JP7316582B2 - 自転車用制御装置、電動自転車、及びプログラム - Google Patents
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Description
(1)自転車用制御装置の全体構成
実施形態1に係る自転車用制御装置1の全体構成について、図1を参照して説明する。
電動自転車2は、図3に示すように、電気的な動力によって、走行面100を走行可能な自転車である。実施形態1では、電動自転車2は、ユーザの踏む力(踏力)をモータ6によって補助する電動アシスト自転車である。
複数の車輪21は、フレーム7を走行面100の上に支える部材である。実施形態1に係る電動自転車2は、複数の車輪21として、前輪28と、後輪29とを備える。前輪28は、中心にハブ281を有し、後輪29は、中心にハブ291を有する。複数の車輪21は、フレーム7に取り付けられており、モータ6から出力された動力により回転する。
フロントフォーク22は、前輪28を支える。フロントフォーク22は、一対のレッグ221と、クラウン222と、ステアリングコラム223とを備える。クラウン222は、一対のレッグ221の上端をつなぐ。ステアリングコラム223は、クラウン222から突出する。一対のレッグ221には、ハブ281に通されたシャフトを介して、前輪28が回転可能に取り付けられている。前輪28の回転軸は、走行面100に対して平行である。ステアリングコラム223の突出方向(長手方向)は、クラウン222から、上方向に行くに従って後方向に行くように延びており、走行面100に対して傾いている。
ハンドル23は、ステアリングコラム223の上端に取り付けられており、フロントフォーク22に対して固定されている。ステアリングコラム223は、後述のフレーム7のヘッドパイプ71に通されており、フレーム7に回転可能に取り付けられている。ステアリングコラム223の回転軸は、ステアリングコラム223の長手方向に略平行である。したがって、ハンドル23は、ステアリングコラム223の長手方向に沿う軸を回転軸として、前輪28を回転させることができる。
フレーム7は、複数の車輪21、フロントフォーク22、ハンドル23、サドル24、バッテリ41及びモータユニット3が取り付けられる骨組みである。フレーム7の材料は、例えば、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金である。ただし、フレーム7の材料は、アルミニウム合金に限らず、例えば、鉄、クロムモリブデン鋼、ハイテンスチール、チタン、又はマグネシウムであってもよい。また、フレーム7の材料は、金属に限らず、例えば、カーボン、木材、竹、又は繊維強化合成樹脂(例えば、CFRP;Carbon Fiber Reinforced Plastics)であってもよい。
ヘッドパイプ71は、フロントフォーク22を支えるパイプである。ヘッドパイプ71の中心軸は、上方向に行くに従って後方向に行くように、走行面100に対して傾いている。ヘッドパイプ71には、ヘッドパイプ71の中心軸とステアリングコラム223の中心軸とが沿うように、ステアリングコラム223が通されている。これによって、ヘッドパイプ71は、ステアリングコラム223を回転可能に支える。ステアリングコラム223の回転軸は、実施形態1では、ヘッドパイプ71の中心軸と同じである。
上パイプ72は、ヘッドパイプ71と立パイプ75とをつなぐ。上パイプ72の長手方向の前端は、ヘッドパイプ71に接続されている。上パイプ72の長手方向の後端は、立パイプ75に接続されている。上パイプ72の長手方向は、実施形態1では、後方向に行くに従って下方向に行くように、走行面100に対して傾いている。ただし、本開示では、上パイプ72は走行面100に対して傾いていなくてもよい。また、本開示に係る電動自転車2は、上パイプ72を備えなくてもよい。
補強パイプ73は、立パイプ75と上パイプ72との接続部分を補強するための補強部材である。補強パイプ73は、立パイプ75と上パイプ72とをつなぐ。なお、本開示では、電動自転車2は補強パイプ73を備えなくてもよい。
