(57)【要約】【課題】制御回路の構成を変更することなく車輌の機能変更に対応することが可能な電動車輌の分散制御システムを提供する。【解決手段】本発明に係る電動車輌の分散制御システムは、１つのメインモジュール１と複数のサブモジュール２、６、７から構成され、各モジュールには制御回路が搭載されて、各サブモジュールの制御回路によって各サブモジュールの動作が制御されると共に、メインモジュール１の制御回路１１によって全モジュールの動作が統合制御される。メインモジュール１の制御回路１１は、起動時に各サブモジュールと通信して、各サブモジュールの特性情報を収集し、収集された全てのサブモジュールの特性情報に基づいて、制御回路１１自身の初期化を実行する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのメインモジュールと少なくとも１つのサブモジュールを含む複数のモジュールから構成され、各モジュールには制御回路が搭載されて、各サブモジュールの制御回路によって各サブモジュールの動作が制御されると共に、メインモジュールの制御回路によって全モジュールの動作が統合制御される電動車輌の分散制御システムであって、メインモジュールの制御回路は、
起動時に各サブモジュールと通信して、各サブモジュールの特性情報を収集する特性情報収集手段と、
収集された全てのサブモジュールの特性情報に基づいて、全モジュールを統合制御するために必要な、メインモジュールの制御回路自身の初期化を実行する初期化手段
とを具えていることを特徴とする電動車輌の分散制御システム。
【請求項２】
前記メインモジュールの初期化手段は、車輌全体として最適な車体性能を決定する手段を有し、該車体性能として、車輌の走行速度、トルク等の走行性能に関して最適となる、各サブモジュールの最適制御範囲を決定する請求項１に記載の電動車輌の分散制御システム。
【請求項３】
前記メインモジュールの初期化手段は、車輌全体として最適な車体性能を決定する手段を有し、該車体性能として、車輌の走行速度、トルク等の走行性能に関して最も低い性能のサブモジュールの性能に合わせて各サブモジュールが発揮すべき性能を決定する請求項１に記載の電動車輌の分散制御システム。
【請求項４】
前記サブモジュールの１つとして、電動モータを制御するモータモジュールを含み、前記メインモジュールの特性情報収集手段によって収集される特性情報には、電動モータの最大速度、最大トルク、速度−トルク関係、速度−効率関係、トルク−効率関係、必要電圧、必要電流、及び制御応答性の中から選択される少なくとも１つの情報が含まれている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の電動車輌の分散制御システム。
【請求項５】
前記サブモジュールの１つとして、電動モータに電力を供給するバッテリモジュールを含み、前記メインモジュールの特性情報収集手段によって収集される特性情報には、バッテリの最大電圧、最大電流、最大電力、最大容量、回生充電の可否、回生最大電流、及びバッテリパック数の中から選択される少なくとも１つの情報が含まれている請求項１乃至請求項４の何れかに記載の電動車輌の分散制御システム。
【請求項６】
前記サブモジュールの１つとして、各種情報の表示を制御するモジュールを含み、前記メインモジュールの特性情報収集手段によって収集される特性情報には、速度表示桁数、出力表示桁数、及び走行距離表示桁数から選択される少なくとも１つの情報が含まれている請求項１乃至請求項５の何れかに記載の電動車輌の分散制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータを駆動源として走行する電動車輌における分散制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の機能モジュールから構成される電動車輌において、各機能モジュールに制御回路を搭載して、各機能モジュールをそれぞれの固有情報に基づいて動作させる制御方式が提案されている(特許文献１)。
【特許文献１】特開２００４−３５０３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の電動車輌においては、メインとなる機能モジュール(メインモジュール)が他の機能モジュール(サブモジュール)に指令を与えて、車輌の走行全体を制御する構成が採用されているが、メインモジュールから１つのサブモジュールへの指令は、そのサブモジュールにのみ有効なものであり、そのサブモジュールを仕様の異なる他のサブモジュールと交換する場合には、その都度、メインモジュールの制御回路の機能(ソフトウエア)を交換後のサブモジュールに合わせた機能に変更する必要があった。
