KR101209609B1 - Method for controlling motor power assist of electric bicycle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기자전거의 주행모드 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 사용자의 직접적인 설정 입력 없이 경사도를 검출하여 주행 도로의 지형에 따라 페달 답력에 대한 모터보조비율과 회생제동량(회생충전량)을 자동으로 조절하도록 구성됨으로써, 사용자의 주행 편의성 증대, 경사도 진입 등판시 편의성 증대, 효율적인 모터보조 및 에너지 효율 증대, 충전 효율 및 에너지 재사용 효율 증대 등의 효과가 있고, 강판로의 과도한 주행속도 제한 및 안전성 증대의 이점이 있는 전기자전거의 주행모드 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a driving mode control system and method for an electric bicycle, and automatically detects an inclination without a user's direct input, and automatically adjusts a motor auxiliary ratio and a regenerative braking amount (regenerative charge amount) according to the terrain of the driving road. It is configured to adjust, such as increase the user's driving convenience, increase the convenience when climbing slopes, efficient motor assistance and energy efficiency, increase charging efficiency and energy reuse efficiency, and limit excessive traveling speed to steel sheet and increase safety The present invention relates to a driving mode control system and method of an electric bicycle.

Description

전기자전거의 주행모드 제어 방법{Method for controlling motor power assist of electric bicycle}Method for controlling driving mode of electric bicycle {Method for controlling motor power assist of electric bicycle}

본 발명은 전기자전거에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행 도로의 경사도에 따라 전기자전거의 모터보조 및 회생제동을 자동으로 조절해줄 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an electric bicycle, and more particularly, to a system and method that can automatically adjust the motor assistance and regenerative braking of the electric bicycle according to the inclination of the driving road.

일반적으로 자전거는 사용자의 페달링(pedaling)에 의한 답력을 이용하여 주행하는 것으로서, 평지에서는 주행에 어려움이 없으나 언덕 등의 경사로(등판로)를 올라갈 때에는 많은 힘이 필요한 문제점이 있다.In general, the bicycle is driven by using the user's pedaling (pedaling), there is no difficulty in driving on the flat, but there is a problem that requires a lot of power when climbing the slope (hill).

이와 같은 문제점을 해소하기 위해 최근에는 사용자의 답력에 더하여 모터의 구동력을 보조 동력으로 사용하는 전기자전거가 개발된 바 있다.Recently, in order to solve such a problem, an electric bicycle has been developed that uses the driving force of the motor as an auxiliary power in addition to the user's effort.

이러한 종래기술의 일례가 대한민국 공개특허공보 2007-0113523호(2007년 11월 29일 공개)와 2003-0024010호(2003년 3월 26일 공개) 등에 개시되어 있다.An example of such a prior art is disclosed in Korean Unexamined Patent Publication No. 2007-0113523 (published November 29, 2007) and 2003-0024010 (published March 26, 2003).

전기자전거는 배터리에 저장된 전력을 동력으로 사용하여 바퀴를 구동시키는 자전거로서, 노약자나 장애인과 같이 자력에 의해 자전거를 운전할 수 없는 사람에게 애용되고 있다.Electric bicycles are bicycles that drive wheels using power stored in batteries, and are used by people who cannot drive bicycles by themselves, such as the elderly and the disabled.

또한 정상인이라도 중장거리를 이동하는 경우나 무거운 중량의 화물을 탑재하여 운반할 경우에 널리 이용되고 있다. In addition, even a normal person is widely used when moving a medium to long distance or carrying a heavy load of cargo.

상기 전기자전거는 동력원인 배터리에서 구동원인 모터로 전력이 공급되면 모터 구동력이 전기자전거의 구동축으로 전달되어 주행이 이루어지며, 사용자가 여러 운전상황에 따라 속도를 가변시키게 된다.When the electric bicycle is supplied with electric power from the battery as the power source to the motor as the driving source, the motor driving force is transmitted to the driving shaft of the electric bicycle to perform the driving, and the user changes the speed according to various driving situations.

종래의 전기자전거는 평지 주행이나 경사로(강판로) 하향 주행 등의 상황에서도 모터가 구동되는 단점이 있었다.The conventional electric bicycle has a disadvantage in that the motor is driven even in a situation such as driving on a flat or downward slope (steel plate).

이러한 문제점을 해결하기 위해 모터가 답력에 대응하는 보조 동력을 발생시키는 시스템(PAS:Power Assist System, Pedelec)이 개발되어 적용되고 있는데, 답력의 크기를 검출하여 답력에 대한 일정 모터보조비율로 모터를 구동시킨다. In order to solve this problem, a system (PAS: Power Assist System, Pedelec) has been developed and applied to generate the auxiliary power corresponding to the stepping force, and the motor is detected at a constant motor auxiliary ratio against the stepping force by detecting the magnitude of the stepping force. Drive it.

