(57)【要約】      （修正有）【課題】電動自転車の電気機械制御システム及び同システムを用いるクラウドサービスを提供する。【解決手段】システムとクラウドサービスによって、電動自転車のコントローラは、電動自転車の動作の監視と制御とを独立して行うことができる。電気機械制御システムは、通信インターフェース３１を介して外部のスマートモバイル装置４０に一体化されている。電気機械制御システムは、サイクリストの体力に応じて、スマートモバイル装置によって得られるユーザインターフェースと通して外部から入手できるサイクリング制御パラメータと共に、コントローラの制御パラメータを生成する。サイクリング情報と自転車情報とはスマートモバイル装置上に表示され、又は、スマートモバイル装置のオンライン機能を通して外部のサイクリストが自由に入手でき、自転車サイクリング中に関連情報を記録したり、管理することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械組立体と、サイクリング状態検出組立体と、コントローラと、スマートモバイル装置とを具備する、スマートモバイル装置を一体化した電動自転車の電気機械制御システムであって、
前記電気機械組立体は、前記電動自転車の車軸を駆動するため前記電動自転車に取り付けられる電動モータとバッテリとを具備し、
前記サイクリング状態検出組立体は、前記電動自転車のサイクリング状態を検出し、同サイクリング状態を出力するように構成され、
前記コントローラは、前記電動モータの動作を制御するため前記電気機械組立体と前記サイクリング状態検出組立体に電気的に接続され、
前記コントローラは、サイクリング状態を受信し、サイクリング状態をサイクリング情報と自転車情報とに加工し、
前記コントローラは、通信インターフェースを有すると共に、サイクリング制御処理動作とエクスポート制御処理動作とを内蔵し、
前記サイクリング制御処理動作は、異なるサイクリング道路条件をシミュレートするべく前記電動モータの動作を制御するサイクリング制御パラメータを生成し、サイクリング情報、自転車情報及び前記サイクリング制御パラメータに応じて前記電動モータの動作を制御し、
前記エクスポート制御処理動作は、前記サイクリング制御パラメータの一部を外部機器が自由に利用可能にすると共に、前記サイクリング情報及び前記自転車情報を自由に出力可能にし、
前記スマートモバイル装置は、前記コントローラの前記通信インターフェースと双方向通信を行うべく前記通信インターフェースに接続され、コントローラにエクスポート制御処理動作を開始させるためのユーザインターフェースをユーザに提供し、自由に利用できるサイクリング制御パラメータを設定し、記憶及び表示用のサイクリング情報と自転車情報を取得可能としたことを特徴とする電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項２】
前記電動モータは、同電動モータが前記機構と共に回転するのを防止する電動モータロックを具備することを特徴とする請求項１記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項３】
前記スマートモバイル装置は、モバイルインターネットモジュールと、ＧＰＳモジュールと、タッチパネル及びプロセッサとを具備し、前記プロセッサは前記モバイルインターネットモジュールと、前記ＧＰＳモジュールと、前記タッチパネルとに電気的に接続され、前記プロセッサは前記モバイルインターネットモジュールを介して前記インターネットに接続され、前記プロセッサは前記タッチパネルを制御して電子マップを表示させ、前記スマートモバイル装置の現在の地理的位置に基づいて前記電子マップ上に現在位置を表示するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項４】
前記サイクリング状態検出組立体は、ペダル検出器と、速度検出器と、温度検出器とを具備し、
前記自転車情報は、平均モータ速度と、平均モータ温度と、バッテリ残量とを含み、
前記サイクリング情報は、サイクリング距離と、サイクリング速度とを含むことを特徴とする請求項１記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項５】
前記サイクリング制御パラメータは、前記電動モータの回転速度と、トルクと、負荷とを含むことを特徴とする請求項１記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項６】
前記コントローラの前記通信インターフェースは、有線接続インターフェース又は無線接続インターフェースであることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれかの請求項記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項７】
前記コントローラはさらに接続処理動作を内蔵し、同接続処理動作は、順に実行される初期化段階と、認証段階と、動作段階とを含み、
前記初期化段階は、前記コントローラが前記スマートモバイル装置から接続要求を受けた後に実行され、前記初期化段階に続いて前記認証段階が実行され、
前記認証段階は、
前記接続要求に基づいて前記コントローラが前記スマートモバイル装置に接続されているかを判断する工程と、
前記コントローラが前記スマートモバイル装置に接続されている場合は、パスワードが前記コントローラに記憶されているかを判断し、パスワードが前記コントローラに記憶されている場合は、前記コントローラは認証されたと判断すると共に、パスワードが前記コントローラに記憶されていない場合は、前記コントローラは認証されていないと判断し、前記コントローラは認証されていないと判断する場合は、新規パスワードを設定させるため、ユーザインターフェース上にパスワード設定インターフェースを表示するように前記スマートモバイル装置に通知する工程とを具備し、
