KR102543396B1 - 주행속도에 따라 전륜모터와 후륜모터의 배터리의 충전과 방전을 스위칭하여 작동시키며 배터리 매니지먼트 시스템으로 잉여 충전 전력을 효율적으로 분배시키는 퍼스널모빌리티 - Google Patents

주행속도에 따라 전륜모터와 후륜모터의 배터리의 충전과 방전을 스위칭하여 작동시키며 배터리 매니지먼트 시스템으로 잉여 충전 전력을 효율적으로 분배시키는 퍼스널모빌리티 Download PDF

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Abstract

주행속도에 따라 전륜모터와 후륜모터의 배터리의 충전과 방전을 스위칭하여 작동시키며 배터리 매니지먼트 시스템으로 잉여 충전 전력을 효율적으로 분배시키는 퍼스널모빌리티를 제공한다.
상기 퍼스널모빌리티는 프레임; 상기 프레임에 배치되는 전륜과 후륜; 작동 시 상기 전륜에 구동력을 제공하며 휴지 시 상기 전륜의 회전에 의해 발전하는 제1모터와, 작동 시 상기 후륜에 구동력을 제공하며 휴지 시 상기 후륜의 회전에 의해 발전하는 제2모터; 방전되어 상기 제1모터에 전원을 공급하며 상기 제1모터의 발전에 의해 충전되는 제1배터리와, 방전되어 상기 제2모터에 전원을 공급하며 상기 제2모터의 발전에 의해 충전되는 제2배터리; 상기 제1모터의 작동 여부를 제어하는 제1모터 컨트롤러와, 상기 제2모터의 작동 여부를 제어하는 제2모터 컨트롤러; 상기 제1배터리와 상기 제2배터리의 상태를 감지하며, 상기 제1배터리와 상기 제2배터리의 과충전을 방지하고, 상기 제1배터리와 상기 제2배터리의 전원을 저장하고 공급하는 배터리 매니지먼트 시스템을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

주행속도에 따라 전륜모터와 후륜모터의 배터리의 충전과 방전을 스위칭하여 작동시키며 배터리 매니지먼트 시스템으로 잉여 충전 전력을 효율적으로 분배시키는 퍼스널모빌리티{PERSONAL MOBILITY THAT SWITCHES CHARGING AND DISCHARGING OF BATTERIES OF THE FRONT WHEEL MOTOR AND REAR WHEEL MOTOR ACCORDING TO DRIVING SPEED AND EFFICIENTLY DISTRIBUTING SURPLUS CHARGE POWER TO BATTERY MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 주행속도에 따라 전륜모터와 후륜모터의 배터리의 충전과 방전을 스위칭하여 작동시키며 배터리 매니지먼트 시스템으로 잉여 충전 전력을 효율적으로 분배시키는 퍼스널모빌리티에 관한 것이다.
국내에서 운행되는 각종 차량의 연료 생산과 공급 및 운행에서 차량의 온실가스 배출량은 내연기관 차량에서 배출되는 배출량이 친환경 차량의 2배 수준으로 차종별로 전기 차량이 가장 낮게 나타난다. 이어 하이브리드 차량, 경유, 휘발유 차량 순으로 높게 나타난다. 이러한 상황에서 국내뿐만 아니라, 많은 국가들이 친환경 차량에 대한 정책을 수립하고 추진하고 있다.
그런데 전기 차량의 일종인 이륜의 퍼스널모빌리티는 충전하는 전력이 대부분 화력 발전소나 원자력 발전소에서 생산된 전기를 이용하기 때문에 전기 차량의 수요가 증가할수록 화력 발전소나 원자력 발전소에서의 전기 생산량이 증가할 것이 예상된다.
