JP7399443B2 - 自転車用制動装置および自転車用制動システム - Google Patents

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Description

本発明は、自転車用制動装置およびそのシステムにする。
従来、自転車にスマートフォンを取り付け、スマートフォンに自転車の駆動部材に関する情報を表示する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では車両の速度などをスマートフォンに表示している。
特公表２０１６－５２３２０３号公報
特許文献１の技術では、ユーザ自らスマートフォン画面で各種の自転車に関する設定をするため、ユーザ以外が設定した情報に基づいて自転車を制動することができない。本発明の課題は、ユーザ以外が自転車の制動条件を設定しユーザ以外が設定した条件に基づいて自転車を制動させることにある。
本発明に係る自転車用制動装置では、自転車の車輪を制動する制動部と、自転車の外部で設定した制動条件に基づいて制動部を制御する制御部を含む。これにより、自転車のユーザ以外が設定した制動条件に基づいて自転車の制動装置を制御できる。例えば、若年層など自転車のユーザの保護者が制動条件を外部で設定し、設定された制動条件に基づいて自転車を制動させることができる。この結果、設定された速度で自転車を走行させることができ、若年層のユーザの事故を防止することができる。
自転車用制動装置は、制動部が制動条件に従って制動した際の自転車の走行状態を自転車の外部に送信する通信部を含む。これにより、自転車が制動条件に従い制動した際の自転車の走行状態が外部に送信される。この結果、例えばユーザの保護者や、保険会社などが自転車のユーザの状況を把握することができる。
自転車用制動装置は自転車の位置を特定する位置情報特定部をさらに備え、制動条件は自転車の位置情報を含み、制御部は、自転車が所定の位置の際に制動する。これにより、例えばユーザが所定の位置にある交差点や歩道や危険な車道に侵入した際に自転車を制動でき安全なスピードに落とすことが出来る。その結果、例えばユーザの保護者がユーザの通る道と速度を制限することができる。
制動装置は、回生制動を行える回転電機であり、制御部は回転電機を回生制御する。これにより、急激な制動を行うことなく速度の制限などができる。
自転車の車輪を制動する自転車用制動装置システムでは、自転車の車輪を制動する制動部と、自転車の制動条件を設定する制動条件設定部と、制動条件を受け取り制動部を制御する制御と、制動条件に従って制動した際の自転車の走行状態をサーバに送信する通信部と、を含む。これにより自転車のユーザ以外が設定した制動条件に基づいて自転車を制動できる。この結果、例えば、若年層など自転車のユーザの保護者が制動条件を外部で設定しそれに基づいて自転車を走行させることができる。そのため、安全な速度で自転車を走行させて事故を防止することができる。さらに、制動条件に従って制動した際の、自転車の走行状態がサーバに送信されるため、例えば自転車の速度の出やすい場所など、事故の発生しやすい箇所の情報をサーバに蓄積できる。この結果、事故の防止や保険料率の計算などに情報を使用できる。
本発明によれば、ユーザ以外が自転車の制動条件を設定しユーザ以外が設定した条件に基づいて自転車を制動させることができる。
本発明の自転車用制動装置システムの図。 制御装置の構成を示すブロック図。 携帯端末の画像表示状態の図。 制動条件時の制御部のフローチャート。
以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、自転車用制動装置システム２はサーバ４と携帯端末６と表示部７と制御部８と、電源ユニット９と、回転電機１０と、自転車１２とを備える。
サーバ４は、その機能構成として、情報受信部４２を備えている。サーバ４はハードウェア、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ソフトウェアの何れによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、上記情報受信部４２は、実際にはコンピュータのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記録媒体に記憶されたプログラムが動作することによって実現される。
