JP2010155523A - 電動アシスト車両用制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】個々人に固有のアシスト量を任意に設定することができる電動アシスト車両用制御システムを提供する。
【解決手段】電動自転車５０の走行中に走行データを取得し無線で送信する走行データ取得部１１と、電動自転車５０に対して着脱可能であり、走行データ取得部１１から無線で送信された走行データを受信し保存する操作ユニット１２と、操作ユニット１２に保存された走行データ及びユーザによる設定入力に基づいて電動自転車５０のアシスト量を演算するパソコン１４とを備え、パソコン１４で演算したアシスト量を操作ユニット１２に保存し、操作ユニット１２に保存したアシスト量を走行データ取得部１１に無線で送信することにより、当該アシスト量で電動自転車５０を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動自転車等のモータによる補助力（アシスト力）が得られる電動アシスト車両に用いて好適な電動アシスト車両用制御システムに関する。

従来、ペダル踏み込み時の踏力に基づいてアシスト制御量を演算により求め、求めたアシスト制御量に基づいてモータへの電力を制御する技術がある（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）。

電動アシスト車両用制御システムには、電源のオン／オフ、アシストの切り替え、ライトのオン／オフ等を行う操作ユニットが含まれる。図１４は、従来の電動自転車に用いられている手元スイッチと呼ばれる操作ユニットを示す概観図である。同図に示す操作ユニット１００は、電動自転車のハンドルのグリップ近傍に取り付けられる。操作ユニット１００には、電源スイッチ１０１、モードスイッチ１０２、ライトスイッチ１０３、残量表示ランプ１０４が設けられており、電源のオン／オフ、アシストの切り替え、ライトのオン／オフを手動で操作できるとともにバッテリ残量を把握することが可能となっている。

電源スイッチ１０１は、これを押す毎にオンとオフが交互に切り替わり、オン時にはシステムが起動する。モードスイッチ１０２は、システム起動状態で「強」、「標準」、「オートマチック」の３段階でアシスト力の切り替えを行うものである。例えば図１５に示すように、「強」モードを選択した場合は、スタート「強」、平地「強」、上り坂「強」、急な上り坂「強」、下り坂「オフ」となり、「標準」モードを選択した場合は、スタート「中」、平地「中」、上り坂「中」、急な上り坂「強」、下り坂「オフ」となり、「オートマチック」モードを選択した場合は、スタート「中」、平地「弱」、上り坂「中」、急な上り坂「強」、下り坂「オフ」となる。

ライトスイッチ１０３は、これを押す毎に点灯と消灯が交互に切り替わる。残量表示ランプ１０４は３段階でバッテリ残量を表示する。

特開平９−２４０５６４号公報 特開平１０−２５０６７０号公報

ところで、従来の電動アシスト車両用制御システムは、アシストの設定が「強」、「標準」、「オートマチック」の３つしかなく、しかもそれぞれのアシスト力が予め設定されており、ユーザが任意に設定することができない。すなわち、個々人に固有のアシスト量を設定することができない。個々人に固有のアシスト量を設定することができれば、例えば、高齢者は体力が弱いことからアシスト量を通常よりも大きく設定することができる。また、ダイエット中の人は負荷を大きくする必要があるので、アシスト量を通常よりも小さく設定することができる。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、個々人に固有のアシスト量を任意に設定することができる電動アシスト車両用制御システムを提供することを目的とする。

本発明の電動アシスト車両用制御システムは、電動アシスト車両に設けられ、前記電動アシスト車両の走行中に走行データを取得し無線で送信する走行データ取得部と、前記電動アシスト車両に対して着脱可能であり、前記走行データ取得部から無線で送信された前記走行データを受信し保存する走行データ保存部と、前記走行データ保存部に保存された前記走行データ及びユーザによる設定入力に基づいて前記電動アシスト車両のアシスト量を演算する外部演算装置とを備え、前記外部演算装置で演算された前記アシスト量を前記走行データ保存部に保存して、前記走行データ保存部に保存された前記アシスト量を前記走行データ取得部に無線で送信することにより、前記アシスト量で前記電動アシスト車両を制御する。

