KR101663164B1 - 전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법 - Google Patents

전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101663164B1
KR101663164B1 KR1020150113047A KR20150113047A KR101663164B1 KR 101663164 B1 KR101663164 B1 KR 101663164B1 KR 1020150113047 A KR1020150113047 A KR 1020150113047A KR 20150113047 A KR20150113047 A KR 20150113047A KR 101663164 B1 KR101663164 B1 KR 101663164B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
switch element
voltage
inverter
current
turned
Prior art date
Application number
KR1020150113047A
Other languages
English (en)
Inventor
정대원
강성욱
방경남
Original Assignee
호남대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 호남대학교 산학협력단 filed Critical 호남대학교 산학협력단
Priority to KR1020150113047A priority Critical patent/KR101663164B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101663164B1 publication Critical patent/KR101663164B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1407—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle on vehicles not being driven by a motor, e.g. bicycles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M23/00—Transmissions characterised by use of other elements; Other transmissions
    • B62M23/02—Transmissions characterised by use of other elements; Other transmissions characterised by the use of two or more dissimilar sources of power, e.g. transmissions for hybrid motorcycles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45—Control or actuating devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/80—Accessories, e.g. power sources; Arrangements thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명은 전기자전거 회생전력 충전 장치에 관한 것으로서, 전기자전거의 바퀴 구동용 전동기에 인버터를 통해 전력을 공급할 수 있도록 된 배터리와, 복수개의 슈퍼커패시터가 직렬로 상호 접속된 보조 충전부와, 전동기의 구동에 대한 사용자의 조작 신호를 출력하는 조작부와, 제어신호에 따라 전류도통방향을 전환할 수 있도록 배터리와 보조 충전부 사이에 접속된 양방향 컨버터와, 전동기로부터 인버터를 통해 역으로 흐르는 회생전류를 검출하는 전류검출부와, 조작부로부터 출력되는 조작신호에 대응되게 인버터의 구동을 제어하고, 전류검출부에서 출력된 정보를 이용하여 인버터로부터 회생전류가 검출되면 보조충전부로 충전되게 양방향 컨버터를 제어하는 제어부를 구비하고, 양방향 컨버터는 보조충전부의 전압이 인버터에서 발전에 의해 생성되는 회생전류의 전압보다 낮은 경우에도 제어부의 제어에 의해 승압에 의해 충전이 가능하게 형성되어 있다. 이러한 전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법에 의하면, 전동기로부터 발생되는 에너지의 충전 효율을 높일 수 있어 한 번의 배터리 충전으로 가능한 전기자전거의 운행거리를 증가시킬 수 있는 장점을 제공한다.

Description

전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법{regenerative current charge apparatus for electric bicycle and charging method of the same}
본 발명은 전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자전거는 사용자의 페달 회전 조작에 의해 주행할 수 있도록 되어 있고, 언덕 등의 경사로를 올라갈 때에는 많은 힘이 요구된다.
최근에는 모터의 구동력을 보조 동력으로 사용하는 전기자전거가 개발되어 이용되고 있다.
전기자전거는 배터리에 저장된 전력을 동력으로 사용하여 바퀴를 구동시키는 자전거로서, 국내 공개특허 제10-2015-0055306호 등 다양하게 게시되어 있다.
이러한 전기 자전거는 노약자나 장애인과 같이 자력에 의해 자전거를 운전할 수 없는 사람뿐만 아니라, 최근에는 운동용으로도 많이 활용되고 있다.
한편, 전기 자전거는 배터리의 전력을 이용하여 모터인 전동기를 구동할 수 있도록 되어 있어 제동시나 내리막길에서는 전동기가 발전기로서 작동한다.
따라서, 전기 자전거의 전동기가 발전기로 작동할 때 발생되는 에너지를 전기저항의 열에너지로 소모시키거나 배터리로 충전하도록 구축할 수 있다.