이 경우, 전기자전거의 주행모드는 사용자가 페달을 밟게 되면 페달 입력에 따른 답력의 크기를 검출하여 정해진 모터보조비율(답력에 대한 모터보조비율)로 모터의 구동력이 답력을 보조하는 모터보조 모드(Power Assist Mode)와, 내리막길에서 전기자전거의 관성에 의한 주행시 제동 및 관성에너지를 모터 발전을 통해 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(Regenerative Braking) 모드로 구분될 수 있다.In this case, the driving mode of the electric bicycle detects the magnitude of the pedal effort according to the pedal input when the user presses the pedal, and the motor assist mode in which the driving force of the motor assists the pedal power at a predetermined motor auxiliary ratio (motor auxiliary ratio to the pedal power) ( Power Assist Mode) and a regenerative braking mode in which braking and inertial energy is recovered through motor generation and charged to a battery when driving by an inertia of an electric bicycle on a downhill road.

모터보조 모드에서는 사용자의 페달 입력에 따른 답력의 크기, 즉 페달 입력 토크를 토크검출부를 통해 검출하여 이에 비례하는 양의 토크를 모터가 보조하게 되는데(사용자의 페달 입력 토크에 따라 모터 출력 비례 제어), 모터보조비율을 사용자가 수동 입력을 통해 변경 및 설정할 수 있는 시스템도 개발된 바 있다.In the motor assist mode, the motor detects the magnitude of the pedal force according to the user's pedal input, that is, the pedal input torque through the torque detecting unit, and the motor assists the torque in proportion to the motor (proportional control of the motor output according to the user's pedal input torque). In addition, a system has been developed that allows the user to change and set the motor auxiliary ratio by manual input.

즉, 사용자가 버튼 등을 조작하여 답력에 대한 모터보조비율(예를 들면, 50% - Assist Mode 1 / 100% - Assist Mode 2 / 200% - Assist Mode 3 / 300% - Assist Mode 4 등)을 설정해주면, 설정된 비율로 모터를 보조 구동시킨다.In other words, the user can operate the button to adjust the motor assist ratio (for example, 50%-Assist Mode 1/100%-Assist Mode 2/200%-Assist Mode 3/300%-Assist Mode 4, etc.) If it is set, auxiliary motor will be run at the set ratio.

또한 회생제동 모드에서는 바퀴의 회전력을 이용하여 배터리를 충전하는 모드로서, 배터리에 충전되는 회생충전량의 조절은 발전 모드로 구동되는 모터의 부하(회생제동력)를 변화시키는데, 모터 발전(회생충전)시에도 모터의 발전부하율(제동 정도)을 사용자가 수동으로 변경할 수 있는 시스템이 개발된 바 있다.In the regenerative braking mode, the battery is charged using the rotational force of the wheel. The regenerative charge amount charged in the battery changes the load (regenerative braking force) of the motor driven in the power generation mode. In addition, a system has been developed that allows the user to manually change the generation load ratio (braking degree) of the motor.

도 1은 종래기술에 따른 전기자전거(10)의 주요 구성부를 예시한 도면으로, 통상의 자전거와 마찬가지로 후륜(11)이 구동륜이고, 페달(12) 및 스프라킷휠(13), 후륜(11)에 설치되는 모터(14), 페달 입력 토크를 검출하기 위한 토크검출부(15), 스프라킷휠(13)과 후륜(11)의 구동휠(16) 사이에 연결되는 체인(17), 수조작 버튼 등이 구비된 입력부(18), 주행모드(모터보조 및 회생제동 모드), 에너지 사용량(방전량) 및 회생량(충전량) 등을 표시해주는 표시부(19)가 구비된다. FIG. 1 is a view illustrating main components of an electric bicycle 10 according to the related art, in which a rear wheel 11 is a driving wheel, a pedal 12, a sprocket wheel 13, and a rear wheel 11 as in a conventional bicycle. A motor 14 installed at the motor, a torque detection unit 15 for detecting pedal input torque, a chain 17 connected between the sprocket wheel 13 and the drive wheel 16 of the rear wheel 11, and a hand operated button. The input unit 18 provided with the back, the driving mode (motor assist and regenerative braking mode), the display unit 19 for displaying the energy consumption (discharge amount) and the regeneration amount (charge amount) and the like is provided.

하지만, 종래에는 사용자가 버튼 등을 조작해주어야만 모터보조비율이나 회생충전량을 변경할 수 있으며, 반드시 수조작을 필요로 한다.However, in the related art, the motor auxiliary ratio or the regenerative charge amount can be changed only by the user operating a button, etc., and a manual operation is necessary.

