KR102496341B1 - Electric bicycle - Google Patents

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Abstract

전기 자전거가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거는 페달의 회전에 따라 모터에 의해서만 구동하는 체인리스 바퀴와, 근전도, 산소포화도, 심박, 체온 중 적어도 하나를 포함하는 생체신호를 감지하는 생체신호감지부와, 생체신호감지부와 통신하여 생체신호를 수신하는 무선통신부와, 사용자가 페달을 밟을 때 체인이 있는 것처럼 페달감을 느끼도록 페달의 부하를 조절하는 페달부하조절부 및 무선통신부를 통해 수신된 생체신호를 분석하여 사용자의 피로도를 산출하고, 산출된 피로도에 따라 전기 자전거의 제어와 관련된 제어파라미터를 변경시키는 전자제어유닛을 포함하고, 페달부하조절부는 배터리와, 페달의 구동에 의해 전력을 발생시키는 발전기 및 발전기에 의해 발생된 전력이 배터리에 충전되는 양을 조절하여 페달의 부하를 조절하고, 전자제어유닛은 산출된 피로도가 미리 설정된 값보다 높으면, 페달부하조절부를 통해 발전기로부터 발생된 전력이 배터리에 충전되는 양을 조절하여 페달의 부하를 감소시킨다.An electric bicycle is disclosed. An electric bicycle according to an embodiment of the present invention includes a chainless wheel driven only by a motor according to the rotation of a pedal, a biosignal detector for detecting a biosignal including at least one of electromyography, oxygen saturation, heart rate, and body temperature, and , a bio-signal received through a wireless communication unit that communicates with the bio-signal detector and receives the bio-signal, a pedal load control unit that adjusts the load of the pedal so that the user feels the pedal feel as if there is a chain when stepping on the pedal, and the wireless communication unit and an electronic control unit that analyzes and calculates the user's fatigue and changes control parameters related to the control of the electric bicycle according to the calculated fatigue, and the pedal load control unit generates power by driving a battery and a pedal. And the electric control unit adjusts the load of the pedal by controlling the amount of electric power generated by the generator charged in the battery, and the electronic control unit transfers the electric power generated from the generator to the battery through the pedal load control unit when the calculated fatigue is higher than a preset value. Adjust the amount of charge to reduce the load on the pedal.

Description

전기 자전거{ELECTRIC BICYCLE}Electric bicycle {ELECTRIC BICYCLE}

본 발명은 전기 자전거에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 자전거 페달부하를 조절할 수 있는 전기 자전거에 관한 것이다.The present invention relates to an electric bicycle, and more particularly, to an electric bicycle capable of adjusting the pedal load of the electric bicycle.

일반적으로, 자전거 주행 시, 간단한 생체 신호를 모니터링 하는 경우는 있으나, 단순히 신호를 보여주는 정도이며, 그에 따른 대응은 사용자가 알아서 판단하여야 한다.In general, while riding a bicycle, there is a case where a simple vital signal is monitored, but the signal is simply displayed, and the user must determine the response accordingly.

또한 여러 생체신호를 감지하는 센서가 있더라도, 각각의 신호를 모니터링 할 수 있을 뿐, 종합적인 판단 역시 사용자의 몫이다.In addition, even if there is a sensor that detects several biosignals, each signal can be monitored, and comprehensive judgment is also up to the user.

기존에는 사용자의 신체상황을 고려하여 페달부하, 경고레벨, 감속도, 가속도 등 자전거 제어와 관련된 제어파라미터 변경하지 않는다.In the past, control parameters related to bicycle control, such as pedal load, warning level, deceleration, and acceleration, are not changed in consideration of the user's physical condition.

따라서, 기존에는 사용자의 신체상황에 맞게 자전거 제어를 수행할 수 없어 안전하고 건강한 주행환경을 제공하기 어렵다.Therefore, in the past, it is difficult to provide a safe and healthy driving environment because bicycle control cannot be performed according to the user's physical condition.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0013649호(2014.02.05.공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2014-0013649 (2014.02.05. Publication)

본 발명의 실시예는 사용자의 신체상황에 따라 자전거 제어와 관련된 제어 파라미터를 가변시키는 전기 자전거를 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide an electric bicycle in which control parameters related to bicycle control are varied according to a user's physical condition.

