JP7319270B2 - Mobile radio equipment, drive units, mobiles and mobile communication systems - Google Patents
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Description
本発明は、移動体用無線装置、駆動ユニット、移動体および移動体用通信システムに関し、例えば人力駆動機構を有する移動体の車体に取り付けられた受信端末に電波を出射する移動体用無線装置、駆動ユニット、移動体および移動体用通信システムに関する。 The present invention relates to a mobile wireless device, a drive unit, a mobile and a communication system for mobile, for example, a mobile wireless device that emits radio waves to a receiving terminal attached to a body of a mobile having a human-powered drive mechanism, It relates to drive units, mobiles and communication systems for mobiles.
自転車に取り付けられたコンポーネントと制御装置との間の情報の送受信を無線通信を用いて行うことが知られている(例えば特許文献1)。電動補助自転車の制御ユニットをクランク軸付近に設けることが知られている(例えば特許文献2)。 It is known to transmit and receive information between a component attached to a bicycle and a control device using wireless communication (for example, Patent Document 1). It is known to provide a control unit of an electrically assisted bicycle near the crankshaft (for example, Patent Document 2).
自転車等の人力駆動機構を有する移動体に取り付けられた送信装置と受信端末とが無線通信を行うときに、送信装置が全方位に電波を放出すると消費電力が大きくなる。 2. Description of the Related Art When wireless communication is performed between a transmitting device attached to a moving body having a human-powered drive mechanism such as a bicycle and a receiving terminal, power consumption increases if the transmitting device emits radio waves in all directions.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、消費電力を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress power consumption.
本発明は、人力駆動機構を有する移動体の車体に取り付けられ、前記車体に取り付けられた受信端末に送信する情報を生成する生成部と、前記車体に取り付けられ、前記情報を含む電波を、地面の方向に伝搬する電波の強度が前記受信端末の方向に伝搬する電波の強度より大きくなるように出射する出射部と、を備える移動体用無線装置である。 The present invention includes a generation unit attached to a vehicle body of a mobile body having a human-powered drive mechanism and generating information to be transmitted to a receiving terminal attached to the vehicle body; and an emitting unit that emits the radio waves so that the intensity of the radio waves propagating in the direction of is greater than the intensity of the radio waves propagating in the direction of the receiving terminal.
上記構成において、前記受信端末は、前記地面で反射された電波を受信する構成とすることができる。 In the above configuration, the receiving terminal may be configured to receive radio waves reflected by the ground.
上記構成において、前記出射部は、基板と前記基板の表面に設けられ前記情報を含む電波を出射するアンテナとを備え、前記出射部は、前記表面が前記地面を向くように前記車体に取り付けられる構成とすることができる。 In the above configuration, the emitting section includes a substrate and an antenna provided on the surface of the substrate and emitting radio waves containing the information, and the emitting section is attached to the vehicle body so that the surface faces the ground. can be configured.
上記構成において、前記出射部は、前記地面の方向に伝搬する電波の強度が前記受信端末の方向に伝搬する電波の強度より大きくなるような指向性を有するアンテナを備える構成とすることができる。 In the above configuration, the output unit may include an antenna having directivity such that the intensity of radio waves propagating in the direction of the ground is greater than the intensity of radio waves propagating in the direction of the receiving terminal.
上記構成において、前記出射部と前記受信端末との間には金属製部材が配置され、前記出射部と前記地面との間には金属製の部材が配置されない構成とすることができる。 In the above configuration, a metallic member may be arranged between the emitting portion and the receiving terminal, and no metallic member may be arranged between the emitting portion and the ground.
上記構成において、前記金属製部材は、前記生成部および前記出射部を前記車体に搭載し、上方および側方に金属壁を有し、前記地面の方向に開放され、前記出射部は、前記金属製部材の前記地面の方向に配置される構成とすることができる。 In the above configuration, the metal member mounts the generating portion and the emitting portion on the vehicle body, has metal walls on upper and lateral sides, and is open in the direction of the ground. It can be configured to be arranged in the direction of the ground of the product member.
上記構成において、前記受信端末は、表示装置に設けられ、前記情報は、前記表示装置に表示させる情報である構成とすることができる。 In the above configuration, the receiving terminal may be provided on a display device, and the information may be information to be displayed on the display device.
上記構成において前記移動体は二輪車である構成とすることができる。 In the above configuration, the moving body may be a two-wheeled vehicle.
上記構成において、前記受信端末は前記二輪車のハンドルに取り付けられ、前記出射部は前記二輪車の車体のうち運転者の直下または前記運転者より下でありかつ前記運転者より後方に取り付けられる構成とすることができる。 In the above configuration, the receiving terminal is attached to the steering wheel of the two-wheeled vehicle, and the output unit is attached directly below the driver or below and behind the driver in the vehicle body of the two-wheeled vehicle. be able to.
本発明は、上記移動体用無線装置と、電動補助自転車の車輪を駆動するモータに駆動電力を供給する駆動回路と、を備える駆動ユニットである。 The present invention is a drive unit comprising the mobile wireless device described above and a drive circuit for supplying drive power to a motor for driving a wheel of an electrically assisted bicycle.
本発明は、上記移動体用無線装置を備える移動体である。 The present invention is a mobile body comprising the mobile wireless device described above.