上記構成によれば、ユーザが電動アシスト車両に乗って走行することで、そのときの走行データを走行データ保存部に保存し、外部演算装置が走行データ保存部に保存された走行データとユーザによって入力された設定値とに基づいてアシスト量を演算するので、個々人に固有のアシスト量を任意に設定することができる。これにより、ユーザがダイエット中であればアシスト量を小さく設定することで通常よりも大きな負荷で走行することができる。また、ユーザが高齢で十分な体力が無い場合は、アシスト量を大きく設定することで通常よりも小さな負荷で走行することができる。

また、上記構成において、前記走行データは、前記電動アシスト車両の走行速度を含む。

本発明は、個々人に固有のアシスト量を任意に設定することができる電動アシスト車両用制御システムを提供できる。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る電動アシスト車両用制御システムと該システムを有する電動自転車を示す概略図である。同図において、電動アシスト車両用制御システムは、走行データ取得部１１と、操作ユニット（走行データ保存部）１２と、解施錠部１３と、パーソナルコンピュータ（外部演算装置、以下“パソコン”と呼ぶ）１４とを備える。電動自転車５０は、走行データ取得部１１から供給されるアシスト量でモータ５１への給電を制御するモータ制御部５２と、モータ５１及びモータ制御部５２等に電源を供給するバッテリ（２次電池）５３を有している。走行データ取得部１１と解施錠部１３及び走行データ取得部１１とモータ制御部５２はそれぞれケーブル１５で接続されている。操作ユニット１２は、電動自転車５０のハンドルのグリップ近傍に着脱自在に取り付けられる。解施錠部１３は、電動自転車５０の後輪側のフレームに取り付けられる。

走行データ取得部１１は、主要な機能として、電動自転車５０の走行中に２秒間隔で速度データを取得して無線で送信するとともに、１０秒間隔で速度データの他にアシスト量やバッテリ残量等の他データを取得して無線で送信する。ここで、速度データ以外の他のデータを１０秒間隔で送信することで、通信頻度や通信データを減らし、混信防止と電流削減を達成することができる。操作ユニット１２は、主要な機能として、走行データ取得部１１から無線で送信された走行データ及び他データを受信して保存するとともに表示し、また電動自転車５０から取り外されてパソコン１４に接続された場合はパソコン１４と通信を行い、パソコン１４で演算されたアシスト量を取り込んで保存し、さらに電動自転車５０に取り付けられたときに保存中のアシスト量を走行データ取得部１１に無線で供給する。

図２は、操作ユニット１２の操作面を示す図である。操作ユニット１２は、その操作面に、液晶表示器２０、解施錠表示用ＬＥＤ２１、電源スイッチ２２、モードスイッチ２３、ライトスイッチ２４及び表示切替スイッチ２５を有している。液晶表示器２０にはアシスト状態、速度、本体バッテリ残量等の各種表示が行われる。電源スイッチ２２は、電源をオン／オフするスイッチであり、これを押す毎にオンとオフが交互に切り替わる。モードスイッチ２３は、「強」、「標準」、「オートマチック」、「任意アシスト」の４つのモードの切り替えを行うスイッチである。例えば「強」モードに切り替えた場合、アシスト力は、スタート「強」、平地「強」、上り坂「強」、急な上り坂「強」、下り坂「オフ」となり、「標準」モードに切り替えた場合、スタート「中」、平地「中」、上り坂「中」、急な上り坂「強」、下り坂「オフ」となり、「オートマッチク」モードに切り替えた場合、スタート「中」、平地「弱」、上り坂「中」、急な上り坂「強」、下り坂「オフ」となる。また、「任意アシスト」に切り替えた場合、スタート、平地、上り坂、急な上り坂及び下り坂それぞれにおけるアシスト力がパソコン１４で演算されたアシスト量に基づく値となる。