본 발명의 일 측면에 따르면, 페달의 회전에 따라 모터에 의해서만 구동하는 체인리스 바퀴; 근전도, 산소포화도, 심박, 체온 중 적어도 하나를 포함하는 생체신호를 감지하는 생체신호감지부; 상기 생체신호감지부와 통신하여 상기 생체신호를 수신하는 무선통신부; 사용자가 상기 페달을 밟을 때 체인이 있는 것처럼 페달감을 느끼도록 상기 페달의 부하를 조절하는 페달부하조절부; 및 상기 무선통신부를 통해 수신된 생체신호를 분석하여 사용자의 피로도를 산출하고, 산출된 피로도에 따라 전기 자전거의 제어와 관련된 제어파라미터를 변경시키는 전자제어유닛을 포함하고, 상기 페달부하조절부는 배터리와, 상기 페달의 구동에 의해 전력을 발생시키는 발전기 및 상기 발전기에 의해 발생된 전력이 상기 배터리에 충전되는 양을 조절하여 상기 페달의 부하를 조절하고, 상기 전자제어유닛은 상기 산출된 피로도가 미리 설정된 값보다 높으면, 상기 페달부하조절부를 통해 상기 발전기로부터 발생된 전력이 상기 배터리에 충전되는 양을 조절하여 상기 페달의 부하를 감소시키는 전기 자전거가 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the chainless wheel driven only by the motor according to the rotation of the pedal; a biosignal detection unit that detects biosignals including at least one of electromyography, oxygen saturation, heartbeat, and body temperature; a wireless communication unit that communicates with the bio-signal detector and receives the bio-signal; a pedal load control unit for adjusting a load of the pedal so that a user feels a pedal feeling as if there is a chain when stepping on the pedal; and an electronic control unit that analyzes the bio-signal received through the wireless communication unit to calculate a user's fatigue level and changes a control parameter related to control of the electric bicycle according to the calculated fatigue level. , A generator that generates power by driving the pedal and an amount of the electric power generated by the generator is charged in the battery to adjust the load of the pedal, and the electronic control unit adjusts the calculated fatigue degree in advance. If the value is higher than the value, an electric bicycle may be provided in which a load of the pedal is reduced by adjusting an amount of electric power generated from the generator to be charged in the battery through the pedal load control unit.

또한, 상기 생체신호감지부는, 상기 사용자가 착용 가능한 생체신호측정용 슈트 내측에 마련되되, 상기 사용자의 허벅지에 대응하는 부분의 슈트 내측에 마련될 수 있다.In addition, the bio-signal detection unit may be provided inside a suit for measuring bio-signals wearable by the user, and may be provided inside the suit at a portion corresponding to the thigh of the user.

또한, 상기 전자제어유닛은 상기 수신된 근전도, 산소포화도, 심박 및 체온을 각각 지수화하고, 상기 근전도, 산소포화도, 심박, 체온의 순서로 높게 설정된 가중치를 적용하여 상기 사용자의 피로도를 산출할 수 있다.In addition, the electronic control unit indexes the received electromyography, oxygen saturation, heart rate, and body temperature, respectively, and calculates the fatigue of the user by applying weights set high in the order of the electromyogram, oxygen saturation, heart rate, and body temperature. .

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본 발명의 실시예는 사용자의 근전도, 산소포화도, 심박수, 체온 등의 생체신호들을 이용하여 사용자의 피로도에 맞게 페달부하를 가변시킴으로써 보다 효과적이고 안전하고 건강한 주행환경을 제공할 수 있다.Embodiments of the present invention can provide a more effective, safe and healthy driving environment by varying the pedal load according to the user's fatigue using biosignals such as the user's EMG, oxygen saturation, heart rate, and body temperature.

