(57)【要約】【課題】位置検出システムと自転車の機能とを融合して利便性を向上する。【解決手段】走行速度やバッテリー残量等の状態表示を行うための表示部ユニット４０に、ＧＰＳによる位置情報を検出するＧＰＳユニット４４と、地図情報を格納した地図情報メモリ４５とを含むナビゲーション装置を設ける。そして、ＬＣＤ表示部４１の表示画面の半分を用いて走行モードや走行距離等の状態情報の表示を行い、残りの半分を用いてナビゲーション表示を行うことにより、自転車の走行状態とともに、自転車の現在位置や目的地までの進路を容易に認識でき、目的地までの所要時間や労力等を簡易に把握できるようにする。また、表示ユニットは車体から取り外せる構造とし、乗車しない場合の盗難対策を図るようにする。【選択図】        図３
2004330944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示を行う表示部と、
位置情報を受信して現在位置を検出する位置検出手段と、
地図情報を格納した地図情報格納手段と、
車体側に設けた走行系の検出手段からの検出情報を入力する検出情報入力手段と、
前記位置検出手段によって検出された現在位置の情報と前記地図情報格納手段に格納された地図情報とに基づいてナビゲーション情報を生成し、前記表示部に表示するとともに、前記検出情報入力手段から入力された検出情報に基づいて状態情報を生成し、前記表示部に表示する表示制御手段と、
前記表示制御手段に操作入力を行う操作手段と、
を具備したナビゲーション装置をハンドルに設けた、
ことを特徴とする自転車。
【請求項２】
自転車の走行状態を判定してアシスト量を算出する演算制御手段と、前記演算制御手段によって算出されたアシスト量を車輪駆動軸に付与するアシスト駆動手段とを有する電動アシスト自転車であることを特徴とする請求項１記載の自転車。
【請求項３】
前記演算制御手段が前記ナビゲーション装置内に設けられていることを特徴とする請求項２記載の自転車。
【請求項４】
前記表示制御手段は前記演算制御手段によって処理された演算情報を前記状態情報として前記表示部に表示することを特徴とする請求項２記載の自転車。
【請求項５】
前記表示部は前記ナビゲーション情報の表示領域と前記状態情報の表示領域を並列に有することを特徴とする請求項１記載の自転車。
【請求項６】
前記地図情報格納手段は交換可能に装着される記録媒体よりなることを特徴とする請求項１記載の自転車。
【請求項７】
前記位置検出手段はＧＰＳによって現在位置を検出する手段であることを特徴とする請求項１記載の自転車。
【請求項８】
前記ナビゲーション装置はハンドルに対して着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１記載の自転車。
【請求項９】
前記ハンドルは前記ナビゲーション装置を着脱自在に取り付けて位置決め固定するための取り付け孔を有する取り付け部材を具備し、前記取り付け部材の取り付け孔は前記ナビゲーション装置の着脱に応じて開閉する開閉蓋を有することを特徴とする請求項８記載の自転車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置検知機能を有する自転車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）を用いたナビゲーション装置が自動車や携帯電話等の各種の用途に用いられている。
また、ＧＰＳを自転車に応用した例としては、自転車の位置を基地局等に通知するシステムが提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２４９７５２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２７６６６号公報
【特許文献３】