【０００４】
しかしながら、電動車輌においては、今後の普及拡大や商品拡充を考慮した場合、例えばモータを低出力のものから高出力のものに交換したり、バッテリを再生充電禁止品から再生充電可能品に交換したり、二輪駆動方式から三輪駆動方式に変更する等、種々の機能変更が頻繁に行なわれるものと予想される。
この場合、従来の電動車輌では、機能変更の度にメインモジュールの制御回路のソフトウエアを新たに開発せねばならず、このために多大な労力が必要となる問題があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、制御回路の構成を変更することなく車輌の機能変更に対応することが可能な電動車輌の分散制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電動車輌の分散制御システムは、１つのメインモジュールと少なくとも１つのサブモジュールを含む複数のモジュールから構成され、各モジュールには制御回路が搭載されて、各サブモジュールの制御回路によって各サブモジュールの動作が制御されると共に、メインモジュールの制御回路によって全モジュールの動作が統合制御される。
ここで、メインモジュールの制御回路は、
起動時に各サブモジュールと通信して、各サブモジュールの特性情報を収集する特性情報収集手段と、
収集された全サブモジュールの特性情報に基づいて、全モジュールを統合制御するために必要な、メインモジュールの制御回路自身の初期化を実行する初期化手段
とを具えている。
【０００７】
上記本発明の電動車輌の分散制御システムにおいては、メインモジュールによる各サブモジュールの統合制御に際して、先ず、メインモジュールの制御回路が各サブモジュールの特性情報(最大出力や定格出力等の基本性能、特性、動作条件等の情報)を収集し、収集された全てのサブモジュールの特性情報に基づいて、メインモジュールの制御回路自身の初期化を実行し、車輌全体として最適な車体性能(モータ最大出力、最適制御範囲、使用可能な機能等)を決定する。
従って、仮に１つのサブモジュールが仕様の異なる他のサブモジュールと交換された場合にも、交換後のサブモジュールから特性情報が収集され、変更後のサブモジュールの仕様に応じた適切な車体性能が決定されるので、各サブモジュールは、各々の制御回路による制御の下、交換後のサブモジュールとの間で整合のとれた動作を行なうことになる。
【０００８】
具体的構成において、前記メインモジュールの初期化手段は、車輌全体として最適な車体性能として、車輌の走行速度、トルク等の走行性能に関して最適となる、各サブモジュールの最適制御範囲を決定する。
或いは、前記メインモジュールの初期化手段は、車輌全体として最適な車体性能として、車輌の走行速度、トルク等の走行性能に関して最も低い性能のサブモジュールの性能に合わせて各サブモジュールの性能を決定する。
【０００９】
又、具体的構成においては、前記サブモジュールの１つとして、電動モータを制御するモータモジュールを含み、前記メインモジュールの特性情報収集手段によって収集される特性情報には、電動モータの最大速度、最大トルク、速度−トルク関係、速度−効率関係、トルク−効率関係、必要電圧、必要電流、及び制御応答性の中から選択される少なくとも１つの情報が含まれている。
これによって、モータモジュールが他の機能構成に変更された場合にも、初期化によって、変更後のモータモジュールと整合のとれた動作が実現される。
【００１０】
他の具体的構成においては、前記サブモジュールの１つとして、電動モータに電力を供給するバッテリモジュールを含み、前記メインモジュールの特性情報収集手段によって収集される特性情報には、バッテリの最大電圧、最大電流、最大電力、最大容量、回生充電の可否、回生最大電流、バッテリパック数の中から選択される少なくとも１つの情報が含まれている。
これによって、バッテリモジュールが他の機能構成に変更された場合にも、初期化によって、変更後のバッテリモジュールと整合のとれた動作が実現される。
【００１１】
更に他の具体的な構成においては、前記サブモジュールの１つとして、各種情報の表示を制御する手元モジュールを含み、前記メインモジュールの特性情報収集手段によって収集される特性情報には、速度表示桁数、出力表示桁数、及び走行距離表示桁数から選択される少なくとも１つの情報が含まれている。