또한, 본 발명의 실시예는 사용자의 근전도, 산소포화도, 심박수, 체온 등의 생체신호들을 이용하여 사용자의 피로도를 판단하여 직관적으로 알림으로써 사용자에게 지도, 격려, 동기부여 등을 제공할 수 있다.In addition, the embodiment of the present invention can provide guidance, encouragement, motivation, etc. to the user by determining the user's fatigue level using biosignals such as electromyogram, oxygen saturation, heart rate, body temperature, etc. and intuitively notifying the user.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거의 제어블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거의 생체신호감지부와 전자제어유닛의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거에서 생체신호감지부의 제어블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.1 is a configuration diagram of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.
2 is a control block diagram of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining the relationship between a biosignal detection unit and an electronic control unit of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.
4 is a control block diagram of a bio-signal sensing unit in an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.
5 is a control flowchart of a control method of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 예로서 제공하는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화할 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장하여 표현할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. The present invention may be embodied in other forms without being limited to the embodiments described below. In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted from the drawings, and in the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated for convenience. Like reference numbers indicate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전기 자전거는 체인이 없는 체인리스(chainless) 전기 자전거로서, 프런트 프레임(10), 미들 프레임(20) 및 리어 프레임(30)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an electric bicycle is a chainless electric bicycle, and may include a front frame 10, a middle frame 20, and a rear frame 30.

프런트 프레임(10)은 전륜(12)과, 핸들부(13)가 연결되는 핸들스테이(14)를 포함할 수 있다.The front frame 10 may include a front wheel 12 and a handle stay 14 to which the handle unit 13 is connected.

핸들부(13)는 핸들스테이(14)의 하단에 결합되는 핸들 스템(15)과, 이 핸들스테이(14)에 결합되는 핸들바(16)와, 이 핸들바(16)에 설치되는 핸들 그립(17)을 포함할 수 있다.The handle part 13 includes a handle stem 15 coupled to the lower end of the handle stay 14, a handle bar 16 coupled to the handle stay 14, and a handle grip installed on the handle bar 16. (17) may be included.

핸들스테이(14)의 하단 일측에는 전륜(12)이 회전 가능하게 결합된다. 핸들 스템(15)은 핸들부(13)의 높이 조절을 위해 마련된다. 핸들바(16)는 자전거의 조향을 결정하기 위해 마련된다. 핸들 그립(17)에는 전기 자전거의 상태를 사용자에게 표시해주고 사용자의 요구사항을 버튼 또는 디스플레이를 통하여 전자제어유닛(40)으로 전달하는 인터페이스(18)가 마련된다. 이러한 인터페이스(18)는 전자제어유닛(40)과 유선 또는 무선을 통해 전기적으로 연결된다.A front wheel 12 is rotatably coupled to one side of the lower end of the handle stay 14 . The handle stem 15 is provided to adjust the height of the handle part 13 . The handlebar 16 is provided to determine the steering of the bicycle. An interface 18 is provided on the handle grip 17 to display the state of the electric bicycle to the user and to transmit the user's request to the electronic control unit 40 through a button or display. This interface 18 is electrically connected to the electronic control unit 40 by wire or wirelessly.

미들 프레임(20)의 일단에는 발전기(21)가 마련되고, 이 발전기(21)의 양측에는 크랭크 암(22)에 의해 페달(23)이 회전 가능하게 장착된다. 크랭크 암(22)은 일단은 미들 프레임(20)의 페달샤프트에 회전 가능하게 결합되고, 타단은 페달(23)이 회전 가능하게 결합된다. 탑승자가 페달(23)을 회전시키면 이 페달(23)의 회전력을 발전기(21)에서 전기적 에너지로 변환하고, 발전기(21)의 전기적 에너지는 미들 프레임(20)에 마련되는 배터리(26)에 축전될 수 있다.A generator 21 is provided at one end of the middle frame 20, and pedals 23 are rotatably mounted on both sides of the generator 21 by crank arms 22. One end of the crank arm 22 is rotatably coupled to the pedal shaft of the middle frame 20, and the other end is rotatably coupled to the pedal 23. When the occupant rotates the pedal 23, the rotational force of the pedal 23 is converted into electrical energy in the generator 21, and the electrical energy of the generator 21 is stored in the battery 26 provided in the middle frame 20. It can be.

미들 프레임(20)은 안장(24)을 설치하기 위한 새들 튜브(25)를 더 포함할 수 있다. 새들 튜브(25)는 미들 프레임(20)의 후방에 돌출 마련되는 시트튜브(26)에 높이 조절 가능하게 결합된다.The middle frame 20 may further include a saddle tube 25 for installing the saddle 24 thereon. The saddle tube 25 is coupled to the seat tube 26 protruding from the rear of the middle frame 20 in a height-adjustable manner.