本発明は、人力駆動機構を有する第1移動体に取り付けられた第1受信端末と、前記第1移動体に取り付けられ、前記第1受信端末に送信する第1情報を生成する第1生成部と、前記第1移動体に取り付けられ、前記第1情報を含む電波を、地面の方向に伝搬する電波の強度が前記第1受信端末の方向に伝搬する電波の強度より大きくなるように出射する出射部と、第2移動体に取り付けられ、前記出射部が地面の方向に出射した電波を受信する第2受信端末と、前記第2移動体に取り付けられ、前記第1情報に基づき第2情報を生成する第2生成部と、を備える移動体用通信システムである。 The present invention includes a first receiving terminal attached to a first moving body having a human-powered driving mechanism, and a first generation unit attached to the first moving body and generating first information to be transmitted to the first receiving terminal. and, attached to the first moving body, emits radio waves containing the first information such that the intensity of the radio waves propagating in the direction of the ground is greater than the intensity of the radio waves propagating in the direction of the first receiving terminal. a second receiving terminal attached to a second moving body for receiving radio waves emitted by the emitting part toward the ground; and a second receiving terminal attached to the second moving body, receiving second information based on the first information. and a second generation unit that generates a communication system for mobiles.
本発明によれば、消費電力を抑制するができる。 According to the present invention, power consumption can be suppressed.
以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
人力駆動機構を有する移動体の例として電動補助自転車について説明する。図1は、実施例1における電動補助自転車の外観を示す図である。電動補助自転車の進行方向をX方向(前方向が+X方向、後ろ方向が-X方向)X方向に直交する水平方向をY方向(左方向が+Y方向、右方向が-Y方向)および垂直方向をZ方向(上方向が+Z方向、下方向が-Z方向)とする。 A power-assisted bicycle will be described as an example of a moving body having a human-powered drive mechanism. FIG. 1 is a diagram showing the appearance of a battery-assisted bicycle according to Embodiment 1. FIG. The traveling direction of the electric assisted bicycle is the X direction (forward direction is +X direction, rearward direction is -X direction), horizontal direction perpendicular to X direction is Y direction (left direction is +Y direction, right direction is -Y direction) and vertical direction. is the Z direction (the upward direction is the +Z direction and the downward direction is the -Z direction).
図1に示すように、電動補助自転車である自転車100は、フレーム80、ハンドル81、ステム82、サドル83、前照灯84、前輪85、後輪86およびクランク87等を有する。運転者(搭乗者)は、サドル83に座りハンドル81を握る。
As shown in FIG. 1, a
フレーム80には蓄電装置90および制御ユニット10が設けられている。前輪85にはモータ92および回転センサ93が設けられている。クランク87にはトルクセンサ94が設けられている。ハンドル81にはブレーキセンサ95が設けられている。
蓄電装置90は、例えば二次電池である。蓄電装置90は、家庭用電力および/またはモータ92が発電した電力により充電され、モータ92、前照灯84、制御ユニット10、表示操作装置70および/またはテールランプに電力を供給する。
The
モータ92は例えば三相直流ブラシレスモータである。モータ92は、運転者の人力をアシストするとき(アシスト動作時)に前輪85を駆動し、回生ブレーキを動作させるとき(回生動作時)に前輪85の回転から電力を回生し蓄電装置90に供給する。回転センサ93は例えばホール素子であり、モータ92の回転を検出する。図1は、モータ92が前輪85を駆動する前輪駆動の例であるが、モータ92が後輪86を駆動する後輪駆動、モータ92が前輪85および後輪86を駆動する両輪駆動、またはモータ92がクランク軸を駆動するセンタ駆動でもよい。
Motor 92 is, for example, a three-phase DC brushless motor. The
クランク87、ペダル、チェーン等は自転車100を人力で駆動するための人力駆動機構として機能する。トルクセンサ94は運転者の踏み込みによりクランク87に生じるトルクを検出する。ブレーキセンサ95は、運転者がブレーキ操作を行ったことを検出する。
The
図2は、実施例1における表示操作装置および制御ユニットのブロック図である。図2に示すように、制御ユニット10は、制御回路12、モータ駆動回路14および通信装置16を備えている。
FIG. 2 is a block diagram of the display operation device and the control unit in the first embodiment. As shown in FIG. 2, the
制御回路12は、CPU(Central Processing Unit)またはMPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサと、ROM(Read Only Memory)および/またはRAM(Random Access Memory)等の記憶装置と、を有する。 The control circuit 12 has a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro Processing Unit), and a storage device such as a ROM (Read Only Memory) and/or a RAM (Random Access Memory).