立パイプ75は、サドル24を保持する。立パイプ75の長手方向の下端は、ブラケット78に接続されている。立パイプ75の中心軸は、下端から上方向に行くに従って後方向に行くように、走行面100に対して傾いている。立パイプ75の中間部分には、上パイプ72の長手方向の後端が接続されている。ここでいう「立パイプ75の中間部分」とは、立パイプ75の長手方向のうちの下端と上端とを除く部分を意味する。ただし、本開示では、立パイプ75の上端に対して、上パイプ72が接続されてもよい。
下パイプ74は、ブラケット78とヘッドパイプ71とをつなぐ。下パイプ74の長手方向の前端は、ヘッドパイプ71に接続されている。下パイプ74の長手方向の後端は、ブラケット78に接続されている。下パイプ74の中心軸は、長手方向の後端から前方向に行くに従って上方向に行くように水平面(走行面100)に対して傾いている。実施形態1では、下パイプ74には、バッテリ41が取外し可能に取り付けられている。
複数のチェーンステー77は、後輪29のシャフトを支える。チェーンステー77の長手方向の前端は、ブラケット78に接続されている。チェーンステー77の長手方向の後端は、シートステー76の後端に接続されている。一対のチェーンステー77は、左右方向に離れており、一対のチェーンステー77の後端部には、ハブ291に通されたシャフトを介して、後輪29が回転可能に取り付けられている。後輪29の回転軸は、走行面100に対して略平行であり、後輪29を支えるシャフトの中心軸と同じである。
複数のシートステー76は、チェーンステー77と立パイプ75とをつなぐ。実施形態1では、シートステー76の長手方向の後端は、チェーンステー77の長手方向の後端に接続されている。シートステー76の長手方向の前端は、立パイプ75の中間部分に接続されている。実施形態1の一対のシートステー76は、上パイプ72から分岐しており、上パイプ72と一体である。ただし、シートステー76と上パイプ72とは別体であってもよい。
ブラケット78は、モータユニット3が取り付けられている部分である。ブラケット78は、実施形態1では、上下方向及び前後方向の両方と直交する方向から見て略C字状に形成されている。ブラケット78には、下パイプ74の長手方向の後端、立パイプ75の長手方向の下端及びチェーンステー77の長手方向の前端が接続されている。これによって、下パイプ74の長手方向の後端、立パイプ75の長手方向の下端及びチェーンステー77の長手方向の前端は、互いに固定されている。
サドル24は、シートピラー241と、ユーザが座る部分242とを有する。シートピラー241は、立パイプ75の中心軸に沿うようにして、立パイプ75に通されている。シートピラー241は、サドル24においてユーザが座る部分242から下側に突出している。シートピラー241は、実施形態1では、下方向に行くに従って前方向に行くように、走行面100に対して傾斜している。シートピラー241は、立パイプ75に対し、立パイプ75の中心軸に沿って移動可能に取り付けられている。
ペダル26は、各クランクアーム25の長手方向の端部のうち、クランク軸31側とは反対側の端部に取り付けられている。ペダル26は、クランクアーム25に対して、回転可能に取り付けられている。ペダル26の回転軸は、クランク軸31の回転軸に対して略平行である。
動力伝達体27は、モータユニット3から出力された動力を、複数の車輪21のうちの少なくとも一つに伝達する。動力伝達体27は、実施形態1では、モータユニット3の駆動スプロケット32と後輪29のリアスプロケット292との間で動力伝達可能に架けられるチェーンである。ただし、本開示では、動力伝達体27は、例えば、ベルト、シャフト、ワイヤ、又はギヤであってもよい。
モータユニット3は、図1及び図3に示すように、自転車用制御装置1と、モータ6と、クランク軸31と、駆動スプロケット32とを備える。モータユニット3は、駆動補助出力を出力可能な装置である。モータユニット3は、実施形態1では、人力駆動力である踏力に駆動補助出力を加えて、動力伝達体27を介して、後輪29に伝達する。
ドライブユニット5は、図3に示すように、モータユニット3と、バッテリユニット4とを備える。
以下、実施形態1に係る自転車用制御装置1の各構成要素について、図面を参照して説明する。
処理部11は、情報取得部14と、演算部15と、通知制御部16と、駆動制御部17とを備える。処理部11は、例えば、コンピュータのプロセッサ等により構成されている。