리어 프레임(30)의 단부 일측에는 후륜(32)이 회전 가능하게 장착된다. 후륜(32)의 중심에는 이 후륜(32)을 회전시켜 전기 자전거를 전진시키기 위한 모터(34)가 장착된다. 모터(34)는 탑승자가 인터페이스(18) 또는 스로틀을 이용하여 후륜(32)의 회전속도를 변화시킬 수 있도록 변속기를 포함할 수 있다.A rear wheel 32 is rotatably mounted on one side of an end of the rear frame 30 . A motor 34 is mounted at the center of the rear wheel 32 to rotate the rear wheel 32 to advance the electric bicycle. The motor 34 may include a transmission so that the occupant can change the rotational speed of the rear wheels 32 using the interface 18 or the throttle.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거의 제어블록도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거의 생체신호감지부와 전자제어유닛의 관계를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거에서 생체신호감지부의 제어블록도이다.2 is a control block diagram of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between a biosignal detection unit and an electronic control unit of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention. 4 is a control block diagram of a bio-signal sensing unit in an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 전기 자전거는 자전거 본체에 마련되는 전자제어유닛(40), 무선통신부(50), 페달부하조절부(60), 모터구동부(70) 및 경고부(80)를 포함할 수 있고, 사용자에 마련된 생체신호감지부(90)를 포함할 수 있다.2 to 4, the electric bicycle includes an electronic control unit 40, a wireless communication unit 50, a pedal load adjusting unit 60, a motor driving unit 70, and a warning unit 80 provided on the bicycle body. It may include, and may include a bio-signal detection unit 90 provided in the user.

생체신호감지부(90)는 사용자의 신체에 마련되어 사용자의 생체신호를 측정한다. 예를 들면, 생체신호감지부(90)는 사용자가 착용 가능한 생체신호측정용 슈트(S)의 내측에 마련될 수 있다. 생체신호감지부(90)는 사용자의 허벅지에 대응하는 부분의 슈트 내측에 마련될 수 있다. 이외에도 생체신호감지부(90)는 사용자의 허벅지에 부착 가능한 밴드 타입으로 마련되어 허벅지에서 감지 가능한 생체신호를 측정할 수 있다.The bio-signal detection unit 90 is provided on the user's body and measures the user's bio-signal. For example, the biosignal detection unit 90 may be provided inside a suit (S) for measuring biosignals wearable by a user. The biosignal detection unit 90 may be provided inside the suit corresponding to the user's thigh. In addition, the biosignal detection unit 90 is provided as a band type attachable to the user's thigh and can measure biosignals detectable from the thigh.

생체신호감지부(90)는 사용자의 생체신호를 감지하고 감지된 생체신호를 무선 송신할 수 있다.The bio-signal detection unit 90 may detect a user's bio-signal and wirelessly transmit the detected bio-signal.

생체신호감지부(90)는 근전도센서(91), 산소포화도센서(92), 심박센서(93), 체온센서(94), 무선센서(95) 및 마이크로컨트롤러(MCU)(96)를 포함할 수 있다.The biological signal detection unit 90 may include an electromyogram sensor 91, an oxygen saturation sensor 92, a heart rate sensor 93, a body temperature sensor 94, a wireless sensor 95, and a microcontroller (MCU) 96. can

근전도센서(91)는 신체의 움직임에 따라 근육 표면으로부터 근섬유를 따라 일어나는 전기적 신호인 근전도신호를 감지한다.The EMG sensor 91 detects an EMG signal, which is an electrical signal generated along the muscle fiber from the surface of the muscle according to the movement of the body.

근전도센서(91)는 허벅지 근육 주위에 부착된 전극을 통해 검출된 근육의 활동에 동반된 전기신호를 감지하여 허벅지 근육의 근전도를 감지한다.The EMG sensor 91 senses the EMG of the thigh muscles by detecting electrical signals accompanying the detected muscle activity through electrodes attached around the thigh muscles.

근전도센서(91)는 기준 전극과 측정 전극의 두 개의 전극을 신체에 부착하여 근육 주변에 흐르는 전압과 전류의 양 그리고 주파수를 측정한다. 이때, 두 전극 사이에 형성되는 전위차를 이용하여 근전도를 감지한다.The EMG sensor 91 attaches two electrodes, a reference electrode and a measurement electrode, to the body to measure the amount and frequency of voltage and current flowing around the muscles. At this time, the EMG is sensed using the potential difference formed between the two electrodes.

