KR101295824B1 - Power Assist System of Hybrid Bicycle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 전동 보조식 하이브리드 자전거의 구동륜에 보조 동력을 부가하는 모터; 상기 모터의 출력을 제어하는 모터구동부; 상기 전동 보조식 하이브리드 자전거에 마련되어 소정 시간 주기에 대한 기울기신호를 생성하는 경사각검출부; 상기 기울기신호를 제공받아 상기 모터의 출력을 산출하고, 산출결과에 따라 상기 모터구동부를 통하여 상기 모터의 출력을 제어하는 메인컨트롤러를 포함하는 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템을 제공한다.The present invention relates to a power assistance system for a hybrid bicycle, and in accordance with the present invention, a motor for adding auxiliary power to a drive wheel of an electric assisted hybrid bicycle; A motor driving part controlling the output of the motor; An inclination angle detector provided in the electric assisted hybrid bicycle to generate an inclination signal for a predetermined time period; Provided with the inclination signal to calculate the output of the motor, and provides a power assistance system of a hybrid bicycle including a main controller for controlling the output of the motor through the motor driving unit in accordance with the calculation result.
Description
본 발명은 동력 보조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전동 보조식 하이브리드 자전거의 보조 동력을 제어하기 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power assist system, and more particularly, to a system for controlling the assist power of an electric assisted hybrid bicycle.
일반적으로, 자전거는 운전자의 페달링에 의한 답력(페달을 밟는 힘)을 이용하여 주행하는 것이다. 따라서 운전자의 체력 상태 등을 고려하면, 운전자의 많은 힘이 소모되는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 최근에 사용자의 답력에 따라 모터의 구동력으로 전동 보조하여 주행할 수 있도록 모터를 장착한 전동 보조식 자전거가 개발되었다.In general, a bicycle travels by using a pedaling force (pedal force) caused by a driver's pedaling. Therefore, in consideration of the driver's fitness state, there is a problem that a lot of power of the driver is consumed. In order to solve such a problem, an electric assisted bicycle equipped with a motor has been developed recently so that the motor can be driven by the driving force of the motor according to the user's effort.
전동 보조식 자전거는 후방 휠이 운전자의 다리의 구동력에 의해 힘을 받는 수동 동력 구동 시스템, 및 운전자의 다리에 의해 부과된 구동력에 따라서 상기 수동 동력 구동 시스템에 보조 동력을 부가하는 모터 구동 시스템을 포함한다.The electric assisted bicycle includes a manual power drive system in which the rear wheels are powered by the driving force of the driver's legs, and a motor drive system that adds auxiliary power to the manual power drive system in accordance with the driving force imposed by the driver's legs. do.
그러나, 상기 보조 동력은 운전자의 답력에 비례하여 증가하는 것이 일반적이다. 따라서, 답력에 비례하여 모터 출력을 제어하더라도 다양한 노면의 경사도에 대응하여 모터 출력을 증감하도록 제어하지는 못해, 전동 보조식 자전거가 가지는 이점을 제대로 활용하기 어려운 경우가 많았다.However, the auxiliary power is generally increased in proportion to the driver's foot power. Therefore, even if the motor output is controlled in proportion to the stepping force, the motor output may not be controlled to increase or decrease in response to various road inclinations, and it is often difficult to properly use the advantages of the electric assisted bicycle.
본 발명은 상기한 필요성을 감안하여 창안된 것으로, 운전자의 페달력과 노면의 경사도에 따라 보조 동력을 제어함으로써, 운전자에게 편의성을 제공할 수 있도록 된 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above-described needs, and an object thereof is to provide a power assist system for a hybrid bicycle that can provide convenience to a driver by controlling assist power according to the pedal force of the driver and the inclination of the road surface. .
본 발명의 다른 목적으로는, 운전자의 신체 조건이나 다양한 주변 환경을 고려하여 보조 동력의 세기를 조절할 수 있도록 동력 보조 모드를 제공하여 모터 출력을 제어할 수 있도록 된 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템을 제공하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a power assistance system of a hybrid bicycle that can control the motor output by providing a power assist mode to adjust the strength of the assist power in consideration of the physical condition of the driver or various surrounding environment. There is a purpose.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical objects of the present invention are not limited to the technical matters mentioned above, and other technical subjects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템의 일 태양(aspect)은, 전동 보조식 하이브리드 자전거의 구동륜에 보조 동력을 부가하는 모터; 상기 모터의 출력을 제어하는 모터구동부; 상기 전동 보조식 하이브리드 자전거에 마련되어 소정 시간 주기에 대한 기울기신호를 생성하는 경사각검출부; 상기 기울기신호를 제공받아 상기 모터의 출력을 산출하고, 산출결과에 따라 상기 모터구동부를 통하여 상기 모터의 출력을 제어하는 메인컨트롤러를 포함한다.An aspect of a power assistance system of a hybrid bicycle according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem, the motor for adding auxiliary power to the drive wheel of the electric assisted hybrid bicycle; A motor driving part controlling the output of the motor; An inclination angle detector provided in the electric assisted hybrid bicycle to generate an inclination signal for a predetermined time period; And a main controller configured to receive the inclination signal, calculate an output of the motor, and control the output of the motor through the motor driving unit according to the calculation result.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템에 따르면, 운전자의 페달력과 노면의 경사도를 고려하여 보조 동력의 세기를 조절할 수 있도록 모터 출력을 제어함으로써, 운전자가 동력 보조를 지속적으로 원활하게 받을 수 있어, 편안한 운전이 가능한 장점이 있다.According to the power assistance system of a hybrid bicycle according to an embodiment of the present invention, by controlling the motor output to adjust the strength of the auxiliary power in consideration of the pedal force of the driver and the inclination of the road surface, the driver continuously smoothly power assistance It can be taken, there is an advantage that can be comfortable driving.
또한, 본 발명의 다른 효과로는, 운전자의 조건에 따라 보조 동력의 세기를 조절할 수 있는 동력 보조 모드를 이용하여 다양한 운전자의 환경에 맞춰 동력 보조를 받을 수 있어, 운전자의 편의성 향상을 도모할 수 있다.In addition, another effect of the present invention, by using the power assistance mode that can adjust the strength of the auxiliary power in accordance with the driver's conditions can receive power assistance in accordance with the environment of various drivers, it is possible to improve the driver's convenience. have.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 평지에서 동력 보조할 때의 생성되는 신호의 예를 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 오르막길에서 동력 보조할 때의 생성되는 신호의 예를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 내리막길에서 동력 보조할 때의 생성되는 신호의 예를 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 자전거의 10km/h 이하에서 속도별 생성되는 신호의 예를 나타낸 표이다.
도 6은 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 자전거의 10km/h~24km/h에서 속도별 생성되는 신호의 예를 나타낸 표이다.
도 7은 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 자전거의 속도별 모터 출력 제어의 예를 보인 그래프이다.