情報取得部14は、バッテリユニット4のバッテリ制御部42から消費電力量情報及び残量情報を取得する。消費電力量情報は、電動自転車2の走行時(使用時)に消費されたバッテリ消費電力量を表す情報である。情報取得部14は、バッテリユニット4から取得した消費電力量情報を走行情報として記憶部13に記憶させる。
演算部15は、走行情報及びバッテリ残量を用いて、実行可能回数を算出する。本開示では、走行情報は、電動自転車2を用いた走行に関する情報である。実施形態1では、走行情報は、消費電力量情報である。
通知制御部16は、演算部15で演算された実行可能回数を通知するように通知部12を制御する。
駆動制御部17は、電動自転車2のモータ6を制御する。より詳細には、駆動制御部17は、所定の回転速度でモータ6が回転するように、モータ6に駆動制御信号を出力して、モータ6を制御する。例えば、駆動制御部17は、所定の速度でアシストするようにモータ6を制御する。
通知部12は、通知制御部16による制御に従って、実行可能回数を通知する。より詳細には、通知部12は、例えばディスプレイを備え、通知制御部16による制御に従って、ディスプレイに実行可能回数を表示する。実施形態1の通知部12は、処理部11と同じ筐体に設けられている。
記憶部13は、消費電力量情報を記憶する。より詳細には、記憶部13は、消費電力量情報を電動自転車2の使用時の日時と対応付けて記憶する。なお、自転車用制御装置1は、電動自転車2の使用時の日時を特定するために、カレンダ機能及び時計機能を有する。記憶部13は、上述した所定条件をあらかじめ記憶している。
以下、実施形態1に係る自転車用制御装置1の動作(自転車用処理方法)について、図2を参照して説明する。
実施形態1に係る自転車用制御装置1は、電動自転車2を用いた走行に関する走行情報及びバッテリ残量を用いて実行可能回数を算出し、上記実行可能回数を通知するように通知部12を制御する。これにより、特定ルートでの走行可能回数を通知することができる。
以下、実施形態1の変形例について説明する。
実施形態2に係る自転車用制御装置1は、回数通知モードを有する点で、実施形態1に係る自転車用制御装置1と相違する。なお、実施形態2に係る自転車用制御装置1に関し、実施形態1に係る自転車用制御装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態2に係る自転車用制御装置1は、電動自転車2の走行モードとして、パワーモードと、ロングモードと、オートモードと、回数通知モードとを有する。電動自転車2の走行モードは、例えば、電動自転車2のスイッチで切り替えることができる。回数通知モードとは、例えば、通勤通学モードである。
以下、実施形態2に係る自転車用制御装置1の動作(自転車用処理方法)について、図4を参照して説明する。
実施形態2に係る自転車用制御装置1は、電動自転車2の走行モードが回数通知モードである場合、実行可能回数を通知するように通知部12を制御する。これにより、ユーザが要望しているときに、実行可能回数を知らせることができる。
自転車用制御装置1は、電動自転車2があらかじめ登録されている特定ルートを走行する場合、電動自転車2の走行モードを自動で回数通知モードに切り替えてもよい。電動自転車2の走行ルートは、例えば、GPS(Global Positioning System)で確認することができる。
実施形態3に係る自転車用制御装置1は、特定ルートを所望の回数だけ走行できるようにアシストレベル(補助駆動力発生量)を変更する点で、実施形態1に係る自転車用制御装置1と相違する。なお、実施形態3に係る自転車用制御装置1に関し、実施形態1に係る自転車用制御装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態3の駆動制御部17は、演算部15で算出された実行可能回数よりも多く電動自転車2が特定ルートを走行できるようにモータ6からのアシスト力を調整する。なお、実施形態3の駆動制御部17に関し、実施形態1の駆動制御部17と同様の構成及び機能については説明を省略する。
実施形態3に係る自転車用制御装置1では、演算部15で算出された実行可能回数よりも多く電動自転車2が特定ルートを走行できるようにモータ6からのアシスト力を調整する。これにより、モータ6に電力を供給するバッテリ41を容量ぎりぎりまで使用することができ、バッテリ41の充電回数を減らすことができるので、バッテリ41の寿命を長くすることができる。