산소포화도센서(92)는 사용자의 혈중 산소 포화도(Sp02)를 감지한다.The oxygen saturation sensor 92 detects the user's blood oxygen saturation (Sp02).

산소포화도센서(92)는 허벅지에 흐르는 혈액의 산소 포화도를 감지한다.The oxygen saturation sensor 92 detects the oxygen saturation of blood flowing in the thigh.

산소포화도센서(92)는 광원으로서 적외선과 적색광을 사용하고 적외선과 적색광의 흡수도 차이를 이용하여 산소포화도를 측정한다. 인간의 혈액이 산소의 포화도에 따라 색상이 달리지며 이는 산소의 포화도에 따라 흡수하는 빛의 파장대가 달라짐을 의미한다. 산소의 포화도를 측정하는 원리는 이에 기인하며, 이러한 현상을 이용하기 위하여 파장이 서로 다른 두 가지 광선을 조사한다. 하나는 적색이며 다른 하나는 적외선이다. 이 두 가지 광선을 이용하여 혈액의 미묘한 색 변화를 감지해 산소포화도를 측정한다.The oxygen saturation sensor 92 uses infrared and red light as light sources and measures oxygen saturation using a difference in absorbance between infrared and red light. The color of human blood varies according to the saturation of oxygen, which means that the wavelength band of light absorbed varies according to the saturation of oxygen. The principle of measuring the saturation of oxygen is based on this, and in order to use this phenomenon, two beams of different wavelengths are irradiated. One is red and the other is infrared. Using these two beams, the oxygen saturation is measured by detecting subtle color changes in the blood.

심박센서(93)는 광학식 심박 센서로서 사용자의 심박을 측정한다.The heart rate sensor 93 is an optical heart rate sensor and measures the user's heart rate.

심박센서(93)는 광원으로부터 피부로 들어갔다 되돌아 오는 빛이 피부 조직 및 혈액 중 헤모글로빈과 같은 혈액의 색소체에 의한 광흡수 정도가 시간에 따라 심박동에 의해 변화하는 원리를 이용한다.The heart rate sensor 93 uses the principle that the degree of light absorption by skin tissues and pigments of blood such as hemoglobin of light entering and returning from a light source to the skin changes with heartbeat over time.

심박센서(93)는 광원을 조사하고 되돌아 오는 빛을 수광하여 전기적 신호로 변환하여 심박을 검출한다.The heartbeat sensor 93 detects a heartbeat by irradiating a light source and receiving returned light and converting it into an electrical signal.

체온센서(94)는 온도센서로서 사용자의 체온을 감지한다.The body temperature sensor 94 is a temperature sensor and detects the user's body temperature.

무선센서(95)는 마이크로컨트롤러(MCU)의 제어신호에 따라 생체신호를 무선으로 송신한다.The wireless sensor 95 wirelessly transmits a biosignal according to a control signal of a microcontroller (MCU).

마이크로컨트롤러(MCU)(96)는 근전도센서(91), 산소포화도센서(92), 심박센서(93) 및 체온센서(94)를 통해 감지된 각각의 생체신호를 무선센서(95)를 이용하여 외부로 무선 송신한다.The microcontroller (MCU) 96 uses a wireless sensor 95 to transmit biosignals detected through the electromyogram sensor 91, oxygen saturation sensor 92, heart rate sensor 93, and body temperature sensor 94. transmits wirelessly to the outside.

무선통신부(50)는 생체신호감지부(90)와 통신하여 데이터를 무선으로 송수신한다. 무선통신부(50)는 생체신호감지부(90)와의 통신을 통해 WIFI 모듈, 블루투스 모듈, NFC 모듈, RF 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The wireless communication unit 50 communicates with the biosignal detection unit 90 to transmit and receive data wirelessly. The wireless communication unit 50 may include at least one of a WIFI module, a Bluetooth module, an NFC module, and an RF module through communication with the biosignal detection unit 90 .

페달부하조절부(60)는 페달(23)의 부하를 조절한다. 페달부하조절부(60)에 의해 페달(23)의 부하를 조절함에 따라, 사용자는 페달(23)을 밟을 때 마치 체인이 있는 것처럼 페달감을 느낄 수 있다. 또한 필요한 경우, 이러한 페달감을 느끼지 않게 할 수 있다.The pedal load control unit 60 adjusts the load of the pedal 23 . As the load of the pedal 23 is adjusted by the pedal load control unit 60, the user can feel the pedal feeling as if there is a chain when stepping on the pedal 23. In addition, if necessary, it is possible not to feel such a pedal feeling.