ライトスイッチ２４は、ライト（電動自転車５０の前照灯）をオン／オフするスイッチであり、これを押す毎にライトの点灯と消灯が交互に切り替わる。なお、液晶表示器２０にはバックライト（図示略）が設けられており、ライトスイッチ２４でライトオン操作が行われるとライトをオンすると同時にバックライトをオンし、ライトオフ操作が行われるとライトをオフすると同時にバックライトをオフする。解施錠表示用ＬＥＤ２１は、解施錠部１３の施錠時に点灯する。表示切替スイッチ２５は、操作ユニット１２の右側面に設けられていて、液晶表示器２０の表示内容の切り替えを行う。表示切替スイッチ２５を押す毎に「走行時間」、「平均速度」、「消費カロリー」、「通算走行距離」に表示内容が切り替わる。図３に各表示内容を示す。同図において、（ａ）は走行時間表示、（ｂ）は平均速度表示、（ｃ）は消費カロリー表示、（ｄ）は通算走行距離表示である。

操作ユニット１２は、図２に示すようにバッテリ（２次電池）２６を内蔵しており、単独動作時すなわち電動自転車５０から取り外されたときにバッテリ２６で動作し、電動自転車５０に取り付けられると電動自転車本体のバッテリ５３から給電を受けるとともに、バッテリ５３からの給電により内蔵のバッテリ２６を充電する。なお、操作ユニット１２は、常時バッテリ２６で動作させることも可能である。

パソコン１４は、主要な機能として、操作ユニット１２との接続時に操作ユニット１２に保存された走行データや他データを取得し、取得した走行データとユーザによる設定入力に基づいて電動自転車５０のアシスト量を演算する。そして、算出したアシスト量を操作ユニット１２に送信する。図４は、パソコン１４でアシスト量を決定する際にパソコン１４のモニタ上に表示される操作画像の一例を示す図である。この操作画面でアシスト量を設定する場合、アシスト量セットアップボタンをクリックし、キーボード等で所望の設定を行う。この設定においては、アシスト量を増減する増減値の入力の他、「ダイエット」、「年齢」、「性別」、「坂道多し」、「平地多し」等に関する情報を入力する。例えば、アシスト力を大きくしたい場合は既存のアシスト量を増加させる値を入力し、逆にアシスト力を小さくしたい場合は既存のアシスト量を減少させる値を入力する。また、高齢で体力が低下している場合は「年齢」と「性別」を入力する。また、ダイエットを行いたい場合は「ダイエット」を入力する。また、坂道の多い土地に住んでいる場合は「坂道多し」を入力する。また、平地に住んでいる場合は「平地多し」を入力する。このように、パソコン１４は走行データ及びユーザによる設定入力に基づいて電動自転車５０のアシスト量を演算し、得られたアシスト量を操作ユニット１２へ送信する。

図５は、走行データ取得部１１及び解施錠部１３の概略構成とモータ制御部５２を含む各部１１、１３及び５２の接続関係を示すブロック図である。同図において、走行データ取得部１１は、アンテナ１１１、無線送受信部１１２及び有線送受信部１１３を有している。アンテナ１１１及び無線送受信部１１２は操作ユニット１２との間で無線通信を行い、操作ユニット１２に走行データ及び他データを送信し、また操作ユニット１２から送信されたアシスト量を受信する。また、受信したアシスト量をモータ制御部５２へ出力する。また、無線送受信部１１２は、操作ユニット１２から送信された解錠信号又は施錠信号を受信した場合、受信した解錠信号又は施錠信号を有線送受信部１１３へ出力する。解施錠部１３は、有線送受信部１１３と有線通信を行う有線送受信部１３１を有している。

