KR102106442B1 - 전기 이동수단 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충방전 가능한 배터리; 바퀴와 연결되는 모터; 주기적으로 공급되는 모터 구동신호에 대응하여 상기 배터리의 방전을 통해 상기 모터를 구동시키고, 상기 모터 구동신호간 존재하는 휴지기간 동안에는 상기 모터로부터 발생되는 회생 에너지를 이용하여 상기 배터리의 충전을 수행하는 모터 구동부; 및 상기 모터 구동부로 주기적으로 모터 구동신호를 공급하고, 상기 휴지기간 동안에 상기 배터리가 충전되도록 상기 모터 구동부를 제어하는 제어부; 를 포함하는 전기 이동수단에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 주기적으로 공급되는 모터 구동신호 사이에 존재하는 휴지기간 동안 자동적으로 에너지 회생 동작을 수행함으로써, 배터리 충전 효율을 향상시키는 전기 이동수단을 제공할 수 있다.

Description

전기 이동수단{ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 이동수단에 관한 것이다.
최근, 환경 오염과 자원 고갈 등의 문제가 대두됨에 따라, 화석 연료 대신 전기를 동력으로 사용하는 전기 이동수단에 대한 관심이 높아지고 있다.
전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차 등과 같은 전기 이동수단은 충방전이 가능한 배터리, 상기 배터리로부터 전원을 공급받아 바퀴를 구동시키는 모터를 포함하여 이루어진다.
이 때, 배터리의 효율을 높이기 위하여, 모터의 구동이 필요치 않은 내리막길에서는 바퀴의 회전에 의해 모터에서 발생되는 회생 에너지를 배터리에 충전하는 기술이 사용되고 있었다.
기존의 전기 이동수단에서 사용되던 에너지 회생 동작을 나타낸 도 1을 참조하면, 기존의 전기 이동수단에서는 모터 구동신호(Sd)에 따라 모터에 모터 구동전류(Id)를 공급하여 모터를 구동시키되, 브레이크가 구동되거나 전기 이동수단이 내리막길을 내려가는 경우와 같은 특정 조건에 해당되는 경우, 모터 구동신호(Sd)의 공급을 중단한 상태에서 에너지 회생 동작을 수행하여 배터리를 충전시키는 회생 충전전류(Ir)를 발생시킨다.
그러나, 기존의 전기이동수단에서는 상술한 특정 조건에 해당되지 않을 경우에 에너지 회생 동작이 수행되지 않아 배터리 충전 효율이 높지 않고, 에너지 회생 동작을 위해서는 반드시 모터 구동신호(Sd)의 공급이 중단되어야만 하는 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 주기적으로 공급되는 모터 구동신호 사이에 존재하는 휴지기간 동안 자동적으로 에너지 회생 동작을 수행함으로써, 배터리 충전 효율을 향상시키는 전기 이동수단을 제공하기 위한 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 충방전 가능한 배터리, 바퀴, 상기 바퀴와 연결되는 모터, 상기 모터 및 상기 배터리와 연결되고, 각각의 공급기간 동안 모터 구동신호에 대응하여 상기 배터리의 방전을 통해 상기 모터를 구동시키고, 복수의 휴지기간 동안 상기 모터로부터 발생되는 회생 충전전류를 이용하여 상기 배터리의 충전을 수행하는 모터 구동부 및 상기 모터 구동부와 연결되고, 각각의 공급기간 동안 상기 모터 구동신호를 상기 모터 구동부로 공급하고, 각각의 휴지기간 동안 상기 배터리가 충전되도록 상기 모터 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 각각의 휴지기간은, 인접한 두 개의 공급기간 사이에 존재하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터 구동부는, 상기 모터 구동신호에 대응하여 모터 구동전류를 상기 배터리로부터 상기 모터로 전달하고, 각각의 휴지기간 동안 상기 회생 충전전류를 상기 모터로부터 상기 배터리로 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터 구동부는, 복수의 트랜지스터 및 각 트랜지스터에 각각 병렬 접속되는 복수의 회생 다이오드를 포함한다.
또한, 상호 직렬 연결되는 트랜지스터 쌍들은 상기 배터리와 병렬 접속되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트랜지스터 쌍들의 홀수번째 트랜지스터의 제1 전극은, 상기 배터리의 양극에 연결되고, 상기 트랜지스터 쌍들의 짝수번째 트랜지스터의 제2 전극은, 상기 배터리의 음극에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트랜지스터 쌍들의 홀수번째 트랜지스터의 제2 전극은, 상기 트랜지스터 쌍들의 짝수번째 트랜지스터의 제1 전극과 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터는, 상기 복수의 트랜지스터에 연결되는 세 개의 3상 코일을 포함한다.