도 8은 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 생성되는 페달링신호의 비교치 예를 보인 도면이다.
도 9는 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 주행속도 10km/h 기준으로 기어비에 따라 생성되는 신호의 예를 나타낸 표이다.
도 10은 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 주행속도 24km/h 기준으로 기어비에 따라 생성되는 신호의 예를 나타낸 표이다.
도 11은 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 동력보조모드(PAS Mode)와 주행속도별로 입력되는 모터의 구동전류의 예시를 보인 표이다.
도 12는 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 경사각(angle)에 따라 모터의 구동전류의 배수를 정의한 예시를 보인 표이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템을 이용한 동력 보조 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a power assistance system of a hybrid bicycle according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a signal generated when power assisted on a flat surface using the power assist system of the present invention.
3 is a view showing an example of the signal generated when the power assist on the uphill using the power assist system of the present invention.
4 is a view showing an example of the signal generated when the power assist on the downhill using the power assist system of the present invention.
5 is a table showing an example of the signal generated for each speed at 10km / h or less of the bicycle using the power assistance system of the present invention.
6 is a table showing an example of signals generated for each speed at 10 km / h ~ 24 km / h of the bicycle using the power assistance system of the present invention.
Figure 7 is a graph showing an example of the motor output control for each speed of the bicycle using the power assistance system of the present invention.
8 is a diagram showing an example of a comparison value of the pedaling signal generated by using the power assistance system of the present invention.
9 is a table showing an example of a signal generated according to the gear ratio on the basis of the driving speed 10km / h using the power assistance system of the present invention.
10 is a table showing an example of a signal generated according to the gear ratio on the basis of the driving speed 24km / h using the power assistance system of the present invention.
FIG. 11 is a table illustrating an example of a driving current of a motor input for each power assist mode and a driving speed using the power assist system of the present invention.
FIG. 12 is a table illustrating an example of defining a multiple of a driving current of a motor according to an angle using the power assistance system of the present invention.
13 is a flow chart of a power assist method using a power assist system of a hybrid bicycle according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"는 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.Like reference numerals refer to like elements throughout the specification, and "and / or" includes each and every combination of one or more of the mentioned items.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 요어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.The terms spatially relative, "below", "beneath", "lower", "above", "upper" May be used to readily describe a device or a relationship of components to other devices or components. Spatially relative terms are to be understood in terms of different directions of the device in use or operation in addition to the directions shown in the figures.
이하의 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들(instructions)에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다. It will be appreciated that each block of the processing flowchart figures below and combinations of flowchart illustrations can be performed by computer program instructions. Since these computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, those instructions executed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment may be described in flow chart block (s). It creates a means to perform the functions. These computer program instructions may also be stored in a computer usable or computer readable memory capable of directing a computer or other programmable data processing apparatus to implement the functionality in a particular manner so that the computer usable or computer readable memory The instructions stored in the block diagram (s) are also capable of producing manufacturing items containing instruction means for performing the functions described in the flowchart block (s). Computer program instructions may also be stored on a computer or other programmable data processing equipment so that a series of operating steps may be performed on a computer or other programmable data processing equipment to create a computer- It is also possible for the instructions to perform the processing equipment to provide steps for executing the functions described in the flowchart block (s).
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block may represent a portion of a module, segment, or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative implementations, the functions mentioned in the blocks may occur out of order. For example, two blocks shown in succession may actually be executed substantially concurrently, or the blocks may sometimes be performed in reverse order according to the corresponding function.
본 실시예에서 사용되는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다.As used herein, the term 'module' refers to software or a hardware component such as an FPGA or an ASIC, and a module plays a role. However, a module is not limited to software or hardware. A module may be configured to reside on an addressable storage medium and configured to play back one or more processors. Thus, by way of example, a module may include components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, and processes, functions, attributes, procedures, Microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables, as will be appreciated by those skilled in the art. The functionality provided within the components and modules may be combined into a smaller number of components and modules or further separated into additional components and modules.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(mede of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, “comprises” and / or “mede of” components, steps, operations, and / or elements referred to may refer to one or more other components, steps, operations, and / or elements. It does not exclude existence or addition.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
이하, 도 1을 참조하여 상세하게 설명하면, 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템의 블럭도이다.Hereinafter, with reference to Figure 1, Figure 1 is a block diagram of a power assist system of a hybrid bicycle according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여 본 발명의 동력 보조 시스템(10)의 구성을 보면, 메인컨트롤러(100), 메모리(200), 화면표시부(300), 경사각검출부(410), 페달력검출부(420), 디지털신호처리부(440), 릴레이구동부(500), 경보기(510), 브레이크등/전조등(520), 방향지시등(530), 게이트구동부(600), 모터구동부(700), 모터(800), 모터검출부(810), 배터리(900)를 포함한다.Referring to the configuration of the
메인컨트롤러(100)는 운전자의 페달력과 노면의 경사도에 따라 생성된 신호를 제공받아 생성된 신호값들의 조건에 따라 모터(800)의 출력을 조절하도록 모터구동부(700)를 통하여 모터 출력을 제어하는 기능을 수행하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 트립컴퓨터모듈(110)과 동력보조제어모듈(120)을 더 포함하여 구성된다.The
여기에서 페달력이라 함은 답력 즉, 페달을 밟는 힘을 의미한다.Here, the pedal force means the power of pedaling, that is, the pedaling force.