前記コントローラは認証されていると判断する場合は、認証の対象となるパスワードの入力のため、前記ユーザインターフェース上にパスワード入力インターフェースを表示するように前記スマートモバイル装置に通知し、前記入力されたパスワードと前記記憶されているパスワードを比較し、両パスワードが整合しない場合、前記入力されたパスワードと前記記憶されているパスワードが整合するまで利用者に再度パスワードを入力させ、前記電動モータの動作の制御を許可する工程とを具備することを特徴とする請求項１〜５のうちいずれかの請求項記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項８】
前記動作工程に移行後、前記コントローラは最初に前記電動モータのロックを解除し、次に、前記電動モータの動作を制御することを特徴とする請求項７記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項９】
前記接続処理動作における前記認証段階で前記入力されたパスワードと前記記憶されているパスワードが整合した後、前記コントローラは、乱数からなるチェックコードを生成し、同チェックコードを記憶するため、同チェックコードを現在前記コントローラに接続されている前記スマートモバイル装置に送信することを特徴とする請求項８記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項１０】
前記認証段階で前記スマートモバイル装置から前記コントローラが分離され、その後、前記コントローラが接続要求を受けると、前記コントローラは、前記接続要求を送出する前記スマートモバイル装置に前記チェックコードを戻す要求を送信し、不正確な前記チェックコードを受け取った場合や、前記チェックコードを受け取らなかった場合は、前記接続要求を送出する前記スマートモバイル装置への接続を拒否することを特徴とする請求項９記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項１１】
前記コントローラは、
前記接続処理動作に内蔵されるメッセージ処理ユニットであって、前記スマートモバイル装置に接続され、接続された前記スマートモバイル装置と双方向通信を行い、前記スマートモバイル装置から出力された制御命令を記憶し、同制御命令を制御信号に変換し、同制御信号を出力する前記メッセージ処理ユニットと、
前記メッセージ処理ユニットに電気的に接続され、前記メッセージ処理ユニットから出力された前記制御信号を受け取り、前記電気機械組立体を制御し、前記サイクリング状態検出組立体の状態検出信号を受け取り、同状態検出信号を状態検出データに変換し、同状態検出データを前記メッセージ処理ユニットに出力し、メッセージ処理ユニットが、さらに、前記状態検出データを前記接続されたスマートモバイル装置に送信するようにした制御ユニットと、を具備することを特徴とする請求項１０記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項１２】
電気機械組立体と、サイクリング状態検出組立体と、コントローラと、スマートモバイル装置、ネットワークプラットフォームとを具備する、クラウドサービスを一体化した電動自転車の電気機械制御システムであって、
前記電気機械組立体は、前記電動自転車の車軸を駆動するため前記電動自転車に取り付けられる電動モータとバッテリとを具備し、
前記サイクリング状態検出組立体は、前記電動自転車のサイクリング状態を検出し、同サイクリング状態を出力するように構成され、
前記コントローラは、前記電動モータの動作を制御するため前記電気機械組立体と前記サイクリング状態検出組立体に電気的に接続され、
前記コントローラは、サイクリング状態を受信し、サイクリング状態を処理してサイクリング情報と自転車情報とに加工し、
前記コントローラは、通信インターフェースを有すると共に、サイクリング制御処理動作とエクスポート制御処理動作とを内蔵し、
前記サイクリング制御処理動作は、異なるサイクリング道路条件をシミュレートするべく前記電動モータの動作を制御するサイクリング制御パラメータを生成し、サイクリング情報、自転車情報及び前記サイクリング制御パラメータに応じて前記電動モータの動作を制御し、
前記エクスポート制御処理動作は、前記サイクリング制御パラメータの一部を外部機器で自由に利用可能にすると共に、前記サイクリング情報及び前記自転車情報を自由に出力可能にし、
前記スマートモバイル装置は、前記コントローラの前記通信インターフェースと双方向通信を行うべく前記通信インターフェースに接続され、コントローラにエクスポート制御処理動作を開始させるためのユーザインターフェースをユーザに提供し、自由に利用できるサイクリング制御パラメータを設定し、記憶及び表示用のサイクリング情報と自転車情報を取得可能とし、
前記ネットワークプラットフォームは、ダウンロードして実行可能な前記スマートモバイル装置用の少なくとも１つのアプリケーションプログラムを提供し、前記スマートモバイル装置は、記憶されたサイクリング情報や自転車情報を、前記実行したアプリケーションプログラムを通して前記ネットワークプラットフォームにアップロードするようにしたことを特徴とする電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項１３】
前記電動モータは、同電動モータが前記機構と共に回転するのを防止する電動モータロックを具備することを特徴とする請求項１２記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項１４】
前記スマートモバイル装置は、モバイルインターネットモジュールと、ＧＰＳモジュールと、タッチパネル及びプロセッサとを具備し、前記プロセッサは前記モバイルインターネットモジュールと、前記ＧＰＳモジュールと、前記タッチパネルとに電気的に接続され、前記プロセッサは前記モバイルインターネットモジュールを介して前記インターネットに接続され、前記プロセッサは電子マップを表示するために前記タッチパネルを制御して、前記スマートモバイル装置の現在の地理的位置に基づいて前記電子マップ上に現在置を表示するようにしたことを特徴とする請求項１２記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項１５】
