JPWO2020017120A1 - 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 - Google Patents

Abstract

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。

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。

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）。

特開２０１８−８５５７号公報 特開２０１７−１７８１３２号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明は、上記移動体用無線装置を備える移動体である。

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。

本発明によれば、消費電力を抑制するができる。

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。 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。 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７（ａ）は、実施例１における通信装置の平面図、図７（ｂ）は、板に搭載された通信装置の断面図である。 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。 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。

以下、図面を参照し本発明の実施例について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

［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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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)

1. 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。
2. 前記受信端末は、前記地面で反射された電波を受信する請求項１に記載の移動体用無線装置。
3. 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請求項１または２に記載の移動体用無線装置。
4. 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請求項１または２に記載の移動体用無線装置。
5. 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。
6. 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請求項５に記載の移動体用無線装置。
7. 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。
8. 前記移動体は二輪車である請求項１から７のいずれか一項に記載の移動体用無線装置。
9. 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請求項８に記載の移動体用無線装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の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。
11. 請求項１から９のいずれか一項に記載の移動体用無線装置を備える移動体。
12. 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。

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