디젤 엔진과 가솔린 엔진 등의 내연기관을 장착한 자동차나 전동기와 내연기관을 같이 장착한 하이브리드 자동차와는 다르게 순수히 전기만 사용하여 구동하는 퍼스널모빌리티의 경우, 매연을 배출하지 않는다는 장점이 있어서 화석연료로 인한 이산화탄소 증가가 지구온난화의 원인으로 밝혀진 이래 각국에서는 이산화탄소 배출을 줄이기 위해 적극적으로 개발 및 개량을 하고 있다.
퍼스널모빌리티 업계가 당면한 가장 큰 과제는 가격 경쟁력이며, 2030년까지 배터리 가격이 많이 떨어질 것으로 예상되나, 현재로서는 배터리 가격이 가솔린 차량과 전반적인 가격 경쟁력에서 가장 큰 걸림돌로 전체 퍼스널모빌리티 가격의 1/3 이상을 차지한다.
한가지 대안은 정확한 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System)을 사용하는 것으로, 배터리 관리 시스템은 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도를 모니터링하여 최적의 상태로 유지 관리함으로써, 배터리의 효율을 극대화하고 배터리 교체시기 예측 및 배터리 문제를 사전에 발견하는 등 배터리를 관리하는 중요한 역할을 한다.
아울러 배터리 관리 시스템의 개선과 함께 제품 설계 단계에서 퍼스널 모빌리티의 전륜구동과 후륜구동 시의 실제 회전력과 모터의 출력량을 정밀하게 측정하여 주행안전성을 확보하는 동시에 배터리 관리 시스템의 제어를 개선할 수 있는 실험장비인 섀시 다이나모 시스템에 대한 연구개발도 지속적으로 요구되는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 주행속도에 따라 전륜모터와 후륜모터의 배터리의 충전과 방전을 스위칭하여 작동시키며 배터리 매니지먼트 시스템으로 잉여 충전 전력을 효율적으로 분배시키는 퍼스널모빌리티를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 퍼스널 모빌리티는 프레임; 상기 프레임에 배치되는 전륜과 후륜; 작동 시 상기 전륜에 구동력을 제공하며 휴지 시 상기 전륜의 회전에 의해 발전하는 제1모터와, 작동 시 상기 후륜에 구동력을 제공하며 휴지 시 상기 후륜의 회전에 의해 발전하는 제2모터; 방전되어 상기 제1모터에 전원을 공급하며 상기 제1모터의 발전에 의해 충전되는 제1배터리와, 방전되어 상기 제2모터에 전원을 공급하며 상기 제2모터의 발전에 의해 충전되는 제2배터리; 상기 제1모터의 작동 여부를 제어하는 제1모터 컨트롤러와, 상기 제2모터의 작동 여부를 제어하는 제2모터 컨트롤러; 상기 제1배터리와 상기 제2배터리의 상태를 감지하며, 상기 제1배터리와 상기 제2배터리의 과충전을 방지하고, 상기 제1배터리와 상기 제2배터리의 전원을 저장하고 공급하는 배터리 매니지먼트 시스템을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
스타트 모드와 저속 모드에서, 상기 제1모터 컨트롤러는 상기 제1모터를 휴지시켜 상기 제1배터리가 충전되고 상기 제2모터 컨트롤러는 상기 제2모터를 작동시켜 상기 제2배터리가 방전되며, 상기 배터리 매니지먼트 시스템은 상기 제1배터리의 충전 상태가 특정값 이상이면 상기 제1배터리의 전원을 저장하고 상기 제2배터리의 충전 상태가 특정값 이하이면 저장된 전원을 상기 제2배터리로 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
고속 모드에서, 상기 제1모터 컨트롤러는 상기 제1모터를 작동시켜 상기 제1배터리가 방전되며 상기 제2모터 컨트롤러는 상기 제2모터를 휴지시켜 상기 제2배터리가 충전되며, 상기 배터리 매니지먼트 시스템은 상기 제2배터리의 충전 상태가 특정값 이상이면 상기 제2배터리의 전원을 저장하고 상기 제1배터리의 충전 상태가 특정값 이하이면 저장된 전원을 상기 제1배터리로 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
등판 모드에서, 상기 제1모터 컨트롤러와 상기 제2모터 컨트롤러는 상기 제1모터와 상기 제2모터를 작동시켜 상기 제1배터리와 상기 제2배터리가 방전되며, 상기 배터리 매니지먼트 시스템은 상기 제1모터와 상기 제2모터에 적정 전원을 공급하여 상기 제1모터와 상기 제2모터에서 전류와 온도가 특정값 이상되는 것을 방지하며 상기 제1모터와 상기 제2모터의 토크가 특정값 이하로 되는 것을 방지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
무부하 모드에서, 상기 제1모터 컨트롤러와 상기 제2모터 컨트롤러는 상기 제1모터와 상기 제2모터를 휴지시켜 상기 제1배터리와 상기 제2배터리가 충전되며, 상기 배터리 매니지먼트 시스템은 상기 제1배터리의 충전 상태가 특정값 이상이면 상기 제1배터리의 전원을 저장하고 상기 제2배터리의 충전 상태가 특정값 이상이면 상기 제2배터리의 전원을 저장하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 모빌리티.