즉, 모터보조비율을 사용자가 버튼 등의 입력부(18)를 통해 직접 변경해야 하고, 모터보조비율을 변경하지 않을 경우 이후 설정이 고정되므로(경사도에 상관없이 설정된 비율로 모터 출력) 평지와 오르막 전환시 효율적인 보조가 어렵다.That is, the user must directly change the motor auxiliary ratio through the input unit 18 such as a button, and if the motor auxiliary ratio is not changed, the setting is fixed afterwards (the motor output at the set ratio regardless of the inclination degree). Efficient assistance is difficult.

또한 모터의 회전력을 이용한 회생충전 기능 이용시에도 발전량과 발전부하율을 사용자가 직접 입력부(18)를 통해 변경해주어야 하고, 변경하지 않을 경우 이후 설정이 고정되므로 경사도 변화에 따른 효율적인 발전부하(제동량) 변화가 불가하다.In addition, even when using the regenerative charging function using the rotational force of the motor, the user must directly change the amount of generation and the generation load rate through the input unit 18, and if it is not changed, the setting is fixed afterwards. Is impossible.

더욱이 모터보조비율과 회생충전량 조절을 수조작으로 하는 경우 주행 중 사용자의 주의력을 분산시켜 사고를 유발하는 위험이 있다.
Furthermore, if the motor assist ratio and regenerative charge control are manually operated, there is a risk of distracting the user's attention while driving and causing an accident.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 주행 중 사용자의 수조작 없이 주행 도로의 경사도에 따라 사용자 페달 입력(답력)에 대한 모터보조비율을 자동으로 조절해주는 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, a system and method for automatically adjusting the motor assist ratio for the user's pedal input (response) according to the inclination of the driving road without the user's manual operation during driving The purpose is to provide.

또한 본 발명은 주행 중 사용자의 수조작 없이 주행 도로의 경사도에 따라 회생충전량 및 제동량을 자동으로 조절해주는 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Another object of the present invention is to provide a system and method for automatically adjusting the regenerative charging amount and the braking amount according to the inclination of the driving road without the user's manual operation during driving.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 페달 답력을 검출하는 토크검출부와; 주행 도로의 경사도를 검출하기 위한 경사각검출부와; 모터보조 모드에서 상기 토크검출부와 경사각검출부로부터 검출된 페달 답력 및 경사도에 기초하여 모터보조토크를 산출하고 산출된 모터보조토크에 따른 모터제어신호를 출력하는 제어부와; 상기 제어부에서 출력되는 모터제어신호에 따라 모터 구동을 제어하는 모터구동회로부;를 포함하고, 상기 제어부가 페달 답력 및 경사도로부터 산출되는 모터보조토크를 사용하여 모터보조 제어를 수행함으로써 페달 답력에 대한 모터보조비율이 주행 도로의 경사도에 따라 자동 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 주행모드 제어 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the torque detection unit for detecting the pedal effort; An inclination angle detector for detecting an inclination of the driving road; A control unit for calculating a motor auxiliary torque based on the pedal effort and inclination detected from the torque detector and the inclination angle detector in a motor assist mode and outputting a motor control signal according to the calculated motor assist torque; And a motor driving circuit unit controlling the motor driving according to the motor control signal output from the controller, wherein the controller performs motor assist control using the motor assist torque calculated from the pedal effort and the slope. Provided is a driving mode control system for an electric bicycle, characterized in that the auxiliary ratio is automatically adjusted according to the inclination of the driving road.

바람직한 실시예에서, 상기 제어부는 회생제동 모드에서 경사각검출부로부터 검출된 경사도로부터 충전전류량을 산출하고, 산출된 충전전류량에 따른 배터리 충전 전류를 제어하는 회생제동 제어를 수행함으로써 회생충전량 및 회생제동량이 주행 도로의 경사도에 따라 자동 조절되도록 하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the control unit calculates the charging current amount from the inclination detected from the inclination angle detection unit in the regenerative braking mode, and performs the regenerative braking control to control the battery charging current according to the calculated charging current amount by driving the regenerative charge amount and regenerative braking amount Characterized in that it is automatically adjusted according to the slope of the road.

또한 주행속도를 검출하는 속도검출부를 더 포함하고, 상기 제어부가 속도검출부로부터 검출된 주행속도를 기준속도와 비교하여 기준속도 이상인 경우 상기 회생제동 모드를 수행하는 것을 특징으로 한다.The apparatus may further include a speed detector configured to detect a traveling speed, and wherein the controller performs the regenerative braking mode when the driving speed detected from the speed detector is greater than or equal to the reference speed.

또한 상기 주행 도로의 경사도에 따라 자동 조절되도록 하는 자동 모드와, 사용자 설정값으로 고정되는 수동 모드를 선택 입력하기 위한 입력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus may further include an automatic mode for automatically adjusting according to the inclination of the driving road and an input unit for selecting and inputting a manual mode fixed to a user setting value.