트립컴퓨터모듈(110)은 운전자의 조건별 모터(800)의 출력값을 달리하도록 정의된 복수의 동력 보조 모드 중 어느 하나의 모드를 외부의 운전자로부터 입력받아 해당 모드를 메모리(200)로부터 로딩하여 실행하고, 화면표시부(300)를 통하여 실행되는 동력 보조 모드를 표시하며, 현재 주행속도, 주행시간, 배터리 잔량, 현재 주행거리, 누적 주행거리 등을 표시할 수 있도록 제어한다.The
동력보조제어모듈(120)은 모터(800)의 출력을 제어할 있도록 경사각검출부(410)로부터 소정 시간 주기에 대해 생성된 기울기신호를 기초로 기울기값에 따른 모터(800) 출력값을 산출하여 모터(800) 출력을 제어하도록 모터구동부(700)를 동작시킨다. 또한, 페달력검출부(420)로부터 생성된 페달링 신호와 모터(800)로부터 생성된 모터 신호를 제공받아 모터(800)의 출력값을 판단하여 모터(800)의 출력을 제어하는데 이용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 모터(800)의 출력값을 조절하도록 모터(800)의 구동전류값을 변화시켜 출력을 제어하는 전류 제어 방식을 따른다.The power
노면의 경사도 및 주행속도별로 모터(800)의 구동 전류를 제한하여 출력을 제어하는 방법에 대한 구체적 설명은 후술하기로 한다.A detailed description of the method of controlling the output by limiting the driving current of the
메인컨트롤러(100)의 주변에는 메인컨트롤러(100)에 전원을 공급하는 시스템파워부(130), 메인컨트롤러(100)의 CPU 코어 및 I/O(입출력)인터페이스에 전원 공급하는 코어/IO파워부(140), CPU 코어 등의 온도를 검출하는 온도센서(150)가 구성된다.In the periphery of the
메모리(200)는 기본적으로 운전자의 조건별 모터(800)의 출력값이 정의된 복수의 동력 보조 모드를 저장한다. 본 발명의 일 실시예에서는 강,중,약으로 모터(800)의 출력을 조절할 수 있는 세 가지 동력 보조 모드(약, 중, 강 모드)를 제공하지만, 본 발명이 이에 한정되지는 않으며, 운전자의 조건에 따라 다양한 실시예로 변경가능함은 물론이다.The
화면표시부(300)는 트립컴퓨터모듈(110)의 제어하에 실행되는 동력 보조 모드를 기본적으로 표시하며, 현재 주행속도, 주행시간, 배터리 잔량, 현재 주행거리, 누적 주행거리 등을 표시하는 기능도 수행하며, 스위치구성모듈(350)을 더 포함하여 구성될 수 있다.The screen display unit 300 basically displays the power assist mode executed under the control of the
스위치구성모듈(350)은 일반 주행 모드 또는 동력 보조 모드 중 어느 하나를 선택하는 모드 스위치, 복수의 동력 보조 모드 중 어느 하나를 선택 입력받는 전동 보조 스위치, 모터(800)의 출력값을 제한하여 주행속도를 조절할 수 있도록 선택 입력받는 스로틀 스위치 또는 상기 배터리(900)의 방전을 제한하고 외부 전원으로부터 충전하도록 작동시키는 충전스위치로 구성될 수 있다.The
경사각검출부(410)는 노면의 경사도에 따라 변화하는 신호를 생성한다. 경사각검출부(410)는 예컨데, 자이로센서가 될 수 있으며, 이 자이로센서가 장착된 인쇄회로기판(PCB)이 지면과 수직으로 배치시켜 기울기신호 획득이 용이하도록 하이브리드 자전거에 체결될 수 있다. 일반적으로 자이로센서에서는 아날로그 형태의 각속도값이 출력된다. 본 발명의 기울기신호는 자이로센서에서 검출되는 신호로부터 보정에 의해 생성되는 것으로, 기울기값(경사각의 비, +값 또는 -값이 나타남)을 알 수 있다. 기울기신호는 상기 검출된 각속도값을 디지털처리 및 오프셋 보정하고, 유한한 시간 단위로 적분하며, FIR 필터를 적용한 필터링에 의해 생성될 수 있다. 예컨데, 기울기값이 +값인 경우 오르막길로 판단하고, -값인 경우 내리막길로 판단한다.The
페달력검출부(420)는 운전자의 페달력를 판단하기 위해 자전거의 페달의 회전 상태에 따른 페달링 신호를 생성하며, 예컨데, 자석으로부터 자력을 검출하는 자기 센서(Magnetic Sensor)가 될 수 있다. The
본 발명의 실시예에서는 종동스프로킷 휠(미도시)에 복수의 자석을 소정 거리 이격시켜 부착하고, 부착된 자석과 인접한 위치에 자기 센서를 부착하여 자기 센서로부터 페달링 신호를 생성할 수 있다. 이때, 자기 센서는 후륜 중앙부에 장착되는 모터(800)의 하우징에 부착되어 종동스프로킷 휠에 부착된 자석으로부터 페달링 신호를 검출할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a plurality of magnets may be attached to a driven sprocket wheel (not shown) by a predetermined distance, and a magnetic sensor may be attached to a position adjacent to the attached magnet to generate a pedaling signal from the magnetic sensor. In this case, the magnetic sensor may be attached to the housing of the
또한, 다른 실시예로서, 크랭크(미도시)에 복수의 자석을 소정 거리 이격시켜 부착할 수도 있다. 이때, 자기 센서는 크랭크와 인접한 위치에 부착되어 운전자의 페달링(Pedaling)에 따라 페달의 회전 상태를 감지하여 페달링 신호를 검출할 수 있다.In another embodiment, a plurality of magnets may be attached to the crank (not shown) at a predetermined distance apart. In this case, the magnetic sensor may be attached to a position adjacent to the crank to detect a pedaling signal by detecting a rotation state of the pedal according to the pedaling of the driver.
디지털신호처리부(440)는 경사각검출부(410), 페달력검출부(420)로부터 검출된 아날로그 형태의 신호를 디지틸 신호로 처리하는 과정을 수행할 수 있다.The
릴레이구동부(500)는 자전거에 구비되는 경보기(510), 브레이크등/전조등(520), 방향지시등(530)을 구동하도록 접점 릴레이를 구성할 수 있다.The
경보기(510)는 릴레이구동부(500)를 통하여 작동시에 경보음을 출력할 수 있다.The
브레이크등/전조등(520)은 브레이크스위치 작동시 브레이크등을 출력시키거나 전조등 작동시에 전조등을 출력시킨다.The brake light /
방향지시등(530)은 좌/우 방향을 표시하도록 마련되어 운전자의 입력에 따라 출력될 수 있다.The
게이트구동부(600)는 동력보조제어모듈(120)의 제어하에 모터(800)의 출력제어신호를 입력받아 모터구동부(700)에 게이트 전류를 인가하여 모터(800)가 구동되도록 한다. 상기 출력제어신호는 모터(800)의 출력값을 포함하는 것이 바람직하며, 이 출력값은 모터(800)의 구동 전류를 제한하는 구동전류값일 수 있다.The
모터구동부(700)는 게이트구동부(600)를 통하여 동력보조제어모듈(120)의 출력제어신호에 따라 모터(800)의 출력을 제어받아 구동시킨다. 이때, 모터(800)의 출력 제어 방식은 모터(800)의 구동 전류를 제한하는 전류 제어 방식을 이용한다. The
나아가, 모터(800)의 출력 제어 방식은 당업자의 필요에 따라 모터의 토크를 제한하여 모터 출력을 제어하는 토크 제어 방식, 모터의 분당 회전수(RPM)를 조절하여 출력을 제어하는 분당 회전수 제어방식을 결합하여 이용할 수도 있다.Further, the output control method of the
모터(800)는 동력보조제어모듈(120)의 모터(800) 출력을 조절하도록 제어받아 모터구동부(700)를 통하여 제어받은 출력으로 구동된다. 본 발명의 실시예에서 모터(800)는 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation ; PWM)방식을 이용하여 모터(800)의 구동 전류를 제한하여 모터(800)의 출력을 제어하며, 극수가 32극으로 구성된 브러쉬리스(Brushless) 직류 모터(BLDC Motor)로 구성될 수 있다.The
모터검출부(810)는 모터(800)의 회전자(Rotor)가 회전시에 발생되는 자계를 통하여 회전자의 위치를 판단하여 모터 신호를 생성하는 홀센서(Hall Sensor)가 되는 것이 바람직하며, 이때 생성되는 모터 신호를 이용하여 산출된 주행 속도에 따라 모터(800)의 출력을 제어할 수 있다. 모터 신호를 이용하여 주행 속도별 출력 제어 방법에 대한 구체적 설명은 후술하기로 한다.The
배터리(900)는 모터(800)에 DC 전원을 공급한다. 배터리(900)는 예컨데, 정격전압 37 [V], 정격용량 10 [Ah]인 것을 사용할 수 있다.