前記サイクリング状態検出組立体は、ペダル検出器と、速度検出器と、温度検出器とを具備し、
前記自転車情報は、平均モータ速度と、平均モータ温度と、バッテリ残量とを含み、
前記サイクリング情報は、サイクリング距離と、サイクリング速度とを含むことを特徴とする請求項１２記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項１６】
前記サイクリング制御パラメータは、前記電動モータの回転速度と、トルクと、負荷とを含むことを特徴とする請求項１２記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項１７】
前記コントローラの前記通信インターフェースは、有線接続インターフェース又は無線接続インターフェースであることを特徴とする請求項１２〜１６のうちいずれかの請求項記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項１８】
前記コントローラはさらに接続処理動作を内蔵し、同接続処理動作は、順に実行される初期化段階と、認証段階と、動作段階とを含み、
前記初期化段階は、前記コントローラが、前記スマートモバイル装置から接続要求を受けた後に実行され、前記初期化段階に続いて前記認証段階が実行され、
前記認証段階は、
前記接続要求に基づいて前記コントローラが前記スマートモバイル装置に接続されているかを判断する工程と、
前記コントローラが前記スマートモバイル装置に接続されている場合は、パスワードが前記コントローラに記憶されているかを判断し、パスワードが前記コントローラに記憶されている場合は、前記コントローラは認証されたと判断すると共に、パスワードが前記コントローラに記憶されていない場合は、前記コントローラは認証されていないと判断し、前記コントローラは認証されていないと判断する場合は、新規パスワードを設定させるため、ユーザインターフェース上にパスワード設定インターフェースを表示するように前記スマートモバイル装置も通知する工程とを具備し、
前記コントローラは認証されていると判断する場合は、認証の対象となるパスワードの入力のため、前記ユーザインターフェース上にパスワード入力インターフェースを表示するように前記スマートモバイル装置に通知し、前記入力されたパスワードと前記記憶されているパスワードを比較し、両パスワードが整合しない場合、前記入力されたパスワードと前記記憶されているパスワードが整合するまで利用者に再度パスワードを入力するよう求め、前記電動モータの動作の制御を許可する工程とを具備することを特徴とする請求項１２〜１６のうちいずれかの請求項記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項１９】
前記動作工程に移行後、前記コントローラは最初に前記電動モータのロックを解除し、次に、前記電動モータの動作を制御することを特徴とする請求項１８記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項２０】
前記接続処理動作における前記認証段階で前記入力されたパスワードと前記記憶されているパスワードが整合した後、前記コントローラは、乱数からなるチェックコードを生成し、同チェックコードを記憶するため、同チェックコードを現在前記コントローラに接続されている前記スマートモバイル装置に送信することを特徴とする請求項１９記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項２１】
前記認証段階で前記スマートモバイル装置から前記コントローラが分離され、その後、前記コントローラが接続要求を受けると、前記コントローラは、前記接続要求を送出する前記スマートモバイル装置に前記チェックコードを戻す要求を送信し、不正確な前記チェックコードを受け取ったり前記チェックコードを受け取らなかった場合は、前記接続要求を送出する前記スマートモバイル装置への接続を拒否することを特徴とする請求項２０記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項２２】
前記コントローラは、
前記接続処理動作に内蔵されるメッセージ処理ユニットであって、前記スマートモバイル装置に接続され、接続された前記スマートモバイル装置と双方向通信を行い、前記スマートモバイル装置から出力された制御命令を記憶し、同制御命令を制御信号に変換し、同制御信号を出力する前記メッセージ処理ユニットと、
前記メッセージ処理ユニットに電気的に接続され、前記メッセージ処理ユニットから出力された前記制御信号を受け取り、前記電気機械組立体を制御し、前記サイクリング状態検出組立体の状態検出信号を受け取り、同状態検出信号を状態検出データに変換し、同状態検出データを前記メッセージ処理ユニットのために前記メッセージ処理ユニットに出力し、さらに、前記状態検出データを前記接続されたスマートモバイル装置に送信するようにした制御ユニットと、を具備することを特徴とする請求項２１記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項２３】
前記ネットワークプラットフォームは、前記サイクリング情報及び前記自転車情報を集めるウェブサイトを提供するものであることを特徴とする請求項２２記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項２４】
前記ネットワークプラットフォームは、前記サイクリング情報及び前記自転車情報を集め共有するソーシャルネットワーキングウェブサイトを提供するものであることを特徴とする請求項２２記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項２５】