制御回路12は、回転センサ93、トルクセンサ94およびブレーキセンサ95から入力される信号に基づきモータ駆動回路14を制御する。例えば、制御回路12は、アシスト動作時に回転センサ93およびトルクセンサ94からの信号等に基づき運転者をアシストする量を算出しモータ92を駆動させる。制御回路12は、回生動作時に回転センサ93およびブレーキセンサ95からの信号に基づき回生ブレーキ量を算出しモータ92を制御する。制御回路12は、前照灯84の点灯および消灯を制御する。
Control circuit 12 controls motor drive circuit 14 based on signals input from
モータ駆動回路14は、例えば三相ブリッジインバータ回路を含む。モータ駆動回路14は、アシスト動作時は蓄電装置90からモータ92に駆動電力を供給し、回生動作時はモータ92から蓄電装置90に回生電力を供給する。
Motor drive circuit 14 includes, for example, a three-phase bridge inverter circuit. The motor drive circuit 14 supplies drive power from the
通信装置16は、表示操作装置70と無線通信を行う。例えば、制御回路12は、表示操作装置70に送信する情報(例えば表示操作装置70に表示させる情報)を生成する。通信装置16は、制御回路12が生成した情報を表示操作装置70に送信する。通信装置16は、表示操作装置70から、運転者が表示操作装置70を操作した内容の情報およびブレーキセンサ95の情報を受信する。
The
表示操作装置70は、光センサ71、入力装置72、照明装置73、表示装置74、通信装置76および制御装置75を備えている。運転者は、表示操作装置70を用い制御ユニット10を制御する。また、表示操作装置70は、制御ユニット10から出力される情報を表示する。
The
光センサ71は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトIC(Integrated Circuit)および/またはCdSセル等であり、受光することで環境の照度を検出する。光センサ71は、受けた光の強度に対応する信号を制御装置75に出力する。
The
照明装置73は、LED(Light Emitting Diode)および/またはLCD(Liquid Crystal Display)のバックライト等である。照明装置73は、バックライトのように表示装置74の視認性を向上させる。照明装置73は、点灯することで運転者に情報を提供してもよい。照明装置73は、制御装置75の指示により点灯および消灯する。
The
入力装置72は、操作ボタンおよび/または操作スイッチ等である。運転者は、入力装置72を操作することで、例えば前照灯84の点灯および消灯、アシスト動作における動作モード(アシスト有無等)の切り替え、および/または回生動作における動作モードの切り替えを行なう。入力装置72は、運転者の操作に対応する信号を制御装置75に出力する。
The
表示装置74は、7セグメントおよび/またはLCD等であり、情報を表示する。表示装置74は、制御装置75からの信号に応じて、前照灯84の点灯および消灯の状態、現在設定されているアシスト動作の動作モード、現在設定されている回生動作の動作モード等の情報、および/または蓄電装置90の充電量を表示する。
The
通信装置76は、制御ユニット10の通信装置16と無線通信を行う。通信装置76と16との通信方式は例えばBluetooth(登録商標)方式である。
The
制御装置75は、例えばCPUまたはMPU等のプロセッサおよび記憶装置を備えている。制御装置75は、光センサ71および入力装置72から入力した信号および制御ユニット10からの信号に基づき照明装置73および表示装置74を制御する。制御装置75は、光センサ71および入力装置72から入力した信号等の情報を制御ユニット10に出力する。
The
図3は、実施例1における電動補助自転車の制御ユニット付近の外観を示す図である。図3に示すように、フレーム80のうちシートチューブ80aおよびダウンチューブ80bの交差する近傍にクランク87の回転軸であるクランク軸97が位置している。クランク軸97から-Y方向にチェーンステー80cが延伸する。クランク軸97の-Y方向に、制御ユニット10を収納するブラケット20が設けられている。ブラケット20の上面(上壁20a)にコネクタ22が設けられている。コネクタ22は制御ユニット10と蓄電装置90および/またはモータ92とを電気的に接続する。
FIG. 3 is a diagram showing the appearance of the vicinity of the control unit of the battery-assisted bicycle according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, a
図4は、実施例1におけるブラケットおよび制御ユニットの断面図である。図4は、図3のA-A断面に対応する。図4に示すように、ブラケット20は、±X方向、±Y方向および+Z方向に上壁20a、側壁20bおよび20cを有し、-Z方向に開放されている。図3のように、長辺が進行方向に沿い、実質長方形の上面(上壁20a)、上壁20aの右側長辺および左側長辺から下方に二枚の壁となる側壁20bおよび20cが延在している。ブラケット20の上壁20a、側壁20bおよび20cに囲まれた空間25に制御ユニット10が設けられている。ブラケット20の上面にコネクタ22が設けられている。コネクタ22には電線またはハーネス等のケーブル23が接続されている。ケーブル23は、空間25からブラケット20の側壁を貫通し、ブラケット20の外部に導出されている、ケーブル23の先端にコネクタ24が設けられている。ブラケット20はほぼ金属製であり、ブラケット20のうちコネクタ22およびケーブル23が導出される部分26および28は絶縁体である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a bracket and a control unit in Embodiment 1. FIG. FIG. 4 corresponds to the AA section of FIG. As shown in FIG. 4, the
制御ユニット10は、ケース30を有する。ケース30は、±X方向(自転車100の前および後方向)、+Y方向および±Z方向(自転車100のサドル83方向および地面の方向)に壁を有し、-Y方向(左右のクランク87のどちらかの側)に開放されている。よって、ケース30の底面は、±Z方向に平行な方向、ブラケット20の側壁20bおよび20cに平行に設けられている。ケース30の開放部は、進行方向の右側(-Y方向)または左側(+Y方向)に向いている。
The
図4のように、ケース30の開放部、特に-Z方向は、ブラケット20の側壁20bおよび20cよりも下に位置する。よって通信装置16は、ブラケット20から露出している。ケース30の壁に囲まれた空間39に実装基板34が設けられている。実装基板34は、空間39内の+Y方向側で、ケース30の底面に沿って設けられている。
As shown in FIG. 4, the opening of the
実装基板34には、パワートランジスタ等のスイッチング素子32が実装されている。スイッチング素子32は、金属からなるアイランド32bと、アイランド32bと一体であり実装基板34と電気的に接続するリード32cと、を備えている。アイランド32bはヒートシンクとして機能する。アイランド32bの上(+Z方向)には、ベアチップのトランジスタが設けられている。ベアチップは封止樹脂32aで封止されている。
A switching
例えば、三相のインバータでは、6個のトランジスタが、ケース30の-Z方向の壁に沿って並べられる。特にパワートランジスタのアイランド32bは、封止樹脂32aから露出して、ケース30の壁と熱的に結合される。これにより、パワートランジスタから発生する熱がケース30に効率よく放出される。