これによって、手元モジュールが他の機能構成に変更された場合にも、初期化によって、変更後の手元モジュールと整合のとれた動作が実現される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電動車輌の分散制御システムによれば、サブモジュールに追加や機能変更があった場合にも、メインモジュールの制御回路の構成を変更することなくサブモジュールの追加や機能変更に対応することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
［第１実施形態］
本発明に係る第１実施形態の電動車輌は、図１に示す如く、メインモジュール(１)に対して、脱着式のバッテリモジュール(２)が接続されると共に、表示回路(３)、スイッチ等(４)、並びにモータ(５)が接続されている。
【００１４】
メインモジュール(１)は、制御回路(11)、起動回路(12)、１２Ｖの制御電源(13)、モータ電源(14)及びモータ駆動回路(15)を具え、制御回路(11)は表示回路(３)及びスイッチ等(４)と信号線を介して接続されると共に、メインモジュール(１)から表示回路(３)へ１２Ｖの電源電圧が供給される。
又、モータ駆動回路(15)は、モータ(５)と信号線を介して接続されると共に、モータ(５)へ駆動電力を供給する。
【００１５】
バッテリモジュール(２)は、制御回路(21)及び電池(22)を具え、制御回路(21)は通信線を介してメインモジュール(１)と接続されると共に、電池(22)からメインモジュール(１)へ５０Ｖの電源電圧が供給される。
【００１６】
上記電動車輌においては、スイッチ等(４)の操作に応じて、メインモジュール(１)の起動回路(12)が動作すると、メインモジュール(１)の制御回路(11)がバッテリモジュール(２)の制御回路(21)から電池(22)の特性情報を収集し、その結果に基づいて、表示回路(３)やモータ(５)に制御指令を発する。
これによって、バッテリモジュール(２)の機能変更にも対応することが可能となる。
【００１７】
［第２実施形態］
本発明に係る第２実施形態の電動車輌は、図２に示す如く、メインモジュール(１)に対して、脱着式のバッテリモジュール(２)、手元モジュール(６)、及びモータモジュール(７)が接続されている。
バッテリモジュール(２)は、制御回路(21)及び電池(22)を具え、制御回路(21)は通信線を介してメインモジュール(１)と接続されると共に、電池(22)からメインモジュール(１)及びモータモジュール(７)へ５０Ｖの電源電圧が供給される。
【００１８】
手元モジュール(６)は、制御回路(61)、表示回路(３)及びスイッチ等(４)を具え、通信回線を介してメインモジュール(１)と接続されると共に、メインモジュール(１)から１２Ｖの電源電圧が供給される。
モータモジュール(７)は、制御回路(71)、モータ電源(72)、モータ駆動回路(73)及びモータ(５)を具え、通信回線を介してメインモジュール(１)と接続されると共に、メインモジュール(１)から１２Ｖの電源電圧が供給される。
【００１９】
上記電動車輌においては、手元モジュール(６)のスイッチ等(４)の操作に応じて、メインモジュール(１)の起動回路(12)が動作すると、メインモジュール(１)の制御回路(11)が、バッテリモジュール(２)、手元モジュール(６)及びモータモジュール(７)から各種の特性情報、例えばバッテリモジュール(２)の電池(22)が再生充電禁止品であるか再生充電可能品であるかの情報や、手元モジュール(６)の表示回路(３)による速度表示が何桁表示であるかの情報や、モータモジュール(７)のモータ(５)の出力に関する情報等を収集する。
【００２０】
そして、メインモジュール(１)の制御回路(11)は、収集した特性情報に基づいて、車輌全体として最適な車体性能を決定する。例えば、バッテリモジュール(２)の電池(22)を再生充電禁止品から再生充電可能品に交換した場合は、モータモジュール(７)に対して再生制御を許可する。又、手元モジュール(６)の表示回路(３)による速度表示が３桁表示から２桁表示に変更された場合は、最高速度が時速９９ｋｍ未満となるようにモータ出力指令を制限する。又、モータモジュール(７)のモータ(５)を低出力(例えば１ｋｗ)のものから高出力(例えば２ｋｗ)のものに交換した場合、車輌の出力が高出力(２ｋｗ)となるようにモータ出力指令を変更する。
