KR101234234B1 - 모터 사용 이동장치 및 그 제어방법 - Google Patents

모터 사용 이동장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 모터 사용 이동장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 모터를 사용하여 이동하는 모터 사용 이동장치로서, 모터에 전기 에너지를 공급하는 배터리와, 배터리의 잔량을 검출하는 잔존용량 검출부와, 잔량 및 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게에 따라서 모터 사용 이동장치의 이동 가능 거리를 계산하는 거리 계산부와, 이동 가능 거리를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치를 제공한다.

Description

모터 사용 이동장치 및 그 제어방법{Vehicle using motor and controlling method of the same}
본 발명의 실시예들은 모터 사용 이동장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 환경 오염이 심해짐에 따라서 녹색기술에 대한 관심이 증가하고 있으며, 정부에서는 녹색기술을 신성장동력산업의 하나로 지정하였다. 녹색기술에 대한 관심의 증가로 전기 자전거가 새로운 관심사로 자리잡게 되었다.
전기 자전거는 모터로 바퀴를 회전시켜서 운행할 수 있는 자전거이다. 모터는 배터리로부터 전기를 공급받아 구동되기 때문에 배터리의 용량이 매우 중요하다. 최근 이차 전지 관련 기술의 발달로 배터리의 용량이 충분히 증가하였으며, 자전거 도로 확충 등 전기 자전거와 관련된 제반 사항이 변화하여 전기 자전거의 보급이 활발해지고 있다.
본 발명의 실시예들은 사용자에게 이동 가능 거리를 제공하는 모터 사용 이동장치 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들의 일 측면에 따르면, 모터를 사용하여 이동하는 모터 사용 이동장치로서, 모터에 전기 에너지를 공급하는 배터리와, 배터리의 잔량을 검출하는 잔존용량 검출부와, 잔량 및 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게에 따라서 모터 사용 이동장치의 이동 가능 거리를 계산하는 거리 계산부와, 이동 가능 거리를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치를 제공한다.
이러한 본 실시예의 다른 특징에 의하면, 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게를 측정하는 센서를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 센서는 사용자가 탑승하는 탑승수단 또는 모터 사용 이동장치의 이동수단을 지지하는 장치에 구비될 수 있다.
본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게를 입력하는 입력수단을 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 모터 사용 이동장치는 동작 모드로, 배터리의 전기 에너지를 사용하는 제1 모드와, 배터리의 전기 에너지 및 사용자에 의하여 인가되는 토크를 사용하는 제2 모드를 포함할 수 있다.
본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 거리 계산부는, 동작 모드에 따라서 이동 가능 거리를 계산할 수 있다.
본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 모터 사용 이동장치가 제2 모드로 동작하는 경우, 거리 계산부는, 사용자에 의하여 인가되는 토크의 변화에 따라서 이동 가능 거리를 다시 계산할 수 있다.
본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 배터리 및 잔존용량 검출부는 일체형 배터리 팩일 수 있다.
본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 모터 사용 이동장치는 전기 자전거일 수 있다.
본 발명의 실시예들의 일 측면에 따르면, 모터를 사용하여 이동하는 모터 사용 이동장치의 제어방법으로서, 배터리의 잔량을 검출하는 단계와, 배터리의 잔량 및 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게에 따라서 모터 사용 이동장치의 이동 가능 거리를 계산하는 단계와, 이동 가능 거리를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치의 제어방법을 제공한다.
이러한 본 실시예의 다른 특징에 의하면, 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게를 감지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 사용자로부터 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게를 인가받는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 모터 사용 이동장치의 동작 모드를 판단하는 단계를 더 포함하고, 동작 모드를 고려하여 모터 사용 이동장치의 이동 가능 거리를 계산할 수 있다.