For example, in a three-phase inverter, six transistors are arrayed along the -Z walls of
実装基板34には電子部品36が実装されている。電子部品36は、例えば制御回路12であるCPUを含むICである。実装基板34には、電子部品36としてモータ駆動回路14に含まれるコンデンサが実装されていてもよい。実装基板34は、例えば樹脂またはセラミック等の絶縁基板が複数積層された配線基板(プリント基板)である。ケース30は、放熱性や機械的強度が考慮されて金属であるが、軽量化、バッテリーの寿命を考えると絶縁性樹脂からなってもよい。
An
実装基板34から電線またはハーネス等のケーブル43が導出される。ケーブル43の先端にはコネクタ44が設けられている。コネクタ44はコネクタ24と接続される。これにより、ケーブル43、23およびコネクタ24を介し、蓄電装置90から直流電流がモータ駆動回路14に供給され、モータ駆動回路14から駆動電力がモータ92に供給される。また、ケーブル43、23およびコネクタ24を介し、回転センサ93およびトルクセンサ94から制御回路12への信号、および制御回路12から前照灯84への信号が伝送される。ケース30内の空間39には樹脂35が充填されている。樹脂35はスイッチング素子32および電子部品36を封止することで、スイッチング素子32および電子部品36を保護する。
A
実装基板34には、-Y方向に延伸する板38が実装されている。板38の先端には通信装置16が設けられている。通信装置16は、ケース30を封止する樹脂35から露出している。カバー42は、通信装置16を覆っている。カバー42内は空隙である。カバー42は、通信装置16が送受信する電波を透過させる材料からなる。板38の先端はカバー42に固定されていることが好ましい。これにより、±Z方向の振動による通信装置16の振動を抑制できる。カバー42により、通信装置16の破壊を抑制できる。通信装置16の破壊抑制の観点からカバー42はタフポリマ等の強度の高い樹脂であることが好ましい。
A
なお、通信装置16は、ケース30を封止する樹脂35で封止されてもよい。
Note that the
図5(a)および図5(b)は、実施例1における制御ユニットの断面図である。カバー42をケース30に取り付ける機構として、図5(a)はねじ止め構造を示す図であり、図5(b)は係止構造を示す図である。
5(a) and 5(b) are sectional views of the control unit in the first embodiment. As a mechanism for attaching the
図5(a)に示すように、ケース30に取り付けられるカバー42は中空である。通信装置16が設けられた板38は、実装基板34に対して垂直となるように設けられている。ケース30の底面(+Y側の面)には、ねじ止めの用のボス33bが設けられている。ボス33bは雌ねじの溝が内側に切られて円筒状に立ち上がった部分である。カバー42の下端(-Y側)には、フランジ42aが設けられ、フランジ42aには、ねじの挿入口42bが設けられている。挿入口42bには、ねじ33aが挿入されている。ねじ33aにより、カバー42とボス33bが一体となって固定される。これにより、通信装置16は、実装基板34に固定されたカバー42の中に保護されて設けられる。
As shown in FIG. 5(a), the
図5(b)に示すように、カバー42およびケース30には、それぞれ係止部37aおよび37bが設けられている。例えば、ケース30の係止部37bは、雄型の突起であり、カバー42の係止部37aは、雌型の凹みまたは溝である。係止部37bが係止部37aに係止することで、カバー42がケース30に取り付けられる。
As shown in FIG. 5B, the
図6は、実施例1における制御ユニットの斜視図である。図6に示すように、ケース30内の-Z方向側の側壁には、例えば6個のスイッチング素子32が配列し設けられている。6個のスイッチング素子32は、モータ駆動回路14に含まれ、例えば三相ブリッジインバータ回路を構成し、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、バイポーラトランジスタまたはサイリスタである。スイッチング素子32は、GaNまたはSiCを用いたスイッチングトランジスタでもよい。通信装置16が封止用の樹脂35に封止されていると、通信装置16が送受信する電波の一部が樹脂に吸収されうる。そこで、樹脂35から通信装置16の少なくとも一部(特に少なくともアンテナ領域)が露出している。なお、図4のカバー42は図示していない。
FIG. 6 is a perspective view of a control unit according to the first embodiment; As shown in FIG. 6, six switching
図7(a)は、実施例1における通信装置16の平面図、図7(b)は、板38に搭載された通信装置16の断面図である。図7(a)および図7(b)に示すように、通信装置16は、モジュール(例えばBLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy)用モジュール)である。通信装置16では、プリント基板16c上(-Z側の面)にアンテナ16aと通信回路16bが設けられている。プリント基板16c上にアンテナ16aと通信回路16bを覆し封止するように樹脂16dが設けられている。導電膜からなるシールド膜16fは、少なくとも通信回路16bを覆うように、樹脂16dの表面に設けられている。-X側の樹脂16dの表面にはシールド膜16fが設けられておらず、アンテナ16aから出入力される電波はシールド膜16fが設けられていない領域から外部に放射される。
7A is a plan view of the
プリント基板16cの-Z側の面には、アンテナ16aを含む導電パターンが形成されている。通信回路16bは、ICやチップコンデンサ等の電子部品を含み、電子部品は導電パターンにより電気的に接続されている。板38は、実装基板34を介して、グランドに接地されている。
A conductive pattern including the
図7(b)のように、金属の板38に通信装置16が実装される。プリント基板16cと板38との間には、所定の間隔を保持するためスペーサ16eが設けられている。スペーサ16eは、電波が通過する絶縁材料からなり、スペーサ16eには、通信装置16と実装基板34の回路とが接続されるための導電パターンが形成されてもよい。
The
板38は、電波を反射する導電材であり、板38の電波反射に影響を及ぼさない領域に、実装基板34と電気的に接続するための導電パターンを有するフレキシブルシートが設けられていてもよい。通信回路16bは、金属からなるキャンで封止されていてもよい。この場合、キャン内部は、中空または樹脂充填どちらでもよい。樹脂16dは、電波をほとんど吸収しない材料および厚を有することが好ましい。
The
図8(a)および図8(b)は、実施例1における通信装置の別の例を示す平面図および断面図であり、図8(c)および図8(d)は、実施例1における通信装置のさらに別の例を示す平面図および断面図である。図8(b)および図8(d)は、それぞれ図8(a)および図8(c)のA-A断面図である。 8(a) and 8(b) are a plan view and a cross-sectional view showing another example of the communication device in the first embodiment, and FIGS. 8(c) and 8(d) are the 8A and 8B are a plan view and a cross-sectional view showing still another example of the communication device; FIG. 8(b) and 8(d) are cross-sectional views taken along line AA of FIGS. 8(a) and 8(c), respectively.
