JP2016097877A - 電動自転車とその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】予め路面状態を予測することにより、坂道でも平坦路と同じ感覚で運転できる電動自転車を提供する。【解決手段】路面状態を検出するための送信信号を路面に向かって送信する送信アンテナと、送信信号が路面で反射されたときの反射波を受信信号として受信する受信アンテナとを備えた電動自転車であって、送信信号を送信する無線送信部と、反射波の反射レベルを検出する反射レベル検出部と、反射レベルに基づいて、路面状態が下り坂もしくは登り坂であるかを検出して、路面状態が下り坂であることを検出したとき下り坂開始信号を生成し、路面状態が登り坂であることを検出したとき登り坂開始信号を発生する路面状態検出部と、下り坂開始信号に応答して電動自転車の制動制御を開始し、登り坂開始信号に応答して電動自転車のアシスト制御を開始する自転車動力制御部とを備えた。【選択図】図１

Description

本開示は、電動自転車を進行する方向の路面状態をミリ波帯の電波を用いて検出できる電動自転車とその制御方法に関する。

例えば、特許文献１には、ペダルランク１５を踏み込んで人力を加えると、踏み込みトルクを検出し、この踏み込みトルクと車速に基づいて制御装置３０の制御によりモータ４０を駆動させる電動自転車が開示されている。

特開平１０−１９４１８５号公報

しかしながら、上述した電動自転車では、電動自転車の進行方向の路面状態を予め検出してペダルにかかるトルクを平坦路と同じ感覚で制御することはできないという課題があった。

本開示の目的は以上の課題を解決し、予め路面状態を予測することにより、坂道でも平坦路と同じ感覚で運転できる電動自転車及びその制御方法を提供することある。

第１の発明に係る電動自転車は、
路面状態を検出するための送信信号を路面に向かって送信する送信アンテナと、上記送信信号が上記路面で反射されたときの反射波を受信信号として受信する受信アンテナとを備えた電動自転車であって、
上記送信信号を送信する無線送信部と、
上記反射波の反射レベルを検出する反射レベル検出部と、
上記反射レベルに基づいて、上記路面状態が下り坂もしくは登り坂であるかを検出して、上記路面状態が下り坂であることを検出したとき下り坂開始信号を生成し、上記路面状態が登り坂であることを検出したとき登り坂開始信号を発生する路面状態検出部と、
上記下り坂開始信号に応答して上記電動自転車の制動制御を開始し、上記登り坂開始信号に応答して上記電動自転車のアシスト制御を開始する自転車動力制御部とを備えたことを特徴とする。

第２の発明に係る電動自転車の制御方法は、
路面状態を検出するための送信信号を路面に向かって送信する送信アンテナと、上記送信信号が上記路面で反射されたときの反射波を受信信号として受信する受信アンテナとを備えた電動自転車の制御方法であって、
上記送信信号を送信するステップと、
上記反射波の反射レベルを検出するステップと、
上記反射レベルに基づいて、上記路面状態が下り坂もしくは登り坂であるかを検出して、上記路面状態が下り坂であることを検出したとき下り坂開始信号を生成し、上記路面状態が登り坂であることを検出したとき登り坂開始信号を発生するステップと、
上記下り坂開始信号に応答して上記電動自転車の制動制御を開始し、上記登り坂開始信号に応答して上記電動自転車のアシスト制御を開始するステップを含むことを特徴とする。

本開示に係る電動自転車及びその制御方法によれば、電動自転車の進行方向の路面状態を予め予測して下り坂や登り坂の坂道の数メートル手前から制動制御やアシスト制御を開始することが可能となる。従って、どんな坂道でも平坦路と同じ感覚で運転することが可能となる。