The
도 2는 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 평지에서 동력 보조할 때의 생성되는 신호의 예를 보인 도면이며, 도 3은 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 오르막길에서 동력 보조할 때의 생성되는 신호의 예를 보인 도면이며, 도 4는 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 내리막길에서 동력 보조할 때의 생성되는 신호의 예를 보인 도면이며, 도 8은 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 생성되는 페달링 신호의 비교치 예를 보인 도면이며, 도 12는 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 경사각(angle)에 따라 모터의 구동전류의 배수를 정의한 예시를 보인 표이다.
Figure 2 is a view showing an example of the signal generated when the power assist in the flat using the power assist system of the present invention, Figure 3 is generated when power assisted uphill using the power assist system of the
도 2 내지 도 4, 도 8 및 도 12를 참조하여 노면의 경사도에 따른 동력 보조 방법을 설명하면,Referring to Figures 2 to 4, 8 and 12 will be described the power assist method according to the slope of the road surface,
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 평지인 경우에 생성되는 페달링 신호(pedaling signal), 모터 신호(motor signal), 기울기신호(gradient signal)를 나타내고 있다. 또한, 모터 신호는 일반 주행 모드(Non-PAS Mode)와, 세 가지의 동력 보조 모드(PAS 1단계(약),PAS 2단계(중),PAS 3단계(강))에 따라 각각 출력되는 모터 신호를 나타내고 있다.First, as shown in FIG. 2, a pedaling signal, a motor signal, and a gradient signal generated in the case of flat land are shown. In addition, the motor signal is output in accordance with the normal driving mode (Non-PAS Mode) and three power assist modes (PAS stage 1 (weak), PAS stage 2 (medium), PAS stage 3 (strong)) It shows a signal.
하이브리드 자전거에서 기본적으로, 모터(800)를 구동하기 위해서는 운전자의 페달링(Pedaling)에 의해 페달링 신호가 생성되는 경우로 설정되며, 평지에서 운전자가 페달링을 가했을시, 도 2와 같은 페달링 신호가 생성될 수 있다.Basically, in the hybrid bicycle, the pedaling signal is generated by the driver's pedaling in order to drive the
소정의 시간 주기(T) 동안 페달링 신호가 생성되는 상태에서, 모터 신호는 운전자에 의해 실행된 동력 보조 모드에 따라 달라질 수 있다. 즉, 동력 보조 모드에 따라 동력 보조의 세기를 약, 중, 강으로 조절함에 따라 모터 출력을 전류 제어하게 되는데, 이때의 각 모드별 모터 신호는 소정의 시간 주기 동안 모드별로 생성되는 신호수에 차이가 발생한다.In the state where the pedaling signal is generated for a predetermined time period T, the motor signal may vary depending on the power assist mode executed by the driver. That is, the current output is controlled by adjusting the strength of the power assist to weak, medium, or strong according to the power assist mode. In this case, the motor signal for each mode has a difference in the number of signals generated for each mode during a predetermined time period. Occurs.
이때의 소정 시간 주기는 생성된 기울기신호값을 기초로 노면의 경사도에 따라 모터(800)의 출력값을 판단할 수 있는 범위로 측정되는 시간 주기가 되어야 한다. 즉, 경사도(예컨데, 평지, 오르막길, 내리막길)에 따라서 측정되는 시간 주기가 달라질 수 있으며, 예컨데, 1초 ~ 5초 사이의 범위에서 설정될 수 있으나, 이는 당업자가 필요에 따라 다양한 실시예로 변경할 수 있다.At this time, the predetermined time period should be a time period measured in a range in which the output value of the
또한, 측정되는 시간 주기 동안 생성되는 기울기신호에 따라 모터(800)의 출력을 전류 제어 방식에 의해 제어할 수 있는데, 평지인 경우에 도 2와 같은 신호가 발생하며, 이때는 거의 기울기값에 변화가 없어 동력 보조 모드에 따른 출력 제어만을 따를 수 있다.In addition, the output of the
나아가, 도 8을 참조하면, 측정되는 시간 주기 동안 생성되는 페달링 신호값의 상태에 변화가 없거나 미리 설정된 기준 페달링 신호(도 8의 ① 신호 형태)의 역신호가 검출되는 경우(도 8의 ③ 신호 형태)에는 모터(800)의 구동 전류를 제한하여 모터(800)를 정지시킬 수 있다.Furthermore, referring to FIG. 8, when there is no change in the state of the pedaling signal value generated during the measured time period, or when an inverse signal of the preset reference pedaling signal (1 signal type in FIG. 8) is detected (3 signal in FIG. 8). Form) to stop the
페달링 신호값이 상태 변화가 없는 경우(도 8의 ④ 신호 형태)는 예컨데, 운전자의 페달링(Pedaling)이 없을 때가 될 수 있으며, 페달링 신호값의 상태 변화가 없다는 의미는 검출된 신호값이 측정 시간 주기(T) 동안 0 또는 1의 상태를 유지함을 뜻한다.If the pedaling signal value does not change state (④ signal type in Fig. 8), for example, there may be no driver pedaling (Pedaling), meaning that the state of the pedaling signal value does not change means that the detected signal value is measured time It means to maintain the state of 0 or 1 during period (T).
여기에서, 페달링(Pedaling)이라 함은 운전자의 힘에 의해 페달을 회전시키는 것을 의미한다.Here, pedaling means to rotate the pedal by the driver's force.
또한, 역신호가 발생하는 경우는 예컨데, 운전자가 페달을 역방향(자전거 진행 반대방향)으로 회전시켰을 때가 될 수 있다.In addition, the reverse signal may occur when, for example, the driver rotates the pedal in the reverse direction.