前記ネットワークプラットフォームは、それぞれ異なったサイクリング制御パラメータを有する多数のサイクリングモードを支持するアプリケーションプログラムを提供するものであることを特徴とする請求項２２記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【請求項２６】
前記ネットワークプラットフォームは、対応するサイクリング制御パラメータに関連して異なったゲームレベルを有するオンラインゲームサーバであることを特徴とする請求項２２記載の電動自転車の電気機械制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動自転車の電気機械制御システムに関し、特に、スマートモバイル通信装置及びクラウドサービスを一体化した電気機械制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サイクリングはほぼあらゆる場所で人気がある。より多くの人々が日常的に自転車を利用するようになっている。体力は人によって異なるので、さまざまな乗車条件によって、サイクリストは異なる負荷条件を経験することがある。このため、自転車の乗るときのサイクリストの負荷を低減するために、電力駆動機構が導入されている。また、パーソナルスマートモバイル装置は、徐々に、人々が日常生活で最もよく携帯するもののひとつになってきたため、サイクリングに関連したいくつかのプログラムがすでに開発され、パーソナルスマートモバイル装置上で動作するようサポートされている。サイクリストは、自転車に乗る際に所望のサイクリング情報を取得することができる一方、自転車がパーソナルスマートモバイル装置の機能を有する場合は、サイクリストは、インターネット、ＧＰＳ機能、ソーシャルネットワーキングウェブサイト等へもアクセスすることができる。
【０００３】
従来の各電動自転車は、通常、サイクリストが、バッテリの残量あるいは電動自転車の機能を制御する他のパラメータが分かるように、制御パネルとコントローラとを具備する。もし、他の情報を得る目的で、パーソナルスマートモバイル装置を自転車に追加的に設ける場合、そのような情報をサイクリストが読み、操作するためには、電動自転車に、装置をもう一つ設けることが必要となる。これによって、自転車のハンドルバー上での装置の空間配置を考慮しなればならなく、また、サイクリストは、異なる操作要求を満たすため、注意を異なる装置に向けなければならない。上記した状況に鑑み、電動自転車の電力駆動機構の制御パネルを、パーソナルモバイル装置の拡張機能として、パーソナルモバイル装置に一体化することが近年の傾向となっている。しかし、このようなパーソナルスマートモバイル装置は、パーソナルスマートモバイル装置と電力駆動機構の双方の利点を真に融合させることなく、単に、電力駆動機構の制御パネルを置換したものにすぎない。本発明は上記した課題に鑑みなされたものであり、ハードウェア構造と通信ソフトウェアの双方の観点から、パーソナルスマートモバイル装置を電力駆動機構と完全に一体化させることにより、すべての種類の自転車に乗るサイクリストのために、補足的かつ拡張した機能を提供することを目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２５０５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、スマートモバイル装置及びクラウドサービスを一体化した電動自転車の電気機械制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、スマートモバイル装置を一体化した電動自転車の電気機械制御システムは、電気機械組立体と、サイクリング状態検出組立体と、コントローラと、スマートモバイル装置とを具備する。
【０００７】
電気機械組立体は、電動自転車の車軸を駆動するために電動自転車に取り付けられる、電動モータとバッテリとを具備する。
【０００８】
サイクリング状態検出組立体は、電動自転車のサイクリング状態を検出し、サイクリング状態を出力する。
【０００９】
コントローラは、電動モータの動作を制御するため電気機械組立体とサイクリング状態検出組立体に電気的に接続され、サイクリング状態を受信し、サイクリング状態をサイクリング情報と自転車情報とに加工する。コントローラは、通信インターフェースを有し、サイクリング制御処理動作とエクスポート制御処理動作とを内蔵する。サイクリング制御処理動作は、異なるサイクリング道路条件をシミュレートするべく電動モータの動作を制御するサイクリング制御パラメータを生成し、サイクリング情報、自転車情報及びサイクリング制御パラメータに応じて、電動モータの動作を制御し、エクスポート制御処理動作は、サイクリング制御パラメータの一部を外部機器で自由に利用可能にすると共に、サイクリング情報及び自転車情報を自由に出力可能にする。
【００１０】
スマートモバイル装置は、コントローラの通信インターフェースと双方向通信を行うべく、コントローラの通信インターフェースに接続され、コントローラにエクスポート制御処理動作を開始させるためユーザインターフェースをユーザに提供し、自由に利用できるサイクリング制御パラメータを設定し、記憶及び表示可能なサイクリング情報と自転車情報を取得する。
【００１１】
電動自転車のコントローラは、電動モータの動作のモニターと制御とを相互に独立して行うことができ、コントローラの通信インターフェースを介して、スマートフォン等の外部スマートモバイル装置と一体化することができる。サイクリストは、サイクリスト毎に異なる体力に合わせて、スマートモバイル装置が具備するユーザインターフェースを介してコントローラのサイクリング制御パラメータを設定することができる。さらに、サイクリング情報と自転車情報は、スマートモバイル装置上に表示することができ、または、サイクリストが関連情報を容易に記録、または管理できるようにするため、スマートモバイル装置のオンライン機能を介して、自由に利用可能にする。従って、本発明のコントローラは、スマートモバイル装置と協働してサイクリング情報と自転車情報を表示する。サイクリストは、自転車サイクリング中に同時に異なる装置を見た場合に生じる注意の散漫から解放されることになる。スマートモバイル装置がコントローラに制御命令を送信した後は、スマートモバイル装置がなくても、コントローラだけで、電動モータの動作を円滑に監視かつ制御することができる。