그런데, 배터리를 이용하여 전기 에너지를 저장하는 경우에는 배터리의 충방전 특성상 단시간에 발생하는 회생전력 에너지를 효과적으로 저장하지 못하여 효율이 매우 나쁘고 빈번한 충방전은 배터리 수명을 단축시켜 배터리의 내구성을 저하시키는 문제점이 있다.
또한, 전기저항을 이용하는 경우 회생제동은 가능하나 전기에너지를 열로써 방출하여 소모해 버리는 단점이 있다.
따라서, 전기자전기의 전동기가 발전기로 동작시 생성되는 에너지를 효율적으로 충전하여 이용할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전동기가 발전기로 작동시 생성되는 회생전력을 슈퍼커패시터를 통해 효율적으로 충전할 수 있는 전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 회생전력의 전압이 보조충전부보다 낮은 경우에도 승압에 의해 효율적으로 충전할 수 있는 전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전기자전거 회생전력 충전 장치는 전기자전거의 바퀴 구동용 전동기에 인버터를 통해 전력을 공급할 수 있도록 된 배터리와; 복수개의 슈퍼커패시터가 직렬로 상호 접속된 보조 충전부와; 상기 전동기의 구동에 대한 사용자의 조작 신호를 출력하는 조작부와; 제어신호에 따라 전류도통방향을 전환할 수 있도록 상기 배터리와 상기 보조 충전부 사이에 접속된 양방향 컨버터와; 상기 전동기로부터 상기 인버터를 통해 역으로 흐르는 회생전류를 검출하는 전류검출부와; 상기 조작부로부터 출력되는 조작신호에 대응되게 상기 인버터의 구동을 제어하고, 상기 전류검출부에서 출력된 정보를 이용하여 상기 인버터로부터 회생전류가 검출되면 상기 보조충전부로 충전되게 상기 양방향 컨버터를 제어하는 제어부;를 구비하고, 상기 양방향 컨버터는 상기 보조충전부의 전압이 상기 인버터에서 발전에 의해 생성되는 회생전류의 전압보다 낮은 경우에도 상기 제어부의 제어에 의해 승압에 의해 충전이 가능하게 형성되어 있다.
바람직하게는 상기 양방향 컨버터는 상기 배터리의 양극단자와 일단이 접속되며 제1게이트 단자를 통한 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 되는 제1스위치 소자와; 상기 제1스위치 소자의 타단과 직렬접속되며 제2게이트 단자를 통한 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 되는 제2스위치 소자와; 상기 보조충전부의 양극단자와 일단이 접속되며 제3게이트 단자를 통한 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 되는 제3스위치 소자와; 상기 제3스위치 소자의 타단과 직렬접속되며 제4게이트 단자를 통한 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 되는 제4스위치 소자와; 상기 제1스위치소자의 타단과 상기 제3스위치 소자의 타단 사이에 접속된 인덕터;를 구비한다.
또한, 상기 인버터에서 발생되는 회생전류에 대응되는 제1전압을 검출하는 제1전압검출부와; 상기 보조충전부의 제2전압을 검출하는 제2전압검출부;를 더 구비한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전기자전거의 회생전력 충전방법은 가. 상기 인버터로부터 회생전류가 발생되면, 상기 회생전류에 대응되는 제1전압과, 상기 보조충전부의 제2전압을 상호 비교하는 단계와; 나. 상기 가 단계에서 상기 제1전압이 상기 제2전압보다 크다고 판단되면, 상기 제4스위치 소자는 오프상태를 유지시키고, 상기 제3스위치소자는 온상태를 유지시키며, 상기 제2스위치소자를 오프시킨 상태에서 상기 제1스위치 소자를 온시켜 회생전류가 상기 인덕터 및 상기 제3스위치 소자를 통해 상기 보조충전부로 충전되는 제1모드와, 상기 제1스위치 소자를 오프시키고, 상기 제2스위치소자를 온 시켜 상기 인덕터에 저장된 전력이 상기 제3스위치 소자를 통해 상기 보조충전부로 충전되는 제2모드를 설정된 구동조건에 따라 반복수행하면서 상기 회생전류가 상기 보조 충전부에 충전되게 제어하는 버크모드를 수행하는 단계; 다. 