또한 상기 경사각검출부로부터 검출된 주행 도로의 경사도를 표시해주는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The display apparatus may further include a display unit which displays the inclination of the driving road detected by the inclination angle detector.

그리고, 본 발명은, a) 제어부가 경사각검출부에 의해 검출된 주행 도로의 경사도로부터 등판로인지를 판정하는 단계와; b) 등판로로 판정되면, 모터보조 모드에서 제어부가 토크검출부에 의해 검출된 페달 답력과 경사각검출부에 의해 검출된 경사도에 기초하여 모터보조토크를 산출하는 단계와; c) 제어부가 산출된 모터보조토크에 따른 모터제어신호를 출력하는 단계와; d) 모터구동회로부가 제어부에서 출력되는 모터제어신호에 따라 모터 구동을 제어하는 단계;를 포함하고, 상기 제어부가 페달 답력 및 경사도로부터 산출되는 모터보조토크를 사용하여 모터보조 제어를 수행함으로써 페달 답력에 대한 모터보조비율이 주행 도로의 경사도에 따라 자동 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 주행모드 제어 방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of: a) the control unit determines whether it is a slope road from the inclination of the traveling road detected by the inclination angle detection unit; b) if it is determined as a climbing path, in the motor assist mode, the control unit calculates the motor assist torque based on the pedal response detected by the torque detector and the inclination detected by the tilt angle detector; c) outputting a motor control signal according to the calculated motor auxiliary torque by the controller; and d) controlling the driving of the motor according to the motor control signal output from the controller by the motor driving circuit unit, wherein the controller performs the motor assist control using the motor assist torque calculated from the pedal effort and the slope. It provides a driving mode control method for an electric bicycle, characterized in that the motor assist ratio for the automatic adjustment according to the inclination of the driving road.

바람직한 실시예에서, a') 상기 a) 단계에서 강판로로 판정되면, 회생제동 모드에서 제어부가 경사각검출부에 의해 검출된 경사도에 기초하여 발전부하토크를 산출하는 단계와; b') 제어부가 산출된 발전부하토크로부터 충전전류량을 산출하는 단계와; c') 제어부가 산출된 충전전류량에 따라 배터리 충전 전류를 제어하는 회생제동 제어를 수행함으로써 회생충전량 및 회생제동량이 주행 도로의 경사도에 따라 자동 조절되도록 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, a ') calculating the power generation load torque based on the inclination detected by the inclination angle detector in the regenerative braking mode when it is determined as the steel sheet in the a) step; b ') calculating the amount of charging current from the calculated power generation load torque; c ') controlling the regenerative braking amount and the regenerative braking amount to be automatically adjusted according to the inclination of the driving road by performing regenerative braking control of controlling the battery charging current according to the calculated charging current amount.

또한 상기 제어부가 속도검출부로부터 검출된 주행속도를 정해진 기준속도와 비교하여 기준속도 이상인 경우 상기 회생제동 모드를 수행하는 것을 특징으로 한다.The controller may perform the regenerative braking mode when the driving speed detected by the speed detector is greater than or equal to the predetermined reference speed.

또한 상기 발전부하토크는 '(최대토크/최대동작경사도)×현재의 경사도'의 값으로 구해지는 것을 특징으로 한다(여기서, 최대토크는 발전 모드로 구동되는 모터의 최대 발전부하 토크이고, 최대동작경사도는 최대 발전부하 토크 상태에서 안정적으로 강판 주행이 가능한 최대 경사도 설정치임).
In addition, the generation load torque is characterized in that obtained by the value of "(maximum torque / maximum operating inclination degree) x current inclination" (wherein the maximum torque is the maximum generation load torque of the motor driven in the generation mode, the maximum operation The inclination is the maximum inclination setting that can stably run the steel sheet under the maximum generating load torque).

이에 따라, 본 발명에 따른 전기자전거의 주행모드 제어 시스템 및 방법에 의하면, 사용자의 직접적인 설정 입력 없이 경사도를 검출하여 주행 도로의 지형에 따라 페달 답력에 대한 필요한 모터보조비율을 자동으로 조절할 수 있고, 이로써 사용자의 주행 편의성 증대, 경사도 진입 등판시 편의성 증대, 효율적인 모터보조 및 에너지 효율 증대의 이점이 있게 된다.Accordingly, according to the driving mode control system and method of the electric bicycle according to the present invention, it is possible to automatically detect the inclination without the user's direct input input to automatically adjust the required motor assist ratio for the pedal effort according to the terrain of the driving road, As a result, it is possible to increase the driving convenience of the user, increase the convenience when climbing the slope, efficient motor assistance and energy efficiency.