本開示の第１の実施形態に係る電動自転車の構成要素を示すブロック図である。 図１の電動自転車により実行される、自転車動力制御処理を示すフローチャートである。 図２のフローチャートにおけるステップＳ２の路面状態検出処理を詳細に示すフローチャートである。 図２のフローチャートにおけるステップＳ３の相対距離演算処理を詳細に示すフローチャートである。 図２のフローチャートにおけるステップＳ４のアシスト及び制動制御処理を詳細に示すフローチャートである。 （ａ）は、図１の電動自転車が制動制御される期間を説明するための概略図であり、（ｂ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の反射レベル検出部１１により検出された受信信号の時刻ｔに対する反射レベルＰの変化を示す時間軸波形図である。 （ａ）は、図１の電動自転車がアシスト制御される期間を説明するための概略図であり、（ｂ）は（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の反射レベル検出部１１により検出された受信信号の時刻ｔに対する反射レベルＰの変化を示す時間軸波形図である。 本開示の第２の実施形態に係る電動自転車の構成要素を示すブロック図である。 図８の電動自転車により実行される、自転車動力制御処理を示すフローチャートである。 図９のフローチャートにおけるステップＳ６の放射角検出処理を詳細に示すフローチャートである。 図９のフローチャートにおけるステップＳ１３の相対距離及び相対速度演算処理を詳細に示すフローチャートである。 図９のフローチャートにおけるステップＳ１５の相対距離演算処理を詳細に示すフローチャートである。 図９の自転車動力制御処理を示すフローチャートにおいて、電動自転車が自転車や歩行者の飛び出しを検出し、制動を開始することを説明するための概略図である。 図９の自転車動力制御処理を示すフローチャートにおいて、電動自転車が交差点を検出し、制動を開始することを説明するための概略図である。 図９の自転車動力制御処理を示すフローチャートにおいて、電動自転車の進行方向において壁等を検出し、制動を開始することを説明するための概略図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、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。

第１の実施形態．
図１は、本開示の第１の実施形態に係る電動自転車の構成要素を示すブロック図である。図１の電動自転車は、動力制御信号生成回路１と、レーダ送受信回路２と、任意の周波数を有するビームを送信するように制御する送信制御信号ＴＣＳを生成する自転車動力制御部３とを備えて構成される。ここで、電動自転車は、当該電動自転車の進行方向の路面状態を検出するための送信信号を路面に向かって送信する送信アンテナと、送信信号が路面で反射されたときの反射波を受信信号として受信する受信アンテナとを有する。

動力制御信号生成回路１は、反射レベル検出部１１と、電動自転車の進行方向（前方方向）の路面状態を検出する路面状態検出部１２と、相対距離演算部１３と、信号処理部１４とを備えて構成される。また、レーダ送受信回路２は、無線送信部２０と、方向性結合器２１と、送信アンテナ２２と、受信アンテナ２３と、混合器２４と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２５と、増幅器２６と、Ａ／Ｄ変換器２７とを備えて構成される。

ここで、レーダ送受信回路２は、例えば矩形波もしくは三角波によって周波数変調した電磁波（連続波）の送信信号を送信し、受信アンテナ２３を介して入力される反射波に含まれる受信信号を受信する。また、送信アンテナ２２は、電動自転車のハンドルもしくは前輪上部のかご入れに配置され、当該送信アンテナ２２から送信される送信信号は自転車を走行する前方の路面上に放射される。なお、何メートル先の路面状態を検出するかは、送信アンテナ２２が取り付けられる高さ及び地面へのビームの放射角により決定される。さらに、受信アンテナ２３は、電動自転車のハンドルもしくは前輪上部のかご入れに配置され、路面上で反射された反射波を受信する。

無線送信部２０は、自転車動力制御部３からの送信制御信号ＴＣＳに基づいて送信信号を生成して方向性結合器２１を介して送信アンテナ２２に出力して送信する。方向性結合器２１はまた、送信信号の一部をローカル信号として混合器２４に出力する。

受信アンテナ２３は、自転車前方の路面に反射された反射波を受信信号として受信して混合器２４に出力する。混合器２４は、受信信号とローカル信号とを乗算し、当該乗算された結果の信号をローパスフィルタ２５を介してベースバンド信号として増幅器２６に出力する。Ａ／Ｄ変換器２７は、増幅器２６により増幅されたベースバンド信号をデジタル信号に変換して反射レベル検出部１１及び信号処理部１４に出力する。反射レベル検出部１１は、Ａ／Ｄ変換器２７から入力されるデジタル信号に基づいて、受信信号の反射レベルＰを検出して反射レベルＰを示す反射レベル指示信号を路面状態検出部１２に出力する。

路面状態検出部１２は、反射レベル指示信号に基づいて、電動自転車の進行方向の路面状態が下り坂であることを検出して下り坂開始信号を生成して相対距離演算部１３及び自転車動力制御部３に出力する。路面状態検出部１２は、反射レベル指示信号に基づいて、電動自転車の進行方向の路面状態が登り坂であることを検出して登り坂開始信号を生成して相対距離演算部１３及び自転車動力制御部３に出力する。

また、路面状態検出部１２は、反射レベル指示信号に基づいて、下り坂が終了することを検出して下り坂終了信号を生成して相対距離演算部１３及び自転車動力制御部３に出力する。路面状態検出部１２は、反射レベル指示信号に基づいて、登り坂が終了することを検出して登り坂終了信号を生成して相対距離演算部１３及び自転車動力制御部３に出力する。