図8(a)および図8(b)に示すように、プリント基板16cの-X側に、アンテナ16aが設けられ、アンテナ配置領域と隣接して、通信回路16bが設けられている。またプリント基板16cの-Z側面には、アンテナ16aと通信回路16bを覆い封止するように樹脂16dが設けられている。シールド膜16fは通信回路16bを囲むように樹脂16dの表面に設けられ、アンテナ16aの-Z側にはシールド膜16fは設けられていない。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the
シールド膜16fの形成方法を説明する。アンテナ16aおよび通信回路16bを樹脂16dで覆った後、樹脂16dにダイシングブレードで溝を形成する。その後、シールド膜16fを樹脂16dの表面に被膜する。これにより、通信回路16bおよびアンテナ16aの-Z方向にシールド膜16fが形成される。そこで、アンテナ16aの-Z側のシールド膜16fと樹脂16dを削る。これにより、アンテナ16aを覆うシールド膜16fが除去され電波の通過を可能にする。このように通信装置16を形成すると樹脂16dはアンテナ16aと通信回路16bとの間で階段状に形成される。
A method of forming the
図8(c)および図8(d)に示すように、プリント基板16cの-Xかつ+Y側の角に、アンテナ16aが設けられ、このアンテナ配置領域と隣接して、通信回路16bが設けられている。プリント基板16c上には、アンテナ16aと通信回路16bを覆うように樹脂16dが設けられている。少なくとも、通信回路16bは、シールド膜16fで覆われている。-Xおよび+Y側の角の樹脂16dの-Z側の表面および樹脂16dの-X側の側面において、シールド膜16fが取り除かれている。これにより、アンテナ16aに入出力する電波が通過できる。通信装置16のモジュール構造としては、図7(a)から図8(d)以外の構造でもよい
As shown in FIGS. 8(c) and 8(d), an
通信回路16bはアンテナ16aに高周波信号である送信信号を出力する。アンテナ16aは、送信信号を電波として出射する。アンテナ16aは電波を受信する。通信回路16bは、アンテナ16aが受信した受信信号を受信する。図7(b)のように、アンテナ16aは板38の-Z方向の表面に設けられている。プリント基板16cは樹脂であるため、アンテナ16aから-Z方向に出射した電波は、プリント基板16cを通過し板38に到達する。板38を導電体とすると、電波は、板38により反射される。アンテナ16aと板38の距離を適切に保つと、-Z方向に伝搬する電波の強度は+Z方向に伝搬する電波の強度より大きくなる。アンテナ16aと板38の距離は一般に1/4波長程度である。通信装置76の構成も通信装置16と同じである。
The
図9は、実施例1における電動補助自転車のハンドルに表示操作装置が取り付けられた状態を示す図である。図9に示すように、ステム82にハンドル81が取り付けられている。ハンドル81の先端にグリップ88およびブレーキレバー89が取り付けられている。表示操作装置70は、ハンドル81のグリップ88近くに取り付けられている。
FIG. 9 is a diagram showing a state in which the display operation device is attached to the handlebar of the battery-assisted bicycle according to the first embodiment. A
図7(b)で示した構造が図4のようにケース30に実装され、板38が金属からなる場合、アンテナ16aの電波の反射は、板38が支配的である。反射した電波は図4で示す範囲69に放射される。
When the structure shown in FIG. 7B is mounted on the
一方、板38は、非金属でもよく、例えばプリント基板などでもよい。この場合、図4から図9のように、通信装置16の+Z方向(サドル83が設けられている側)には金属製のブラケット20が設けられている。このため、通信装置16が出射する電波は、ブラケット20で-Z方向に反射し+Z方向には伝搬しない。しかも、ケース30が金属製の場合は+Y方向にも伝搬しない。これにより、通信装置16が出射する電波は、主に-Z方向および-Y方向に伝搬する。例えば、ブラケット20およびケース30を金属製とすると、電波は主に図4の範囲69に放射される。このように、実施例1では、電波に指向性を有するため、全方位に電波を出射する場合に比べ、出射エネルギーを小さくできる。このように、電力を削減しかつ人体への影響を抑制できる。この点について、以下に述べる。
Alternatively, the
図10は、比較例1における電動補助自転車周辺の模式図である。制御ユニット10内の通信装置16および表示操作装置70内の通信装置76との間の通信に無線通信を用いると、電線またはハーネスを省くことができ、自転車102の軽量化を図ることができる。しかし、図10に示すように、制御ユニット10の通信装置16から全方位に電波が伝搬している。電波は、運転者60等に遮られ(吸収および/または反射され)表示操作装置70等に伝搬しにくくなる。これにより、電波の伝搬する範囲64は運転者60に遮られない範囲となる。表示操作装置70が範囲64外に位置すると、通信装置76は、通信装置16からの電波を受信し難くなる。また、運転者60の動きにより電波の受信状態が不安定になる。通信装置76が通信装置16の出射した電波を安定に受信するため、通信装置16の電波の出力パワーを大きくすることになる。よって、通信装置16の消費電力が大きくなってしまう。
FIG. 10 is a schematic diagram of the periphery of the battery-assisted bicycle in Comparative Example 1. FIG. If wireless communication is used for communication between the
図11は、実施例1における電動補助自転車周辺の模式図である。図11に示すように、実施例1の通信装置16は-Z方向に指向性を有する電波を出射する(矢印65)。電波は地面62で反射し、矢印66のように通信装置76に至る。これにより、通信装置16が出射した電波は、運転者60の影響を受けることなく表示操作装置70の通信装置76に至る。よって、通信装置76は、安定に電波を受信できる。また、電波に指向性を持たせることで、電波の伝搬する範囲64は狭くなる。よって、通信装置16の電波の出力パワーを小さくできる。よって通信装置16の消費電力を抑制できる。さらには、人体を通過する電波を減らせることから、運転者にも優しい構成となる。
FIG. 11 is a schematic diagram of the periphery of the battery-assisted bicycle according to the first embodiment. As shown in FIG. 11, the
実施例1によれば、制御回路12(生成部)は、自転車100(二輪車)の車体に取り付けられ、車体に取り付けられた通信装置76(受信端末)に送信する情報を生成する。通信装置16(出射部)は、情報を含む電波を、地面62の方向(矢印65)に伝搬する電波の強度が通信装置76の方向(矢印68)に伝搬する電波の強度より大きくなるように出射する。これにより、通信装置76は、地面62で反射された電波を受信する。よって、電波が運転者60の影響を受けることを抑制できる。よって、通信装置16の消費電力を抑制できる。