【００１２】
上記した目的を達成するため、スマートモバイル装置を一体化した電動自転車の電気機械制御システムは、電気機械組立体と、サイクリング状態検出組立体と、コントローラと、スマートモバイル装置と、ネットワークプラットフォームとを具備する。
【００１３】
電気機械組立体は、電動自転車の車軸を駆動するために電動自転車に取り付けられる電動モータと、バッテリとを具備する。
【００１４】
サイクリング状態検出組立体は、電動自転車のサイクリング状態を検出し、サイクリング状態を出力する。
【００１５】
コントローラは、電動モータの動作を制御するため電気機械組立体とサイクリング状態検出組立体に電気的に接続され、サイクリング状態を受信し、サイクリング状態をサイクリング情報と自転車情報とに加工する。コントローラは、通信インターフェースを有し、サイクリング制御処理動作とエクスポート制御処理動作とを内蔵する。サイクリング制御処理動作は、異なるサイクリング道路条件をシミュレートするために、電動モータの動作を制御するサイクリング制御パラメータを生成し、サイクリング情報、自転車情報及びサイクリング制御パラメータに応じて電動モータの動作を制御する。エクスポート制御処理動作は、サイクリング制御パラメータの一部を外部機器で自由に利用可能にすると共に、サイクリング情報及び自転車情報を自由に出力可能にする。
【００１６】
スマートモバイル装置は、コントローラの通信インターフェースと双方向通信を行うべく、コントローラの通信インターフェースに接続され、コントローラにエクスポート制御処理動作を開始させるためユーザインターフェースをユーザに提供し、自由に利用できるサイクリング制御パラメータを設定し、記憶かつ表示できるサイクリング情報と自転車情報とを取得する。
【００１７】
ネットワークプラットフォームは、ダウンロードして実行可能なスマートモバイル装置用の少なくとも１つのアプリケーションプログラムを提供する。スマートモバイル装置は、記憶されたサイクリング情報や自転車情報を、実行したアプリケーションプログラムにより、ネットワークプラットフォーム上にアップロードする。
【００１８】
上記した電気機械制御システムはさらにスマートモバイル装置用のネットワークプラットフォームを具備する。スマートモバイル装置は、ネットワークプラットフォームが提供するアプリケーションプログラムを実行することによって、より多様な監視及び制御モードをダウンロードすることができる。電動自転車の電動モータの動作は遠隔地から監視及び制御できるので、自転車情報を容易に管理でき、サイクリスト間でサイクリング情報を共有することができる。従って、本発明に係るシステムは、アプリケーションプログラムの開発と協働して、ネットワークプラットフォームを通して多くの種類のクラウドサービスを提供することができ、電動自転車に乗る楽しみを増すことができる。
【００１９】
本発明の他の目的、効果及び新規な技術的特徴を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る電動自転車に適用される電気機械制御システムの斜視図である。
【図２】図１における電気機械制御システムの機能ブロック図（PBD）である。
【図３Ａ】本発明に係る、電気機械制御システムのコントローラをスマートモバイル装置に接続する接続処理動作を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】本発明に係る、電気機械制御システムのコントローラをスマートモバイル装置に接続する接続処理動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る他の電気機械制御システムのシステム構築図である。
【図５Ａ】自転車情報とサイクリング情報をアップロードするアプリケーションに適用される図４における電気機械制御システムのシステム構築図である。
【図５Ｂ】自転車情報とサイクリング情報をデータベースにアップロードするための図５Ａにおけるアプリケーションの画面を示す模式図である。
【図６Ａ】自転車情報とサイクリング情報を、ソーシャルネットワーキングウェブサイトと共有するアプリケーションに適用される図４における電気機械制御システムのシステム構築図である。
【図６Ｂ】６Ａにおけるアプリケーションの画面を示す模式図である。
【図７Ａ】サイクリングモードをダウンロードするアプリケーションに適用される図４における、電気機械制御システムのシステム構築図である。
【図７Ｂ】図７Ａにおけるアプリケーションの画面を示す模式図である。
【図８Ａ】レベル設計つきのゲームをダウンロードするアプリケーションに適用される図４における電気機械制御システムのシステム構築図である。
【図８Ｂ】図８Ａにおけるアプリケーションの画面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１及び図２を参照して説明すると、本発明に係るスマートモバイル装置及びクラウドサービスを一体化した電動自転車の電気機械制御システムの実施例は、電気機械組立体１０と、サイクリング状態検出組立体２０と、コントローラ３０と、スマートモバイル装置４０とを具備する。
【００２２】
電気機械組立体１０は、電動自転車の車軸を駆動するために電動自転車に搭載される電動モータ１１と、バッテリ１２とを具備する。電動モータ１１は、オプションとして、電動モータ１１が機構と共に回転するのを防止する電動モータロック１３を有することができる。電動モータ１１は、直接的に、又は、伝達機構を介して、前輪軸または後輪軸を回転駆動する。