信号処理部１４は、Ａ／Ｄ変換器２７からデジタル信号を受信すると、当該デジタル信号からビート信号を抽出し、当該抽出されたビート信号を相対距離演算部１３に出力する。相対距離演算部１３は、路面状態検出部１２から下り坂開始信号もしくは登り坂開始信号を受信すると、下り坂開始信号もしくは登り坂開始信号に応答して信号処理部１４から入力されるビート信号に基づいて、相対距離を演算し、当該演算された相対距離のデータを自転車動力制御部３に出力する。

自転車動力制御部３は、路面状態検出部１２から下り坂開始信号を受信すると、下り坂開始信号に応答して相対距離演算部１３から入力される相対距離に基づいて制動制御を開始し、路面状態検出部１２から下り坂終了信号を受信すると下り坂終了信号に応答して制動制御を終了する。自転車動力制御部３は、路面状態検出部１２から登り坂開始信号を受信すると、登り坂開始信号に応答して相対距離演算部１３から入力される相対距離に基づいてアシスト制御を開始し、路面状態検出部１２から登り坂終了信号を受信すると登り坂終了信号に応答してアシスト制御を終了する。

以上のように構成された電動自転車の動作について以下に説明する。

図２は、図１の電動自転車により実行される、自転車動力制御処理を示すフローチャートである。図２において、送信アンテナ２２からパルス波のレーダが送信信号として自転車の前方の路面上に送信される（ステップＳ１）。次に、自転車の前方に下り坂及び登り坂の坂道が存在するかどうかを検出するための路面状態検出処理が実行される（ステップＳ２）。ステップＳ２において自転車の前方に坂道が存在することを検出すると、当該坂道までの相対距離を演算する相対距離演算処理を実行する（ステップＳ３）。次に、ステップＳ３において演算された相対距離データに基づいて、アシスト及び制動制御処理を実行し（ステップＳ４）、自転車動力制御処理は終了する。

図３は、図２のフローチャートにおけるステップＳ２の路面状態検出処理を詳細に示すフローチャートである。図３において、路面状態検出部１２は、反射レベルＰが実数Ｐａ以上かつ実数Ｐｂ（Ｐｂ＞Ｐａ）以下であるかどうかを判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０において、反射レベルＰがＰａ以上かつＰｂ以下であれば、次のステップＳ２１に移動し、路面状態検出部１２が電動自転車の進行方向の路面状態が平坦であることを検出して、処理は終了する。また、ステップＳ２０において、反射レベルＰがＰａ未満かもしくはＰｂより大きければ、ステップＳ２２に移動する。ステップＳ２２では、路面状態検出部１２は、反射レベルＰがＰａ未満であるかどうかを判定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２において、反射レベルＰがＰａ未満であれば、次のステップＳ２３に移動し、反射レベルＰがＰａ未満でなければ、すなわち反射レベルＰがＰｂより大きければ、ステップＳ２６に移動する。

ステップＳ２３では、路面状態検出部２１は、電動自転車の進行方向の路面状態が下り坂であることを検出して下り坂開始信号を生成し、当該下り坂開始信号を相対距離演算部１３及び自転車動力制御部３に出力し、次のステップＳ２４に移動する。

ステップＳ２４では、路面状態検出部２１は、反射レベルＰが実数Ｐ１（Ｐ１＞Ｐｂ）以上であるかどうかを判定する。ここで、反射レベルＰがＰ１以上であれば、次のステップＳ２５に移動し、反射レベルＰがＰ１未満であればステップＳ２４の処理が繰り返される。ステップＳ２５では、路面状態検出部２１は、下り坂が終了することを検出して下り坂終了信号を生成し、当該生成された下り坂終了信号を自転車動力制御部３に出力し、処理は終了する。

ステップＳ２６では、路面状態検出部２１は、前方の路面状態が登り坂であることを検出して登り坂開始信号を生成し、当該生成された登り坂開始信号を相対距離演算部１３及び自転車動力制御部３に出力し、次のステップＳ２７に移動する。

ステップＳ２４７は、路面状態検出部２１は、反射レベルＰが実数Ｐ２（Ｐ２＜Ｐａ）以下であるかどうかを判定する。ここで、反射レベルＰがＰ２以下であれば、次のステップＳ２８に移動し、反射レベルＰがＰ２より大きければステップＳ２７の処理が繰り返される。ステップＳ２８では、路面状態検出部２１は、登り坂が終了することを検出して登り坂終了信号を生成し、当該生成された登り坂終了信号を自転車動力制御部３に出力し、処理は終了する。