페달부하조절부(60)는 예를 들면, 페달(23)의 구동에 의해 전력을 발생시키는 발전기(21)로부터 발생된 전력이 배터리(26)에 충전되는 양을 조절하여 페달(23)의 페달부하를 조절할 수 있다.The pedal load control unit 60, for example, adjusts the amount of electric power generated from the generator 21 that generates electric power by driving the pedal 23 to be charged in the battery 26, so that the pedal of the pedal 23 load can be adjusted.

모터구동부(70)는 모터(34)를 구동시킨다.The motor driving unit 70 drives the motor 34 .

모터구동부(70)는 전자제어유닛(40)의 제어신호에 따라 모터(34)의 회전속도를 조절한다.The motor driver 70 adjusts the rotation speed of the motor 34 according to the control signal of the electronic control unit 40 .

모터구동부(70)는 모터(34)의 극수를 변환하거나 모터(34)에 공급되는 전원의 주파수를 가변시켜 모터(34)의 회전속도를 조절할 수 있다.The motor driving unit 70 may adjust the rotational speed of the motor 34 by changing the number of poles of the motor 34 or changing the frequency of power supplied to the motor 34 .

경고부(80)는 사용자에게 위험을 경고한다.The warning unit 80 warns the user of danger.

경고부(80)는 전기 자전거의 내부 적소에 설치되는 경보램프와 같은 시각적인 구성 또는 부저와 같은 청각적인 구성으로 구현되어 전자제어유닛(40)의 제어신호에 따라 경보램프 또는 부저를 작동하여 사용자에게 위험을 경고한다.The warning unit 80 is implemented as a visual component such as an alarm lamp or an audible component such as a buzzer installed in an appropriate place inside the electric bicycle, and operates the alarm lamp or buzzer according to the control signal of the electronic control unit 40 so that the user warn of danger

경고부(80)는 청각적인 구성으로 스피커가 이용될 수도 있다. 경고부는 핸들 그립(17)에 마련된 인터페이스(18)를 포함할 수 있다.The warning unit 80 may be used as an audible speaker. The warning unit may include an interface 18 provided on the handle grip 17 .

전자제어유닛(40)은 생체신호감지부(90)를 통해 감지된 각 생체신호를 이용하여 사용자의 피로도를 판단하고, 판단된 피로도에 따라 자전거 제어와 관련된 제어파라미터를 변경시킨다. 자전거 제어와 관련된 제어파라미터는 페달답력, 자전거 한계속도, 경고레벨 등을 포함할 수 있다.The electronic control unit 40 determines the degree of fatigue of the user using each biosignal detected through the biosignal detection unit 90, and changes control parameters related to bicycle control according to the determined degree of fatigue. Control parameters related to bicycle control may include pedal effort, bicycle limit speed, warning level, and the like.

예를 들면, 전자제어유닛(40)은 사용자로부터 감지된 근전도, 산소포화도, 심박, 체온 등의 생체신호를 이용하여 사용자의 피로도를 산출하고, 산출된 피로도에 따라 페달부하조절부(60)를 통해 페달 부하를 조절하여 페달 답력을 조절하거나 모터구동부(70)를 통해 모터(34)의 속도를 조절하여 자전거 한계 속도를 변경하거나 경고부(80)를 통해 사용자에게 위험을 경고하는 경고레벨을 달리하는 등 자전거 세팅을 변경함으로써 사고를 미연에 방지한다.For example, the electronic control unit 40 calculates the user's fatigue level using biosignals such as electromyogram, oxygen saturation level, heart rate, and body temperature sensed from the user, and operates the pedal load control unit 60 according to the calculated fatigue level. Through this, the pedal load is adjusted to adjust the pedal effort, or the speed of the motor 34 is adjusted through the motor drive unit 70 to change the limit speed of the bicycle, or the warning unit 80 warns the user of danger by changing the warning level. By changing the bicycle settings, such as doing so, accidents can be prevented.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.5 is a control flowchart of a control method of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 먼저 생체신호감지부(90)의 근전도센서(91)를 통해 근전도를, 산소포화도센서(92)를 통해 산소포화도를, 심박센서(93)를 통해 심박을, 체온센서(94)를 통해 체온을 감지한다(100).Referring to FIG. 5 , first, the electromyogram through the electromyogram sensor 91 of the biosignal detection unit 90, the oxygen saturation through the oxygen saturation sensor 92, the heartbeat through the heart rate sensor 93, and the body temperature sensor ( 94) to sense the body temperature (100).