【００２３】
サイクリング状態検出組立体２０は、自転車のサイクリング状態を検出し、サイクリング状態を出力するものであり、ペダル検出器２１と、速度検出器２２と、温度検出器２３とを具備する。
【００２４】
コントローラ３０は自転車に取り付けられる。コントローラ３０は、電気機械組立体１０とサイクリング状態検出組立体２０とに電気的に接続されており、電動モータ１１の動作を制御し、電動モータロック１３をロックし又は同ロックを解除し、サイクリング距離、サイクリング速度等を含むサイクリング状態を受信し、サイクリング状態をサイクリング情報と自転車情報に処理する。自転車情報は、平均モータ速度と、平均モータ温度と、バッテリ残量とを含む。コントローラ３０は、通信インターフェース３１を有し、サイクリング制御処理動作とエクスポート制御処理動作とを内蔵する。サイクリング制御処理動作は、異なるサイクリング道路条件をシミュレートするべく、回転速度、トルク、電動モータの負荷等、電動モータ１１の動作を制御するサイクリング制御パラメータを生成し、サイクリング情報、自転車情報及びサイクリング制御パラメータに応じて電動モータ１１の動作を制御する。エクスポート制御処理動作は、サイクリング制御パラメータの一部を外部機器によって利用可能にすると共に、サイクリング情報及び自転車情報を自由に出力可能にする。通信インターフェース３１として、ＵＳＢポート等の小型有線接続インターフェース、または、Bluetoothモジュール、WiFiモジュール等の短距離無線接続インターフェースを用いることができる。
【００２５】
スマートモバイル装置４０として、スマートフォン、小型タブレットコンピュータ等を用いることができる。すでに、ＵＳＢ等の小型有線接続インターフェース、または、Bluetoothモジュール、WiFiモジュール等の短距離無線接続インターフェースを有する場合、スマートモバイル装置４０は、双方向通信を行うために、コントローラ３０の通信インターフェース３１に接続できる。スマートモバイル装置４０は、コントローラ３０のエクスポート制御処理動作を開始し、自由に利用できるサイクリング制御パラメータを設定し、記憶・表示用のサイクリング情報と自転車情報を取得するためのユーザインターフェースを具備する。スマートモバイル装置４０は、モバイルインターネットモジュール４１と、ＧＰＳモジュール４２と、タッチパネル４３と、通信インターフェース４４と、プロセッサ４０１とを具備する。プロセッサ４０１は、モバイルインターネットモジュール４１と、ＧＰＳモジュール４２と、タッチパネル４３と、通信インターフェース４４とに電気的に接続され、モバイルインターネットモジュール４１を介してインターネットに接続され、電子マップを表示するためタッチパネル４３を制御し、スマートモバイル装置４０の現在の地理的位置に基づいて前記電子マップ上に現在位置を表示することができる。
コントローラ３０は、メッセージ処理ユニット３０１と、制御ユニット３０２とを具備する。メッセージ処理ユニット３０１は通信インターフェース３１に電気的に接続され、これによって、コントローラ３０は、さらに、スマートモバイル装置４０の通信インターフェース４４に双方向モードで通信可能に接続される。コントローラ３０は、スマートモバイル装置４０が出力する制御命令を記憶し、同制御命令を制御信号に変換し、同制御信号を出力する。
【００２６】
制御ユニット３０２はメッセージ処理ユニット３０１に電気的に接続され、メッセージ処理ユニット３０１から出力された制御信号を受け取り、電気機械組立体１０を制御し、サイクリング状態検出組立体２０の状態検出信号を受信し、同状態検出信号を状態検出データに変換し、同状態検出データをメッセージ処理ユニット３０１に出力する。これによって、メッセージ処理ユニット３０１は、さらに、状態検出データを、メッセージ処理ユニット３０１に接続されたスマートモバイル装置４０に送信する。制御ユニット３０２は、自転車のハンドルバーの内部に取り付け可能な、又は、電気機械組立体１０の内部に組み込み可能な普通のデバイスとして、メッセージ処理ユニット３０１と一体的に形成することができる。
【００２７】
スマートフォン等のスマートモバイル装置に一体化されるためには、コントローラ３０は、動作中に、スマートモバイル装置４０を正しく識別できなければならない。コントローラ３０のメッセージ処理ユニット３０１は、このため、更に、接続処理動作を内蔵している。接続処理動作による接続処理動作は、コントローラ３０が、外部スマートモバイル装置４０から送出された接続要求を受けた後にのみ実行され、順に実行される初期化段階と、認証段階と、動作段階とからなる。
【００２８】
図３Aおよび図３Bを参照して説明すると、スマートモバイル装置は、アプリケーションを実行し、アプリケーションプログラムが動作した後、初期化段階を実行し（S１０）、スマートモバイル装置がコントローラ３０に接続されているか判断し（S１１）、接続の確認後、認証通知をコントローラ３０に送信する（S１２）。コントローラ３０は、インジケータ信号または音により接続確認を知らせ、次に、認証段階に移行する（S２０）。盗難防止機能、誤接続防止機能及びモニター機能をもたせるため、２つのアクセス形態、すなわち、認証を伴うアクセスか、認証を伴わないアクセスかを、認証段階でチェックする。スマートモバイル装置のタッチパネルは、便利で多様な入力インターフェースを可能とするので、タッチパネルは、自転車の盗難を防ぐためパスワード入力のインターフェースとして用いることができる。パスワード認証が成立しないと、電動自転車の電動モータロック１３はロック状態にあり、電動自転車のペダルをこぐことできない。パスワードはコントローラ３０に直接記憶されているため、誰が自転車を使用しようとしても、どのタイプのスマートモバイル装置を使用しても、コントローラ３０は、初期化段階を終了し、その後、認証段階で認証が成立した場合のみ、電動モータロック１３のロックを解除することができる。以下に、非認証処理動作及び認証処理動作を詳細に説明する。