【００２１】
この様にして、メインモジュール(１)の制御回路(11)は、収集した特性情報に基づいて、バッテリモジュール(２)、手元モジュール(６)及びモータモジュール(７)を統合制御するための初期化を実行する。
この結果、バッテリモジュール(２)、手元モジュール(６)及びモータモジュール(７)は、何れかのモジュールの変更後も、それぞれの制御回路(21)(61)(71)によって、互いに整合のとれた動作を行なう。
【００２２】
［第３実施形態］
本発明に係る第３実施形態の電動車輌は電動二輪型から電動三輪型に変更した例であって、図３に示す如く、メインモジュール(１)に対して、脱着式のバッテリモジュール(２)、手元モジュール(６)、及び２つのモータモジュール(７)(８)が接続されている。
バッテリモジュール(２)は、制御回路(21)及び電池(22)を具え、制御回路(21)は通信線を介してメインモジュール(１)と接続されると共に、電池(22)からメインモジュール(１)及び両モータモジュール(７)(８)へ５０Ｖの電源電圧が供給される。
【００２３】
手元モジュール(６)は、制御回路(61)、表示回路(３)及びスイッチ等(４)を具え、通信回線を介してメインモジュール(１)と接続されると共に、メインモジュール(１)から１２Ｖの電源電圧が供給される。
一方のモータモジュール(７)は、制御回路(71)、モータ電源(72)、モータ駆動回路(73)及びモータ(51)を具え、通信回線を介してメインモジュール(１)と接続されると共に、メインモジュール(１)から１２Ｖの電源電圧が供給される。他方のモータモジュール(８)は、制御回路(81)、モータ電源(82)、モータ駆動回路(83)及びモータ(52)を具えている。
【００２４】
上記電動車輌においては、手元モジュール(６)のスイッチ等(４)の操作に応じて、メインモジュール(１)の起動回路(12)が動作すると、メインモジュール(１)の制御回路(11)が、バッテリモジュール(２)、手元モジュール(６)及びモータモジュール(７)(８)から各種の特性情報を収集する。
【００２５】
そして、メインモジュール(１)の制御回路(11)は、収集した特性情報に基づいて、車輌全体として適切な車体性能を決定する。例えば、バッテリの能力(バッテリ容量、最大出力電流等)に対してモータの出力が大きい場合には、２つのモータモジュール(７)(８)の必要電力の合計及び必要電流の合計がそれぞれバッテリの能力を超えないように制御量が決定される。具体的には、バッテリが両モータに２ｋｗの出力を発生させる能力を持っている場合に、各モータの最大出力が２ｋｗ(合計で４ｋｗ)であるときは、各モータの必要電力及び必要電流が２分の１になるように制御量が決定される。
或いは、２つのモータモジュール(７)(８)の出力が異なる場合、出力の小さい方のモータの出力に合わせて、電動車輌全体の性能を決定する。
【００２６】
この様にして、メインモジュール(１)の制御回路(11)は、バッテリモジュール(２)、手元モジュール(６)及びモータモジュール(７)(８)を統合制御するための初期化を実行する。
この結果、バッテリモジュール(２)、手元モジュール(６)及びモータモジュール(７)(８)は、何れかのモジュールの変更後も、それぞれの制御回路(21)(61)(71)(81)によって、互いに整合のとれた動作を行なう。
【００２７】
［第４実施形態］
本発明に係る第４実施形態の電動車輌は、図４に示す如く、車載ＬＡＮ(９)を構築して、該車載ＬＡＮ(９)に対して、メインモジュール(１)、バッテリモジュール(２)、手元モジュール(６)、及びモータモジュール(７)を接続したものである。
該電動車輌においては、車載ＬＡＮ(９)を介して、メインモジュール(１)と他のモジュール(２)(６)(７)との間の通信が行なわれ、上記第２実施形態と同じ動作が実現される。
この様に車載ＬＡＮ(９)を利用することによって、ハードウエア的な拡張ポートの制限が解消され、新たなサブモジュールを自由に追加することが可能となる。
【００２８】
［制御フロー］
図５は、上記第２実施形態における制御フローを表わしている。
先ずメインモジュール(１)において、制御電源(13)がオンとなると、１２Ｖの電源電圧が手元モジュール(６)及びモータモジュール(７)へ供給されると共に、バッテリモジュール(２)に対して起動信号が供給される。この結果、メインモジュール(１)、手元モジュール(６)、モータモジュール(７)及びバッテリモジュール(２)においてはそれぞれの制御回路が起動し、モジュール内が初期化される(Ｓ１、Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１)。