전자제어유닛(40)는 생체신호감지부(90)를 통해 감지된 근전도, 산소포화도, 심박 및 체온을 수신한다(110).The electronic control unit 40 receives the electromyography, oxygen saturation, heart rate, and body temperature sensed through the biosignal detection unit 90 (110).

전자제어유닛(40)는 수신된 근전도, 산소포화도, 심박 및 체온을 이용하여 사용자의 피로도를 산출한다(120). 전자제어유닛(40)은 근전도, 산소포화도, 심박 및 체온을 각각 지수화하고, 각 생체신호에 가중치를 서로 다르게 적용하여 사용자의 피로도를 산출한다. 근전도, 산소포화도, 심박, 체온의 순서로 가중치가 높게 설정될 수 있다.The electronic control unit 40 calculates the user's degree of fatigue using the received EMG, oxygen saturation, heart rate, and body temperature (120). The electronic control unit 40 indexes electromyography, oxygen saturation, heart rate, and body temperature, respectively, and calculates the user's fatigue by applying different weights to each bio-signal. Weights may be set high in the order of electromyography, oxygen saturation, heart rate, and body temperature.

전자제어유닛(40)은 근전도, 산소포화도, 심박 및 체온이 높을수록 사용자의 피로도가 높은 것으로 판단하고, 근전도, 산소포화도, 심박 및 체온이 낮을수록 사용자의 피도로가 낮은 것으로 판단할 수 있다. 이는 사용자가 피로할 경우 허벅지 근육이 굳어져 근전도가 증가하고, 혈액 중에 산소포화도가 증가하며, 심박수가 증가하고 체온이 올라가기 때문이다.The electronic control unit 40 may determine that the user's fatigue is high as the EMG, oxygen saturation, heart rate, and body temperature are high, and determine that the user's fatigue is low as the EMG, oxygen saturation, heart rate, and body temperature are low. This is because, when the user is tired, the thigh muscles stiffen and the electromyogram increases, the oxygen saturation in the blood increases, the heart rate increases, and the body temperature rises.

사용자의 피로도를 산출한 후 전자제어유닛(40)은 산출된 피로도가 미리 설정된 값 이상인지를 판단한다(130).After calculating the fatigue of the user, the electronic control unit 40 determines whether the calculated fatigue is equal to or greater than a preset value (130).

만약, 작동모드 130의 판단결과 산출된 피로도가 미리 설정된 값 이상이면, 전자제어유닛(40)은 자전거 제어와 관련된 제어파라미터를 변경한다(140). 전자제어유닛(40)은 페달부하조절부(60)를 통해 페달 부하를 감소시켜 페달 답력을 약하게 하거나 모터구동부(70)를 통해 모터(34)의 속도를 감소시켜 자전거 한계 속도를 낮추거나 경고부(80)를 통해 경고레벨을 높여 경고함으로써 보다 효과적이고 안전하고 건강한 주행환경을 제공할 수 있다.If, as a result of the determination in operation mode 130, the calculated degree of fatigue is equal to or greater than a preset value, the electronic control unit 40 changes control parameters related to bicycle control (140). The electronic control unit 40 reduces the pedal load through the pedal load control unit 60 to weaken the pedal effort, or reduces the speed of the motor 34 through the motor drive unit 70 to lower the limit speed of the bicycle or warns By raising the warning level through (80), it is possible to provide a more effective, safe and healthy driving environment.

한편, 작동모드 130의 판단결과 산출된 피로도가 미리 설정된 값 미만이면, 전자제어유닛(40)은 현재의 제어파라미터를 유지한다(150).On the other hand, if the fatigue calculated as a result of the determination in operation mode 130 is less than a preset value, the electronic control unit 40 maintains the current control parameter (150).