상기 가 단계에서 상기 제1전압이 상기 제2전압보다 크지 않다고 판단되면 상기 제2스위치 소자는 오프상태를 유지시키고, 상기 제1스위치소자는 온상태를 유지시키며, 상기 제3스위치소자를 오프시킨 상태에서 상기 제4스위치 소자를 온시켜 회생전류가 상기 인덕터에 저장되게 처리하는 제3모드와, 상기 제4스위치 소자를 오프시키고, 상기 제3스위치소자를 온 시켜 상기 인덕터에 저장된 전력이 승압되어 상기 제3스위치 소자를 통해 상기 보조충전부로 충전되는 제4모드를 설정된 구동조건에 따라 반복수행하면서 상기 회생전류가 상기 보조 충전부에 충전되게 제어하는 부스트모드를 수행하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법에 의하면, 전동기로부터 발생되는 에너지의 충전 효율을 높일 수 있어 한 번의 배터리 충전으로 가능한 전기자전거의 운행거리를 증가시킬 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자전거 회생전력 충전 장치를 나타내 보인 도면이고,
도 2는 전동기로부터 생성된 회생전력의 전압이 보조 충전부의 전압보다 높을 때 양방향 컨버터의 구동패턴을 설명하기 위한 스위치 소자들의 구동신호를 나타내 보인 그래프이고,
도 3은 전동기로부터 생성된 회생전력의 전압이 보조 충전부의 전압 이하일 때 양방향 컨버터의 구동패턴을 설명하기 위한 스위치 소자들의 구동신호를 나타내 보인 그래프이고,
도 4는 도 1의 보조충전부의 상세 회로도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기자전거 회생전력 충전 장치를 나타내 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기자전거의 회생전력 충전장치(100)는 배터리(110), 보조 충전부(120), 양방향 컨버터(130), 제1 및 제2전류 검출기(141 내지 142), 제1 및 제2전압검출부(151)(152), 인버터(170), 속도 검출부(180), 조작부(191), 표시부(193) 및 제어부(195)를 구비한다.
모터(M)(230)는 전기자전거(EB;electric bicycle)(250)의 바퀴 구동용 전동기로서 적용된 것으로 일반적으로 브러시리스(BLDC) 모터를 적용하고, 인버터(170)를 통해 공급된 전력에 의해 구동되고 제동시나 내리막길 주행시에는 회전에 의해 발생되는 전기에너지를 인버터(170)의 스위칭소자(S1 내지 S6)에 병렬상으로 접속된 환류다이오드(D11 내지 D16)를 통해 회생전류를 출력한다.
속도 검출부(180)는 모터(230)에 의해 구동되는 전기자전거의 속도를 검출하는 것으로 홀센서(Hall Sensor)가 적용될 수 있고, 검출된 속도 정보를 제어부(195)에 출력한다.
인버터(170)는 전압원인 배터리(110) 또는 보조충전부(120)에서 공급되는 직류전원을 제어부(195)에 의해 선택적으로 제어되는 스위칭소자(S1 내지 S6)에 의해 교류상으로 변환하여 3상 모터(230)로 공급하도록 되어 있고, 그 구조는 공지되어 있어 상세한 설명은 생략한다.
배터리(110)는 인버터(170)를 통해 전력을 공급할 수 있도록 인버터(170)의 양단에 접속되어 있다.
배터리(110)는 리튬이온 배터리 등 공지된 것을 적용하면 된다.
참조부호 C1은 배터리(110)와 인버터(170) 사이에 접속된 평활용 콘덴서이다.
보조 충전부(120)는 도 4에 도시된 바와 같이 다수개의 슈퍼커패시터(121)가 직렬로 상호 접속되어 에너지를 충전 또는 방전할 수 있도록 후술되는 양방향 컨버터(130)를 통해 배터리(110)와 병렬접속되어 있다.
여기서 슈퍼 커패시터(121)는 저전압(2.7V) 및 대용량(100~1000F)을 갖는 커패시터를 말하며, 양극 사이에 산화금속 및 폴리메르 화합물을 사용하여 전하를 충전함으로써 전기화학적 작용에 의해 전하를 충전하는 배터리(110)와 구조가 다르다.