図６は、操作ユニット１２及びパソコン１４の概略構成を示すブロック図である。同図において、操作ユニット１２は、アンテナ１２１と、無線送受信部１２２と、制御部１２３と、記憶部１２４と、操作・表示部１２５と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部１２６とを備える。無線送受信部１２２は、走行データ取得部１１の無線送受信部１１２と無線通信を行う。制御部１２３は、操作ユニット１２の各部を制御する。記憶部１２４は、走行データ取得部１１から得られた走行データ及び他データとパソコン１４から得られたアシスト量等を記憶する。なお、記憶部１２４にはフラッシュメモリ等の不揮発性メモリが好適である。操作・表示部１２５は、上述した液晶表示器２０、解施錠表示用ＬＥＤ２１、電源スイッチ２２、モードスイッチ２３、ライトスイッチ２４及び表示切替スイッチ２５を有する。インタフェース部１２６は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ブルートゥース、赤外線、小電力無線又は微弱無線等によってパソコン１４と接続する。

パソコン１４は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）部１４１と、制御部１４２と、演算部１４３と、表示部１４４と、入力部１４５とを備える。インタフェース部１４１は、ＵＳＢ、ブルートゥース、赤外線、小電力無線又は微弱無線等によって操作ユニット１２と接続する。制御部１４２は、パソコン１４の各部を制御する。演算部１４３は、操作ユニット１２から供給された走行データとユーザによる設定入力に基づいて電動自転車５０のアシスト量を演算する。表示部１４４はモニタを含み、パソコン１４の動作における各種表示を行う。入力部１４５は、キーボード、マウス等の入力装置である。

次に、走行データ取得部１１と操作ユニット１２の動作を説明する。
（電動自転車５０の走行中の動作）
図７は、電動自転車５０の走行中における走行データ取得部１１及び操作ユニット１２の動作を示すシーケンス図である。同図において、走行データ取得部１１は、電動自転車５０の走行中に２秒間隔で速度データを取得して操作ユニット１２へ送信する。また、１０秒間隔で速度データとともに他データ（アシスト量、バッテリ残量等）を取得して操作ユニット１２へ送信する。操作ユニット１２は、電源オン状態で、２秒間隔で待ち受けを行い、走行データ取得部１１から送信された速度データを受信すると、操作・表示部１２５に速度表示を行い、さらに受信した速度データを不揮発性メモリである記憶部１２４に保存する。また、他データを受信した場合もそれを操作・表示部１２５に表示するとともに記憶部１２４に保存する。

（操作ユニット１２の電源スイッチ操作時の動作）
図８は、操作ユニット１２の電源スイッチ２２の操作時における走行データ取得部１１及び操作ユニット１２の動作を示すシーケンス図である。同図において、走行データ取得部１１が０．２５秒間隔で待ち受けを行っている間に、ユーザが操作ユニット１２の電源スイッチ２２をオン操作すると、操作ユニット１２は液晶表示器２０を点灯し、さらに解施錠用ＬＥＤ２１を点灯する。次いで、走行データ取得部１１へ電源オンを示す情報を送信し、続けてアシスト量を送信する。なお、アシスト量はパソコン１４で演算されたものである。アシスト量の送信後、ユーザが操作ユニット１２の電源スイッチ２２をオフ操作すると、操作ユニット１２は、液晶表示器２０を消灯し、さらに解施錠用ＬＥＤ２１を消灯する。次いで、走行データ取得部１１へ電源オフを示す情報を送信する。

（操作ユニット１２のモードスイッチ操作時の動作）
図９は、操作ユニット１２のモードスイッチ２３の操作時における走行データ取得部１１及び操作ユニット１２の動作を示すシーケンス図である。同図において、走行データ取得部１１が０．２５秒間隔で待ち受けを行っている間にユーザが操作ユニット１２のモードスイッチ２３を操作すると、操作ユニット１２は、液晶表示器２０の表示の切り替えを行い、「強」、「標準」、「オートマチック」、「任意アシスト」の４つのモードうち、どのモードに切り替えられたかという情報（モード情報）を走行データ取得部１１へ送信する。走行データ取得部１１は、操作ユニット１２から送信された情報を受信すると、当該情報に基づいて、「強」なら「強」のアシスト量でモータ制御部５２を駆動するし、「任意アシスト」ならばすでに取得している「任意アシスト」のアシスト量でモータ制御部５２を駆動する。