또한 사용자의 직접적인 설정 입력 없이 경사도에 따라 적절한 회생제동량을 자동으로 조절할 수 있고, 이로써 사용자의 주행 편의성 증대, 충전 효율 증대, 회생충전 구간의 최대화를 통한 에너지 재사용 효율 증대 등의 효과가 있고, 강판로의 과도한 주행속도 제한 및 안전성 증대의 이점이 있게 된다.
In addition, it is possible to automatically adjust the appropriate regenerative braking amount according to the inclination without directly inputting the user's setting, thereby increasing the user's driving convenience, increasing charging efficiency, and increasing energy reuse efficiency through maximizing the regenerative charging section. There is an advantage of limiting excessive driving speed of the road and increasing safety.

도 1은 종래기술에 따른 전기자전거의 주요 구성부를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기자전거의 주행모드 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 주행모드 제어 시스템의 동작모드를 나타내는 순서도이다.1 is a view illustrating the main components of the electric bicycle according to the prior art.
2 is a block diagram showing the configuration of a driving mode control system for an electric bicycle according to the present invention.
3 is a flowchart illustrating an operation mode of the driving mode control system according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

본 발명은 주행 중 별도의 수조작 없이 주행 도로의 경사도에 따라 모터보조 및 회생제동을 자동으로 조절해주는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for automatically adjusting motor assistance and regenerative braking according to the inclination of a driving road without a separate manual operation during driving.

종래의 전기자전거에서는 도로의 경사도에 관계없이 사용자가 설정한 값에 따라 사용자 페달 입력(답력)에 대응하는 모터보조가 수행되고, 또한 경사도가 크거나 작음에 관계없이 설정값의 회생제동이 수행되나, 이 경우 효율적인 모터보조가 불가함은 물론 내리막길에서도 제동 정도가 고정되므로 기계식 브레이크의 사용량 증가, 효율적인 회생충전이 불가한 문제점이 있다.In the conventional electric bicycle, the motor assist corresponding to the user's pedal input (response) is performed according to the value set by the user regardless of the inclination of the road, and the regenerative braking of the set value is performed regardless of the inclination of the road. In this case, the efficient motor assistance is not possible, as well as the degree of braking is fixed on the downhill, there is a problem that the increase in the use of the mechanical brake, efficient regeneration charging is impossible.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 경사도에 따라 모터보조 및 회생제동을 자동으로 조절할 수 있는 전기자전거용 주행모드 제어 시스템 및 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.In order to solve this problem, the present invention is to provide a driving mode control system and control method for an electric bicycle that can automatically adjust the motor assistance and regenerative braking according to the inclination.

도 2는 본 발명에 따른 전기자전거의 주행모드 제어 시스템의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 주행모드 제어 시스템의 동작 모드를 나타내는 순서도로서, 경사도에 따라 모터보조 및 회생제동이 자동 조절되는 과정을 보여주고 있다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the driving mode control system of the electric bicycle according to the invention, Figure 3 is a flow chart showing the operation mode of the driving mode control system according to the present invention, the motor assist and regenerative braking according to the inclination It shows the process of automatic adjustment.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주행모드 제어 시스템은 토크검출부(110), 속도검출부(120), 경사각검출부(130), 제어부(150), 표시부(160), 입력부(140), 모터구동회로부(170)를 주된 구성으로 한다.As shown, the driving mode control system according to the present invention is the torque detection unit 110, the speed detection unit 120, the tilt angle detection unit 130, the control unit 150, the display unit 160, the input unit 140, the motor driving circuit unit Let 170 be a main structure.

먼저, 토크검출부(110)는 사용자가 페달을 밟았을 때 페달 입력에 따른 답력의 크기를 검출하고, 속도검출부(120)는 바퀴 등의 회전으로부터 전기자전거의 주행속도를 검출한다.First, the torque detector 110 detects the magnitude of the pedal effort according to the pedal input when the user presses the pedal, and the speed detector 120 detects the running speed of the electric bicycle from the rotation of the wheels.

상기 경사각검출부(130)는 차체에 설치되어 주행 도로의 경사도에 따른 차체의 기울기를 검출하는 구성부로, 경사각검출부(130)의 검출값은 주행하고 있는 도로가 등판로인지, 강판로인지를 구분하는데 사용되고, 또한 도로의 경사도를 판정하는데 사용된다. The inclination angle detection unit 130 is installed on the vehicle body and detects the inclination of the vehicle body according to the inclination of the driving road, and the detection value of the inclination angle detection unit 130 distinguishes whether the road being driven is a slope road or a steel plate road. It is also used to determine the slope of the road.

상기 경사각검출부(130)의 검출값(차체의 기울기/도로의 경사도)은 경사도에 따른 모터출력토크(모터보조토크) 및 충전전류량을 산출하는데 사용된다.The detected value of the inclination angle detector 130 (the inclination of the vehicle body / the inclination of the road) is used to calculate the motor output torque (motor auxiliary torque) and the charging current amount according to the inclination.