따라서 보조 충전부(120)는 요구하는 전압레벨에 적합하도록 다수의 슈퍼커패시터(121)를 직렬로 연결하여 뱅크 형태로 사용하면 되고, 직렬연결에 의한 불균등 충전현상을 억제하고, 과충전 현상을 방지할 수 있도록 구축되는 것이 바람직하다.
바람직하게는 보조 충전부(120)는 다수의 슈퍼커패시터(121) 상호간의 충전 균등화를 위해 직렬로 접속된 복수개의 슈퍼커패시터(121) 각각과 병렬접속된 저항소자(123)와, 보조 충전부(120)의 양단과 병렬접속된 제너다이오드(ZD1)를 구비한다.
여기서 제너다이오드(ZD1)는 보조 충전부(120)의 슈퍼 커패시터(121)의 과충전에 의한 소손을 방지하기 위해 과전압 억제용으로 적용되었다.
양방향 컨버터(130)는 제어부(195)의 제어신호에 따라 전류도통방향을 전환할 수 있도록 배터리(110)와 보조 충전부(120) 사이에 접속되어 있다.
또한, 양방향 컨버터(130)는 보조충전부(120)의 전압이 인버터(170)에서 발전에 의해 생성되는 회생전류에 대응한 전압보다 낮은 경우에도 제어부(195)의 제어에 의한 승압에 의해 충전이 가능하게 형성되어 있다.
이러한 양방향 컨버터(130)는 제1 내지 제4스위칭소자(M1 내지 M4)와 인덕터(L)로 되어 있다.
제1스위치 소자(M1)는 배터리(110)의 양극단자와 일단이 접속되며 제1게이트 단자(131)를 통한 제어부(195)의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 된다.
제2스위치 소자(M2)는 일단이 제1스위치 소자(M1)의 타단과 직렬접속되며 제2게이트 단자(132)를 통한 제어부(195)의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 된다.
제3스위치 소자(M3)는 보조충전부(120)의 양극단자와 일단이 접속되며 제3게이트 단자(133)를 통한 제어부(195)의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 된다.
제4스위치 소자(M4)는 일단이 제3스위치 소자(M3)의 타단과 직렬접속되며 제4게이트 단자(134)를 통한 제어부(195)의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 된다.
제2스위치소자(M4)와 제4스위치 소자(M4)의 타단은 각각 공통접속되어 센스저항(Rs)의 일단과 접속되어 있고, 센스 저항(Rs)의 타단은 보조충전부(120)의 음극단자(127)와 접속된 그라운드(G)에 접속되어 있다.
인턱더(L)는 제1스위치소자(M1)의 타단과 제3스위치 소자(M3)의 타단 사이에 접속되어 있다.
제1 내지 제4스위칭 소자(M1 내지 M4)는 3단자 전력 스위칭 소자인 IGBT소자가 적용될 수 있다.
제1전류검출기(CS1)(141)는 배터리(110)로부터 인버터(170)로 이어지는 전류공급 경로(172)상에 설치되어 인버터(170)로 공급되는 부하전류를 검출하여 제어부(195)에 출력한다.
제1전류검출기(141)와 배터리(110)의 양극단자(112) 사이에는 인버터(170)로 공급되는 전류만 도통될 수 있게 제1다이오드(D1)가 접속되어 있다.
제2전류검출기(142)(CS2)는 전동기로 적용된 모터(230)로부터 인버터(170)를 통해 역으로 흐르는 회생전류를 검출하는 전류검출부로서 적용된 것으로, 인버터(170)로 이어지는 전류공급 경로(172)와 병렬상으로 접속된 회생전류 도통경로(174) 상에 접속된 제2다이오드(D2)를 통해 흐르는 회생전류를 검출할 수 있도록 설치되어 있다.