또한, 각각의 3상 코일의 제1 단자는, 상호 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 각각의 3상 코일의 제2 단자는, 상기 각 트랜지스터 쌍 사이에 존재하는 각 노드에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 복수의 트랜지스터는, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터를 포함한다.
또한, 제1 기간 동안 상기 제1 트랜지스터와 제4 트랜지스터는 턴-온되고, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터는 턴-오프되고, 제2 기간 동안 상기 제1 트랜지스터와 제6 트랜지스터는 턴-온되고, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터 및 제5 트랜지스터는 턴-오프되고, 제3 기간 동안 상기 제3 트랜지스터와 제6 트랜지스터는 턴-온되고, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제4 트랜지스터 및 제5 트랜지스터는 턴-오프되고, 제4 기간 동안 상기 제3 트랜지스터와 제2 트랜지스터는 턴-온되고, 제1 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터는 턴-오프되고, 제5 기간 동안 상기 제5 트랜지스터와 제2 트랜지스터는 턴-온되고, 제1 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터 및 제6 트랜지스터는 턴-오프되고, 제6 기간 동안 상기 제5 트랜지스터와 제4 트랜지스터는 턴-온되고, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터 및 제6 트랜지스터는 턴-오프되고, 상기 휴지기간 동안 1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터를 턴-오프하고, 상기 공급기간은, 상기 제1 기간 내지 상기 제6 기간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터 구동부는, 상기 모터 구동전류를 상기 트랜지스터를 통해 상기 모터로 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터 구동부는, 상기 각 휴지기간 동안 상기 트랜지스터를 모두 턴-오프시켜, 상기 회생 충전전류가 상기 회생 다이오드를 통해 상기 배터리로 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터는, BLDC(Brushless Direct Current) 모터인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기 이동수단은, 전기 자전거, 전기 오토바이 또는 전기 자동차 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터 및 상기 제어부와 연결되고, 상기 모터의 속도를 감지하여 속도 데이터를 상기 제어부로 공급하는 속도 센서를 더 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 속도 데이터에 대응하여 상기 공급기간을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모터의 회전수를 일정하게 유지하기 위하여, 상기 복수의 공급기간을 일정하게 진행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기 이동수단이 일정한 속도로 주행할 때, 상기 모터의 회전수를 일정하게 유지하기 위하여, 상기 제어부는 균일한 간격으로 상기 모터 구동신호를 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 충방전 가능한 배터리, 바퀴, 상기 바퀴와 연결되는 모터, 상기 모터 및 상기 배터리와 연결되고, 공급기간 동안 모터 구동신호에 대응하여 상기 배터리의 방전을 통해 상기 모터를 구동시키고, 휴지기간 동안 상기 모터로부터 발생되는 회생 충전전류를 이용하여 상기 배터리의 충전을 수행하는 모터 구동부, 상기 모터 구동부와 연결되고, 상기 공급기간 동안 주기적으로 상기 모터 구동신호를 상기 모터 구동부로 공급하고, 상기 휴지기간 동안 상기 배터리가 충전되도록 상기 모터 구동부를 제어하는 제어부 및 상기 모터 및 상기 제어부와 연결되고, 상기 모터의 속도를 감지하는 속도 센서를 포함하고, 상기 속도 센서가 감지한 속도가 기준값 이상에 해당되는 경우, 상기 공급기간과 상기 휴지기간을 교번적으로 진행하는 것을 특징으로 한다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 주기적으로 공급되는 모터 구동신호 사이에 존재하는 휴지기간 동안 자동적으로 에너지 회생 동작을 수행함으로써, 배터리 충전 효율을 향상시키는 전기 이동수단을 제공할 수 있다.
도 1은 기존의 전기 이동수단에서 사용되던 에너지 회생 동작을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전기 이동수단을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 의한 에너지 회생 동작을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 모터 구동부의 구체적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 모터 구동신호에 따라 제어되는 모터 구동부의 동작을 나타낸 도면이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
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 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 본 발명의 실시예들 및 이를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명인 전기 이동수단에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 전기 이동수단을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예의 의한 에너지 회생 동작을 나타낸 도면이다.