본 발명의 퍼스널 모빌리티에서는 1) 스타트 모드와 저속 모드, 2) 고속 모드, 3) 등판 모드, 4) 무부하 모드에서 필요한 퍼스널 모빌리티의 주행속도에 따라 전륜과 후륜을 별도로 제어하여, 전륜모터와 후륜모터의 배터리의 충전과 방전을 각각의 모드에 따라 선택적으로 스위칭하여 작동시키며, 배터리 매니지먼트 시스템으로 잉여 충전 전력을 효율적으로 분배시킴으로써, 배터리의 효율을 극대화시키는 동시에 안정적으로 유지관리할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 섀시 다이나모 시스템에서는 한 쌍의 롤러에 감겨 순환하는 벨트 상에 실험체인 퍼스널 모빌리티를 안착시키고, 한 쌍의 롤러 중 적어도 일방의 회전에 연동된 센서에 의해 전륜과 후륜의 실제 회전력과 모터의 출력량을 정밀하게 측정할 수 있는 동시에, 한 쌍의 롤러 중 적어도 일방의 회전에 저항력을 제공하는 전자 브레이크에 의해 다양한 상태의 주행 도로를 구현하여 정밀한 실험데이터를 획득할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 퍼스널 모빌리티를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 퍼스널 모빌리티의 배터리 매니지먼트 시스템과 배터리와 모터 컨트롤러와 모터와 전륜과 후륜을 나타낸 계통도이다.
도 3은 본 발명의 퍼스널 모빌리티의 주행 모드에 따른 전자제어를 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 섀시 다이나모 시스템을 평면뷰로 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 섀시 다이나모 시스템을 측면뷰로 나타낸 개념도이다.
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 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
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 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 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.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)를 설명한다. 도 1은 본 발명의 퍼스널 모빌리티를 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 퍼스널 모빌리티의 배터리 매니지먼트 시스템과 배터리와 모터 컨트롤러와 모터와 전륜과 후륜을 나타낸 계통도이고, 도 3은 본 발명의 퍼스널 모빌리티의 주행 모드에 따른 전자제어를 나타낸 개념도이다.
본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)는 프레임(100), 전륜(200), 후륜(300), 제1모터(400), 제2모터(500), 제1배터리(600), 제2배터리(700), 제1모터 컨트롤러(800), 제2모터 컨트롤러(900) 및 배터리 매니지먼트 시스템(B)을 포함할 수 있다.
프레임(100)은 본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)의 골격을 형성하는 부재로서 금속 또는 합금 재질로 형성될 수 있고, 레버와 안장 등 사용자 조작 및 거치를 위한 부품이 마련될 수 있다. 또한, 프레임(100)에는 전륜(200), 후륜(300), 제1모터(400), 제2모터(500), 제1배터리(600), 제2배터리(700), 제1모터 컨트롤러(800), 제2모터 컨트롤러(900) 및 배터리 매니지먼트 시스템(B)이 외장되거나 내장될 수 있다.