図２に示すとおり、携帯端末６は、画像表示部６２と、制動条件送信部６３と、制動条件設定部６５と、無線通信部６７とを含む。携帯端末６は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／ＯインターフェースとＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を含むマイクロコンピュータと、３ＧやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信デバイスで構成され、ソフトウェアによって、各部を制御する。携帯端末６は、例えばスマートフォン、タブレット端末、ウェアラブル端末などである。本実施形態において、この携帯端末６は、スマートフォンであり自転車１２のユーザの保護者などのユーザに対し第三者が所持しているものとする。
図３に示す通り、携帯端末６のＲＯＭには本実施形態で使用するアプリケーションが記憶され、アプリケーションが起動すると画像表示部６２に、自転車１２に対し行う制動条件が入力できる画面が表示される。本実施形態では、例えば、「交差点付近では３ｋｍ／ｈ以下に自転車１２の速度を制限する」という意味のアイコン６４と、「歩道では５ｋｍ／ｈ以下の自転車１２の速度を制限する」という意味のアイコン６６と、「車道では１０ｋｍ／ｈ以下に自転車１２の速度を制限する」という意味のアイコン６８が表示される。ユーザの保護者はアイコンをタッチすることで、制動条件設定部６５（図２参照）に制動条件が記録され、制動条件送信部６３（図２参照）から無線通信部６７を介して制御部８へ送信される。
図１に示す通り、自転車１２は、前輪１２２と、後輪１２４と、フレーム１２６と、ハンドル１２８と、駆動装置１３０を備える。自転車１２は一般的な自転車であり、詳細については説明を省略する。
図１に示す通り表示部７は、ハンドル１２８に取り外し可能に設けられる。図２に示す通り表示部７は、液晶表示部７２と、電源スイッチ７４を備える。液晶表示部７２には、例えば、自転車１２の速度を表示する。電源スイッチ７４が押されると、制御部８が起動する。
図１に示すとおり制御部８は、フレーム１２６に取り付けられる。図２に示す通り、制御部８は、通信部８２と、位置情報特定部であるＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）８４と、記憶部８６と、演算部８８と、モータドライバ９０とを備える。制御部８は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェース含むマイクロコンピュータと、３ＧやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信デバイスで構成され、ソフトウェアによって、各部を制御する。制御部８は、表示部７と電源ユニット９と、回転電機１０と後述する回転電機１０に取り付けられた回転センサ１０１に電気的に接続される。
図２に示す通り、通信部８２は、制動条件送信部６３から制動条件を受信すると記憶部８６に制動条件を記憶する。また、回転電機１０により制動が開始された際の自転車１２の位置と速度を演算部８８と位置特定部から取得しサーバ４に送信する。位置情報特定部８４は自転車１２の位置を特定し、制動条件に含まれる「交差点」、「歩道」、「車道」などの情報と、記憶部８６に記憶されている地図データとを照合する。演算部８８は、位置情報特定部８４の行った照合結果を受けて、回転電機１０の適切な回転速度を算出し、制御信号に変換してモータドライバ９０に送信する。モータドライバ９０は演算部８８の演算した速度で回転電機１０を制御する。すなわち、制動条件送信部６３から送信された制動条件より自転車１２の速度が速い場合、演算部８８は制動条件に従って減速する速度を演算し、モータドライバ９０へ演算した速度を制御信号に変換して送信する。モータドライバ９０は減速するために回転電機１０を回生させて制動する。