여기서 회생전류는 인버터(170)의 가동을 중단한 상태에서 전기자전거(250)의 제동시 또는 내리막길 주행시 모터(230)로부터 인버터(170)의 환류다이오드(D11 내지 D16)를 통해 역으로 흐르는 전류를 말한다.
한편, 도시되지는 않았지만 배터리(110)와 양방향 컨버터(130) 사이에 흐르는 충방전 전류를 검출하도록 제1스위치소자(M1)와 배터리(110)의 양극단자 사이의 전류도통경로상에 흐르는 전류를 검출하도록 제3전류검출기가 더 설치될 수 있다.
제1전압검출부(151)는 인버터(170)에서 발생되는 회생전류에 대응되는 제1전압을 검출하여 제어부(195)에 출력한다.
도시된 예에서 제1전압검출부(151)는 제2전류검출기(142)로부터 배터리(110)로 이어지는 전류도통경로상의 전압을 검출하여 제어부(195)에 제공하도록 되어 있다.
제2전압검출부(152)는 보조충전부(120)의 충전전압인 제2전압을 검출하여 제어부(195)에 출력한다.
조작부(191)는 전기자전거(250)의 전동기 즉 모터(230)를 구동, 가속, 제동 등에 대한 사용자의 조작 신호를 출력한다.
표시부(193)는 제어부(195)에 제어되어 표시정보를 표시한다.
제어부(195)는 조작부(191)로부터 출력되는 조작신호에 대응되게 인버터(170)의 구동을 제어한다.
제어부(195)는 조작부(191)로부터 가속조작신호가 수신되면 속도검출부(180)에서 검출된 전기자전거(250)의 속도정보를 이용하여 가속조작에 대응되게 인버터(170)의 구동을 제어한다.
또한, 제어부(195)는 조작부(191)로부터 가속조작신호가 해재되어 인버터(170)의 가동을 중지한 상태에서 제동시 또는 내리막길 주행시 인버터(170)로부터 회생전류가 발생되어 제2전류 검출기(142)에서 검출되면 충전모드로 판단하고, 발생되는 회생전류에 대응한 전압이 보조충전부(120)로 바로 충전이 가능한지 아니면 승압이 요구되는지를 판단하여 보조충전부(120)로 충전이 이루어지게 양방향 컨버터(130)의 구동을 제어한다.
제어부(195)는 회생전류가 검출된 상태에서 제1전압이 제2전압보다 크다고 판단되면, 승압없이 보조충전부(120)로 충전이 가능하므로 도 2에 도시된 바와 같이 제4스위치 소자(M4)는 오프상태를 계속 유지시키고, 제3스위치소자(M3)는 온상태를 계속 유지시키며, 제2스위치소자(M2)를 오프시킨 상태에서 제1스위치 소자(M1)를 온시켜 회생전류가 인덕터(L) 및 제3스위치 소자(M3)를 통해 보조충전부로 충전되는 제1모드와, 제1스위치 소자(M1)를 오프시키고, 제2스위치소자(M2)를 온 시켜 인덕터(L)에 저장된 전력이 제3스위치 소자(M3)를 통해 보조충전부(120)로 충전되는 제2모드를 설정된 구동조건에 따라 반복수행하면서 회생전류가 보조 충전부에 충전되게 제어하는 버크(BUCK)모드를 수행한다.
여기서 제1모드와 제2모드가 단위 구동조건 및 단위주기가 되어 반복 수행된다.
또한, 제어부(195)는 회생전류가 검출된 상태에서 제1전압이 제2전압이하이면 승압이 요구되는 것으로 판단하고, 도 3에 도시된 바와 같이 제2스위치 소자(M2)는 계속 오프상태를 유지시키고, 제1스위치소자(M1)는 계속 온상태를 유지시키며, 제3스위치소자(M3)를 오프시킨 상태에서 제4스위치 소자(M4)를 온시켜 회생전류가 인덕터(L)에 저장되게 처리하는 제3모드와, 제4스위치 소자(M4)를 오프시키고, 제3스위치소자(M3)를 온 시켜 인덕터(L)에 저장된 전력이 승압되어 제3스위치 소자(M3)를 통해 보조충전부(120)로 충전되는 제4모드를 설정된 구동조건에 따라 반복수행하면서 회생전류가 보조 충전부(120)에 충전되게 제어하는 부스트(BOOST) 모드를 수행한다.