전륜(200)은 전방에 배치되어 회전함으로써 본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)를 주행시키는 구성 요소이며, 후륜(300)은 후방에 배치되어 회전함으로써 본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)를 주행시키는 구성 요소일 수 있다.
제1모터(400)는 작동 시 전륜(200)에 회전 구동력을 제공하며 휴지 시 전륜(200)의 회전에 의해 발전하는 구성 요소이며, 제2모터(500)는 작동 시 후륜(300)에 회전 구동력을 제공하며 휴지 시 후륜(300)의 회전에 의해 발전하는 구성 요소일 수 있다.
제1배터리(600)는 방전되어 제1모터(400)에 전원을 공급하며 제1모터(400)의 발전에 의해 충전되는 구성 요소이며, 제2배터리(700)는 방전되어 제2모터(500)에 전원을 공급하며 제2모터(500)의 발전에 의해 충전되는 구성 요소일 수 있다.
제1모터 컨트롤러(800)는 제1모터(400)의 작동 여부를 제어할 수 있으며 나아가 제1모터(400)의 출력량과 회전력 및 RPM 등을 제어하는 구성 요소이며, 제2모터 컨트롤러(900)는 제2모터(500)의 작동 여부를 제어할 수 있으며 나아가 제2모터(500))의 출력량과 회전력 및 RPM 등을 제어하는 구성 요소일 수 있다.
일 예로, 본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)의 모터 컨트롤러로서 DC60V 2000W_BLDC 모터를 정밀제어하는 컨트롤러가 이용될 수 있으며, 에너지 출력과 회생 시스템을 가지며 모터의 스타트와 작동과 발전시스템 등을 제어할 수 있으며, 후술하는 배터리 매니지먼트 시스템(B)과 CONTROL CAN(controller Area Network) 방식으로 통신할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바에 따르면, 본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)에서는 전륜(200)과 후륜(300)에 각각 독립적으로 모터(400, 500)와 배터리(600, 700)와 모터 컨트롤러(800, 900)가 마련될 수 있으며, 이에 따라, 전륜(200)과 후륜(300)은 독립적으로 제어될 수 있다.
배터리 매니지먼트 시스템(B)은 제1배터리(600)와 제2배터리(700)의 상태(일 예로, SOC_배터리의 충전 상태를 의미하며 현재 사용할 수 있는 배터리 용량을 전체 용량으로 나누어 백분율로 표현함, 전압, 전류와 온도 등)를 감지하여, 제1배터리(600)와 제2배터리(700)의 과충전을 방지할 수 있다(즉, 배터리 세이프 시스템 포함). 또한, 본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)는 에너지 저장 시스템(미도시)을 포함하는데, 에너지 저장 시스템은 제1배터리(600)와 제2배터리(700)와 전기적으로 연결될 수 있다. 에너지 저장 시스템은 배터리 매니지먼트 시스템(B)에 의해 제어되어 제1배터리(600)와 제2배터리(700)의 전원을 저장하고 저장된 전원을 제1배터리(600)와 제2배터리(700)에 공급할 수 있다.
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종래의 배터리 매니지먼트 시스템(B)은 배터리의 전압, 전류와 온도를 실시간으로 관리하여 배터리에서 발생할 수 있는 문제를 방지해 배터리의 안전성과 수명을 높이는 시스템으로서 일반적으로 과전압 또는 과전류 충전으로 과열되는 저전압 시 한 번의 과방전만으로도 결함이 발생하는 동시에 극단적인 고온에서는 셀 전해질 소재에 영향을 미침으로써 SOC를 떨어트리고 극단적인 저온에서 리튬 침작을 일으켜 용량 저하를 발생하고 관전류에서 불균일한 내부저항으로 인한 과열이 발생하는 2차전지의 상태를 실시간으로 모니터링하여 안전운영을 위한 경보 및 사전 안전예방 조치를 수행하는 시스템이다.