（操作ユニット１２のライトスイッチ操作時の動作）
図１０は、操作ユニット１２のライトスイッチ２４の操作時における走行データ取得部１１及び操作ユニット１２の動作を示すシーケンス図である。同図において、走行データ取得部１１が０．２５秒間隔で待ち受けを行っている間に、ユーザが操作ユニット１２のライトスイッチ２４でライトオン操作すると、操作ユニット１２は、液晶表示器２０のバックライトをオンし、さらに走行データ取得部１１へライトオンを示す情報を送信する。その後、ユーザが操作ユニット１２のライトスイッチ２４でライトオフ操作すると、操作ユニット１２は、液晶表示器２０のバックライトをオフし、さらに走行データ取得部１１へライトオフを示す情報を送信する。

（施錠時の動作）
図１１は、電動自転車５０の施錠時における走行データ取得部１１及び操作ユニット１２の動作を示すシーケンス図である。同図において、走行データ取得部１１が、２秒間隔で速度データを取得して操作ユニット１２へ送信している状態で、ユーザが解施錠部１３にて施錠を行うと、解施錠部１３から施錠信号が走行データ取得部１１へ送信される。走行データ取得部１１は、解施錠部１３から送信された施錠信号を受信すると、操作ユニット１２へ施錠データを送信する。走行データ取得部１１は施錠データを送信した後、データ取得及び無線送信を停止し、その後、０．２５秒間隔で待ち受けを行う。操作ユニット１２は、走行データ取得部１１から送信された施錠データを受信すると、解施錠表示用ＬＥＤ２１を点灯させる。その後、２秒間隔で待ち受けを行う。

（操作ユニット１２の取り外し時の動作）
図１２は、電動自転車５０から操作ユニット１２を取り外すときの操作ユニット１２の動作を示すシーケンス図である。同図において、操作ユニット１２が２秒間隔で待ち受けを行っている最中に、ユーザが操作ユニット１２を電動自転車５０から取り外すと、操作ユニット１２は自動的に電源をオフする。操作ユニット１２を電動自転車５０から取り外した状態で使用する場合、電源スイッチ２２をオンする。これにより、操作ユニット１２は内蔵のバッテリ２６で動作する。

（操作ユニット１２の取り付け及び解錠時の動作）
図１３は、操作ユニット１２を電動自転車５０に取り付けて解錠を行うときの走行データ取得部１１及び操作ユニット１２の動作を示すシーケンス図である。同図において、ユーザが操作ユニット１２を電動自転車５０に取り付けると、電動自転車本体側から取り付け信号が供給される。操作ユニット１２は、電動自転車本体側から取り付け信号を受信すると、取り付けデータを走行データ取得部１１へ送信する。走行データ取得部１１は０．２５秒間隔で待ち受けしているときに、操作ユニット１２から送信された取り付けデータを受信すると、操作ユニット１２との間で認証通信を行う。この認証通信は走行データ取得部１１と操作ユニット１２が１対１の関係になっているかどうかを確認するための通信である。走行データ取得部１１は、操作ユニット１２を認証できない場合、他の操作ユニット１２が取り付けられたものとしてその後の動作を行わない。操作ユニット１２の認証ができた場合はその後の動作を行い、３０秒以内に解施錠部１３からの解錠信号を受信すると、解錠データを操作ユニット１２へ送信する。その後、速度データを取得すると、それを操作ユニット１２へ送信する。操作ユニット１２は、走行データ取得部１１との間で上述した認証通信を行い、走行データ取得部１１を認証できると、０．２５秒間隔で待ち受けを開始し、３０秒間に解錠データを受信すると２秒間隔で待ち受けを行い、速度データを受信するとそれを記憶部１２４に保存する。