【００２９】
１．アクセス認証段階において、アクセスが認証を伴わないアクセスと識別される場合として、自転車を初めて使用する場合を考える。この場合、コントローラ３０のメッセージ処理ユニット３０１は、コントローラ中にパスワードが記憶されていないと判断し（S２１）、現在のアクセスは認証されないと判断する（S２２）。メッセージ処理ユニット３０１は、自転車が初めて使用されることを示す応答をスマートモバイル装置に送り返す。スマートモバイル装置４０のアプリケーションプログラムは、スマートモバイル装置４０のユーザインターフェース上にパスワード設定インターフェースを表示し、ユーザに初回認証におけるパスワードの設定を促す（S２３）。ユーザーが初回認証のためのパスワード入力を終了すると、パスワードは、その後のパスワード認証のために、コントローラ３０のメッセージ処理ユニット３０１に記憶される。
【００３０】
２．認証段階S２４において、アクセスが認証を伴うアクセスとしてコントローラ３０に識別された場合、コントローラ３０のメッセージ処理ユニット３０１がすでに内部にパスワードを記憶していることを示す。メッセージ処理ユニット３０１は、次に、認証が実行可能であることを示す応答を、スマートモバイル装置４０に送り返す。スマートモバイル装置４０のアプリケーションプログラムは、サイクリストによるパスワードの入力を可能とするため、パスワード入力インターフェースを表示する。メッセージ処理ユニット３０１は、入力されたパスワードと記憶されているパスワードを比較し、両パスワードが整合するかどうかを判断し、整合しない場合、入力されたパスワードと記憶されているパスワードが整合するまでサイクリストに再度パスワードを入力するよう求める（S２５）。
【００３１】
正しいパスワードが入力された後、コントローラ３０は、サイクリストが自転車に乗ることができるように、電動モータロック１３のロックを解除する。同時に、コントローラ３０は、コントローラ３０が行う認証状態を判断する基準として、スマートモバイル装置４０に記憶するチェックコードを、乱数で生成する（S２６）。スマートモバイル装置４０がスマートフォンである場合は、スマートフォン上で現在実行されているアプリケーションプログラムは、着信等、他のアプリケーションプログラムが実行されることによって終了することがあり、スマートフォンのコントローラ３０との接続が遮断されることがある。しかし、コントローラ３０のメッセージ処理ユニットはすでに、スマートモバイル装置４０から送信された制御命令を記憶しており、独自に電動モータ１１の動作を監視し、制御するので、未だ、スマートモバイル装置４０の制御命令に従って電動自転車の操作を継続することができる。
【００３２】
コントローラ３０のスマートフォンとの通信が遮断された場合であっても、通常、電動自転車の動作制御を継続できるが、近くのサイクリストの他のスマートフォンが現在のスマートフォンのコントローラ３０に接続しようとして接続要求を送信した場合（S３０）、コントローラ３０は、コントローラ３０に接続しようとしている他のスマートフォンに対して、コントローラ３０による認証を受けるためのチェックコードを送り返すように求める（S３１）。もし、コントローラ３０に接続しようとしているスマートフォンが、不正確なチェックコードを送り返したり、又は、コントローラ３０にチェックコードがない場合（S３２）、現在のスマートフォンは、自転車サイクリング中のスマートモバイル装置４０への予期しない接続から生じるサイクリング中のリスクを回避するため、現在のスマートフォンに接続しようとしているスマートフォンに接続することができない（S３３）。
【００３３】
認証段階（S２０）の完了後、コントローラ３０は動作段階（S４０）に移行する。動作段階は、三つの主要な処理動作、すなわち、サイクリング情報処理動作（S４１）と、自転車情報処理動作（S４２）と、サイクリング制御パラメータ処理動作（S４３）とを有する。スマートモバイル装置４０が、コントローラ３０にサイクリング情報照会要求を送信した後、コントローラ３０は、サイクリング状態検出組立体２０のサイクリング状態を処理し、次に、処理されたサイクリング状態をスマートモバイル装置４０に送り返し、スマートモバイル装置４０のタッチパネル４３に処理されたサイクリング状態を表示させる。さらに、スマートモバイル装置４０がインターネットに接続されている場合は、処理されたサイクリング状態は、同時に、インターネットを介して外部データベースに送信可能である。同様に、スマートモバイル装置４０は、自転車情報照会要求をコントローラ３０に送ることもでき、コントローラ３０は、処理された自転車情報をスマートモバイル装置に送り返し、またインターネットを介して外部データベースにも送信する。スマートモバイル装置４０が具備するユーザインターフェースを用いて、ユーザは、サイクリング制御パラメータを設定することができる。スマートモバイル装置４０は、ユーザが組んだサイクリング制御パラメータを受け取ると、ユーザが組んだサイクリング制御パラメータを含む制御命令をコントローラ３０に送信する。コントローラ３０は、次に、制御命令に含まれるサイクリング制御パラメータに応じて電動モータ１１を制御する。
【００３４】
本発明のスマートモバイル装置は、さらに、ネットワークプラットフォーム５０にも接続可能である。図４を参照して説明すると、ネットワークプラットフォーム５０は、ダウンロードして実行することができる、スマートモバイル装置用の少なくとも１つのアプリケーションプログラムを提供する。スマートモバイル装置４０は、記憶されたサイクリング情報及び自転車情報を、実行されたアプリケーションプログラムを通してネットワークプラットフォーム５０にアップロードする。このネットワークプラットフォーム５０を用いることによって、サイクリストに多様なクラウドサービスを提供することができる。
【００３５】