본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)에서는 종래의 배터리 매니지먼트 시스템(B)에서 진보되어, 각각의 주행 모드(스타트 모드와 저속 모드, 고속 모드, 등판 모드, 무부하 모드 등)에 따라 스타트 모드와 저속 모드에서는 견인력과 회전력의 집중도가 좋은 후륜(300)만을 구동시키고, 고속 모드에서는 RPM의 집중도와 가속이 좋은 전륜(200)만을 구동시키고, 등판 모드(경사도를 오르는 주행)에서는 전륜(200)과 후륜(300)을 모두 구동시키고, 무부하 모드(경사도를 내려가는 주행)에서는 전륜(200)과 후륜(300)을 모두 휴지시키는 동시에, 휴지 시 과충전을 방지(베터리 세이프 시스템)하는 동시에 발전되는 잉여 전력을 구동 배터리에 전달(에너지 저장 시스템)시킴으로써, 배터리를 유지관리하는 동시에 효율적인 운영이 가능한 장점이 있다.
이 경우, 배터리 세이프 시스템으로서 DC-DC 컨버터 등이 이용될 수 있으며 배터리의 SOC를 감지하여 상황에 따라 과충전 배터리로 전류가 공급되는 것을 셧다운하거나 에너지 저장 시스템을 스위칭(듀얼시스템, HV<>HV)할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제1배터리(600)와 제2배터리(700)로서 8개의 셀이 하나의 모듈을 구성하여 DC30V_4Ea_직병렬연결_DC60V의 배터리팩이 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 각각의 모드에 따른 제1모터 컨트롤러(800)와 제2모터 컨트롤러(900)의 제어는 주행자의 자동 변경(제1모터 컨트롤러와 제2모터 컨트롤러와 전기적으로 연결된 주행자 조작 컨트롤러에 의해 실현)에 따라 설정되거나 별도의 센서(미도시)에 의해 도로 상태와 주행 시작 등을 감지하여 자동으로 설정될 수 있다.
자세하게, 1) 스타트 모드와 저속 모드에서, 제1모터 컨트롤러(800)는 제1모터(400)를 휴지시켜 제1배터리(600)가 충전되고 제2모터 컨트롤러(900)는 제2모터(500)를 작동시켜 제2배터리(700)가 방전되며, 배터리 매니지먼트 시스템(B)은 제1배터리(600)의 충전 상태가 특정값 이상(일 예로, 제1배터리의 SOC가 90%값을 넘어가는 과충전 상태)이면 제1배터리(600)의 전원을 에너지 저장 시스템에 저장하고 제2배터리(700)의 충전 상태가 특정값 이하(일 예로, 제2배터리의 SOC가 40%값 미만인 저충전 상태)이면 에너지 저장 시스템에 저장된 전원을 제2배터리(700)로 공급되도록 작동할 수 있다.
또한, 2) 고속 모드에서, 제1모터 컨트롤러(800)는 상기 제1모터(400)를 작동시켜 제1배터리(600)가 방전되며 제2모터 컨트롤러(900)는 제2모터(500)를 휴지시켜 제2배터리(700)가 충전되며, 배터리 매니지먼트 시스템(B)은 제2배터리(700)의 충전 상태가 특정값 이상(일 예로, 제2배터리의 SOC가 90%를 넘어가는 과충전 상태)이면 제2배터리(700)의 전원을 에너지 저장 시스템에 저장하고 제1배터리(600)의 충전 상태가 특정값 이하(일 예로, 제1배터리의 SOC가 40% 미만인 저충전 상태)이면 에너지 저장 시스템에 저장된 전원이 제1배터리(600)로 공급되도록 작동할 수 있다.