이상과 같이, 사용자의 근전도, 산소포화도, 심박수, 체온 등의 생체신호들을 이용하여 사용자의 피로도에 맞게 페달부하나 자전거 한계속도를 가변시킴으로써 보다 효과적이고 안전하고 건강한 주행환경을 제공할 수 있고, 사용자의 근전도, 산소포화도, 심박수, 체온 등의 생체신호들을 이용하여 사용자의 피로도를 판단하여 직관적으로 알림으로써 사용자에게 지도, 격려, 동기부여 등을 제공할 수 있다.As described above, a more effective, safe and healthy driving environment can be provided by varying the pedal load or bicycle limit speed according to the user's fatigue using biosignals such as the user's electromyography, oxygen saturation, heart rate, and body temperature. Using biosignals such as EMG, oxygen saturation, heart rate, and body temperature, the user's fatigue level is judged and notified intuitively, so that guidance, encouragement, and motivation can be provided to the user.

40 : 전자제어유닛 50 : 무선통신부
60 : 페달부하조절부 70 : 모터구동부
80 : 경고부 90 : 생체신호감지부40: electronic control unit 50: wireless communication unit
60: pedal load control unit 70: motor drive unit
80: warning unit 90: biosignal detection unit

Claims (5)

페달의 회전에 따라 모터에 의해서만 구동하는 체인리스 바퀴;
근전도, 산소포화도, 심박, 체온 중 적어도 하나를 포함하는 생체신호를 감지하는 생체신호감지부;
상기 생체신호감지부와 통신하여 상기 생체신호를 수신하는 무선통신부;
사용자가 상기 페달을 밟을 때 체인이 있는 것처럼 페달감을 느끼도록 상기 페달의 부하를 조절하는 페달부하조절부; 및
상기 무선통신부를 통해 수신된 생체신호를 분석하여 사용자의 피로도를 산출하고, 산출된 피로도에 따라 전기 자전거의 제어와 관련된 제어파라미터를 변경시키는 전자제어유닛을 포함하고,
상기 페달부하조절부는 배터리와, 상기 페달의 구동에 의해 전력을 발생시키는 발전기 및 상기 발전기에 의해 발생된 전력이 상기 배터리에 충전되는 양을 조절하여 상기 페달의 부하를 조절하고,
상기 전자제어유닛은 상기 산출된 피로도가 미리 설정된 값보다 높으면, 상기 페달부하조절부를 통해 상기 발전기로부터 발생된 전력이 상기 배터리에 충전되는 양을 조절하여 상기 페달의 부하를 감소시키는 전기 자전거.Chainless wheels driven only by motors in accordance with the rotation of the pedals;
a biosignal detection unit that detects biosignals including at least one of electromyography, oxygen saturation, heartbeat, and body temperature;
a wireless communication unit that communicates with the bio-signal detector and receives the bio-signal;
a pedal load adjusting unit for adjusting a load of the pedal so that a user feels a pedal feeling as if there is a chain when stepping on the pedal; and
An electronic control unit that analyzes the biosignal received through the wireless communication unit to calculate a user's fatigue level and changes a control parameter related to control of the electric bicycle according to the calculated fatigue level;
The pedal load control unit regulates the load of the pedal by controlling a battery, a generator generating power by driving the pedal, and an amount of electric power generated by the generator being charged in the battery,
The electric bicycle of claim 1 , wherein the electronic control unit adjusts an amount of electric power generated from the generator to be charged in the battery through the pedal load adjusting unit to reduce a load of the pedal when the calculated fatigue is higher than a preset value. 제1항에 있어서,
상기 생체신호감지부는, 상기 사용자가 착용 가능한 생체신호측정용 슈트 내측에 마련되되, 상기 사용자의 허벅지에 대응하는 부분의 슈트 내측에 마련된 전기 자전거.According to claim 1,
The electric bicycle according to claim 1 , wherein the bio-signal sensing unit is provided inside the suit for measuring bio-signals wearable by the user and provided inside the suit corresponding to the thigh of the user. 제1항에 있어서,
상기 전자제어유닛은 상기 수신된 근전도, 산소포화도, 심박 및 체온을 각각 지수화하고, 상기 근전도, 산소포화도, 심박, 체온의 순서로 높게 설정된 가중치를 적용하여 상기 사용자의 피로도를 산출하는 전기 자전거.According to claim 1,
The electronic control unit indexes the received EMG, oxygen saturation, heart rate, and body temperature, respectively, and calculates the fatigue of the user by applying weights set high in the order of the EMG, oxygen saturation, heart rate, and body temperature. 삭제delete 삭제delete
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