상기 제어부(150)는 토크검출부(110)와 속도검출부(120), 경사각검출부(130)의 검출값에 기초하여 모터출력토크 및 충전전류량(회생제동시 발전 모드로 구동되는 모터에 의해 배터리에 충전되는 전류량)을 산출하고, 등판로인 경우 모터보조 모드에서 상기 모터출력토크에 따라 모터(102)를 구동하는 모터보조 제어를 수행한다.The controller 150 charges the battery by the motor output torque and the charging current amount (motor driven in the power generation mode during regenerative braking) based on the detected values of the torque detector 110, the speed detector 120, and the inclination angle detector 130. The amount of current to be calculated), and in the case of the slope road, the motor assist control for driving the motor 102 in accordance with the motor output torque is performed in the motor assist mode.

또한 강판로의 회생제동 모드시에는 산출된 충전전류량에 따라 발전 모드로 구동되는 모터(102)에서 모터구동회로부(170)를 통해 배터리(101)로 충전되는 전류를 제어하는 회생제동 제어를 수행하고, 이를 통해 발전부하 및 제동 정도를 제어한다.In the regenerative braking mode to the steel sheet, the regenerative braking control is performed to control the current charged to the battery 101 through the motor driving circuit unit 170 in the motor 102 driven in the power generation mode according to the calculated charging current amount. This controls the generation load and the degree of braking.

상기 표시부(160)는 속도검출부(120)의 검출값인 전기자전거의 주행속도, 경사각검출부(130)의 검출값인 경사도, 배터리 잔량, 현재의 주행모드(모터보조 모드, 회생제동 모드), 구동량(방전량)/회생량(충전량), 크루즈 설정 등 주행 및 운전 상태, 설정에 관련된 다양한 정보를 표시하여 알려주게 된다.The display unit 160 is a driving speed of the electric bicycle which is a detection value of the speed detection unit 120, an inclination which is a detection value of the inclination angle detection unit 130, a battery remaining amount, a current driving mode (motor assist mode, regenerative braking mode), driving Various information related to driving and driving status and setting such as amount (discharge amount) / regeneration amount (charge amount) and cruise setting is displayed and notified.

상기 입력부(140)는 수동 및 자동 모드의 선택, 수동 선택시 모터보조비율 및 회생충전량 설정 등을 수행하기 위해 사용자가 조작하게 되는 입력 및 조작 수단이다.The input unit 140 is an input and an operation means which the user manipulates to perform manual and automatic mode selection, motor auxiliary ratio and regenerative charge amount setting during manual selection.

상기 모터구동회로부(170)는 모터(102)에 3상 교류 전류를 인가하는 PWM 인버터를 포함하는 구성이 될 수 있으며, PWM 인버터는 고속 스위칭이 가능한 반도체 스위치(예를 들면, IGBT)와 발전시 전류 루프를 형성하는 다이오드로 구성된 파워모듈(미도시)을 포함한다.The motor driving circuit unit 170 may be configured to include a PWM inverter for applying a three-phase AC current to the motor 102, the PWM inverter is a high-speed switching semiconductor switch (for example, IGBT) and the power generation And a power module (not shown) consisting of diodes forming a current loop.

상기 PWM 인버터는 모터(102)에 인가되는 3상 전류의 제어를 위해 반도체 스위치를 스위칭하기 위한 스위칭 펄스의 폭을 변화시키는 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM)를 이용하며, 제어부(150)에서 인가되는 모터제어신호에 따라 PWM 스위칭을 통해 배터리(101)에서 공급되는 전원을 상 변환시켜 모터(102)를 구동시킨다.The PWM inverter uses pulse width modulation (PWM) to change the width of the switching pulse for switching the semiconductor switch to control the three-phase current applied to the motor 102, and in the controller 150 The motor 102 is driven by phase converting the power supplied from the battery 101 through PWM switching according to the applied motor control signal.

인버터의 펄스폭 변조 및 3상 전류 제어에 대해서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다. Pulse width modulation and three-phase current control of the inverter are well known in the art to which the present invention pertains, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.

이하, 도 3을 참조하여 주행모드 제어 시스템의 동작모드를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an operation mode of the driving mode control system will be described with reference to FIG. 3.

우선, 사용자가 입력부(140)를 통해 수동 모드를 설정하고 모터보조 모드의 모터보조 레벨과 회생제동 모드의 회생충전 레벨을 설정하게 되면, 종래와 동일하게 사용자 설정값(고정된 모터보조비율,회생충전량)에 따라 모터보조 및 회생제동이 수행된다.First, when the user sets the manual mode through the input unit 140 and sets the motor auxiliary level of the motor auxiliary mode and the regenerative charging level of the regenerative braking mode, the user set value (fixed motor auxiliary ratio, regenerative) is the same as before. Motor assist and regenerative braking are performed according to the amount of charge.