본 실시예의 또 다른 특징에 의하면, 모터 사용 이동장치가 배터리의 전기 에너지 및 사용자에 의하여 인가되는 토크를 사용하여 동작하는 경우, 사용자에 의하여 인가되는 토크의 변화에 따라서 이동 가능 거리를 다시 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 모터 사용 이동장치 및 그 제어방법에 의하여 사용자에게 배터리 잔량 및 모터 사용 이동장치에 인가되는 무게에 따른 이동 가능 거리를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 사용 이동장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 따른 모터 사용 이동장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 따른 모터 사용 이동장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 따른 모터 사용 이동장치의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 사용 이동장치를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5에 따른 모터 사용 이동장치의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 사용 이동장치를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 수 있다. 또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 사용 이동장치를 나타내는 블록도이다.
본 실시예에 따른 모터 사용 이동장치(1)는 배터리(10), 드라이버(20), 모터(21), 페달(22), 이동수단(30), 잔존용량 검출부(40), 제어부(41), 토크 감지수단(42), 디스플레이부(50), 센서(60)를 포함할 수 있다.
배터리(10)는 하나 또는 2 이상의 베어 셀과 베어 셀의 충전 및 방전을 제어하는 보호회로를 포함할 수 있다. 배터리(10)는 충전하여 사용하는 것이 가능한 이차 전지이며, 충전을 위한 연결단자를 구비할 수 있다. 이러한 배터리(10)는 충전을 통하여 전기 에너지를 저장하고, 저장된 전기 에너지를 모터(21)에 공급한다.
드라이버(20)는 제어부(41)로부터 제어신호를 수신하여 모터(21)를 구동하기 위한 구동신호를 모터(21)에 인가한다.
모터(21)는 구동신호에 따라서 이동 수단(30)을 동작시킨다. 예를 들어, 전기 자전거의 경우, 모터(21)는 구동신호에 따라서 바퀴를 회전시켜 앞으로 나아가게 한다. 모터(21)는 배터리(10)로부터 전기 에너지를 공급받아 구동된다. 모터(21)는 바퀴 등의 이동 수단(30)과 직접 연결되어 이동 수단(30)을 동작시킬 수 있으며, 체인이나 기어 등을 통하여 이동 수단(30)을 동작시킬 수도 있다.
페달(22)은 사용자로부터 인가된 힘을 이동 수단(30)에 전달하는 수단이다. 페달(22)이 회전운동을 하는 경우, 사용자에 의하여 인가되는 토크를 이동 수단(30)에 전달한다.
이동 수단(30)은 모터(21) 또는 페달(22)로부터 전달받은 동력을 사용하여 모터 사용 이동장치(1)를 이동시킨다. 이동 수단(30)으로는 바퀴(도 2의 31,32 참조), 캐터필러 등이 사용될 수 있다.
잔존용량 검출부(40)는 배터리(10)의 출력 전압 등을 모니터링하여 배터리(10)의 잔량을 검출한다. 잔존용량 검출부(40)는 검출한 배터리(10)의 잔량에 대한 데이터를 제어부(41)에 전송한다.
제어부(41)는 모터 사용 이동장치(1)의 전체적인 동작을 제어한다. 제어부(41)는 잔존용량 검출부(40)로부터 인가받은 배터리(10)의 잔량에 대한 데이터 및 센서(60)로부터 인가받은 무게 데이터를 사용하여 모터 사용 이동장치(1)의 예상 이동 가능 거리를 계산한다. 즉, 제어부(41)는 거리 계산부의 일례일 수 있다.
모터 사용 이동장치(1)는 복수의 동작 모드들 중 어느 하나의 동작 모드로 동작할 수 있다. 예를 들어, 모터 사용 이동장치(1)는 배터리(10)에 저장된 전기 에너지만을 사용하여 운행되는 오토 모드와, 배터리(10)에 저장된 전기 에너지 및 사용자로부터 인가되는 토크를 사용하는 어시스트 모드를 포함할 수 있다. 또한 모터 사용 이동장치(1)는 사용자로부터 인가되는 토크만을 사용하여 운행되는 수동 모드를 포함할 수도 있다.