특히, 도 3에서는 모터(30)의 구동을 위한 모터 구동신호(Sd) 및, 공급 방향에 따라 모터 구동전류(Id)와 회생 충전전류(Ir)로 구분되는 배터리 전류(I)를 도시하였다. 또한, 배터리 전류(I)는 배터리(10)의 (+)극에서 출력되는 방향을 기준으로 도시하였다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 이동수단(1)은 배터리(10), 바퀴(20), 모터(30), 모터 구동부(40), 제어부(50)를 포함한다.
전기 이동수단(1)은 일례로 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차 등을 포함하나, 전기를 동력원으로 사용하는 모든 이동수단을 포함하는 것으로 볼 수 있다.
배터리(10)는 모터(30)의 구동을 위하여 방전되거나 모터(30)로부터 발생되는 회생 에너지에 의해 충전될 수 있는 이차 전지일 수 있다.
일례로, 배터리(10)는 니켈 카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 니켈-수소 전지(nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등으로 구현될 수 있으나, 다른 구성의 충방전이 가능한 이차 전지가 사용될 수 있음은 물론이다.
바퀴(20)는 회전을 통해 전기 이동수단(1)의 이동을 가능케 하는 것으로, 전기 자전거, 전기 오토바이의 경우는 일반적으로 2개가 설치되고 전기 자동차의 경우는 일반적으로 4개가 설치되나, 전기 이동수단(1)의 종류 등에 따라 그 개수는 다양하게 설정될 수 있다.
바퀴(20)는 모터(30)에 기계적으로 연결되어 모터(30)의 구동력을 전달받아 회전할 수 있으며, 또한 자신의 회전력을 모터(30)에 전달하여 모터(30)로부터 회생 에너지가 생성될 수 있도록 한다.
모터(30)는 일종의 발전 겸용 모터로서, 배터리(10)로부터 모터 구동부(40)를 통해 전달되는 구동전류(Id)에 의하여 구동될 수 있으며, 또는 바퀴(20)의 회전으로부터 회생 에너지를 발생시킬 수 있다.
모터(30)의 발전 기능을 통해 발생된 회생 충전전류(Ir)는 모터 구동부(40)를 통해 배터리(10)로 전달될 수 있다.
또한, 상기 모터(30)로는 BLDC(Brushless Direct Current) 모터가 사용될 수 있다.
모터 구동부(40)는 모터(30) 및 배터리(10)와 연결될 수 있다. 또한, 모터 구동부(40)는 제어부(50)로부터 공급되는 신호에 대응하여, 모터(30)의 구동 동작 또는 발전 동작(에너지 회생 동작)을 제어할 수 있다.
모터 구동부(40)는 제어부(50)로부터 모터 구동신호(Sd)가 공급되는 경우, 상기 모터 구동신호(Sd)에 대응하여 배터리(10)의 방전을 통해 모터(30)를 구동시킬 수 있다.
이를 위하여, 모터 구동부(40)는 상기 모터 구동신호(Sd)에 대응하여 배터리(10)로부터의 모터 구동전류(Id)를 모터(30)로 전달할 수 있다.
또한, 모터 구동부(40)는 주기적으로 공급되는 모터 구동신호(Sd)간에 존재하는 휴지기간(Pb) 동안, 모터(30)의 발전 동작을 통해 발생되는 회생 에너지를 배터리(10)로 전달하여 배터리(10)의 충전을 수행할 수 있다.
이를 위하여, 모터 구동부(40)는 상기 휴지기간(Pb) 동안 모터(30)로부터 발생되는 회생 충전전류(Ir)를 배터리(10)로 전달할 수 있다.
도 3을 참조하면, 모터 구동신호(Sd)는 특정 공급기간 동안 공급될 수 있으며, 각각의 휴지기간은 인접한 두 개의 공급기간 사이에 존재할 수 있다.
예를 들어, 모터 구동신호(Sd)과 공급되는 공급기간과 휴지기간(Pb)은 교대로 진행될 수 있다.
제어부(50)는 모터 구동부(40)의 제어를 수행하는 것으로서, 각각의 공급기간 동안 모터 구동부(40)로 모터 구동신호(Sd)를 공급할 수 있다.