図１に示すように、電源ユニット９は、フレーム１２６に着脱可能に取り付けられる。電源ユニット９は、１又は複数のバッテリセル（図示略）を含む。電源ユニット９は、リチウムイオン電池などの二次電池である。図２に示すように、電源ユニット９は、回転電機１０とモータドライバ９０を介して電気的に接続され、回転電機１０の回生で発生した電力を蓄える。
図１に示すとおり、回転電機１０（制動部）は、前輪１２２の軸部分に設けられたブラシレスＤＣモータ（図示せず）を有するインホイールモータである。図２に示す通り、回転電機１０は、回転センサ１０１を含む。回転センサ１０１はホール素子からなるホールセンサであり、回転電機１０の回転速度をモータドライバ９０を介して演算部８８へ送信する。演算部８８は、回転電機１０の回転速度から自転車１２の速度を演算し表示部７へ表示する。また、回転電機１０はモータドライバ９０からの指示を受けて力行または回生を行う。すなわち、自転車１２の速度が制動条件送信部６３から送信された制動条件より速い場合、回転電機１０は減速するために回生を行う。したがって、回転電機１０は制動部となる。
次に、図４を参照して、制御部８による制動制御の処理手順の一例について説明する。制御部８は、電源スイッチ７４が押されることにより制御を開始する。なお、以下では、制動条件設定部６５により「交差点付近では３ｋｍ／ｈ以下に自転車１２の速度を制限する」ことが設定された場合について記載する。
ステップＳ１では、制御部８は、制動条件設定部６５で設定された条件に基づいて位置情報特定部８４で自転車１２の位置を特定し、記憶部８６に記憶している地図情報と照合する。
ステップＳ２では、地図情報と照合した結果交差点付近か否かを判断する。判断した結果、交差点付近であると判断すると（Ｓ２ ＹＥＳ）、ステップＳ２からステップＳ３へ処理を進める。交差点付近でないと判断すると（Ｓ２ ＮＯ）ステップＳ２からステップＳ１へ処理を進める。
ステップＳ３では、自転車１２の速度が制動条件設定部で設定した速度（以下所定値）以上か否か判断する。本実施形態では、所定値は３ｋｍ／ｈであるので、自転車１２の速度が３ｋｍ／ｈ以上である場合には（Ｓ３ ＹＥＳ）、ステップＳ４からステップＳ４へ処理を進める。一方、３ｋｍ／ｈより小さい場合は（Ｓ３ ＮＯ）、ステップＳ１へ処理を進める。
ステップＳ４では、回転電機１０を回生制動させるべく、モータドライバ９０に回転電機の回転数を制御信号に変えて指示する。またステップＳ５は、そのときの自転車１２に速度と位置を通信部８２を介してサーバ４へ送信して、ステップＳ６へ処理を進める。
ステップＳ６では回転電機１０による回生制動をした結果、自転車１２の速度が所定値以下となった場合は（Ｓ６ＹＥＳ）、ステップＳ１へ処理を進める。本実施形態では、自転車１２の速度が３ｋｍ／ｈ以下となった場合はステップＳ１へ処理を進める。一方、ステップＳ６で自転車１２の速度が所定値より大きい場合は（Ｓ６ ＮＯ）、ステップＳ４へ戻り、回生制動を継続する。本実施形態では、自転車１２の速度が３ｋｍ／ｈより早い場合は、ステップＳ４に戻り回生制動を継続する。
制動条件設定部６５に、「歩道では５ｋｍ／ｈ以下の自転車１２の速度を制限する」という制動条件や、「車道では１０ｋｍ／ｈ以下に自転車１２の速度を制限する」という制動条件が設定された場合についても、上述のステップと同様に処理を進める。
このように、制御部８が、携帯端末６で設定された制動条件に基づいて、回転電機１０を制御するため、例えば自転車１２のユーザの保護者が携帯端末６で設定した制動条件で自転車１２を走行させることができる。これにより、例えば交差点での自転車１２の速度を自動的に落とすことが出来る。この結果、例えば、若年層など自転車のユーザの保護者が制動条件を外部で設定しそれに基づいて自転車を走行させることができる。そのため、安全な速度で自転車を走行させて事故を防止することができる。
また、制御部８は制動条件に従って回転電機１０に回生制動が発生した際に、サーバ４に自転車１２の速度の情報と位置の情が送られる。これにより、サーバ４の情報受信部に自転車１２の速度が出すぎる箇所などの情報が蓄積される。この結果、交差点や歩道や車道など危険な箇所を把握するためのデータが蓄積できる。また、サーバ４が保険会社のサーバであった場合など、自転車用の保険料率の計算などにも活用できる。