特開２００２−１３３５１０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例は、いずれも自転車の位置を検出して通知するものであり、自転車の機能と融合したシステムではなく、自転車自体の機能や利便性を向上するという点では十分な効果を発揮していないという問題があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、位置検出システムと自転車の機能とを融合して利便性を向上することが可能な自転車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、画像表示を行う表示部と、位置情報を受信して現在位置を検出する位置検出手段と、地図情報を格納した地図情報格納手段と、車体側に設けた走行系の検出手段からの検出情報を入力する検出情報入力手段と、前記位置検出手段によって検出された現在位置の情報と前記地図情報格納手段に格納された地図情報とに基づいてナビゲーション情報を生成し、前記表示部に表示するとともに、前記検出情報入力手段から入力された検出情報に基づいて状態情報を生成し、前記表示部に表示する表示制御手段と、前記表示制御手段に操作入力を行う操作手段とを具備したナビゲーション装置をハンドルに設けたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の自転車では、自転車の走行系から得られる検出情報から生成した状態情報を表示する表示部を用いてナビゲーション装置を構成し、このナビゲーション装置に位置検出システムによって得られる現在位置情報と地図情報とから生成したナビゲーション情報を表示するようにしたことから、この表示を視認することにより、ユーザは自転車の走行状態とともに、自転車の現在位置や目的地までの進路を容易に認識でき、例えば目的地までの所要時間や労力等を簡易に把握でき、自転車の利便性を向上できる。
したがって、位置検出システムと自転車の機能とを融合したナビゲーション装置によって自転車の利便性を大幅に向上することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による自転車を電動アシスト自転車に適用した実施の形態例について説明する。
図１は本発明の実施の形態例による電動アシスト自転車の外観を示す側面図である。
本例の電動アシスト自転車は、折り畳み構造のものであり、メインパイプ１と、前輪部２を支持したフロントフォーク８と、後輪部３を支持したリヤフォーク９と、シート５を支持したシートポスト１０と、ハンドル６を支持したスピンドル１１と、スピンドル１１を挿通支持したヘッドパイプ１２と、ペダル部１３と、電池ユニット１４等を有している。
【０００９】
そして、図１では図示を省略しているが、本例の電動アシスト自転車の各部には本例の制御を行うための以下のような各種部材が設けられている。
まず、メインパイプ１には、本例の電動アシスト自転車の状態を管理し、各種の制御を行うためのビークルコントローラが設けられている。また、メインパイプ１の折り畳み構造部には、折り畳みスイッチが設けられており、車体が折り畳まれたことを検出することにおって折り畳み時にはモータ等の駆動を禁止し、安全を確保するようになっている。
また、ペダル部１３には、ペダルクランク１３Ａの周辺にトルクセンサ、クランク周波数発生器（ＦＧ）が設けられ、ペダルクランク１３Ａに発生するトルクの検出や回転数の検出を行うようになっている。
【００１０】
また、ハンドル６の中央部には、ＬＣＤ等による表示部、キー入力用の操作部、及びそれらを制御する表示コントローラを含む表示部ユニット４０が設けられ、ユーザに各種表示を提供するとともに、キー入力による各種モード設定や選択等を行えるようになっている。特に本例では、この表示部ユニット４０を用いて、走行系（アシスト駆動系）の各種状態情報の表示とともに、ＧＰＳの位置情報と地図情報によるナビゲーション情報の表示を行うナビゲーション装置を構成している。
また、この表示部ユニット４０は、ハンドル６の中央部に設けた図示しない取り付け部材に着脱自在に取り付けられるようになっており、自転車に乗車しない場合には、自転車から表示部ユニット４０を取り外して携帯できる構成とし、表示部ユニットに対するいたずら防止や盗難対策を行えるようになっている。
【００１１】
なお、取り付け部材の構成としては種々考えられるが、例えばナビゲーション装置としての表示部ユニット４０にコネクタ端子を設けた突起部を設けるとともに、取り付け部材側には、この表示部ユニット４０の突起部を嵌合挿入するコネクタ部を有する取り付け孔を設け、表示部ユニット４０の突起部を取り付け部材の取り付け孔に嵌合挿入することにより、表示部ユニット４０を位置決め固定でき、かつ、コネクタ同士を接続できるような構成を用いることができる。