한편, 일반 주행 모드가 입력된 경우, 즉, 모터(800)를 구동시키지 않고, 운전자의 페달링만으로 자전거를 운전하는 경우에도 모터 신호가 발생할 수 있지만, 모터(800)의 출력이 발생하여 모터(800)가 구동되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 모터 신호는 앞서 언급된 바와 같이, 회전자의 위치를 검출하는 신호로, 모터(800)가 정지된 상태에서도 일정한 신호가 주기적으로 발생할 수 있다.On the other hand, the motor signal may be generated even when the normal driving mode is input, that is, when the bicycle is driven only by the driver's pedaling without driving the
도 3을 참조하여, 오르막길에서 생성되는 신호를 이용한 동력 보조 방법을 살펴보면,Referring to Figure 3, looking at the power assist method using the signal generated on the uphill,
운전자로부터 페달링이 발생하여 측정 시간 주기 동안 페달링 신호가 생성되는 상태에서, 동력 보조 모드의 약, 중, 강 모드 입력에 따라 발생되는 모터 신호수가 모드별로 상이하게 발생한다. 즉, 모드별 모터 신호수가 상이하게 발생한다는 의미는 약, 중, 강 모드별로 모터(800)의 구동 전류를 제한하여 모터 출력을 제어시키는 것을 의미한다.In the state in which pedaling is generated from the driver and a pedaling signal is generated during the measurement period, the number of motor signals generated according to the weak, medium, and strong mode inputs of the power assist mode is generated differently for each mode. That is, the different number of motor signals for each mode means that the motor output is controlled by limiting the driving current of the
이때, 자전거가 오르막길을 주행함에 따라 생성되는 기울기신호는 측정되는 시간 주기 동안 증가하는 기울기값이 출력되는데, 이 기울기값에 따라 동력 보조 모드별로 제어되는 모터(800)의 출력을 보정할 수 있다. 즉, 동력 보조 모드가 약, 중, 강 모드 중 어느 하나가 입력된 상태에서, 기울기값이 지속적으로 (+)값으로 증가하면, 모터(800)의 출력도 이에 비례하여 증가하도록 제어한다.In this case, the inclination signal generated as the bicycle travels uphill is outputted with an inclination value that increases during the measured time period, and the output of the
도 2 및 도 3을 참조하여 예를 들면, 동력 보조 모드(PAS Mode)가 약 모드(PAS 1단계)인 경우에서 오르막길일 때(기울기값이 (+)값인 경우)의 모터(800)의 구동 전류(Motor Current, 도 3 참조)를 평지에서의 약 모드(PAS 1단계)에 따른 구동전류(도 2 참조)의 2배로 할 수 있다. 마찬가지로, 중 모드와 강 모드의 경우에도 각각 평지일 때의 중 모드와 강 모드의 구동전류보다 일정량 비례 증가시킴으로써, 모터(800)의 출력을 평지일 때의 모터(800)의 출력보다 증가시키도록 제어하게 된다.Referring to FIGS. 2 and 3, for example, driving of the
이때, 모드별 구동 전류(Motor Current)의 비례값(예컨데, 도 3의 2X[A], 3X[A], 4X[A]) 이 모드별(약, 중, 강 모드별)로 미리 설정되고, 이때 설정된 구동 전류 의 비례값은 도 12와 같은 경사각(angle)에 따른 배수로 보정될 수 있다.At this time, the proportional value of the driving current (Motor Current) for each mode (for example, 2X [A], 3X [A], 4X [A] of FIG. 3) is preset for each mode (weak, medium, or strong mode). In this case, the proportional value of the set driving current may be corrected in multiples according to an inclination angle as shown in FIG. 12.
나아가, 오르막 경사가 심한 경우 이에 따라 경사각(angle)에 따른 배수로 비례 증가하는 구동 전류가 급격히 증가함에 따라 모터(800)에 과부하가 발생할 수 있는데, 이를 방지하도록 기울기신호의 미리 설정된 최고경사값을 저장하고, 측정 시간 주기 동안에 검출된 기울기신호값이 최고경사값에 도달하게 되면, 모터(800)의 구동전류를 미리 설정된 정격전류로 제한하여 구동시키는 것이 바람직하다.In addition, when the uphill slope is severe, overload may occur in the
도 4를 참조하여, 내리막길에서 생성되는 신호를 이용한 동력 보조 방법을 살펴보면,Referring to Figure 4, looking at the power assist method using a signal generated on the downhill,
운전자에 의해 동력 보조 모드 중 선택 입력된 모드에 따른 모터(800)의 출력은, 내리막길의 경사도에 비례하여 기울기신호가 감소하는 값으로 나타남에 따라 이를 반영하도록 모터(800) 출력을 보정할 수 있다. 즉, 기울기신호값이 지속적으로 (-)값으로 감소하면, 모터(800)의 출력도 이에 비례하여 감소하도록 제어한다.The output of the
예컨데, 내리막길의 경우(PAS 1단계-약 모드)에는 평지의 경우(PAS 1단계-약 모드)와 대비해서, 모터(800)의 구동 전류가 절반으로 줄어들 수 있다. 이는 내리막길에서 전동 보조가 거의 불필요하게 됨에 따라 구동 전류를 적게 인가하도록 제한함으로써, 모터(800)의 출력값을 줄이게 되는 것이다. 또한, 모터(800)의 출력값은 운전자에 의해 실행된 약, 중, 강 모드에 따라 달라지도록 구동 전류를 제한하는 것이 바람직하다.For example, the driving current of the
나아가, 내리막길의 경사가 급한 경우에 대비해서, 최저경사값을 설정하여 저장하고, 측정 시간 주기 동안 검출된 기울기신호가 최저경사값에 도달하면, 모터(800)의 출력값을 급격히 줄여 거의 보조 동력이 발생하지 않게 제어한다. 이때의 측정 시간 주기는 평지나 오르막길의 측정 시간 주기와 달라질 수 있다. 예를 들면, 내리막길에서 운전자에 의해 동력 보조 모드가 활성화되어 있다 하더라도 운전자가 페달링을 하지 않는다면, 페달링 신호가 거의 검출되지 않게 된다. 따라서, 내리막길에서 보조 동력을 발생시키는 시점(모터에 구동 전류를 인가하는 시점)은 페달링 신호가 측정 시간 주기 동안 계속적으로 검출되는 시점으로 정의될 수 있다. 즉, 내리막길의 측정 시간 주기는 평지나 오르막길의 측정 시간 주기에 비해 길어질 수 있다.
Furthermore, in case the slope of the downhill road is urgent, the minimum slope value is set and stored, and when the slope signal detected during the measurement time period reaches the minimum slope value, the output value of the
도 5는 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 자전거의 10km/h 이하에서 속도별 생성되는 신호의 예를 나타낸 표이며, 도 6은 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 자전거의 10km/h ~ 24km/h에서 속도별 생성되는 신호의 예를 나타낸 표이며, 도 7은 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 자전거의 속도별 모터 출력 제어의 예를 보인 그래프이며, 도 11은 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 동력보조모드(PAS Mode)와 주행속도별로 입력되는 모터의 구동전류의 예시를 보인 표이다.5 is a table showing an example of the signal generated for each speed at 10km / h or less of the bicycle using the power assistance system of the present invention, Figure 6 is 10km / h ~ 24km of the bicycle using the power assistance system of the present invention / h is a table showing an example of the signal generated for each speed, Figure 7 is a graph showing an example of the motor output control for each speed of the bicycle using the power assistance system of the present invention, Figure 11 is a power assist system of the present invention Table shows an example of the drive current of the motor input by the power auxiliary mode (PAS Mode) and the driving speed using the.