実施形態4に係る自転車用制御装置1は、電動自転車2の異常を通知する機能を有する点で、実施形態1に係る自転車用制御装置1と相違する。なお、実施形態4に係る自転車用制御装置1に関し、実施形態1に係る自転車用制御装置1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態4の演算部15は、電動自転車2の走行時に消費されたバッテリ消費電力量が通常と異なる場合に電動自転車2が異常であると判定する。より詳細には、演算部15は、バッテリ消費電力量と過去のバッテリ消費電力量との差分絶対値が差分閾値以上である場合、電動自転車2が異常であると判定する。なお、実施形態4の演算部15に関し、実施形態1の演算部15と同様の構成及び機能については説明を省略する。
実施形態4に係る自転車用制御装置1は、バッテリ消費電力量が通常と異なる場合に電動自転車2が異常であると判定し、電動自転車2の異常を通知するように通知部12を制御する。これにより、電動自転車2の異常を早くユーザに知らせることができる。
実施形態4の変形例として、演算部15は、バッテリ消費電力量が電力量閾値未満である場合、電動自転車2が異常であると判定してもよい。
以下、実施形態1~4に共通する変形例について説明する。
以上説明した実施形態及び変形例より以下の態様が開示されている。
12 通知部
15 演算部
16,16a 通知制御部
17 駆動制御部
2 電動自転車
21 車輪
41 バッテリ
6 モータ
7 フレーム
8 通知装置(通知部)
Claims (5)
- モータに電力を供給するバッテリを備える電動自転車のために用いられる自転車用制御装置であって、
前記バッテリの消費電力情報を用いて、前記電動自転車の異常を判定する演算部と、
通知制御部と、を備え、
前記バッテリの前記消費電力情報は、前記電動自転車の使用ごとに走行時に消費されたバッテリ消費電力量を表す情報を含み、
前記演算部は、
前記バッテリ消費電力量と過去の前記バッテリ消費電力量との差分と、閾値とを比較し、前記異常を判定し、
バッテリ残量を前記バッテリ消費電力量で割った値を、前記電動自転車で特定ルートを走行可能な回数である実行可能回数として算出し、
前記通知制御部は、前記演算部で演算された前記実行可能回数を通知するように通知部を制御する、
自転車用制御装置。 - 前記電動自転車の前記モータを制御する駆動制御部を更に備え、
前記駆動制御部は、前記演算部で算出された前記実行可能回数よりも多く前記電動自転車が前記特定ルートを走行できるように前記モータからのアシスト力を調整する、
請求項1に記載の自転車用制御装置。 - 前記電動自転車の走行モードとして、回数通知モードを有し、
前記通知制御部は、前記電動自転車の走行モードが前記回数通知モードである場合、前記実行可能回数を通知するように前記通知部を制御する、
請求項1又は2に記載の自転車用制御装置。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の自転車用制御装置と、
前記モータと、
前記バッテリと、
前記バッテリが取り付けられているフレームと、
前記フレームに取り付けられており、前記モータから出力された動力により回転する車輪と、を備える、
電動自転車。 - モータに電力を供給するバッテリを備える電動自転車のために、コンピュータを、
前記バッテリの消費電力情報を用いて、前記電動自転車の異常を判定する演算部及び通知制御部として機能させるためのプログラムであって、
前記バッテリの前記消費電力情報は、前記電動自転車の使用ごとに走行時に消費されたバッテリ消費電力量を表す情報を含み、
前記演算部は、
前記バッテリ消費電力量と過去の前記バッテリ消費電力量との差分と、閾値とを比較し、前記異常を判定し、
バッテリ残量を前記バッテリ消費電力量で割った値を、前記電動自転車で特定ルートを走行可能な回数である実行可能回数として算出し、
前記通知制御部は、前記演算部で演算された前記実行可能回数を通知するように通知部を制御する、
プログラム。
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