반면, 자동 모드를 설정하게 되면, 제어부(150)는 경사각검출부(130)에 의해 검출된 경사도를 입력받아 이를 기초로 현재 주행하고 있는 도로가 등판로인지, 강판로인지를 판정하게 된다.On the other hand, when the automatic mode is set, the controller 150 receives the inclination detected by the inclination angle detector 130 and determines whether the road currently being driven is a slope road or a steel road.

등판로로 판정된 경우, 모터보조 모드로 진입하여 토크검출부(110)에 의해 검출된 페달 답력과 경사각검출부(130)에 의해 검출된 경사도를 기초로 하여 모터출력토크(모터보조토크)를 산출한다.If it is determined as a climbing path, the motor assist mode is entered, and the motor output torque (motor assist torque) is calculated based on the pedal effort detected by the torque detector 110 and the inclination detected by the tilt angle detector 130. .

모터출력토크를 산출하기 위한 식의 예를 도 3에 나타내었는데, 답력에 대한 최대 모터보조비율 300%, 최소 모터보조비율 25%, 동작 가능한 최대 동작경사도 20°를 가정한 산출식을 나타내었다.An example of the equation for calculating the motor output torque is shown in FIG.

한편, 강판로로 판정되면, 속도검출부(120)에 의해 검출된 현재의 주행속도를 미리 설정된 기준속도와 비교하여 기준속도 이상일 경우 회생제동 모드로 진입한다.On the other hand, if it is determined that the steel plate, the current running speed detected by the speed detector 120 is compared with the preset reference speed and enters the regenerative braking mode when the reference speed is more than.

여기서, 전기자전거 주행시 강판로라 하더라도 기준속도 미만의 낮은 속도에서는 굳이 회생제동이 불필요하므로 기준속도와 비교하는 과정을 거쳐 일정 속도 이상에서만 회생제동이 동작되도록 한다. Here, even when the steel plate is running, even if the steel plate is lower than the reference speed regenerative braking is not necessary, so the regenerative braking is operated only at a certain speed or more through the process of comparing with the reference speed.

회생제동 모드로 진입한 경우, 경사각검출부(130)에 의해 검출되는 현재의 경사도에 기초하여 발전부하토크를 산출하고, 이 발전부하토크로부터 충전전류량을 산출한 뒤, 산출된 충전전류량에 따라 모터(102)에서 모터구동회로부(170)를 통해 배터리(101)로 충전되는 전류를 제어하는 회생제동 제어를 수행하는 바, 이를 통해 발전부하 및 제동 정도를 제어한다.When entering the regenerative braking mode, the generation load torque is calculated based on the current inclination detected by the inclination angle detector 130, the charging current amount is calculated from the generating load torque, and then the motor ( At 102, the regenerative braking control is performed to control the current charged by the battery 101 through the motor driving circuit unit 170, thereby controlling the generation load and the braking degree.

충전전류량 산출방법의 예를 도 3에 나타내었는데, 미리 설정된 최대토크, 최대동작경사도를 이용하여 현재의 경사도로부터 발전부하토크를 산출하고, 발전 모드로 구동되는 모터의 충전전류량은 발전 모드로 구동되는 모터의 부하 정도에 비례하므로, 산출된 발전부하토크에 설정팩터값을 곱하여 충전전류량을 산출한다(충전전류량(I) ∝ 발전부하토크(T) 관계임).An example of the method of calculating the charge current amount is shown in FIG. 3, wherein the generation load torque is calculated from the current inclination using the preset maximum torque and the maximum operating gradient, and the charge current amount of the motor driven in the power generation mode is driven in the power generation mode. Since it is proportional to the degree of load of the motor, the calculated current load torque is multiplied by the set factor value to calculate the amount of charging current (charge current amount (I)-generation load torque (T) relationship).

상기 최대토크는 발전 모드로 구동되는 모터의 최대 발전부하 토크를 의미하며, 최대동작경사도는 최대 발전부하 토크 상태에서 안정적으로 강판 주행이 가능한 최대 경사도 설정치로 정의될 수 있다. The maximum torque refers to the maximum generating load torque of the motor driven in the power generation mode, the maximum operating inclination degree may be defined as the maximum inclination set value that can stably travel the steel sheet in the state of the maximum generating load torque.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 주행모드 제어 시스템 및 방법에서는 사용자의 직접적인 설정 입력 없이 경사도를 검출하여 주행 도로의 지형에 따라 페달 답력에 대한 모터보조비율과 회생제동량(회생충전량)을 자동으로 조절하는 바, 사용자의 주행 편의성 증대, 경사도 진입 등판시 편의성 증대, 효율적인 모터보조 및 에너지 효율 증대, 충전 효율 및 에너지 재사용 효율 증대 등의 효과가 있고, 강판로의 과도한 주행속도 제한 및 안전성 증대의 이점이 있게 된다.In this way, the driving mode control system and method according to the present invention automatically detects the inclination without the user directly inputting the setting and automatically adjusts the motor auxiliary ratio and the regenerative braking amount (regenerative charge amount) for the pedal effort according to the terrain of the driving road. In addition, the user's convenience of driving, increase the convenience of climbing slopes, efficient motor assistance and energy efficiency, charging efficiency and energy reuse efficiency, etc., and the effect of limiting excessive driving speed to steel sheet and increasing safety Will be.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Modified forms are also included within the scope of the present invention.