본 발명에서는 주행속도에 따라 보조 동력의 세기를 조절하도록 모터 출력을 제어할 수도 있는데, 특히 기준값에 해당하는 주행속도가 10km/h 이하로 저속 주행하는 경우 및 10km/h 초과 주행인 경우에 따라서 모터 출력 제어 방법이 달라질 수 있다. 도 5는 기어비(Gear Ratio)를 1:1.64(1단)로 고정하고, 10km/h 이하로 저속 주행하는 경우에 속도별로 생성되는 페달링 신호와 모터 신호를 나타낸 표이다. 도 5에서 보인 바와 같이, 운전자가 페달링 가속을 통해 주행 속도가 10km/h에 도달할 때까지 측정 시간 주기 동안 페달링 신호수가 지속적으로 증가함에 따라 생성되는 모터 신호수도 비례하여 증가함을 알 수 있다.In the present invention, it is also possible to control the motor output to adjust the strength of the auxiliary power in accordance with the running speed, in particular, when the driving speed corresponding to the reference value is less than 10km / h traveling low speed and 10km / h over driving The output control method may vary. 5 is a table showing a pedaling signal and a motor signal generated for each speed when the gear ratio is fixed at 1: 1.64 (stage 1) and the vehicle is traveling at a low speed of 10 km / h or less. As shown in FIG. 5, it can be seen that the number of motor signals generated increases proportionally as the number of pedaling signals continuously increases during the measurement time period until the driver reaches 10 km / h through the pedaling acceleration.
도 6을 참조하여 자전거 주행속도가 10km/h ~ 24km/h 사이인 구간에서는 운전자가 페달링 가속을 지속적으로 하더라도 보조 동력을 점점 감소시키도록 모터 출력을 제한할 수 있다. 즉, 주행속도가 10km/h를 초과하면, 자전거는 가속력이 붙은 상태로 보조 동력의 도움을 적게 받더라도 운전자의 페달링만으로 가속이 용이해지기 때문에, 보조 동력이 거의 불필요하게 되는 것이다. 이때, 모터 출력을 줄이도록 구동 전류를 제한하는 구동 전류 감소율은 10km/h 이하의 저속 주행 구간의 구동 전류 증가율에 비해 낮은 비율이 되는 것이 바람직하다. 이러한 구동 전류 증감 비율을 보여주기 위하여 주행속도에 대한 전류 제어(Ampere Control) 그래프가 도 7에 도시되어 있으며, 구동 전류의 증가율에 비해 감소율이 선형적으로 완만하게 감소함을 나타내고 있다. 또한, 도 7에는 토크 제어(Torque Control)에 대한 예시도 보여주고 있다.Referring to FIG. 6, in a section in which the bicycle driving speed is between 10 km / h and 24 km / h, the motor output may be limited to gradually reduce the auxiliary power even if the driver continues pedaling acceleration. In other words, if the driving speed exceeds 10 km / h, even if the bicycle is assisted with the assisting power in a state of accelerating power, the assisting power is almost unnecessary because the acceleration is easy only by the pedaling of the driver. At this time, it is preferable that the driving current reduction rate limiting the driving current to reduce the motor output is lower than the driving current increase rate in the low-speed driving section of 10 km / h or less. In order to show the driving current increase / decrease ratio, an Ampere Control graph for the driving speed is shown in FIG. 7, indicating that the rate of decrease decreases linearly compared to the rate of increase of the drive current. 7 also illustrates an example of torque control.
또한, 자전거의 주행속도값을 판단하기 위해서 모터 신호를 이용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에서 모터(800)의 구동전류를 제한하는 저속 주행속도 기준값인 10km/h가 되는 시점은 도 5 및 도 6을 참조하면, 모터 신호수가 초당 23 펄스(pulse)가 되는 시점(도 5의 10km/h 구간에서 모터신호수(Motor Signal)가 초당 23.18이며, 도 6의 11km/h 구간에서 모터신호수가 초당 25.80)이다. 이 시점을 주행속도가 10km/h에 도달한 것으로 판단하고, 0km/h ~ 10km/h 까지 증가된 모터(800)의 구동전류를 미리 설정된 감소율에 따라 점점 감소시키게 된다. In addition, a motor signal may be used to determine a driving speed value of the bicycle. For example, in the embodiment of the present invention, the time point of 10 km / h, which is the low speed traveling speed reference value for limiting the driving current of the
또한, 도 6을 참조하면, 모터 신호수가 초당 55 펄스가 되는 시점(도 6의 11km/h 구간에서 모터신호수가 초당 55.54)이 되면, 주행속도가 임계 주행속도 기준값인 24km/h에 도달한 것으로 판단하여 모터(800)의 구동전류를 제한하여 모터(800)를 정지시킨다. 도 5 및 도 6의 신호값들은 32극을 갖는 모터(800)로 실험에 의해 얻어진 결과이다. 즉, 초당 모터신호수는 모터(800)의 극수에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 필요에 따라 다양한 실험예로 본 발명에 적용할 수 있음은 물론이다.In addition, referring to FIG. 6, when the motor signal count reaches 55 pulses per second (the motor signal count reaches 55.54 per second in the 11 km / h section of FIG. 6), the driving speed reaches 24 km / h, which is a threshold driving speed reference value. By judging, the driving current of the
나아가, 동력보조모드(약, 중, 강 모드)에 따라 속도별로 제한되는 구동전류값의 예시를 도 11에서 보여주고 있다. 즉, 운전자가 설정한 각 모드별 구동전류로 구동되는 모터의 출력은 주행속도가 해당값에 도달하면 10km/h를 기준으로 증가하거나 감소하도록 제어될 수 있다.
In addition, an example of a driving current value limited for each speed according to the power assist mode (weak, medium, or strong mode) is shown in FIG. 11. That is, the output of the motor driven by the driving current for each mode set by the driver may be controlled to increase or decrease based on 10 km / h when the driving speed reaches a corresponding value.
도 9는 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 주행속도 10km/h 기준으로 기어비에 따라 생성되는 신호의 예를 나타낸 표이며, 도 10은 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용하여 주행속도 24km/h 기준으로 기어비에 따라 생성되는 신호의 예를 나타낸 표이다.9 is a table showing an example of a signal generated according to the gear ratio on the basis of the driving speed 10km / h using the power assistance system of the present invention, Figure 10 is based on the driving speed 24km / h using the power assistance system of the present invention The following table shows examples of signals generated according to gear ratios.
도 9 및 도 10을 참조하면, 기어비에 따라 측정 시간 주기 동안 생성되는 페달링 신호 수와 모터 신호 수에 차이가 발생하는 것을 알 수 있으며, 이를 이용하여 기어비를 판단할 수 있다.9 and 10, it can be seen that there is a difference in the number of pedaling signals and the number of motor signals generated during the measurement time period according to the gear ratio, and the gear ratio can be determined using this.