図４は、図２のフローチャートにおけるステップＳ３の相対距離演算処理を詳細に示すフローチャートである。図４において、ステップＳ３０では、相対距離演算部１３は、路面状態検出部１２から登り坂もしくは下り坂開始信号を受信する。次に、ステップＳ３１では、相対距離演算部１３は、信号処理部１４からビート信号を受信して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を実行してビート信号の周波数スペクトルを分析する。次に、ステップＳ３２では、相対距離演算部１３は、その周波数分析結果に基づいて、自転車から登り坂もしくは下り坂までの相対距離を演算し、当該演算された相対距離データを自転車動力制御部３に出力し、処理は終了する。

図５は、図２のフローチャートにおけるステップＳ４のアシスト及び制動制御処理を詳細に示すフローチャートである。図５のステップＳ４０では、自転車動力制御部３が路面状態検出部１２から下り坂開始信号を受信したかどうかを判定する。ステップＳ４０において、自転車動力制御部３が下り坂開始信号を受信すれば、次のステップＳ４１に移動する。ステップＳ４１では、自転車動力制御部３は相対距離演算部１３から入力される相対距離の値に基づいて、自転車の制動制御を開始し、ステップＳ４４に移動し、自転車動力制御部３は路面状態検出部１２から下り坂終了信号を受信したかどうかを判定する。ステップＳ４４において、下り坂終了信号が受信されれば処理は終了し、受信されなければステップＳ４４の処理は繰り返される。

ステップＳ４０において、自転車動力制御部３が下り坂開始信号を受信しなければ、次のステップＳ４２に移動する。ステップＳ４２では、自転車動力制御部３が路面状態検出部１２から登り坂開始信号を受信したかどうかを判定する。ステップＳ４２において、自転車動力制御部３が登り坂開始信号を受信すれば、次のステップＳ４３に移動する。ステップＳ４３では、自転車動力制御部３は相対距離演算部１３から入力される相対距離の値に基づいて、自転車のアシスト制御を開始し、ステップＳ４５に移動し、自転車動力制御部３は路面状態検出部１２から登り坂終了信号を受信したかどうかを判定する。ステップＳ４５において、登り坂終了信号が受信されれば処理は終了し、受信されなければステップＳ４５の処理は繰り返される。

図６（ａ）は、図１の電動自転車が制動制御される期間を説明するための概略図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の反射レベル検出部１１により検出された受信信号の時刻ｔに対する反射レベルＰの変化を示す時間軸波形図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）において、受信信号の反射レベルＰがＰａ未満となると（時刻ｔ１）、電動自転車の前方に下り坂が存在することを検出して下り坂を走行する前に自転車動力制御部３により制動制御が開始される。次に、時刻ｔ２では、電動自転車は下り坂の路面と平行状態となり、反射レベルＰは平坦路走行中の反射レベルＰｆと同一となり、時刻ｔ３までこの平行状態は継続する。次に、下り坂が終了する直前では、反射レベルＰは強くなり反射レベルＰが反射レベルＰ１以上となれば（時刻ｔ４）、自転車動力制御部３により制動制御が終了される。

図７（ａ）は、図１の電動自転車がアシスト制御される期間を説明するための概略図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）と経過時間軸を共通にし、図１の反射レベル検出部１１により検出された受信信号の時刻ｔに対する反射レベルＰの変化を示す時間軸波形図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）において、受信信号の反射レベルＰがＰｂより大きくなると（時刻ｔ１）、電動自転車の前方に登り坂が存在することを検出して登り坂を走行する前に自転車動力制御部３によりアシスト制御が開始される。次に、時刻ｔ２では、電動自転車は登り坂の路面と平行状態となり、反射レベルＰは平坦路走行中の反射レベルＰｆと同一となり、時刻ｔ３までこの平行状態は継続する。次に、登り坂が終了する直前では、反射レベルＰは弱くなり反射レベルＰが反射レベルＰ２以下となれば（時刻ｔ４）、自転車動力制御部３によりアシスト制御が終了される。

以上の実施形態に係る電動自転車によれば、電動自転車の進行方向の路面状態を予め予測することができるので、下り坂及び登り坂の坂道の数メートル手前から加速制御やアシスト制御を開始することが可能となる。従って、傾斜が急な下り坂においても急ブレーキをかける必要ないので安全に走行することができる。さらに、傾斜が急な登り坂においても登り坂の数メートル手前からアシスト制御が働いているので、漕ぎ手に負担がかからない。従って、急な勾配を有する坂道においても平坦路と同じ感覚で運転することができる。