여기서 제3모드와 제4모드가 단위 구동조건 및 단위주기가 되어 반복 수행된다.
참고로 도 2 및 도 3에서 iL은 인덕터(L)에 흐르는 전류를 나타낸다.
이러한 양방향 컨버터(130)의 제어방식을 적용하면 회생전류에 대응하는 전압이 보조 충전부(120)의 전압보다 낮은 경우에도 승압에 의해 원할하게 충전할 수 있어 충전효율을 높일 수 있다.
또한, 전동기로부터 발생되는 에너지의 충전 효율을 높일 수 있어 한 번의 배터리 충전으로 가능한 전기자전거의 운행거리를 증가시킬 수 있는 장점을 제공한다.
110: 배터리 120: 보조 충전부
130: 양방향 컨버터 141: 제1전류 검출기
142: 제2전류검출기 151: 제1전압검출부
152: 제2전압검출부 170: 인버터
191: 조작부 195: 제어부

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 전기자전거의 바퀴 구동용 전동기에 인버터를 통해 전력을 공급할 수 있도록 된 배터리와;
    복수개의 슈퍼커패시터가 직렬로 상호 접속된 보조 충전부와;
    상기 전동기의 구동에 대한 사용자의 조작 신호를 출력하는 조작부와;
    제어신호에 따라 전류도통방향을 전환할 수 있도록 상기 배터리와 상기 보조 충전부 사이에 접속된 양방향 컨버터와;
    상기 전동기로부터 상기 인버터를 통해 역으로 흐르는 회생전류를 검출하는 전류검출부와;
    상기 조작부로부터 출력되는 조작신호에 대응되게 상기 인버터의 구동을 제어하고, 상기 전류검출부에서 출력된 정보를 이용하여 상기 인버터로부터 회생전류가 검출되면 상기 보조충전부로 충전되게 상기 양방향 컨버터를 제어하는 제어부;를 구비하고,
    상기 양방향 컨버터는 상기 보조충전부의 전압이 상기 인버터에서 발전에 의해 생성되는 회생전류의 전압보다 낮은 경우에도 상기 제어부의 제어에 의해 승압에 의해 충전이 가능하게 형성되어 있고,
    상기 양방향 컨버터는
    상기 배터리의 양극단자와 일단이 접속되며 제1게이트 단자를 통한 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 되는 제1스위치 소자와;
    상기 제1스위치 소자의 타단과 직렬접속되며 제2게이트 단자를 통한 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 되는 제2스위치 소자와;
    상기 보조충전부의 양극단자와 일단이 접속되며 제3게이트 단자를 통한 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 되는 제3스위치 소자와;
    상기 제3스위치 소자의 타단과 직렬접속되며 제4게이트 단자를 통한 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 되는 제4스위치 소자와;
    상기 제1스위치소자의 타단과 상기 제3스위치 소자의 타단 사이에 접속된 인덕터;를 구비하며,
    상기 인버터에서 발생되는 회생전류에 대응되는 제1전압을 검출하는 제1전압검출부와;
    상기 보조충전부의 제2전압을 검출하는 제2전압검출부;를 구비하고,
    상기 제어부는
    상기 회생전류가 검출된 상태에서 상기 제1전압이 상기 제2전압보다 크면,
    상기 제4스위치 소자는 오프상태를 유지시키고, 상기 제3스위치소자는 온상태를 유지시키며, 상기 제2스위치소자를 오프시킨 상태에서 상기 제1스위치 소자를 온시켜 회생전류가 상기 인덕터 및 상기 제3스위치 소자를 통해 상기 보조충전부로 충전되는 제1모드와, 상기 제1스위치 소자를 오프시키고, 상기 제2스위치소자를 온 시켜 상기 인덕터에 저장된 전력이 상기 제3스위치 소자를 통해 상기 보조충전부로 충전되는 제2모드를 설정된 구동조건에 따라 반복수행하면서 상기 회생전류가 상기 보조 충전부에 충전되게 제어하는 버크모드를 수행하고,
    상기 회생전류가 검출된 상태에서 상기 제1전압이 상기 제2전압이하이면,
    상기 제2스위치 소자는 오프상태를 유지시키고, 상기 제1스위치소자는 온상태를 유지시키며, 상기 제3스위치소자를 오프시킨 상태에서 상기 제4스위치 소자를 온시켜 회생전류가 상기 인덕터에 저장되게 처리하는 제3모드와, 상기 제4스위치 소자를 오프시키고, 상기 제3스위치소자를 온 시켜 상기 인덕터에 저장된 전력이 승압되어 상기 제3스위치 소자를 통해 상기 보조충전부로 충전되는 제4모드를 설정된 구동조건에 따라 반복수행하면서 상기 회생전류가 상기 보조 충전부에 충전되게 제어하는 부스트모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 회생전력 충전장치.