According to the first embodiment, the control circuit 12 (generating unit) is attached to the body of the bicycle 100 (two-wheeled vehicle) and generates information to be transmitted to the communication device 76 (receiving terminal) attached to the body. The communication device 16 (output unit) emits radio waves containing information so that the strength of the radio waves propagating in the direction of the ground 62 (arrow 65) is greater than the strength of the radio waves propagating in the direction of the communication device 76 (arrow 68). emit. Thereby, the
通信装置16から出射する地面62の方向(矢印65)の電波の強度と通信装置76の方向(矢印68)の電波の強度とは、通信装置16から同じ距離における電波の強度(すなわち電力密度)を比較する。地面62の方向(矢印65)の電波の強度は通信装置76の方向(矢印68)の電波の強度の2倍以上が好ましく、5倍以上がより好ましく、10倍以上がさらに好ましい。
The intensity of the radio waves emitted from the
Bluetooth(登録商標)方式では、電波の周波数は約2.4GHzである。周波数が高くなると、回折しにくくなるため運転者60による電波の減衰が問題となる。この観点から、電波の周波数が300MHz以上のマイクロ波において、図10のような問題が生じやすく、電波の周波数が1GHz以上のとき、問題が生じやすい。電波の周波数が高くなると、通信装置16および76のコストが増加する。この観点から、電波の周波数は100GHz以下が好ましく、30GHz以下がより好ましく、10GHz以下がさらに好ましい。
In the Bluetooth (registered trademark) system, the frequency of radio waves is approximately 2.4 GHz. As the frequency becomes higher, it becomes difficult to diffract. From this point of view, problems such as those shown in FIG. 10 tend to occur with microwaves having a radio wave frequency of 300 MHz or higher, and problems tend to occur with radio waves having a frequency of 1 GHz or higher. As the frequency of radio waves increases, the cost of
通信装置76は自転車100のハンドル81に取り付けられ、通信装置16は自転車100の車体のうち運転者60の直下に取り付けられる。または、通信装置16は自転車の車体のうち運転者60より下でありかつ運転者60より後方(例えば後輪付近)に取り付けられる。このように通信装置16および76が取り付けられると、運転者60が通信装置16と76との間に位置する可能性が高くなる。よって、地面62を介し通信装置16と76とが通信することで安定な通信が可能となる。
The
通信装置16は、運転者60の直下に取り付けられる。運転者60の直下(例えばクランク軸97から後輪86の間)は、自転車100が転倒しても衝撃を受けにくい場所である。よって、重要な通信装置16等の制御ユニット10は運転者60の直下に設けることが好ましい。
The
図7(a)および図7(b)のように、通信装置16は、プリント基板16c(基板)とプリント基板16cの表面に設けられ電波を出射するアンテナ16aとを備える。通信装置16は、アンテナ16aが設けられた表面が地面62を向くように車体に取り付けられる。これにより、通信装置16が出射する電波は指向性を有する。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the
通信装置16と76の間には金属製のブラケット20および/またはケース30のような金属製部材が配置される。通信装置16と地面62との間には金属製の部材が配置されない。これにより、通信装置16が出射する電波のうち通信装置76の方向に向かう電波は、ケース30および/またはブラケット20で反射される。よって、電波の指向性をより高めることができる。通信装置16と76との間に金属製の部材を配置するため、カバー42のうち通信装置16と地面62との間の領域以外を金属製としてもよい。金属の板38の代わりに、板38を絶縁板とした場合、絶縁性の板38の表面に金属層を設けてもよい。これにより、板38に電波の反射性を持たせてもよい。
A metal member such as a
ブラケット20は、制御回路12および通信装置16を自転車の車体に搭載する。ブラケット20は上方および側方に金属壁を有し、地面62の方向に開放されている。通信装置16は、ブラケット20の地面62の方向に配置される。これにより、ブラケット20は、電波を地面62の方向に反射することができる。
[実施例1の変形例1]
図12は、実施例1の変形例1におけるブラケットおよび制御ユニットの断面図である。図12に示すように、-Z方向側のケース30の壁(地面側)は+Z方向側(サドル側)の壁に比べ短い。スイッチング素子32はケース30の+Z方向側の壁に設けられている。通信装置16は、ケース30の底面に配置された実装基板34の上に設けられ、-Z方向の端部に実装されている。樹脂35は、ケース30内に斜めに充填されている。コネクタ22、24および44並びにケーブル23および43の図示を省略している。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。[Modification 1 of Embodiment 1]
12 is a cross-sectional view of a bracket and a control unit in Modification 1 of Embodiment 1. FIG. As shown in FIG. 12, the wall of the
実施例の変形例1では、スイッチング素子32を+Z方向側に設けるため、ヒートシンク等の金属部材を通信装置16の-Z方向側に設けなくてもよい。通信装置16を樹脂35で封止しているが、通信装置16を覆う樹脂35は薄い。よって、通信装置16が出射する電波は樹脂35に吸収されにくい。スイッチング素子32の放熱のためケース30を金属板としても、通信装置16から出射される電波は-Z方向に伝搬する。電波は主に範囲69に放射される。
In modification 1 of the embodiment, since the switching
[実施例1の変形例2]
図13(a)は、実施例1の変形例2におけるブラケットおよび制御ユニットの断面図、図13(b)は、通信装置の平面図である。図13(a)に示すように、通信装置16は、ブラケット20より-Y方向に突出している。すなわち通信装置16の上方にはブラケット20は設けられていない。図13(b)に示すように、通信装置16には、アンテナ16aとしてパッチアンテナが設けられている。パッチアンテナは四角形状を有し、各辺の長さLがほぼ電波の波長の1/2である。アンテナ16aを-Z方向に向ける。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。[Modification 2 of Embodiment 1]