따라서, 제어부(41)는 모터 사용 이동장치(1)의 현재 선택된 동작 모드에 따라서 이동 가능 거리를 계산한다.
모터 사용 이동장치(1)가 오토 모드일 경우에는 배터리(10)의 잔량 및 모터 사용 이동장치(1)에 인가되는 무게를 사용하여 이동 가능 거리를 계산할 수 있으며, 이 계산 결과를 디스플레이부(50)에 전송한다.
반면에 모터 사용 이동장치(1)가 어시스트 모드일 경우에는 사용자로부터 인가되는 토크에 의하여 이동 가능 거리가 좌우될 수 있다. 따라서 모터 사용 이동장치(1)가 어시스트 모드일 경우, 제어부(41)는 토크 감지수단(42)으로부터 인가되는 토크 감지 결과를 이동 가능 거리를 계산에 반영하도록 한다. 예를 들어, 토크의 크기가 큰 경우에는 이동 가능 거리가 증가할 것이며, 토크의 크기가 작은 경우에는 이동 가능 거리가 감소할 것이다. 또한 사용자로부터 인가되는 토크의 크기는 일정하게 유지되는 것이 아니므로, 토크의 변화에 따라서 이동 가능 거리의 계산을 다시 수행한다. 그리고 제어부(41)는 최근에 계산된 이동 가능 거리를 디스플레이부(50)에 전송한다.
토크 감지수단(42)은 페달(22)에 인가되는 사용자로부터의 토크를 실시간으로 감지하고 그 결과를 제어부(41)에 인가한다. 감지한 사용자로부터의 토크에 대한 데이터는 제어부(41)에서 어시스트 모드에서 이동 가능한 거리를 계산하는데 사용될 수 있다.
디스플레이부(50)는 제어부(41)로부터 전송받은 이동 가능 거리를 사용자에게 표시한다. 디스플레이부(50)는 LCD(Liquid Crystal Display)나 OLED(Organic Light Emitting Display)등의 디스플레이 패널 및 그 드라이버를 포함할 수 있다.
센서(60)는 모터 사용 이동장치(1)에 인가되는 무게를 측정한다. 센서(60)는 모터 사용 이동장치(1)에 가해지는 무게를 정확하게 측정할 수 있는 위치에 설치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 센서(60)는 사용자가 탑승하는 탑승수단이나 이동 수단(30)을 지지하는 장치 등에 설치할 수 있다.
도 2는 도 1에 따른 모터 사용 이동장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 모터 사용 이동장치(1)로서 전기 자전거를 도시하고 있다.
이동 수단(30)으로서 두 개의 바퀴(31, 32)가 프레임(71)에 장착되어 있으며, 모터(21)가 앞바퀴(31)에 장착되어 있다. 배터리(10) 또한 프레임(71)에 장착된다.
사용자의 탑승 수단으로서 안장(70)이 구비되며, 안장(70) 밑에는 모터 사용 이동장치(1)에 인가되는 무게를 감지하기 위한 센서(60)가 설치될 수 있다.
핸들(72)은 앞바퀴(31)의 방향을 결정하여 조향장치로서의 기능을 수행한다. 또한 핸들(72)은 사용자가 신체를 지탱할 수 있는 수단으로서도 사용된다.
한편, 디스플레이부(50)는 핸들(72) 사이에 위치하여 사용자가 이동 가능 거리를 확인하기 용이하도록 할 수 있다.
프레임(71)은 전기 자전거의 각 부분을 지지한다.
도 3은 도 1에 따른 모터 사용 이동장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 도 2에서 도시한 전기 자전거와 거의 유사하다. 다만 모터 사용 이동장치(1)에 인가되는 무게를 감지하기 위한 센서(60)가 이동 수단(30)을 지지하는 프레임(71)에 설치된 점에서 도 2에서 도시한 전기 자전거와 차이가 있다.