第２の実施形態．
上述した実施形態の電動自転車は、電動自転車の進行方向の路面状態を検出して、下り坂もしくは登り坂においても平坦路と同じ感覚で運転できるように制御した。これに対して、本実施形態の電動自転車は、さらに坂道途中の見通しの悪いＴ字路や十字路からの自転車や歩行者の飛び出しを事前に予測して制動を開始させることによって、電動自転車の運転の安全性をさらに向上させることを特徴とした。

図８は、本開示の第２の実施形態に係る電動自転車の構成要素を示すブロック図である。図８の電動自転車は、図１の電動自転車に比較して、レーダ送受信回路２の代わりにレーダ送受信回路２Ａを備え、動力制御信号生成回路１の代わりに動力制御信号生成回路１Ａを備え、自転車動力制御部３の代わりに自転車動力制御部３Ａを備え、さらに電動自転車の車速を検出し、その車速のデータを自転車動力制御部３Ａに出力する車速センサ４を備えたことを特徴とする。レーダ送受信回路２Ａは、レーダ送受信回路２に比較すると、送信アンテナ２２の代わりに、送信アンテナからのビームの放射角を走査しながら送信信号を送信するフェーズドアレイアンテナ装置２２Ａを備えたことを特徴とする。ここで、フェーズドアレイアンテナ装置２２Ａは、電動自転車の左側から右前までビームの放射角を走査しながら送信信号を送信する。以下、電動自転車の車両前後方向の車軸を基準として、放射方向と車軸とのなす角度を放射角として表す。また、動力制御信号生成回路１Ａは、動力制御信号生成回路１に比較すると、反射レベル検出部１１の代わりに反射レベル検出部１１Ａを備え、路面状態検出部１２の代わりに物体検出部１５を備え、相対距離演算部１３の代わりに相対距離演算部１３Ａを備え、さらに送信コントローラである放射角検出部１６及び相対速度演算部１７を備えたことを特徴とする。

反射レベル検出部１１Ａは、Ａ／Ｄ変換器２７から入力されるデジタル信号に基づいて、受信信号の反射レベルＰを検出して反射レベルＰを示す反射レベル指示信号を物体検出部１５及び放射角検出部１６に出力する。

放射角検出部１６は、任意の周波数を有する電磁波を放射するように無線送信部２０を制御する送信制御信号ＴＣＳを生成して無線送信部２０に送信する。放射角検出部１６は、フェーズドアレイアンテナ装置２２Ａの指向性を制御するビーム制御信号ＢＣＳを生成しフェーズドアレイアンテナ装置２２Ａに送信する。放射角検出部１６は、反射レベル検出部１１Ａから入力される反射レベルＰの値を所定のしきい値以上になるか否かを検出し、当該しきい値以上になったときの放射角を検出し、検出された放射角のデータを自転車動力制御部３Ａの記憶部である放射角メモリ３Ａｍに出力する。

物体検出部１５は、反射レベル指示信号に基づいて、自転車や歩行者（移動体）、壁、電柱もしくはガードレール（障害物）、及び交差点を検出して移動体指示信号、障害物指示信号、及び交差点検出信号を生成して相対距離演算部１３Ａ、相対速度演算部１７、及び自転車動力制御部３Ａにそれぞれ出力する。

信号処理部１４Ａは、Ａ／Ｄ変換器２７からデジタル信号を受信すると、当該デジタル信号からビート信号を抽出し、当該抽出されたビート信号を相対距離演算部１３Ａ及び相対速度演算部１７にそれぞれ出力する。相対距離演算部１３Ａは、物体検出部１５から移動体検出信号、障害物検出信号、及び交差点検出信号を受信すると、信号処理部１４Ａから入力されるビート信号に基づいて、相対距離を演算し、当該演算された相対距離のデータを自転車動力制御部３Ａに出力する。

相対速度演算部１７は、物体検出部１５から移動体検出信号を受信すると、信号処理部１４Ａから入力されるビート信号に基づいて、相対速度を演算し、当該演算された相対速度のデータを自転車動力制御部３Ａに出力する。

自転車動力制御部３は、物体検出部１５から移動体検出信号を受信すると、相対距離演算部１３Ａ及び相対速度演算部１７から相対距離及び相対速度のデータを入力する。自転車動力制御部３は、相対距離及び相対速度のデータ、並びに放射角メモリ３Ａｍに格納される放射角に基づいて、自転車もしくは歩行者が電動自転車の進行方向に侵入すると判断すると電動自転車の制動制御を開始する。