특히, 제어부(50)는 일반 평지 등에서 전기 이동수단(1)이 기준 속도(예를 들어, 기설정된 속도)에 도달하는 경우, 모터(30)의 회전수를 일정하게 유지하기 위해서 특정 주파수(예를 들어, 일정 주기로)에 따라 모터 구동신호(Sd)를 모터 구동부(40)로 공급할 수 있다.
이 때, 전기 이동수단(1)은 모터(30)의 속도를 감지하는 속도 센서(70)를 구비함으로써, 모터(30)의 속도 데이터(Cs)를 제어부(50)로 공급할 수 있다.
따라서, 제어부(50)는 속도 센서(70)로부터 공급되는 속도 데이터(Cs)를 참조하여 모터 구동신호(Sd)의 공급기간을 설정할 수 있으며, 이에 따라 전기 이동수단(1)의 속도를 조절할 수 있다.
모터 구동신호(Sd)가 간헐적으로 공급됨에 따라 모터(30)가 구동하지 않는 휴지기간(Pb)이 존재하게 되고, 이러한 휴지기간(Pb) 동안에 제어부(50)는 배터리(10)가 충전될 수 있도록 모터 구동부(40)를 제어할 수 있다.
이 때, 제어부(50)는 속도 센서(70)로부터 공급되는 속도 데이터(Cs)를 참조하여, 모터(30)가 일정 속도 이상으로 구동되는 경우에 한하여 상기 휴지기간(Pb) 동안에 배터리(10)가 충전될 수 있도록 모터 구동부(40)를 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 모터 구동부의 구체적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 모터 구동부(40)는 다수의 트랜지스터(M1, M2, M3, M4, M5, M6)와 각 트랜지스터(M1, M2, M3, M4, M5, M6)마다 각각 병렬 접속되는 회생 다이오드(D1, D2, D3, D4, D5, D6)를 포함할 수 있다.
이 때, 두 개의 트랜지스터들은 상호 직렬 연결되어 하나의 트랜지스터 쌍을 형성하게 된다.
이러한 트랜지스터 쌍들은 배터리(10)에 각각 병렬 접속될 수 있다.
예를 들어, 제1 트랜지스터(M1)와 제2 트랜지스터(M2)는 상호 직렬 연결되어 배터리(10)에 병렬 접속되고, 제3 트랜지스터(M3)와 제4 트랜지스터(M4)는 상호 직렬 연결되어 배터리(10)에 병렬 접속되며, 제5 트랜지스터(M5)와 제6 트랜지스터(M6)는 상호 직렬 연결되어 배터리(10)에 병렬 접속될 수 있다.
트랜지스터 쌍들의 홀수번째 트랜지스터(M1, M3, M5)의 제1 전극은 배터리(10)의 (+)극에 연결되고, 트랜지스터 쌍들의 짝수번째 트랜지스터(M2, M4, M6)의 제2 전극은 배터리(10)의 (-)극에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 트랜지스터(M1), 제3 트랜지스터(M3), 제5 트랜지스터(M5)의 제1 전극들(예를 들어, 드레인 전극들)은 배터리(10)의 (+)극 단자에 공통적으로 접속될 수 있으며, 제2 트랜지스터(M2), 제4 트랜지스터(M4), 제6 트랜지스터(M6)의 제2 전극들(예를 들어, 소스 전극들)은 배터리(10)의 (-)극 단자에 공통적으로 접속될 수 있다.
또한, 트랜지스터 쌍들의 홀수번째 트랜지스터(M1, M3, M5)의 제2 전극은 트랜지스터 쌍들의 짝수번째 트랜지스터(M2, M4, M6)의 제1 전극과 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 트랜지스터(M1)의 제2 전극은 제2 트랜지스터(M2)의 제1 전극과 접속되고, 제3 트랜지스터(M3)의 제2 전극은 제4 트랜지스터(M4)의 제1 전극과 접속되고, 제5 트랜지스터(M5)의 제2 전극은 제6 트랜지스터(M6)의 제1 전극과 접속될 수 있다.
이 때, 모터(30)에 포함된 세 개의 3상의 코일들(Lu, Lv, Lw)의 일단자는 공통된 하나의 노드(N0)에 함께 접속된다.
또한, u상 코일(Lu)의 타단자는 제1 트랜지스터(M1)와 제2 트랜지스터(M2) 사이의 공통 노드(N1)에 접속되고, v상 코일(Lv)는 제3 트랜지스터(M3)와 제4 트랜지스터(M4) 사이의 공통 노드(N2)에 접속되며, w상 코일(Lw)는 제5 트랜지스터(M5)와 제6 트랜지스터(M6) 사이의 공통 노드(N3)에 접속될 수 있다.