도 2 및 도 3에서 도시한 전기 자전거의 구성은 예시적인 것으로 이에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경 가능할 것이다.
도 4는 도 1에 따른 모터 사용 이동장치의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
잔존용량 검출부(40)에서 배터리(10)의 잔량을 검출하고(S11), 사용자가 모터 사용 이동장치(1)에 탑승하는 경우 모터 사용 이동장치(1)에 가해지는 무게를 감지한다(S12).
제어부(41)는 모터 사용 이동장치(1)의 동작 모드를 판단하고(S13, S14), 어시스트 모드인 경우에는 사용자에 의하여 인가되는 토크의 크기를 감지한다(S15).
그리고 제어부(41)는 배터리(10)의 잔량, 모터 사용 이동장치(1)에 가해지는 무게, 사용자에 의하여 인가되는 토크의 크기를 사용하여 예상되는 이동 가능 거리를 계산한다(S16). 그리고 계산한 이동 가능 거리를 디스플레이부(50)에 전송하여 디스플레이한다(S17).
모터 사용 이동장치(1)의 운행이 종료되었는지를 판단하고(S18), 운행이 종료되지 않은 경우에는 S14단계로 돌아가 이전 동작들을 반복한다.
본 실시예에서는 S18단계에서 운행이 종료되지 않았다고 판단한 경우, S14단계로 돌아가는 것으로 도시하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, S11단계로 돌아가 배터리(10)의 잔량 검출부터 다시 수행할 수도 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 사용 이동장치를 나타내는 블록도이다. 본 실시예에 따른 모터 사용 이동장치(2)는 도 1의 모터 사용 이동장치(1)와 유사한 구성 및 기능을 가지므로 차이점에 대하여만 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 모터 사용 이동장치(2)는 조작버튼(80)을 포함한다. 조작버튼(80)은 사용자의 입력에 따라서 조작신호를 제어부(41)에 인가한다. 사용자는 조작버튼(80)을 사용하여 자신의 무게 또는 모터 사용 이동장치(2)에 가해지게 되는 무게를 임의로 입력할 수 있다. 즉, 조작버튼(80)은 무게 입력수단의 일례일 수 있다.
제어부(41)는 잔존용량 검출부(40)에서 검출한 배터리(10)의 잔량과 사용자에 의하여 입력된 무게 정보를 사용하여 이동 가능 거리를 계산한다.
도 6은 도 5에 따른 모터 사용 이동장치(2)의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 도 4에서의 모터 사용 이동장치(1)의 제어방법과 실질적으로 동일하며, 센서(60)에 의하여 무게를 감지하는 대신 사용자에 의하여 입력된 무게 정보를 제어부(41)가 인가받아 이를 이동 가능 거리 계산에 사용하게 된다는 점에서 차이가 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 사용 이동장치를 나타내는 블록도이다. 본 실시예에 따른 모터 사용 이동장치(3)는 도 1의 모터 사용 이동장치(1)와 유사한 구성 및 기능을 가지므로 차이점에 대하여만 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 모터 사용 이동장치(3)는 배터리(10)와 BMS(Battery Management System, 11)가 일체로 형성된 배터리 팩(12)이 설치될 수 있다.
BMS(11)는 배터리(10)에 연결되어 배터리(10)의 충전 및 방전 동작을 제어한다. BMS(11)는 배터리(10)를 보호하기 위하여, 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 과전류 보호 기능, 과전압 보호 기능, 과열 보호 기능, 셀 밸런싱(cell balancing) 기능 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, BMS(11)는 배터리(10)의 전압, 전류, 온도, 잔여 전력량, 수명, 충전 상태 등을 모니터링하고, 관련 정보를 제어부(41)에 전송할 수 있다. 즉, BMS(11)는 잔존용량 검출부의 기능을 수행할 수 있다.