ただし、この部分の構成には、表示ユニット４０を取り外した際に、取り付け孔の防塵や防水を図る必要がある。そこで、この取り付け孔には、例えばスライド構造やヒンジ構造の開閉蓋を設け、この開閉蓋が表示部ユニット４０の装着時には突起部に押されて後退して取り付け孔が開口し、表示部ユニット４０の取り外し時には、突起部の離脱とともにバネ力によって元の位置に復帰し、取り付け孔を閉鎖するような構成を有するものとする。
【００１２】
また、ヘッドパイプ１２には図示しない電源キーの操作によって電池ユニット１４の電源オン、オフを切り替えるキースイッチが設けられている。
また、前輪部２には、アシスト駆動用のモータと、このモータの駆動を制御するモータドライバと、このモータドライバを制御するモータコントローラが設けられている。
また、後輪部３には、自動変速ユニットが設けられている。
さらに、図１では省略しているが、車体の前方部にはヘッドライト等が設けられており、後方部にはリアライトやウインカーランプ等が設けられているものとする。
【００１３】
図２は図１に示す電動アシスト自転車の制御系を示すブロック図である。
図示のように、本例の電動アシスト自転車は、ビークルコントローラユニット３０、表示部ユニット４０、モータユニット５０、電池ユニット１４の主要な４つのユニットを有しており、表示部ユニット４０によってナビゲーション装置を構成したものである。
ビークルコントローラユニット３０は、後述する各種制御を行うビークルコントローラ３１と、ユーザが電源キーによって電源のオン・オフを行うキースイッチ３２と、自転車が折り畳まれたことを検出する折り畳みスイッチ３３と、自動変速を行う自動変速ユニット３４と、ペダル部１３で生じるトルクを検出するトルクセンサ３５と、ペダル部１３の回転数を検出するクランクＦＧ３６とを有する。
【００１４】
また、表示部ユニット４０は、ＬＣＤ等の表示部４１と、各種操作キーよりなる操作スイッチ４２と、これらの制御を行う表示コントローラ４３と、ＧＰＳによる位置情報を検出するＧＰＳユニット（位置検出手段）４４と、地図情報を格納した地図情報メモリ（地図情報格納手段）４５とを有する。
本例では、この表示部ユニット４０が自転車の本体から着脱自在に設けられており、コネクタ６０を介してビークルコントローラユニット３０に接続されている。
なお、表示ユニット４０とビークルコントローラユニット３０のインタフェースとしては、シリアル送信信号ＴＸＤ、シリアル受信信号ＲＸＤ、電源（５Ｖ）、グランドＧＮＤ、取り付け検出ＪＯＩＮＴ（表示部側ではグランドに接続されている）等で構成されている。
取り付け検出用のＪＯＩＮＴ信号は、車体側でプルアップされており、表示ユニットが取り付けられるとローに落ちて、表示ユニットがつながったことを検出する。また、未接続時には、電源と通信線はハイインピーダンスもしくはグランドにつながっており、電気的には安全な状態にしておく。接続が確認されてはじめて電源供給、通信線アクティブとなる。
【００１５】
また、モータユニット５０は、前輪部２のアシスト駆動を行うモータ５１と、このモータ５１の駆動を制御するモータドライバ５２と、このモータドライバ５２を制御するモータコントローラ５３とを有する。
また、電池ユニット１４は、２次電池や大容量コンデンサ等による充電池部と、この充電池部の充放電を制御する電源コントローラとを有する。
ビークルコントローラ３１では、トルクセンサ３５によりペダル部１３からの踏力を検出して、それに応じたアシスト力をモータユニット５０にシリアル通信ラインによって送出する。
また、表示部ユニット４０の操作スイッチ４２からの入力によって、自転車のモードをさまざまに変えることが可能である。また、自転車の速度や電池の残量などのさまざまな情報を表示部４１に表示することができる。
【００１６】
図３は本例の表示部ユニット４０における表示コントローラ４３の構成例を示すブロック図である。
表示コントローラマイコン５０１は、この表示コントローラ４３の全体を制御するものであり、メモリ５１７は表示コントローラマイコン５０１が各種制御を行うためのプログラムやデータを格納するものである。ＧＰＳコントローラ５０２は、ＧＰＳアンテナ５０４から受信したＧＰＳの位置情報等をＲＦアンプ５０３を通して受信し、この情報に基づいてナビゲーション情報の生成に必要な処理を行うものである。
ＬＣＤモジュール５０５は、ＬＣＤによる表示部４１やその駆動回路を含むものである。また、ＬＥＤドライバ５０６は、ヘッドライト５０７、リアライト５０８、ウインカーランプ５０９の点灯、点滅を制御するものである。