101 : 배터리 102 : 모터
110 : 토크검출부 120 : 속도검출부
130 : 경사각검출부 140 : 입력부
150 : 제어부 160 : 표시부
170 : 모터구동회로부101: battery 102: motor
110: torque detection unit 120: speed detection unit
130: tilt angle detection unit 140: input unit
150: control unit 160:
170: motor driving circuit unit

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete a) 제어부가 경사각검출부에 의해 검출된 주행 도로의 경사도로부터 등판로인지를 판정하는 단계와;
b) 등판로로 판정되면, 모터보조 모드에서 제어부가 토크검출부에 의해 검출된 페달 답력과 경사각검출부에 의해 검출된 경사도에 기초하여 모터보조토크를 산출하는 단계와;
c) 제어부가 산출된 모터보조토크에 따른 모터제어신호를 출력하는 단계와;
d) 모터구동회로부가 제어부에서 출력되는 모터제어신호에 따라 모터 구동을 제어하는 단계;
를 포함하고, 상기 제어부가 페달 답력 및 경사도로부터 산출되는 모터보조토크를 사용하여 모터보조 제어를 수행함으로써 페달 답력에 대한 모터보조비율이 주행 도로의 경사도에 따라 자동 조절되도록 하고,
a') 상기 a) 단계에서 강판로로 판정되면, 회생제동 모드에서 제어부가 경사각검출부에 의해 검출된 경사도에 기초하여 발전부하토크를 산출하는 단계와;
b') 제어부가 산출된 발전부하토크로부터 충전전류량을 산출하는 단계와;
c') 제어부가 산출된 충전전류량에 따라 배터리 충전 전류를 제어하는 회생제동 제어를 수행함으로써 회생충전량 및 회생제동량이 주행 도로의 경사도에 따라 자동 조절되도록 하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 주행모드 제어 방법.
a) determining, by the control unit, whether it is a slope road from the inclination of the traveling road detected by the inclination angle detection unit;
b) if it is determined as a climbing path, in the motor assist mode, the control unit calculates the motor assist torque based on the pedal response detected by the torque detector and the inclination detected by the tilt angle detector;
c) outputting a motor control signal according to the calculated motor auxiliary torque by the controller;
d) controlling the motor driving according to the motor control signal output from the controller by the motor driving circuit unit;
The motor control ratio of the pedal effort is automatically adjusted according to the inclination of the driving road by performing the motor auxiliary control using the motor auxiliary torque calculated from the pedal effort and the slope.
a ') calculating the power generation load torque based on the inclination detected by the inclination angle detector by the control unit in the regenerative braking mode in the regenerative braking mode;
b ') calculating the amount of charging current from the calculated power generation load torque;
c ') controlling the regenerative braking amount and the regenerative braking amount to be automatically adjusted according to the inclination of the driving road by performing regenerative braking control of controlling the battery charging current according to the calculated charging current amount;
The driving mode control method of the electric bicycle further comprising.
청구항 7에 있어서,
상기 제어부가 속도검출부로부터 검출된 주행속도를 정해진 기준속도와 비교하여 기준속도 이상인 경우 상기 회생제동 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 주행모드 제어 방법.
The method of claim 7,
And the control unit performs the regenerative braking mode when the driving speed detected by the speed detector is greater than or equal to the predetermined reference speed.
청구항 7에 있어서,
상기 발전부하토크는 '(최대토크/최대동작경사도)×현재의 경사도'의 값으로 구해지는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 주행모드 제어 방법.
(여기서, 최대토크는 발전 모드로 구동되는 모터의 최대 발전부하 토크이고, 최대동작경사도는 최대 발전부하 토크 상태에서 안정적으로 강판 주행이 가능한 최대 경사도 설정치임)

The method of claim 7,
The generation load torque is a driving mode control method of an electric bicycle, characterized in that obtained by the value of "(maximum torque / maximum operating inclination degree) x current inclination".
(In this case, the maximum torque is the maximum generating load torque of the motor driven in the generating mode, the maximum operating inclination is the maximum gradient setting value that can stably run the steel sheet under the maximum generating load torque)

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