회생 다이오드(D1, D2, D3, D4, D5, D6)는 각 트랜지스터(M1, M2, M3, M4, M5, M6)에 병렬적으로 연결되는 것으로, 각 트랜지스터(M1, M2, M3, M4, M5, M6)의 제2 전극으로부터 제1 전극으로 전류가 흐를 수 있게 한다.
도 5는 모터 구동신호에 따라 제어되는 모터 구동부의 동작을 나타낸 도면이다. 특히, 도 5에서는 제어부(50)에서 전달되는 모터 구동신호(Sd)에 따라 제어되는 각 트랜지스터의 온-오프 상태를 표시하였다.
도 5를 참조하면, 제1 기간(P1) 동안 제어부(50)에서 공급되는 모터 구동신호(Sd)에 의하여 제1 트랜지스터(M1)와 제4 트랜지스터(M4)가 턴-온되고, 나머지 트랜지스터들은 턴-오프 상태가 된다.
따라서, 배터리(10)의 (+)극으로부터 제1 트랜지스터(M1), u상 코일(Lu), v상 코일(Lv) 및 제4 트랜지스터(M4)를 통해, 배터리(10)의 (-)극까지의 경로를 따라 모터 구동전류(Id)가 흐르게 된다.
제2 기간(P2) 동안 제어부(50)에서 공급되는 모터 구동신호(Sd)에 의하여 제1 트랜지스터(M1)와 제6 트랜지스터(M6)가 턴-온되고, 나머지 트랜지스터들은 턴-오프 상태가 된다.
따라서, 배터리(10)의 (+)극으로부터 제1 트랜지스터(M1), u상 코일(Lu), w상 코일(Lw) 및 제6 트랜지스터(M6)를 통해, 배터리(10)의 (-)극까지의 경로를 따라 모터 구동전류(Id)가 흐르게 된다.
제3 기간(P3) 동안 제어부(50)에서 공급되는 모터 구동신호(Sd)에 의하여 제3 트랜지스터(M3)와 제6 트랜지스터(M6)가 턴-온되고, 나머지 트랜지스터들은 턴-오프 상태가 된다.
따라서, 배터리(10)의 (+)극으로부터 제3 트랜지스터(M3), v상 코일(Lv), w상 코일(Lw) 및 제6 트랜지스터(M6)를 통해, 배터리(10)의 (-)극까지의 경로를 따라 모터 구동전류(Id)가 흐르게 된다.
제4 기간(P4) 동안 제어부(50)에서 공급되는 모터 구동신호(Sd)에 의하여 제3 트랜지스터(M3)와 제2 트랜지스터(M2)가 턴-온되고, 나머지 트랜지스터들은 턴-오프 상태가 된다.
따라서, 배터리(10)의 (+)극으로부터 제3 트랜지스터(M3), v상 코일(Lv), u상 코일(Lu) 및 제2 트랜지스터(M2)를 통해, 배터리(10)의 (-)극까지의 경로를 따라 모터 구동전류(Id)가 흐르게 된다.
제5 기간(P5) 동안 제어부(50)에서 공급되는 모터 구동신호(Sd)에 의하여 제5 트랜지스터(M5)와 제2 트랜지스터(M2)가 턴-온되고, 나머지 트랜지스터들은 턴-오프 상태가 된다.
따라서, 배터리(10)의 (+)극으로부터 제5 트랜지스터(M5), w상 코일(Lw), u상 코일(Lu) 및 제2 트랜지스터(M2)를 통해, 배터리(10)의 (-)극까지의 경로를 따라 모터 구동전류(Id)가 흐르게 된다.
제6 기간(P6) 동안 제어부(50)에서 공급되는 모터 구동신호(Sd)에 의하여 제5 트랜지스터(M5)와 제4 트랜지스터(M4)가 턴-온되고, 나머지 트랜지스터들은 턴-오프 상태가 된다.
따라서, 배터리(10)의 (+)극으로부터 제5 트랜지스터(M5), w상 코일(Lw), v상 코일(Lv) 및 제4 트랜지스터(M4)를 통해, 배터리(10)의 (-)극까지의 경로를 따라 모터 구동전류(Id)가 흐르게 된다.