  4. 전기자전거의 바퀴 구동용 전동기에 인버터를 통해 전력을 공급할 수 있도록 된 배터리와, 양방향 컨버터를 통해 상기 인버터에서 발생되는 회생전류를 충전할 수 있도록 접속된 보조 충전부를 갖으며, 상기 양방향 컨버터는 상기 배터리의 양극단자와 일단이 접속되며 제1게이트 단자를 통한 제어부의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 되는 제1스위치 소자와, 상기 제1스위치 소자의 타단과 직렬접속되며 제2게이트 단자를 통한 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 되는 제2스위치 소자와, 상기 보조충전부의 양극단자와 일단이 접속되며 제3게이트 단자를 통한 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 되는 제3스위치 소자와, 상기 제3스위치 소자의 타단과 직렬접속되며 제4게이트 단자를 통한 상기 제어부의 제어신호에 따라 스위치 온/오프 되는 제4스위치 소자와, 상기 제1스위치소자의 타단과 상기 제3스위치 소자의 타단 사이에 접속된 인덕터를 구비하는 전기자전거의 회생전력 충전방법에 있어서,
    가. 상기 인버터로부터 회생전류가 발생되면, 상기 회생전류에 대응되는 제1전압과, 상기 보조충전부의 제2전압을 상호 비교하는 단계와;
    나. 상기 가 단계에서 상기 제1전압이 상기 제2전압보다 크다고 판단되면, 상기 제4스위치 소자는 오프상태를 유지시키고, 상기 제3스위치소자는 온상태를 유지시키며, 상기 제2스위치소자를 오프시킨 상태에서 상기 제1스위치 소자를 온시켜 회생전류가 상기 인덕터 및 상기 제3스위치 소자를 통해 상기 보조충전부로 충전되는 제1모드와, 상기 제1스위치 소자를 오프시키고, 상기 제2스위치소자를 온 시켜 상기 인덕터에 저장된 전력이 상기 제3스위치 소자를 통해 상기 보조충전부로 충전되는 제2모드를 설정된 구동조건에 따라 반복수행하면서 상기 회생전류가 상기 보조 충전부에 충전되게 제어하는 버크모드를 수행하는 단계;
    다. 상기 가 단계에서 상기 제1전압이 상기 제2전압보다 크지 않다고 판단되면 상기 제2스위치 소자는 오프상태를 유지시키고, 상기 제1스위치소자는 온상태를 유지시키며, 상기 제3스위치소자를 오프시킨 상태에서 상기 제4스위치 소자를 온시켜 회생전류가 상기 인덕터에 저장되게 처리하는 제3모드와, 상기 제4스위치 소자를 오프시키고, 상기 제3스위치소자를 온 시켜 상기 인덕터에 저장된 전력이 승압되어 상기 제3스위치 소자를 통해 상기 보조충전부로 충전되는 제4모드를 설정된 구동조건에 따라 반복수행하면서 상기 회생전류가 상기 보조 충전부에 충전되게 제어하는 부스트모드를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자전거의 회생전력 충전 방법.