バッファ部５１０は、操作スイッチの上下左右キー５１１、エンターキー５１２、モードキー５１３等からの入力信号を受信してマイコン５０１に伝達するものである。
【００１７】
メモリスティックコントローラ５１４は、地図情報を格納したメモリスティック４５にアクセスし、地図情報の読み出しを行うものである。
なお、メモリスティック４５には、例えば特定地域の地図情報が格納されているものとする。すなわち、本例のナビゲーション装置を搭載する自転車は、自動車に比べて移動範囲が狭いため、広域の地図情報が不要である一方、自転車の機動性を十分発揮するために、詳細な地図情報であることが望まれる。
そこで、都道府県別、あるいは都市別、さらには市街地別等に分割した地図情報をメモリスティックに格納しておき、自転車の走行範囲に合わせてナビゲーション装置に選択的に装着して用いることにより、比較的小さい容量の手軽な記録媒体を有効に用いて自転車の走行に最適な地図情報を得ることが可能となる。
【００１８】
また、ＲＳ２３２Ｃコントローラ５１５は例えば携帯電話等のＰＣ端末５２０を接続するためのインタフェースを制御するものであり、ＲＳ２３２Ｃコントローラ５１６はビークルコントローラ３１を接続するためのインタフェースを制御するものである。
【００１９】
図４は表示コントローラマイコンにおける処理動作を示す説明図である。
図示の例はイベントドリブン方式の状態遷移を示しており、イベント待ち（Ｓ１）の状態からビークルコントローラ３１からの受信イベント（Ｓ２）があると、パケットの受信処理を行う。この処理には、例えばアシスト量や回生量の取得やバッテリ残量の取得、さらには車両速度の取得が含まれる。
また、キー入力イベント（Ｓ３）があった場合には、キー入力処理を行う。この処理には、例えばモード変更や目標ギア値変更等の処理が含まれる。
また、タイマーイベント（Ｓ４）があった場合には、タイマーによる定期的処理を行う。この処理には、例えば目標アシスト量、回生量、ギア値をビークルコントローラに送信する処理、ＧＰＳ位置情報を取得する処理、地図情報を取得する処理（この処理は定期的でなく必要に応じて行う）、ＬＣＤ表示部の表示切り替え処理等が含まれる。
【００２０】
図５は上述のような表示ユニット４０のＬＣＤ表示部４１における表示画面の具体例を示す平面図である。
図示のように、本例の表示部では、表示画面６００の左半分の領域６１０にナビゲーション情報を表示し、右半分の領域６２０に自転車の状態情報を表示し、それらの下側部にモードキー等の操作キー６４１〜６４４が設けられている。
ナビゲーション情報は、例えば地図上に現在位置を示したものであり、その表示内容としては、操作キー６４１〜６４４の操作によって数種類を選択できるようになっている。
また、図６は状態情報の内容を抽出して示している。図示のように、本例の自転車で表示する状態情報としては、走行モード６２１、ギア状態（マニュアル変換用）６２２、左ウィンカー状態６２３、フロント・リアライト状態６２４、右ウィンカー状態６２５、速度６２６、ストップライト状態６２７、回生比率６２８、アシスト比率６２９、回生トルク状態６３０、アシストトルク状態６３１、傾斜角（くだり）６３２、バッテリー状態６３３の各情報である。
このようなナビゲーション情報と状態情報との並列表示によって、現在位置や目的地までの走路と現時点での走行状態に関する各種情報を容易に把握でき、快適な走行を行うことが可能となる。
【００２１】
以上のような構成によって本例の電動アシスト自転車では次のような効果を得ることが可能となる。
（１）ナビゲーション機能と状態表示機能の組み合わせによって快適な自転車走行が可能となる。
（２）地図とリンクした自転車のコントロール（例えば坂道ならアシストアップ等）が可能となる。
（３）目的地までの距離によってバッテリー残量が十分かどうかをユーザに知らせることができる。
（４）目的地と目標到達時間がわかれば、必須な平均速度が計算できる。
（５）表示ユニットを取り外すことで盗難防止の効果を得ることができる。
【００２２】
なお、以上は本発明を電動アシスト自転車に適用した場合について説明したが、本発明は電動アシスト機能を持たない自転車にも適用できる。この場合にも自転車の走行系には、走行量や走行速度を検出するセンサが設けられており、この検出情報から状態情報を生成して表示部に表示することにより、ナビゲーション情報の表示と組み合わせた構成とすることができる。