그리고 제어부(41)는 이동 가능 거리 계산시, BMS(11)로부터 수신한 배터리(10) 잔량 정보를 사용한다.
종래의 전기 자전거 등에는 배터리의 상태를 LED 등으로 표시하였다. 따라서 사용자는 배터리의 상태로부터 대략적인 주행 가능 시간을 가늠할 수 있을 뿐이다.
그러나 상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 모터 사용 이동장치(1~3)는 사용자에게 배터리 잔량 및 모터 사용 이동장치(1~3)에 인가되는 무게에 따른 이동 가능 거리를 제공할 수 있게 된다.
이상에서 언급된 본 실시예들 및 그 변형예들에 따른 제어방법을 모터 사용 이동장치(1~3)에서 실행시키기 위한 프로그램은 기록매체에 저장될 수 있다. 여기서 기록매체라 함은 예컨대 프로세서가 읽을 수 있는 매체로서 반도체 기록매체(예컨대, Flash memory)를 사용할 수 있다. 상기 매체는 프로세서에 의해 판독 가능하며, 상기 프로세서에서 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1~3 모터 사용 이동장치 10 배터리
11 BMS 12 배터리 팩
20 드라이버 21 모터
22 페달 30 이동 수단
40 잔존용량 검출부 41 제어부
42 토크 감지수단 50 디스플레이부
60 센서 70 안장
71 프레임 72 핸들
80 조작버튼

Claims (15)

  1. 모터를 사용하여 이동하는 모터 사용 이동장치로서,
    상기 모터에 전기 에너지를 공급하는 배터리;
    상기 배터리의 잔량을 검출하는 잔존용량 검출부;
    상기 잔량 및 상기 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게에 따라서 상기 모터 사용 이동장치의 이동 가능 거리를 계산하는 거리 계산부; 및
    상기 이동 가능 거리를 표시하는 디스플레이부;를 포함하며,
    상기 모터 사용 이동장치는 동작 모드로,
    상기 배터리의 전기 에너지를 사용하는 제1 모드; 및
    상기 배터리의 전기 에너지 및 사용자에 의하여 인가되는 토크를 사용하는 제2 모드를 포함하며,
    상기 거리 계산부는, 상기 동작 모드에 따라서 상기 이동 가능 거리를 계산하며, 상기 모터 사용 이동장치가 상기 제2 모드로 동작하는 경우, 상기 사용자에 의하여 인가되는 토크의 변화에 따라서 상기 이동 가능 거리를 다시 계산하는 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게를 측정하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서는 사용자가 탑승하는 탑승수단에 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센서는 상기 모터 사용 이동장치의 이동수단을 지지하는 장치에 구비되는 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게를 입력하는 입력수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 및 상기 잔존용량 검출부는 일체형 배터리 팩인 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모터 사용 이동장치는 전기 자전거인 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치.
  11. 모터를 사용하여 이동하는 모터 사용 이동장치의 제어방법으로서,
    배터리의 잔량을 검출하는 단계;
    상기 모터 사용 이동장치의 동작 모드를 판단하는 단계;
    상기 배터리의 잔량 및 상기 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게에 따라서 상기 모터 사용 이동장치의 이동 가능 거리를 계산하는 단계; 및
    상기 이동 가능 거리를 표시하는 단계;를 포함하며,
    상기 동작 모드를 고려하여 상기 모터 사용 이동장치의 이동 가능 거리를 계산하며, 상기 모터 사용 이동장치가 상기 배터리의 전기 에너지 및 사용자에 의하여 인가되는 토크를 사용하여 동작하는 경우, 상기 사용자에 의하여 인가되는 토크의 변화에 따라서 상기 이동 가능 거리를 다시 계산하는 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게를 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치의 제어방법.
  13. 제11항에 있어서,
    사용자로부터 상기 모터 사용 이동장치에 가해지는 무게를 인가받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 사용 이동장치의 제어방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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