본 발명의 실시예에서 모터(800)의 출력은 기어비(기어 단수)가 변하더라도 미리 설정된 구동전류값으로 제한하는 전류 제어 방식에 의해 제어될 수 있다. 즉, 노면의 경사도, 동력 보조 모드의 선택 입력, 현재 주행속도에 근거하여 모터(800)의 구동 전류를 제한함으로써, 모터 출력이 제어될 수 있다.
In the embodiment of the present invention, the output of the
도 13은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템을 이용한 동력 보조 방법의 순서도이다.13 is a flow chart of a power assist method using a power assist system of a hybrid bicycle according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하여 본 발명의 동력 보조 시스템을 이용한 동력 보조 방법을 상세하게 설명하면,Referring to Figure 13 in detail the power assist method using the power assist system of the present invention,
먼저, 운전자(외부)에 의해 일반 주행 모드와 복수의 동력 보조 모드(약, 중, 강 모드) 중 어느 하나를 선택 입력받는다(S200).First, the driver (external) receives one of a normal driving mode and a plurality of power assistance modes (weak, medium, strong mode).
입력된 모드가 동력 보조 모드인지를 판단하고, 아닌 경우에 일반 주행 모드 여부를 판단한다(S202, S204).In operation S202 and S204, it is determined whether the input mode is the power assist mode or not.
일반 주행 모드로 판단되면, 일반 주행 모드를 실행시킨다(S206).If it is determined that the normal driving mode, the normal driving mode is executed (S206).
입력된 모드가 동력 보조 모드인 경우 해당 동력 보조 모드(약, 중, 강 모드 중 어느 하나)를 미리 저장된 메모리(200)로부터 로딩하여 실행한다(S208,S210).When the input mode is the power assist mode, the corresponding power assist mode (any one of the weak, medium, and strong modes) is loaded from the
실행된 동력 보조 모드에 따라 보조 동력을 구동하기 위해서는 운전자의 페달링에 의한 페달력(페달링 신호)이 생성되어 검출되는지 판단한다(S212).In order to drive the auxiliary power according to the executed power assist mode, it is determined whether a pedal force (pedaling signal) generated by the driver's pedaling is detected and detected (S212).
페달링 신호가 생성되는 상태에서, 실행된 동력 보조 모드에 따라 설정된 보조 동력의 세기로 모터(800)를 구동시킨다. 즉, 모터(800)의 구동 전류를 설정된 전류값으로 제한하여 모터 출력을 제어하게 된다(S214).In the state where the pedaling signal is generated, the
다음, 모드에 따른 모터 출력을 노면의 경사도에 따라 보정하도록 기울기신호가 생성되어 검출되는지 판단한다(S216).Next, it is determined whether the inclination signal is generated and detected to correct the motor output according to the mode according to the inclination of the road surface (S216).
측정 시간 주기 동안 생성된 기울기신호값(+ 값 또는 - 값)에 비례하여 모터(800)의 출력값(구동전류값)을 산출하고, 산출결과에 따라 모터 출력을 제어한다(S218).The output value (drive current value) of the
다음으로, 현재의 주행속도에 따라 모터 출력을 제어할 수 있는데, 현재 주행속도가 10km/h 이하인지 판단한다(S220). 주행속도가 10km/h 이하인 경우, 운전자의 페달링에 비례하여 모터(800)의 구동 전류를 증가시켜 모터(800)를 구동시킨다(S222).Next, the motor output may be controlled according to the current traveling speed, and it is determined whether the current traveling speed is 10 km / h or less (S220). When the driving speed is 10 km / h or less, the driving current of the
주행속도가 10km/h에 도달하여 10km/h를 초과하는지 판단하고, 주행속도가 24km/h에 도달할 때까지는 설정된 구동 전류 감소율로 모터(800)의 구동전류를 감소시켜 모터(800)를 구동한다(S224, S226). It is determined whether the traveling speed reaches 10 km / h and exceeds 10 km / h, and until the driving speed reaches 24 km / h, the driving current of the
또한, 주행속도가 24km/h에 도달하면 모터(800)를 정지시킨다(S228,S230). 즉, 자전거의 운전 조건은 운전자의 페달링에 의한 일반 주행 모드와 동일한 조건이 된다.In addition, when the running speed reaches 24km / h, the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the embodiments described above are in all respects illustrative and not restrictive.
10: 동력 보조 시스템 100: 메인컨트롤러
110: 트립컴퓨터모듈 120: 동력보조제어모듈
130: 시스템파워부 140: 코어/IO 파워부
150: 온도센서 200: 메모리
300: 화면표시부 350: 스위치구성모듈
41O: 경사각검출부 420: 페달력검출부
440: 디지털신호처리부 500: 릴레이구동부
510: 경보기 520: 브레이크등/전조등
530: 방향지시등 600: 게이트구동부
700: 모터구동부 800: 모터
810: 모터검출부 900: 배터리 10: power assist system 100: main controller
110: trip computer module 120: power auxiliary control module
130: system power unit 140: core / IO power unit
150: temperature sensor 200: memory
300: display unit 350: switch configuration module
41O: Tilt angle detector 420: Pedal force detector
440: digital signal processing unit 500: relay driver
510: alarm 520: brake light / headlight
530: turn indicator 600: gate driver
700: motor driving unit 800: motor
810: motor detector 900: battery
Claims (13)
상기 모터의 출력을 제어하는 모터구동부;
상기 전동 보조식 하이브리드 자전거에 마련되어 소정 시간 주기에 대한 기울기신호를 생성하는 경사각검출부; 및
상기 기울기신호를 제공받아 상기 모터의 출력을 산출하고, 산출결과에 따라 상기 모터구동부를 통하여 상기 모터의 출력을 제어하는 메인컨트롤러를 포함하되,
상기 기울기신호에 근거한 기울기가 미리 설정된 최고경사값보다 큰 경우, 상기 모터의 출력을 정격 전류로 제한하여 구동하는 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템.A motor for adding auxiliary power to a drive wheel of the electric assisted hybrid bicycle;
A motor driving part controlling the output of the motor;
An inclination angle detector provided in the electric assisted hybrid bicycle to generate an inclination signal for a predetermined time period; And
A main controller configured to receive the inclination signal, calculate an output of the motor, and control the output of the motor through the motor driving unit according to a calculation result;
And when the inclination based on the inclination signal is greater than a predetermined maximum inclination value, driving the motor by limiting the output of the motor to a rated current.
상기 구동륜을 구동하는 페달의 회전 상태에 따라 소정 시간 주기에 대한 페달링 신호를 생성하는 페달력검출부와 상기 모터의 회전자의 상태에 따라 소정 시간 주기에 대한 모터 신호를 생성하는 모터검출부를 더 포함하며,
상기 메인컨트롤러는, 상기 생성된 신호들을 기초로 상기 모터의 출력을 산출하여 상기 모터구동부를 통하여 상기 모터의 출력을 제어하는, 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템.The method according to claim 1,
And a pedal force detector for generating a pedaling signal for a predetermined time period according to the rotation state of the pedal driving the driving wheel, and a motor detector for generating a motor signal for a predetermined time period according to the state of the rotor of the motor. ,
The main controller is configured to calculate the output of the motor based on the generated signals to control the output of the motor through the motor driving unit, hybrid bicycle power assistance system.