自転車動力制御部３は、物体検出部１５から障害物検出信号を受信すると、相対距離演算部１３Ａから相対距離のデータを入力する。自転車動力制御部３は、相対距離及び車速センサ４から入力される電動自転車の速度に基づいて、前方の壁等に衝突する危険性があると判断すると電動自転車の制動制御を開始する。

自転車動力制御部３は、物体検出部１５から交差点検出信号を受信すると、相対距離演算部１３Ａから相対距離のデータを入力する。自転車動力制御部３は、相対距離及び車速センサ４から入力される電動自転車の速度に基づいて、前方の交差点での危険性があると判断すると電動自転車の制動制御を開始する。

以上のように構成された電動自転車の動作について以下に説明する。

図９は、図８の電動自転車により実行される、自転車動力制御処理を示すフローチャートである。図９のステップＳ５において、電動自転車の進行方向において移動体、障害物もしくは交差点があることを検出するために、送信アンテナからのビームの放射角を走査する。次に、ステップＳ６において反射レベルＰの値が所定のしきい値以上になるときの放射角を検出する放射角検出処理を実行する。ステップＳ５０において、放射角が９０度以外であるかどうかを判定する。ステップＳ５０において、放射角が９０度であれば、ステップＳ５１に移動して電動自転車の左側もしくは右側に壁があるかを判定し、放射角が９０度以外であればステップＳ７に移動する。ステップＳ５１において、反射レベルＰが実数Ｐｄより大きいかどうかを判定する。ステップＳ５１において、反射レベルＰがＰｄより大きければ、物体検出部１５が、電動自転車の左側もしくは右側に壁があることを検出して、次のステップＳ７に移動する。ステップＳ５１において、反射レベルＰがＰｄ以下であれば、ステップＳ５に戻る。ステップＳ７において、反射レベルＰの値が実数Ｐｃ以上かつ実数Ｐｄ以下であるかどうかを判定する。ステップＳ７において、反射レベルＰがＰｃ以上かつＰｄ以下であれば、物体検出部１５は、自転車もしくは歩行者を検出し（ステップＳ９）、次のステップＳ９に移動する。

ステップＳ９において、相対距離及び相対速度演算処理を実行して、次のステップＳ１０に移動する。ステップＳ１０において、自転車動力制御部３Ａは、自転車もしくは歩行者が電動自転車の進行方向に侵入するかどうかを判定する。ステップＳ１０において、自転車動力制御部３Ａが自転車もしくは歩行者が電動自転車の進行方向に侵入すると判断すれば、自転車動力制御部３Ａは電動自転車の制動制御を開始し（ステップＳ１８）、処理は終了する。ステップＳ１０において、自転車動力制御部３Ａが自転車もしくは歩行者が電動自転車の進行方向に侵入しないと判断すればステップＳ５に戻る。

ステップＳ７において、反射レベルＰがＰｃ未満もしくはＰｄよりも大きければ、ステップＳ１１に移動する。ステップＳ１１において、反射レベルＰがＰｃ未満であるかどうかを判定する。ステップＳ１１において、反射レベルＰがＰｃ未満であれば、物体検出部１５は、電動自転車の進行方向に交差点があることを検出し（ステップＳ１２）、次のステップＳ１３に移動する。ここで、反射レベルＰが小さくなったときに前方に交差点があることを検出する。すなわち、電動自転車が進行する路面の両側もしくは片側に壁等の障害物がある場合には、その壁から反射される反射波の反射レベルＰは大きい一方で、壁等の障害物がなくなると壁からの反射波の反射レベルＰは極端に小さくなる。

ステップＳ１３では、相対距離演算処理を実行し、次のステップＳ１４に移動する。ステップＳ１４において、自転車動力制御部３Ａは、電動自転車の進行方向にある交差点において危険性があると判断すれば、電動自転車の制動制御を開始し（ステップＳ１８）、処理は終了する。ステップＳ１４において、自転車動力制御部３Ａが電動自転車の進行方向にある交差点において危険性がないと判断すればステップＳ５に戻る。

ステップＳ１１において、反射レベルＰがＰｃ未満でなければ、ステップＳ１５に移動する。ステップＳ１５において、反射レベルＰがＰｄより大きいかどうかを判定する。ステップＳ１５において、反射レベルＰがＰｄより大きければ、物体検出部１５は、電動自転車の進行方向に壁、電柱、もしくはガードレールがあることを検出し（ステップＳ１６）、次のステップＳ１３に移動する。ステップＳ１５において、反射レベルＰがＰｄ以下であればステップＳ５に戻る。