즉, 제어부(50)는 모터 구동신호(Sd)를 공급함으로써 상기 모터 구동신호(Sd)가 공급되는 기간 동안 모터 구동부(40)를 상기와 같이 제어할 수 있으며, 이에 따라 바퀴(20)를 회전시키기 위한 모터(30)의 구동 동작을 수행할 수 있다.
또한, 제어부(50)는 모터 구동신호(Sd)의 공급 기간 동안 제1 기간(P1) 내지 제6 기간(P6)을 반복적으로 진행함으로써, 배터리(10)의 방전을 통해 모터(30)를 구동시킬 수 있다.
다만, 제어부(50)는 모터(30)의 회전수를 일정하게 유지하기 위하여, 일정 주기에 따라 모터 구동신호(Sd)를 공급하게 되는데, 모터 구동신호(Sd)가 공급되지 않는 휴지기간(Pb) 동안에는 모터(30)가 발전 동작을 수행하도록 모터 구동부(30)를 제어할 수 있다.
이를 위하여, 제어부(50)는 휴지기간(Pb) 동안 모터 구동전류(Id)를 차단하기 위하여 모터 구동부(40)에 포함된 모든 트랜지스터(M1, M2, M3, M4, M5, M6)를 턴-오프 시킬 수 있다.
따라서, 휴지기간(Pb) 동안 모터 구동전류(Id)가 차단되더라도 관성력에 의해 회전을 유지하는 바퀴(20) 및 상기 바퀴(20)와 연결된 모터(30)의 발전 동작에 의해 생성된 회생 충전전류(Ir)는 회생 다이오드(D1, D2, D3, D4, D5, D6)를 경유하여 배터리(10)의 (+)극으로 전달될 수 있다.
그러므로, 배터리(10)는 주기적으로 공급되는 모터 구동신호(Sd) 사이에 존재하는 휴지기간(Pb) 동안 회생 충전전류(Ir)를 공급받게 되므로, 전기 이동수단(10)의 속도를 일정하게 유지하면서도 자동적인 충전 동작을 수행할 수 있어 배터리 충전 효율이 증대될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 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 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 전기 이동수단 10: 배터리
20: 바퀴 30: 모터
40: 모터 구동부 50: 제어부

Claims (20)

  1. 충방전 가능한 배터리;
    바퀴;
    상기 바퀴와 연결되는 모터;
    상기 배터리와 상기 모터 사이에 연결되어, 상기 모터에 대해 모터 구동전류가 공급되는 공급기간 동안, 배터리의 방전전류로부터 모터 구동전류를 출력하는 모터 구동부; 및
    상기 모터 구동부와 연결되어, 모터 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 공급기간 동안, 상기 제어부는 모터 구동신호를 상기 모터 구동부로 공급하고, 상기 모터 구동부는 모터 구동신호에 대응하여 모터 구동전류를 공급하며,
    인접한 두 개의 공급기간 사이에 존재하는 것으로, 상기 모터에 대해 모터 구동전류가 차단되는 휴지기간 동안, 상기 제어부는 상기 배터리가 충전되도록 상기 모터 구동부를 제어하고, 상기 모터 구동부는 상기 제어부의 제어 신호에 대응하여 상기 모터로부터 발생되는 회생 충전전류를 이용하여 상기 배터리의 충전을 수행하는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모터 구동부는,
    상기 모터 구동신호에 대응하여 모터 구동전류를 상기 배터리로부터 상기 모터로 전달하고, 각각의 휴지기간 동안 상기 회생 충전전류를 상기 모터로부터 상기 배터리로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  3. 제1항에 있어서, 상기 모터 구동부는,
    복수의 트랜지스터; 및
    각 트랜지스터에 각각 병렬 접속되는 복수의 회생 다이오드; 를 포함하는 전기 이동수단.
  4. 제3항에 있어서,
    상호 직렬 연결되는 트랜지스터 쌍들은 상기 배터리와 병렬 접속되는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 트랜지스터 쌍들의 홀수번째 트랜지스터의 제1 전극은, 상기 배터리의 양극에 연결되고,
    상기 트랜지스터 쌍들의 짝수번째 트랜지스터의 제2 전극은, 상기 배터리의 음극에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 트랜지스터 쌍들의 홀수번째 트랜지스터의 제2 전극은, 상기 트랜지스터 쌍들의 짝수번째 트랜지스터의 제1 전극과 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  7. 제3항에 있어서, 상기 모터는,
    상기 복수의 트랜지스터에 연결되는 세 개의 3상 코일을 포함하는 전기 이동수단.