13(a) is a cross-sectional view of a bracket and a control unit in Modification 2 of Embodiment 1, and FIG. 13(b) is a plan view of a communication device. As shown in FIG. 13(a), the
実施例1の変形例2では、アンテナ16aが指向性を有している。これにより、電波が放射される範囲69は-Z方向近傍となる。このように、通信装置16は、地面62の方向に伝搬する電波の強度が通信装置16の方向に伝搬する電波の強度より大きくなるような指向性を有するアンテナ16aを備える。これにより、通信装置16が出射する電波は指向性を有する。なお、実施例1のように、通信装置16は、ブラケット20内に収納されていてもよい。
In Modified Example 2 of Example 1, the
[実施例1の変形例3]
図14は、実施例1の変形例3における電動補助自転車周辺の模式図である。図14に示すように、自転車100は通信装置16と地面62との間に反射板67を備えている。反射板67は、ケース30、ブラケット20またはフレーム80に取り付けられている。反射板67は、通信装置16が-Z方向に出射した電波(矢印65)を矢印66のように通信装置76の方向(矢印66)に反射する。このように、通信装置16が出射した電波は地面62でなく反射板67で反射させてもよい。また、電波を、地面以外に、地面上にある車、ビルの壁等の地上にある反射物で反射させてもよい。[Modification 3 of Embodiment 1]
14 is a schematic diagram of the periphery of an electrically assisted bicycle according to Modification 3 of Embodiment 1. FIG. As shown in FIG. 14, the
実施例1およびその変形例では、通信装置76は、表示操作装置70(表示装置)に設けられている。制御回路12が送信する情報は、表示操作装置70に表示させる情報である。このように、表示操作装置70に表示させる情報は、モータ92の駆動に関する情報等に比べ安全性に影響しにくい情報である。そこで、安全性に影響しにくい情報は無線を用い送信する。これにより、自転車を軽量化できる。
In Embodiment 1 and its modification, the
通信装置76が通信装置16に情報を送信してもよい。例えば、通信装置76は、運転者が表示操作装置70を操作した情報を通信装置16に送信してもよい。また、通信装置76は、表示操作装置70の近傍に取り付けられたブレーキセンサ95の情報を通信装置16に送信してもよい。実施例1およびその変形例において、通信装置76は、ウェラブル機器の通信装置でもよい。例えば、通信装置16はスマートフォンとの情報のやり取りを行ってもよい。
通信装置16および制御回路12を有する二輪車用無線装置(移動体用無線装置)を、電動補助自転車の車輪を駆動するモータ92に駆動電力を供給するモータ駆動回路14(駆動部)を備える制御ユニット10(駆動ユニット)に設ける例を説明したが、二輪車用無線装置は、単独で自転車に取り付けられていてもよい。
A control unit comprising a motor drive circuit 14 (driving section) that supplies driving power to a
[実施例1の変形例4]
図15は、実施例1の変形例4における移動体用通信システムを示す模式図である。図15に示すように、運転者60aが搭乗する自転車100aに制御ユニット10aおよび表示操作装置70aが取り付けられている。制御ユニット10aおよび表示操作装置70a内にそれぞれ通信装置16gおよび通信装置76aが設けられている。制御ユニット10a、通信装置16g、表示操作装置70aおよび通信装置76aの構成は、それぞれ制御ユニット10、通信装置16、表示操作装置70および通信装置76と同じであり説明を省略する。[Modification 4 of Embodiment 1]
FIG. 15 is a schematic diagram showing a mobile communication system according to Modification 4 of Embodiment 1. FIG. As shown in FIG. 15, a
自転車100の通信装置16が地面62の方向に出射した電波は、矢印65aおよび66aのように、地面62に反射して通信装置76aに至る。表示操作装置70a内の制御装置(図2の制御装置75に相当する)は、通信装置16からの情報を受信すると、例えば近くに自転車100がいることを認識できる。この制御装置は例えば表示装置に近くに自転車が存在することを表示する。これにより、自転車100との衝突を抑制できる。通信装置16gは通信装置16と同様に、通信装置76および76aに電波を送信してもよい。
Radio waves emitted by the
実施例1の変形例4によれば、自転車100(第1移動体)に通信装置16(第1受信端末)、制御回路12(第1生成部)および通信装置76(出射部)が取り付けられている。自転車100a(第2移動体)に、通信装置16g(第2受信端末)および表示操作装置70a(第2生成部)が取り付けられている。通信装置76aは通信装置16が地面62の方向に出射した電波を受信する。表示操作装置70aは、制御回路12が生成した第1情報に基づき第2情報を生成する。
According to Modification 4 of Embodiment 1, bicycle 100 (first moving body) is provided with communication device 16 (first receiving terminal), control circuit 12 (first generation unit), and communication device 76 (emission unit). ing. A
以上のように、自転車100aに設けられた表示操作装置70aは自転車100の通信装置16が地面62に出射した電波を受信してもよい。地面62の方向に出射された電波は、地面62で反射され、または地面および建物等の物体で反射を繰り返し通信装置76aに至る。このように、近くの移動体と通信を行ってもよい。実施例1の変形例4では、通信装置16が360°に同じ強度の電波を出射するのに比べ、消費電力を抑制できる。自転車100aは、自動車等の移動体でもよい。
As described above, the
二輪車として、電動補助自転車を例に説明したが、二輪車は電動補助のない自転車または自動二輪車用でもよい。また、人力駆動機構を有する移動体は、人力駆動可能な三輪車または人力駆動可能な四輪車でもよい。 Although an electrically assisted bicycle has been described as an example of a two-wheeled vehicle, the two-wheeled vehicle may be a bicycle without an electrically assisted vehicle or a motorcycle. Also, the moving body having a human-powered drive mechanism may be a human-powered three-wheeled vehicle or a human-powered four-wheeled vehicle.