図５Aと図５Bを参照して説明すると、データベースに送信された自転車動作に関するデータをさらに解析することによって、自転車のメンテナンスとサービスを分析することができ、カスタマイズされたサービスを提供するための参考資料を得ることができる。従って、自転車に起こり得るトラブルの可能性を予測でき、トラブルが起こる前にサイクリストは適切な対応措置を取ることができる。また、そのような自転車動作に関するデータの解析によって、修理店は、本発明に係る関連アプリケーションプログラムを開発することができる。さらに、ネットワークプラットフォーム５０は、サイクリストが共有できるサイクリング情報と自転車情報を集めたウェブサイトを提供すると共に、迅速かつ完全な修理サービス情報を提供する。
【００３６】
図６Aと図６Bを参照して説明すると、本発明は、自転車情報とサイクリング情報をネットワークプラットフォーム５０に送信できるため、ネットワークプラットフォーム５０は自転車情報とサイクリング情報を集め、共有するソーシャルネットワーキングウェブサイトを提供することができる。サイクリストは、ソーシャルネットワーキングウェブサイトを通して、完全な自転車情報とサイクリング情報とを、ソーシャルネットワーク上の他のサイクリストと共有することができる。
【００３７】
図７Aを参照して説明すると、コントローラ３０がサイクリング情報処理動作、自転車情報処理動作及びサイクリング制御パラメータ処理動作を実行することによって、ユーザは、それぞれ、異なるサイクリングモードを選択することができ、自分に適したトレーニング効果を得ることができる。従って、本発明のネットワークプラットフォーム５０は、フィットネスセンターによって開発することができるものであり、その場合、ネットワークプラットフォーム５０は、それぞれ異なったサイクリング制御パラメータを有する多数のサイクリングモードを可能とするアプリケーションプログラムを提供することができる。スマートモバイル装置を使用してアプリケーションプログラムをダウンロードした後、ユーザはネットワークプラットフォームに接続して、所望のサイクリングロードを選択してダウンロードすることができ、コントローラ３０は、各サイクリング制御パラメータに応じてこれらのサイクリングモードを制御する。図７Bを参照して説明すると、さらに、サイクリストは他のサイクリストとの競技モードを選択し、個人的トレーニング用のサイクリングモードをそれぞれ共有しかつダウンロードすることによって、トレーニング量を相互に競い合うことができる。これによって、サイクリストは、競技の楽しみながら、運動に対するモチベーションを高めることができる。さらに、それぞれのサイクリングモードにおいて、サイクリストが個々の体力を超えてサイクリングするのを防ぐため、本発明に係る電動モータは、回生ブレーキ機能を有し、心拍数、呼吸数等を検出する１つまたは複数の生理学的センサーを有し、サイクリストは、体力消費の観点から最適なモードで自転車に乗ることができる。
【００３８】
図８Aを参照して説明すると、ネットワークプラットフォーム５０のアプリケーションプログラムは、ゲーム開発者が開発することができる。すなわち、ネットワークプラットフォーム５０は、サイクリスト用のオンラインゲームサーバである。電動バイクの負荷を増減する、対応するサイクリング制御パラメータに関連したゲームレベルをダウンロードすることにより、サイクリストは、サイクリングコース中に電動バイクとインタアクティブにゲームができるので、自転車に乗る楽しみが増すことになる。スマートモバイル装置４０を用いることによって、多数の電動バイクをネットワークプラットフォーム５０に接続することができる。ネットワークサーバにログインすることによって、多数の役が設定されているインタアクティブゲームが可能となる。図８を参照して説明すると、ゲームは、各自転車によって制御される役を記録する。各役は、ゲーム中の制御パラメータに基づいて果たされ、ゲーム中の各役の反応に対応したフィードバックパラメータを、役に対応する自転車に与えることで、サイクリストは、グループとして自転車に乗る楽しみを増すことができる。
【００３９】
本発明は、サイクリスト用のネットワークプラットフォームを設け、電気機械制御システムのスマートモバイル装置がネットワークプラットフォームによって提供されたアプリケーションプログラムを実行できることに加えて、サイクリストが、より多様な監視及び制御モードをダウンロードできるようにすることを目的とする。電動自転車の電動モータの動作は、遠隔地から監視及び制御できるので、自転車情報を容易に管理でき、サイクリスト間でサイクリング情報を共有することができるという目的を実現できる。従って、ネットワークプラットフォームを介して多様なクラウドサービスが提供できるので、対応するアプリケーションプログラムの開発と相俟って、電動自転車に乗る楽しみが増えることになる。
【００４０】
以上、多くの本発明に係る特徴及び利点を、発明の構造及び機能の詳細とともに記載してきたが、これらの記載は説明のためのものにすぎない。特に、発明の詳細な説明において、形態、サイズ、部品の配置等は、本明細書に添付した特許請求の範囲に記載する用語の広義の一般的な意味において、発明の原理内で、最大限に変更することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１１：  電動モータ
１２：  バッテリ
１３：  電動モータロック
２１：  ペダル検出器
２２：  速度検出器
２３：  温度検出器
３１：  通信インターフェース
４１：  モバイルインターネットモジュール
４２：  ＧＰＳモジュール
４３：  タッチパネル
４４：  通信インターフェース
３０１：  メッセージ処理ユニット
３０２：  制御ユニット
４０１：  プロセッサ
４０：  スマートモバイル装置
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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