KR1020150113047A 2015-08-11 2015-08-11 전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법 KR101663164B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150113047A KR101663164B1 (ko) 2015-08-11 2015-08-11 전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150113047A KR101663164B1 (ko) 2015-08-11 2015-08-11 전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101663164B1 true KR101663164B1 (ko) 2016-10-06

Family

ID=57164214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150113047A KR101663164B1 (ko) 2015-08-11 2015-08-11 전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101663164B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101929535B1 (ko) 2016-11-24 2018-12-14 조선대학교산학협력단 전기실버카용 트랜스 엑셀 모터 구동장치
KR20190068213A (ko) * 2017-12-08 2019-06-18 호남대학교 산학협력단 전기스쿠터 회생제동 전력제어 장치
KR20240028853A (ko) 2022-08-25 2024-03-05 두현인프라텍 주식회사 슈퍼 커패시터를 이용한 자전거

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100114751A (ko) * 2009-04-16 2010-10-26 서울과학기술대학교 산학협력단 양방향 비절연 ｄｃ－ｄｃ 컨버터 및 그 제어방법
KR20120037701A (ko) * 2010-10-12 2012-04-20 호남대학교 산학협력단 전기차량의 회생제동장치의 에너지 충방전 제어 장치 및 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100114751A (ko) * 2009-04-16 2010-10-26 서울과학기술대학교 산학협력단 양방향 비절연 ｄｃ－ｄｃ 컨버터 및 그 제어방법
KR20120037701A (ko) * 2010-10-12 2012-04-20 호남대학교 산학협력단 전기차량의 회생제동장치의 에너지 충방전 제어 장치 및 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101929535B1 (ko) 2016-11-24 2018-12-14 조선대학교산학협력단 전기실버카용 트랜스 엑셀 모터 구동장치
KR20190068213A (ko) * 2017-12-08 2019-06-18 호남대학교 산학협력단 전기스쿠터 회생제동 전력제어 장치
KR102005028B1 (ko) * 2017-12-08 2019-07-29 호남대학교 산학협력단 전기스쿠터 회생제동 전력제어 장치
KR20240028853A (ko) 2022-08-25 2024-03-05 두현인프라텍 주식회사 슈퍼 커패시터를 이용한 자전거

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101141770B1 (ko) 전기차량의 회생제동장치의 에너지 충방전 제어 장치 및 방법
JP5865013B2 (ja) 車両用の電源装置及びこの電源装置を備える車両
JP5029331B2 (ja) 車両用電源装置
JP5346437B2 (ja) 車両推進システム
US7269535B2 (en) Fault diagnosing apparatus for vehicle and fault diagnosing method for vehicle
US7898103B2 (en) Power supply apparatus for vehicle and vehicle incorporating the same
JP6174876B2 (ja) ２電源負荷駆動システム及び燃料電池自動車
JP2017537596A5 (ko)
CN103516195A (zh) 电动车辆中的电力变换装置
EP2812992A1 (en) Reconfigurable battery
KR101663164B1 (ko) 전기자전거 회생전력 충전 장치 및 충전 방법
CN103010868A (zh) 电梯节能系统及其控制方法
JP2008054484A (ja) 車両用電源装置
JP2019221063A5 (ko)
JP2013225968A (ja) 車両の電力制御装置
JP2011030389A (ja) 電圧均等化回路、ハイブリッド型作業機械、及びハイブリッド型作業機械の制御方法
JP5332214B2 (ja) モータ駆動装置
CN112600412A (zh) 电力控制装置
KR102005028B1 (ko) 전기스쿠터 회생제동 전력제어 장치
JP2008079436A (ja) 電源制御装置
Carreira et al. Hybrid energy storage system joining batteries and supercapacitors
JP2012249412A (ja) バッテリ昇温システム
JP2012115018A (ja) 電力制御装置
KR101929535B1 (ko) 전기실버카용 트랜스 엑셀 모터 구동장치
KR20160016094A (ko) 선박 내의 에너지 회생 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190905

Year of fee payment: 4