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and variations can be made within the scope of the gist of the present invention described in the scope of claims. Change is possible.
10、10a 制御ユニット
12 制御回路
14 モータ駆動回路
16、16g 通信装置
16a アンテナ
20 ブラケット
30 ケース
38 板
62 地面
70、70a 表示操作装置
76、76a 通信装置
81 ハンドル
84 前照灯
Claims (12)
前記車体に取り付けられ、前記情報を含む電波を、地面の方向に伝搬する電波の強度が前記受信端末の方向に伝搬する電波の強度より大きくなるように出射する出射部と、
を備える移動体用無線装置。 a generation unit attached to a vehicle body of a mobile body having a human-powered drive mechanism and generating information to be transmitted to a receiving terminal attached to the vehicle body;
an emission unit attached to the vehicle body for emitting the radio waves containing the information so that the strength of the radio waves propagating toward the ground is greater than the strength of the radio waves propagating toward the receiving terminal;
A mobile radio device comprising:
前記出射部は、前記表面が前記地面を向くように前記車体に取り付けられる請求項1または2に記載の移動体用無線装置。 The emitting unit includes a substrate and an antenna provided on the surface of the substrate for emitting radio waves containing the information,
3. The mobile radio apparatus according to claim 1, wherein the emitting part is attached to the vehicle body so that the surface faces the ground.
前記出射部と前記地面との間には金属製の部材が配置されない請求項1から4のいずれか一項に記載の移動体用無線装置。 A metallic member is arranged between the emitting part and the receiving terminal,
5. The mobile radio apparatus according to claim 1, wherein no metallic member is arranged between said emitting portion and said ground.
上方および側方に金属壁を有し、前記地面の方向に開放され、
前記出射部は、前記金属製部材の前記地面の方向に配置される請求項5に記載の移動体用無線装置。 The metal member mounts the generation unit and the emission unit on the vehicle body,
having metal walls above and to the sides and open towards the ground;
6. The mobile wireless device according to claim 5, wherein the emitting portion is arranged in a direction of the ground of the metal member.
前記情報は、前記表示装置に表示させる情報である請求項1から6のいずれか一項に記載の移動体用無線装置。 The receiving terminal is provided in a display device,
7. The mobile wireless device according to claim 1, wherein said information is information to be displayed on said display device.
前記出射部は前記二輪車の車体のうち運転者の直下または前記運転者より下でありかつ前記運転者より後方に取り付けられる請求項8に記載の移動体用無線装置。 The receiving terminal is attached to a handlebar of the two-wheeled vehicle,
9. The mobile radio device according to claim 8, wherein the emitting part is attached directly below the driver or below the driver and behind the driver in the vehicle body of the two-wheeled vehicle.
電動補助自転車の車輪を駆動するモータに駆動電力を供給する駆動回路と、
を備える駆動ユニット。 a mobile wireless device according to any one of claims 1 to 9;
a drive circuit that supplies drive power to a motor that drives a wheel of the power-assisted bicycle;
A drive unit with a
前記第1移動体に取り付けられ、前記第1受信端末に送信する第1情報を生成する第1生成部と、
前記第1移動体に取り付けられ、前記第1情報を含む電波を、地面の方向に伝搬する電波の強度が前記第1受信端末の方向に伝搬する電波の強度より大きくなるように出射する出射部と、
第2移動体に取り付けられ、前記出射部が地面の方向に出射した電波を受信する第2受信端末と、
前記第2移動体に取り付けられ、前記第1情報に基づき第2情報を生成する第2生成部と、
を備える移動体用通信システム。
a first receiving terminal attached to a first moving body having a human-powered driving mechanism;
a first generating unit attached to the first moving object and generating first information to be transmitted to the first receiving terminal;
an emission unit attached to the first moving object and emitting the radio wave containing the first information so that the strength of the radio wave propagating toward the ground is greater than the strength of the radio wave propagating toward the first receiving terminal; and,
a second receiving terminal that is attached to a second moving body and that receives radio waves emitted by the emitting unit toward the ground;
a second generation unit attached to the second moving body and configured to generate second information based on the first information;
A communication system for mobiles.
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