【００２９】
その後、メインモジュール(１)においては、各サブモジュールと通信を行なって、各モジュールと通信とを確立し、各モジュールの特性情報を収集する(Ｓ２)。
これに応じて、手元モジュール(６)、モータモジュール(７)及びバッテリモジュール(２)においては、メインモジュール(１)と通信を行なって、メインモジュール(１)との接続を確立し、メインモジュール(１)へ特性情報を送信する(Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２)。
【００３０】
そこで、メインモジュール(１)は、収集した特性情報に基づいて車体性能を決定し、初期化を実行する(Ｓ３)。具体的には、モータ最大出力の決定、モータの最適制御範囲の判定、使用可能な機能の判定等を行なう。
続いて、メインモジュール(１)においては、初期化完了を手元モジュール(６)、モータモジュール(７)及びバッテリモジュール(２)へ通知する(Ｓ４)。これに応じて、手元モジュール(６)、モータモジュール(７)及びバッテリモジュール(２)は、メインモジュール(１)からの初期化完了を受信する。
【００３１】
その後、メインモジュール(１)、手元モジュール(６)、モータモジュール(７)及びバッテリモジュール(２)においては、それぞれの制御回路による通常処理に移行する(Ｓ５、Ｓ１３、Ｓ２３、Ｓ３３)。
メインモジュール(１)の制御回路による通常処理においては、手元モジュール(６)、モータモジュール(７)及びバッテリモジュール(２)について決定した車体性能に基づいて、各サブモジュールを統合制御するための指令が生成され、各サブモジュール(６)(７)(２)へ送信される。この結果、各サブモジュール(６)(７)(２)の制御回路による通常処理においては、他のサブモジュールとの間で整合のとれた動作が行なわれることになる。
【００３２】
上述の如く、本発明に係る電動車輌においては、サブモジュールを交換する必要が生じた場合、単にサブモジュールの交換だけでメインモジュールの制御回路を変更する必要がないので、機能の変更を極めて簡易に行なうことが出来る。
又、生産段階においても、各種のサブモジュールの組合せによって豊富な商品のラインアップを実現することが出来る。
【００３３】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、メインモジュールは、各サブモジュールの特性を連続値として保持する構成に限らず、テーブル等の手段により離散値として保持する構成も採用可能である。又、車輌全体の能力のボトルネックとなっているサブモジュールについては表示モジュールの表示手段等を用いて告示する構成を採用することも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る電動車輌の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る電動車輌の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る電動車輌の第３実施形態の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る電動車輌の第４実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る電動車輌の第２実施形態における制御フローを示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
(１)  メインモジュール
(11)  制御回路
(12)  起動回路
(13)  制御電源
(14)  モータ電源
(15)  モータ駆動回路
(２)  バッテリモジュール
(21)  制御回路
(22)  電池
(６)  手元モジュール
(61)  制御回路
(７)  モータモジュール
(71)  制御回路
(５)  モータ
【図１】
2008301600.tif 000003
【図２】
2008301600.tif 000004
【図３】
2008301600.tif 000005
【図４】
2008301600.tif 000006
【図５】
2008301600.tif 000007