ステップＳ１３では、相対距離演算処理を実行し、次のステップＳ１７に移動する。ステップＳ１７において、自転車動力制御部３Ａは、電動自転車の進行方向にある壁等の障害物に衝突する危険性があると判断すれば、電動自転車の制動制御を開始し（ステップＳ１８）、処理は終了する。ステップＳ１７において、自転車動力制御部３Ａが障害物に衝突する危険性がないと判断すればステップＳ５に戻る。

図１０は、図９のフローチャートにおけるステップＳ６の放射角検出処理を詳細に示すフローチャートである。図１０において、放射角検出部１６は、反射レベルＰの値が所定のしきい値以上になるか否かを検出し、当該しきい値以上になったときの放射角を検出する（ステップＳ６０）。次に、ステップＳ６１において、放射角検出部１６は、その放射角のデータを自転車もしくは歩行者の方向を示すデータとして自転車動力制御部３Ａの放射角メモリ３Ａｍに出力する。

図１１は、図９のフローチャートにおけるステップＳ９の相対距離及び相対速度演算処理を詳細に示すフローチャートである。図１１のステップＳ９０では、相対距離演算部１３Ａ及び相対距離速度演算部１７は、物体検出部１５から移動体検出信号をそれぞれ受信する。次に、相対距離演算部１３Ａ及び相対速度演算部１７は、信号処理部１４Ａからビート信号を受信して、ＦＦＴ処理を実行してビート信号の周波数スペクトルを分析する（ステップＳ９１）。次に、相対距離演算部１３Ａ及び相対速度演算部１７は、その周波数分析結果に基づいて、自転車もしくは歩行者までの相対距離及び自転車もしくは歩行者の相対速度を演算して自転車動力制御部３Ａにそれぞれ出力し（ステップＳ９２）、相対距離及び相対速度演算処理は終了する。

図１２は、図９のフローチャートにおけるステップＳ１３の相対距離演算処理を詳細に示すフローチャートである。図１２のステップＳ１３０では、相対距離演算部１３Ａは、物体検出部１５から障害物検出信号もしくは交差点検出信号を受信する。次に、相対距離演算部１３Ａは、信号処理部１４Ａからビート信号を受信して、ＦＦＴ処理を実行してビート信号の周波数スペクトルを分析する（ステップＳ１３１）。次に、相対距離演算部１３Ａは、その周波数分析結果に基づいて、自転車から障害物もしくは交差点までの相対距離を演算し、当該演算された相対距離データを自転車動力制御部３Ａに出力し（ステップＳ１３２）、相対距離演算処理は終了する。

図１３は、図９の自転車動力制御処理を示すフローチャートにおいて、電動自転車が自転車や歩行者の飛び出しを検出し、制動を開始することを説明するための概略図である。図１４は、図９の自転車動力制御処理を示すフローチャートにおいて、電動自転車が交差点を検出し、制動を開始することを説明するための概略図である。図１５は、図９の自転車動力制御処理を示すフローチャートにおいて、電動自転車の進行方向において壁等を検出し、制動を開始することを説明するための概略図である。

本実施形態に係る電動自転車によれば、第１の実施形態と比較すると、さらに坂道途中の見通しの悪いＴ字路や十字路からの自転車や歩行者の飛び出しを事前に予測し制動を開始させることができるので、電動自転車の運転の安全性をさらに向上させることが可能となる。

以上詳述したように、本開示に係る電動自転車によれば、電動自転車を進行する方向の路面状態を予め予測することができるので、下り坂や登り坂の坂道の数メートル手前から制動制御やアシスト制御を開始することが可能となる。従って、どんな坂道でも平坦路と同じ感覚で運転することが可能となる。

１，１Ａ…動力制御信号生成回路、
２，２Ａ…レーダ送受信回路、
３，３Ａ…自転車動力制御部、
３Ａｍ…放射角メモリ、
４…車速センサ、
１１，１１Ａ…反射レベル検出部、
１２…路面状態検出部、
１３，１３Ａ…相対距離演算部
１４，１４Ａ…信号処理部、
１５…物体検出部、
１６…放射角検出部、
１７…相対速度演算部、
２０…無線送信部、
２１…方向性結合器、
２２…送信アンテナ、
２２Ａ…フェーズドアレイアンテナ装置、
２３…受信アンテナ、
２４…混合器、
２５…ローパスフィルタ、
２６…増幅器、
２７…Ａ／Ｄ変換器。