以上のように本実施の形態の電動アシスト車両用制御システムによれば、電動自転車５０の走行中に走行データを取得し無線で送信する走行データ取得部１１と、電動自転車５０に対して着脱可能であり、走行データ取得部１１から無線で送信された走行データを受信し保存する操作ユニット１２と、操作ユニット１２に保存された走行データ及びユーザによる設定入力に基づいて電動自転車５０のアシスト量を演算するパソコン１４とを備えたので、個々人に固有のアシスト量を任意に設定することができる。これにより、ダイエット中であればアシスト量を小さく設定することで通常よりも大きな負荷で走行することができ、高齢で体力が十分でない場合はアシスト量を大きく設定することで通常よりも小さな負荷で走行することができる。

なお、本実施の形態では、電動自転車５０の走行速度を速度データとして取得するようにしたが、走行速度の他に走行に関わる情報（例えば走行中に切り替えたギアの情報、車輪径の情報、最高速度の情報、平均速度の情報、種別（電動自転車の種別）の情報、バッテリ残量（電動自転車のバッテリ）の情報）を含む走行データとして取得することも可能である。

本発明は、個々人に固有のアシスト量を任意に設定することができるといった効果を有し、電動自転車等のモータによるアシスト力が得られる電動アシスト車両への適用が可能である。

本発明の一実施の形態に係る電動アシスト車両用制御システムと該システムを有する電動自転車を示す概略図 図１の操作ユニットの操作面を示す図 図２の操作ユニットの液晶表示器における表示例を示す図 図１のパソコンでアシスト量を求める際にパソコンのモニタ上に表示される操作画像の一例を示す図 図１の走行データ取得部及び解施錠部の概略構成とモータ制御部を含む各部の接続関係を示すブロック図 図１の操作ユニット及びパソコンの概略構成を示すブロック図 電動自転車の走行中における走行データ取得部及び操作ユニットの動作を示すシーケンス図 図１の操作ユニットの電源スイッチ操作時における走行データ取得部及び操作ユニットの動作を示すシーケンス図 図１の操作ユニットのモードスイッチ操作時における走行データ取得部及び操作ユニットの動作を示すシーケンス図 図１の操作ユニットのライトスイッチ操作時における走行データ取得部及び操作ユニットの動作を示すシーケンス図 電動自転車の施錠時における走行データ取得部及び操作ユニットの動作を示すシーケンス図 電動自転車から操作ユニットを取り外すときの操作ユニットの動作を示すシーケンス図 操作ユニットを電動自転車に取り付けて解錠を行うときの走行データ取得部及び操作ユニットの動作を示すシーケンス図 従来の電動自転車の操作ユニットを示す概観図 従来の電動自転車のアシスト力のモードを説明するための図

符号の説明

１１ 走行データ取得部
１２ 操作ユニット
１３ 解施錠部
１４ パソコン
１５ ケーブル
２０ 液晶表示器
２１ 解施錠表示用ＬＥＤ
２２ 電源スイッチ
２３ モードスイッチ
２４ ライトスイッチ
２５ 表示切替スイッチ
２６、５３ バッテリ
５０ 電動自転車
５１ モータ
５２ モータ制御部
１１１、１２１ アンテナ
１１２、１２２ 無線送受信部
１１３、１３１ 有線送受信部
１２３、１４２ 制御部
１２４ 記憶部
１２５ 操作・表示部
１２６、１４１ インタフェース部
１４３ 演算部
１４４ 表示部
１４５ 入力部

Claims (2)

1. 電動アシスト車両に設けられ、前記電動アシスト車両の走行中に走行データを取得し無線で送信する走行データ取得部と、
   前記電動アシスト車両に対して着脱可能であり、前記走行データ取得部から無線で送信された前記走行データを受信し保存する走行データ保存部と、
   前記走行データ保存部に保存された前記走行データ及びユーザによる設定入力に基づいて前記電動アシスト車両のアシスト量を演算する外部演算装置とを備え、
   前記外部演算装置で演算された前記アシスト量を前記走行データ保存部に保存して、前記走行データ保存部に保存された前記アシスト量を前記走行データ取得部に無線で送信することにより、前記アシスト量で前記電動アシスト車両を制御する電動アシスト車両用制御システム。
2. 前記走行データは、前記電動アシスト車両の走行速度を含む請求項１に記載の電動アシスト車両用制御システム。

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