントすることができる。このようにして、分散型の制御構造から生じる複雑性を低減し、又は除去することができる。中央のデータ定義が存在しているからである。すなわち、通常ならばこれら両方の側でインターフェースが定義されなければならない。抽象化された又は通有のシステムコンポーネントをアブストラクションモジュールを通じて提供するコンポーネントコントローラが提供されることに基づき、異なる開発者によるプログラミングによって通常発生するシステムエラーを低減し、又は回避することができる。
【００８９】
換言すると、個々のレイヤの間のインターフェースの明確な定義、及びコードの定義と生成の中央での格納に基づき、首尾一貫していてエラーを低減するシステム、又はエラーのないシステムを実現することができる。
【００９０】
さらに、コンポーネントコントローラ、接続ユニットコントローラ、システムコントローラ、及び通信を通じての異なる接続ユニットの接続部を有する構造に基づき、システムコントローラは中央のアップデート機能によって、新たなソフトウェア又は更新されたデータをシステム全体のすべてのコントローラへ相互に伝達することができ、それにより、常に首尾一貫したバージョンが、マスタ・システム・コントローラ及びスレーブ・システム・コントローラに存在することになる。
【００９１】
マスタ・システム・コントローラ及びスレーブ・システム・コントローラは、コンポーネントコントローラ及び接続ユニットコントローラを強制して、新たなソフトウェアをそれぞれのブートローダでインプリメントさせるとともに、ＣＡＮバスを介してそれぞれのコンポーネント又はシステムコンポーネントへ送らせる。
【００９２】
システムコンフィギュレーションそのものも中央でのソフトウェア分配を通じて、及び特に中央のファイルを通じて実現することができ、このファイルはたとえばサービス技術者により編集されてからマスタ・システム・コントローラに伝送され、そしてマスタ・システム・コントローラがこのデータを相応にさらに分配する。
【００９３】
ＧＵＩ及びその他のユーザインターフェースがたとえばＱＴ／ＱＭＬを通じて書き込まれていてよく、それにより、これらが相応に異なるプラットフォームを通じて、同じコードベースに基づいてポータブルなものになる。
【００９４】
コンポーネントコントローラは別個のハードウェアコンポーネントとして、たとえばプラグインモジュールの形態で設けられるのが好ましい。たとえばその場合、たとえばバッテリ、電気モータ、発電機、変換機、内燃機関などであり得る接続されるべき各々の固有の物理的なシステムコンポーネントについて、別々のコンポーネントコントローラが設けられる。
【００９５】
適用可能である限りにおいて、本発明の範囲から外れることなく、各実施例に記載されている個々の構成要件のすべてを相互に組み合わせることができ、及び／又は入れ替えることができる。
【図１】
2018100080.tif 000003
【図２】
2018100080.tif 000004
【図３】
2018100080.tif 000005
【外国語明細書】
2018100080000001.pdf