  8. 제7항에 있어서, 각각의 3상 코일의 제1 단자는, 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  9. 제8항에 있어서,
    각각의 3상 코일의 제2 단자는, 상호 직렬 연결되는 트랜지스터 쌍 사이에 존재하는 각 노드에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  10. 제9항에 있어서, 상기 복수의 트랜지스터는,
    제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터를 포함하는 전기 이동수단.
  11. 제10항에 있어서,
    제1 기간 동안 상기 제1 트랜지스터와 제4 트랜지스터는 턴-온되고, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터는 턴-오프되고,
    제2 기간 동안 상기 제1 트랜지스터와 제6 트랜지스터는 턴-온되고, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터 및 제5 트랜지스터는 턴-오프되고,
    제3 기간 동안 상기 제3 트랜지스터와 제6 트랜지스터는 턴-온되고, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제4 트랜지스터 및 제5 트랜지스터는 턴-오프되고,
    제4 기간 동안 상기 제3 트랜지스터와 제2 트랜지스터는 턴-온되고, 제1 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터는 턴-오프되고,
    제5 기간 동안 상기 제5 트랜지스터와 제2 트랜지스터는 턴-온되고, 제1 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터 및 제6 트랜지스터는 턴-오프되고,
    제6 기간 동안 상기 제5 트랜지스터와 제4 트랜지스터는 턴-온되고, 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터 및 제6 트랜지스터는 턴-오프되고,
    상기 휴지기간 동안 1 트랜지스터, 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터, 제4 트랜지스터, 제5 트랜지스터 및 제6 트랜지스터를 턴-오프하고,
    상기 공급기간은, 상기 제1 기간 내지 상기 제6 기간을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  12. 제3항에 있어서, 상기 모터 구동부는,
    상기 모터 구동전류를 상기 트랜지스터를 통해 상기 모터로 전달하는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  13. 제3항에 있어서, 상기 모터 구동부는,
    상기 각 휴지기간 동안 상기 트랜지스터를 모두 턴-오프시켜, 상기 회생 충전전류가 상기 회생 다이오드를 통해 상기 배터리로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  14. 제1항에 있어서, 상기 모터는,
    BLDC(Brushless Direct Current) 모터인 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  15. 제1항에 있어서, 상기 전기 이동수단은,
    전기 자전거, 전기 오토바이 또는 전기 자동차 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 모터 및 상기 제어부와 연결되고, 상기 모터의 속도를 감지하여 속도 데이터를 상기 제어부로 공급하는 속도 센서; 를 더 포함하는 전기 이동수단.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 속도 데이터에 대응하여 상기 공급기간을 설정하는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 모터의 회전수를 일정하게 유지하기 위하여, 상기 복수의 공급기간을 일정 주기로 진행하는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 전기 이동수단이 일정한 속도로 주행할 때, 상기 모터의 회전수를 일정하게 유지하기 위하여, 상기 제어부는 균일한 간격으로 상기 모터 구동신호를 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
  20. 충방전 가능한 배터리;
    바퀴;
    상기 바퀴와 연결되는 모터;
    상기 배터리와 상기 모터 사이에 연결되어, 상기 모터에 대해 모터 구동전류가 공급되는 공급기간 동안, 배터리의 방전전류로부터 모터 구동전류를 출력하는 모터 구동부;
    상기 모터 구동부와 연결되어, 모터 구동부를 제어하는 제어부; 및
    상기 모터 및 상기 제어부와 연결되고, 상기 모터의 속도를 감지하는 속도 센서;를 포함하고,
    상기 공급기간 동안, 상기 제어부는 모터 구동신호를 상기 모터 구동부로 공급하고, 상기 모터 구동부는 모터 구동신호에 대응하여 모터 구동전류를 공급하며,
    상기 모터에 대해 모터 구동전류가 차단되는 휴지기간 동안, 상기 제어부는 상기 배터리가 충전되도록 상기 모터 구동부를 제어하고, 상기 모터 구동부는 상기 제어부의 제어 신호에 대응하여 상기 모터로부터 발생되는 회생 충전전류를 이용하여 상기 배터리의 충전을 수행하며,
    상기 속도 센서가 감지한 속도가 기준값 이상에 해당되는 경우, 상기 공급기간과 상기 휴지기간을 교번적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 전기 이동수단.
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