また、上述した例では、ナビゲーション装置としての表示部ユニットを自転車から着脱自在に構成したが、この着脱自在なユニット内にビークルコントローラユニット３０の構成要素を設けることも可能である。すなわち、ビークルコントローラには各種の演算素子等が設けられており、これらの一部を表示部ユニット内に含ませたり、機能素子を一部を共用するような構成として着脱可能とすることで、自転車の車体側の素子数を減らし、万が一、車体の盗難にあった場合でも、コスト的な被害を小さくすることが可能である。
【００２３】
また、上述した例では、ナビゲーション装置の操作手段として手動操作型の操作スイッチを用いたが、例えば音声認識機能を用いた音声入力によって各種の入力操作を特定の言葉を発生することによって行えるようにし、ハンドルのグリップから手を離さずに表示部の操作を行えるようにしてもよい。
また、上述した例では、ナビゲーション装置の表示部の一部に操作スイッチを配置して操作できる構成としたが、表示部と分離してハンドルのグリップにベルト等によって装着できる分離型の操作ユニットを設け、この操作ユニットと表示部ユニットをケーブルで接続するような構成とし、ハンドルのグリップから手を離さずに表示部の操作を行えるようにしてもよい。
また、ナビゲーション装置におけるＧＰＳユニット４４のアンテナは、表示部ユニット４０自体に設ける以外に、自転車の車体側に設け、コネクタを通してＧＰＳユニット４４に取り込むような構成としてもよい。
【００２４】
また、地図情報の格納手段としては、メモリスティックに限らず、他の記録媒体を用いてもよい。また、携帯端末等（ＰＣ端末５２０）を用いてダウンロードした地図情報を内部メモリに蓄積して用いるような構成としてもよい。
また、上述した例では、ナビゲーション情報の表示領域と状態情報の表示領域をほぼ半分ずつに振り分けたが、両者の情報量に応じて適宜変更が可能であり、また、並列表示に限らず、交互に切り替え表示するようなモードを設けてもよい。また、これらの表示形態をユーザの設定操作によって選択できるようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の自転車によれば、自転車の走行系から得られる検出情報から生成した状態情報を表示する表示部をナビゲーション装置として用いて、位置検出システムによって得られる現在位置情報と地図情報とから生成したナビゲーション情報を表示するようにしたことから、この表示を視認することにより、ユーザは自転車の走行状態とともに、自転車の現在位置や目的地までの進路を容易に認識でき、例えば目的地までの所要時間や労力等を簡易に把握でき、自転車の利便性を向上できる。
したがって、位置検出システムと自転車の機能とを融合したナビゲーション装置によって自転車の利便性を大幅に向上でき  さらに電動アシスト機能やフィットネス機能等との組み合わせによって多面的な応用を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例における電動アシスト自転車の外観を示す側面図である。
【図２】図１に示す電動アシスト自転車の制御系の構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に示す制御系に設けられる表示コントローラの構成例を示すブロック図である。
【図４】図３に示す表示コントローラの状態遷移を示すブロック図である。
【図５】図１に示す電動アシスト自転車の表示部における表示画面の一例を示す平面図である。
【図６】図５に示す表示画面の状態表示領域を抽出して示す平面図である。
【符号の説明】
１……メインパイプ、２……前輪部、３……後輪部、５……シート、６……ハンドル、８……フロントフォーク、９……リヤフォーク、１０……シートポスト、１１……スピンドル、１２……ヘッドパイプ、１３……ペダル部、１４……電池ユニット、３０……ビークルコントローラユニット、３１……ビークルコントローラ、３２……キースイッチ、３３……折り畳みスイッチ、３４……自動変速ユニット、３５……トルクセンサ、３６……クランクＦＧ、４０……表示部ユニット、４１……表示部、４２……操作スイッチ、４３……表示コントローラ、５０……モータユニット、５１……モータ、５２……モータドライバ、５３……モータコントローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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