운전자의 조건에 따라 상기 모터의 출력값을 정의하는 복수의 동력 보조 모드를 저장하고, 외부로부터 상기 동력 보조 모드를 입력받으면 해당 동력 보조 모드를 로딩하는 메모리를 더 포함하며,
상기 메인컨트롤러는, 상기 로딩된 동력 보조 모드에 따라 상기 정의된 모터의 출력값으로 상기 모터의 출력을 제어하는, 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템.The method of claim 2,
The apparatus may further include a memory configured to store a plurality of power assist modes defining an output value of the motor according to a driver's condition, and to load a corresponding power assist mode when the power assist mode is received from the outside.
And the main controller controls the output of the motor to the output value of the defined motor according to the loaded power assist mode.
상기 페달력검출부로부터 소정 시간 주기에 대한 페달링 신호가 생성되는 동안에, 상기 기울기신호에 근거한 기울기의 증감에 비례하여 상기 모터의 출력을 증감시키도록 제어하는, 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템.The method according to claim 2 or 3,
And generating or decreasing the output of the motor in proportion to the increase or decrease of the slope based on the slope signal while the pedaling signal for a predetermined period of time is generated from the pedal force detection unit.
상기 페달력검출부로부터 소정 시간 주기에 대해 생성된 상기 페달링 신호의 상태 변화가 없거나 미리 설정된 기준 페달링 신호의 역신호가 생성되는 경우에 상기 모터를 정지시키는, 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템.5. The method of claim 4,
And stopping the motor when there is no state change of the pedaling signal generated for a predetermined period of time from the pedal force detecting unit or when a reverse signal of a preset reference pedaling signal is generated.
상기 모터의 출력을 제어하는 모터구동부;
상기 구동륜을 구동하는 페달의 회전 상태에 따라 소정 시간 주기에 대한 페달링 신호를 생성하는 페달력검출부;
상기 전동 보조식 하이브리드 자전거에 마련되어 소정 시간 주기에 대한 기울기신호를 생성하는 경사각검출부; 및
상기 기울기신호를 제공받아 상기 모터의 출력을 산출하고, 산출결과에 따라 상기 모터구동부를 통하여 상기 모터의 출력을 제어하되, 상기 기울기신호에 근거하여 내리막으로 판정 된 경우, 상기 페달력검출부가 기 지정 된 측정 시간 주기 동안 계속적으로 페달링 신호를 생성하는 경우에 상기 모터에 구동 전류를 인가하는 메인컨트롤러를 포함하되,
상기 내리막길의 측정 시간 주기는 평지나 오르막길의 측정 시간 주기에 비해 긴, 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템.A motor for adding auxiliary power to a drive wheel of the electric assisted hybrid bicycle;
A motor driving part controlling the output of the motor;
A pedal force detection unit generating a pedaling signal for a predetermined time period according to a rotation state of a pedal for driving the driving wheel;
An inclination angle detector provided in the electric assisted hybrid bicycle to generate an inclination signal for a predetermined time period; And
The output of the motor is calculated by receiving the inclination signal, and the output of the motor is controlled through the motor driving unit according to the calculation result, and when it is determined that the downhill is based on the inclination signal, the pedal force detection unit is previously designated. A main controller for applying a drive current to the motor when continuously generating a pedaling signal for a predetermined measurement time period,
The downtime measurement time period is longer than the measurement time period of the flat or uphill road hybrid power assist system.
저속 주행속도 기준값을 미리 설정하여 저장하고, 소정 시간 주기에 대해 생성된 상기 모터 신호값을 기초로 현재 주행속도를 판단하고,
판단결과에 따라 현재 상기 저속 주행속도 기준값 이하인 저속 주행인 경우에 상기 페달링 신호값의 증감에 비례하여 상기 모터의 출력을 증감시키도록 제어하는, 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템.The method according to claim 2 or 3,
A predetermined low speed drive speed reference value is stored in advance, and a current drive speed is determined based on the motor signal value generated for a predetermined time period,
And controlling the motor output to increase or decrease in proportion to the increase / decrease of the pedaling signal value in the case of the low speed driving which is currently less than or equal to the low speed traveling speed reference value according to the determination result.
상기 판단결과에 따라 현재 주행속도가 상기 저속 주행속도 기준값을 초과하는 저속 초과 주행인 경우에 미리 설정된 감소율로 상기 모터의 출력을 감소시키도록 제어하는, 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템.The method of claim 8,
And controlling the output of the motor to decrease at a preset reduction rate when the current traveling speed exceeds the low speed traveling speed reference value according to the determination result.
임계 주행속도 기준값을 미리 설정하여 저장하고, 상기 판단결과에 따라 현재 주행속도가 상기 임계 주행속도 기준값에 도달하는 경우에 상기 모터를 정지시키는, 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템.10. The method of claim 9,
And preset and store a threshold traveling speed reference value and stop the motor when the current traveling speed reaches the threshold traveling speed reference value according to the determination result.
상기 모터검출부로부터 생성된 신호에 근거하여 실행되는 동력 보조 모드를 표시하며, 현재 주행속도, 주행시간, 배터리 잔량, 현재 주행거리 또는 누적 주행거리를 표시하는 화면표시부;
일반 주행 모드 또는 복수의 미리 설정된 동력 보조 모드를 선택하는 모드 스위치, 상기 동력 보조 모드 중 어느 하나를 선택받는 전동 보조 스위치, 상기 모터의 출력을 제한하여 주행 속도를 조절할 수 있도록 선택받는 스로틀 스위치 또는 상기 배터리의 방전을 제한하고 외부 전원으로부터 충전하도록 작동시키는 충전스위치를 구비한 스위치구성모듈; 및
상기 모터를 구동하도록 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하는 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템.The method of claim 3,
A screen display unit which displays a power assistance mode executed based on the signal generated from the motor detection unit, and displays a current driving speed, a traveling time, a battery remaining amount, a current traveling distance, or a accumulated traveling distance;
A mode switch for selecting a general driving mode or a plurality of preset power assist modes, an electric assist switch for selecting any one of the power assist modes, a throttle switch selected for adjusting the output speed by limiting the output of the motor, or the A switch configuration module having a charging switch operable to limit discharge of the battery and charge from an external power source; And
And a battery for supplying power to drive the motor.
상기 모터의 출력 제어는, 상기 모터의 구동 전류를 제한하여 상기 모터의 출력을 제어하는 전류 제어 방식을 이용하는, 하이브리드 자전거의 동력 보조 시스템.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The output control of the motor is a power assistance system of a hybrid bicycle, using a current control method for controlling the output of the motor by limiting the drive current of the motor.
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