さらに、制動部として回転電機１０を用いたため、前輪１２２がロックするような急激な制動をモータドライバ９０で制御することができる。この結果、ユーザが転倒することを防止できる。
＜他の実施形態＞
（ａ）上記実施形態では、「交差点」、「歩道」、「車道」を例に挙げて説明したが
、これに限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。
（ｂ）上記実施形態では、制動部に回転電機１０を用いたが、例えば油圧式のディスクブレーキであってもよい。この場合、制動部に供給する油圧を制御部により制御する。
（Ｃ）上記実施形態では、表示部７２に自転車１２の速度を表示したが、これに限られるものではなく、例えば制動条件により制動中にその旨を表示してもよい。
（Ｄ）上記実施形態では、記憶部８６と、演算部８８を、制御部８に設けたが、サーバ４に記憶部８６と、演算部８８を設けてもよい。すなわち、上記実施形態では、制御部８で地図情報との照合から制御信号の変換までを行ったが、サーバ４でこれら処理を行ってもよい。このようにサーバ４で地図情報との照合から制御信号の変換を行うためには、制動条件を携帯端末６からサーバ４へ送信し、自転車２の位置情報を制御部８からサーバ４へ送信し、サーバ４からは制御信号を制御部８に送信することで実現可能である。これにより、制御部８を軽量化することができる。
２ ：自転車用制動装置システム
４ ：サーバ
８ ：制御部
１０ ：回転電機
１２ ：自転車
６５ ：制動条件設定部
８２ ：通信部
８４ ：位置情報特定部

Claims (3)

  1. 自転車の車輪を制動する制動部と、
    前記自転車の位置を特定する位置情報特定部と、
    運転者であるユーザと異なる第三者の携帯端末によって設定された、交差点、歩道、車道に対応した制動条件を記憶し、前記制動条件に基づいて前記制動部を作動させる制御部と、
    を備え、
    前記位置情報特定部によって、前記自転車の位置を特定し、
    前記制御部は、前記特定された位置と地図情報とを照合することによって、前記自転車の位置を前記交差点、前記歩道、前記車道のうち何れかであるかを判断し、
    前記自転車の位置が前記交差点と判断した場合、前記交差点に対応して設定された制動条件にて、前記制動部を作動させ、
    前記自転車の位置が前記歩道と判断した場合、前記歩道に対応して設定された制動条件にて、前記制動部を作動させ、
    前記自転車の位置が前記車道と判断した場合、前記車道に対応して設定された制動条件にて、前記制動部を作動させる、
    自転車用制動装置。
  2. 前記制御部は、前記制動部が前記制動条件に従って制動した際の前記自転車の走行状態を前記自転車の外部に送信する通信部と、を有する、
    請求項１に記載の自転車用制動装置。
  3. 自転車の車輪を制御する自転車用制動装置システムであって、
    前記自転車の車輪を制動する制動部と、
    前記自転車の位置を特定する位置情報特定部と、
    運転者であるユーザと異なる第三者の携帯端末と、
    前記携帯端末によって設定された、交差点、歩道、車道に対応した制動条件を記憶し、前記制動条件に基づいて前記制動部を作動させる制御部と、
    前記制動条件に従って制動した際の前記自転車の走行状態をサーバに送信する通信部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記特定された位置と地図情報とを照合することによって、前記自転車の位置を前記交差点、前記歩道、前記車道のうち何れかであるかを判断し、
    前記自転車の位置が前記交差点と判断した場合、前記交差点に対応して設定された制動条件にて、前記制動部を作動させ、
    前記自転車の位置が前記歩道と判断した場合、前記歩道に対応して設定された制動条件にて、前記制動部を作動させ、
    前記自転車の位置が前記車道と判断した場合、前記車道に対応して設定された制動条件にて、前記制動部を作動させる、
    自転車用制動装置システム。
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