Claims (7)

1. 路面状態を検出するための送信信号を路面に向かって送信する送信アンテナと、上記送信信号が上記路面で反射されたときの反射波を受信信号として受信する受信アンテナとを備えた電動自転車であって、
   上記送信信号を送信する無線送信部と、
   上記反射波の反射レベルを検出する反射レベル検出部と、
   上記反射レベルに基づいて、上記路面状態が下り坂もしくは登り坂であるかを検出して、上記路面状態が下り坂であることを検出したとき下り坂開始信号を生成し、上記路面状態が登り坂であることを検出したとき登り坂開始信号を発生する路面状態検出部と、
   上記下り坂開始信号に応答して上記電動自転車の制動制御を開始し、上記登り坂開始信号に応答して上記電動自転車のアシスト制御を開始する自転車動力制御部とを備えたことを特徴とする電動自転車。
2. 上記送信信号と上記受信信号とを乗算し、当該乗算された結果の信号を出力する混合器と、
   上記乗算された結果の信号に基づいてビート信号を抽出する信号処理部と、
   上記ビート信号に基づいて、上記電動自転車から上記下り坂もしくは上記登り坂までの第１の相対距離を演算する相対距離演算部とを備え、
   上記自転車動力制御部は、上記第１の相対距離に基づいて、上記電動自転車の制動制御もしくはアシスト制御を開始することを特徴とする請求項１記載の電動自転車。
3. 上記路面状態検出部は、上記反射レベルに基づいて、上記検出された下り坂もしくは登り坂が終了することを検出して、上記下り坂が終了するとき下り坂終了信号を生成して上記自転車動力制御部に出力し、上記登り坂が終了するとき登り坂終了信号を生成して上記自転車動力制御部に出力し、
   上記自転車動力制御部は、上記下り坂終了信号に応答して上記制動制御を終了し、上記登り坂終了信号に応答して上記アシスト制御を終了することを特徴とする請求項１または２記載の電動自転車。
4. 上記送信アンテナはそのビームの放射角を走査可能なアンテナであって、
   上記送信アンテナからのビームの放射角を走査しながら、上記反射レベルに基づいて、上記電動自転車の進行方向において移動体、障害物もしくは交差点があることを検出し、上記移動体、上記障害物もしくは交差点を検出したときそれぞれ移動体検出信号、障害物検出信号もしくは交差点検出信号を生成する物体検出部とをさらに備え、
   上記自転車動力制御部は、移動体検出信号、障害物検出信号もしくは交差点検出信号に応答して、上記電動自転車の制動制御を開始することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の電動自転車。
5. 上記移動体の上記電動自転車に対する相対速度を演算する相対速度演算部をさらに備え、
   上記相対距離演算部は、上記移動体検出信号に応答して、上記ビート信号に基づいて上記電動自転車から上記移動体までの第２の相対距離を演算し、
   上記反射レベル検出部から入力される反射レベルの値を所定のしきい値以上になるか否かを検出し、上記しきい値以上になったときの上記放射角を検出する放射角検出部と、
   上記自転車動力制御部は、上記相対速度、上記第２の相対距離及び上記検出された放射角に基づいて、制動制御を開始することを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の電動自転車。
6. 上記電動自転車の車速を検出する車速センサをさらに備え、
   上記自転車動力制御部は、上記障害物検出信号もしくは上記交差点検出信号に応答して、上記ビート信号に基づいて、上記電動自転車から上記障害物もしくは上記交差点までの第３の相対距離を演算し、上記第３の相対距離及び上記電動自転車の車速に基づいて、制動制御を開始することを特徴とする請求項４または５記載の電動自転車。
7. 路面状態を検出するための送信信号を路面に向かって送信する送信アンテナと、上記送信信号が上記路面で反射されたときの反射波を受信信号として受信する受信アンテナとを備えた電動自転車の制御方法であって、
   上記送信信号を送信するステップと、
   上記反射波の反射レベルを検出するステップと、
   上記反射レベルに基づいて、上記路面状態が下り坂もしくは登り坂であるかを検出して、上記路面状態が下り坂であることを検出したとき下り坂開始信号を生成し、上記路面状態が登り坂であることを検出したとき登り坂開始信号を発生するステップと、
   上記下り坂開始信号に応答して上記電動自転車の制動制御を開始し、上記登り坂開始信号に応答して上記電動自転車のアシスト制御を開始するステップを含むことを特徴とする電動自転車の制御方法。

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