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또한, 3) 등판 모드(경사도를 오르는 주행)에서는 제1모터 컨트롤러(800)와 제2모터 컨트롤러(900)는 제1모터(400)와 제2모터(500)를 작동시켜 제1배터리(600)와 제2배터리(700)가 방전되며, 배터리 매니지먼트 시스템(B)은 제1모터(400)와 제2모터(500)에 적정 전원을 공급하여 제1모터(400)와 제2모터(500)에서 전류와 온도가 특정값 이상되는 것을 방지하며 제1모터(400)와 제2모터(500)의 토크가 특정값 이하로 되는 것을 방지할 수 있다(즉, 과부하 구간에서는 모터에 과전류가 흐르고 발열되지 않도록 하는 동시에 경사도를 오를 수 있는 적정 토크를 유지).
나아가 4) 무부하 모드(경사도를 내려가는 주행)에서는 제1모터 컨트롤러(800)와 제2모터 컨트롤러(900)는 제1모터(400)와 제2모터(500)를 휴지시켜 제1배터리(600)와 제2배터리(700)가 충전되며, 배터리 매니지먼트 시스템(B)은 제1배터리(600)의 충전 상태가 특정값 이상(일 예로, 제1배터리의 SOC가 90%값을 넘어가는 과충전 상태)이면 제1배터리(600)의 전원을 에너지 저장 시스템에 저장하고 제2배터리(700)의 충전 상태가 특정값 이상(일 예로, 제2배터리의 SOC가 90%값을 넘어가는 과충전 상태)이면 제2배터리(700)의 전원이 에너지 저장 시스템에 저장되도록 작동할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 섀시 다이나모 시스템(2000)를 설명한다. 도 4는 본 발명의 섀시 다이나모 시스템을 평면뷰로 나타낸 개념도이고, 도 5는 본 발명의 섀시 다이나모 시스템을 측면뷰로 나타낸 개념도이다.
본 발명의 섀시 다이나모 시스템(2000)은 다양한 상태의 주행 도로를 구현하여 스타트 모드와 저속 모드, 고속 모드, 등판 모드, 무부하 모드 등에서의 본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)의 토크와 RPM 등을 측정하여 제1모터 컨트롤러(800)와 제2모터 컨트롤러(900)의 제어 신호와 배터리 매니지먼트 시스템(B)에서 감지된 제1배터리(600)와 제2배터리(700)의 상태(일 예로, SOC, 전압, 전류와 ?さ? 등)를 실험결과로 나타낼 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 섀시 다이나모 시스템(2000)은 섀시 다이나모(2100), 센서(2200), 전자 브레이크(2300) 및 디스플레이(2400)를 포함할 수 있다.
섀시 다이나모(2100)는 제1롤러(2110)와, 제2롤러(2120)와, 제1롤러(2110)와 제2롤러(2120)에 감겨 순환하는 벨트(2130)를 포함할 수 있다. 퍼스널 모빌리티는 벨트(2130) 위에서 운행(주행)되며 실험이 진행될 수 있다.
센서(2200)는 제1롤러(2110)와 제2롤러(2120) 중 적어도 하나의 롤러의 회전에 연동(일 예로, 제1롤러의 회전에 연동)되어 토크와 RPM을 측정할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 섀시 다이나모 시스템(2000)은 벨트(2130) 위에서 운행하는 퍼스널 모빌리티에 대한 데이터를 측정할 수 있다.
전자 브레이크(2300)는 제1롤러(2110)와 제2롤러(2120) 중 적어도 하나의 롤러의 회전에 저항력(일 예로, 제1롤러의 회전에 저항력)을 제공할 수 있다. 전자 브레이크(2300)의 작동에 의해 다양한 상태의 주행 도로가 구현될 수 있다.
나아가 본 발명의 섀시 다이나모 시스템(2000)의 변형례에서는 전자 브레이크(2300)는 제1롤러(2110)와 제2롤러(2120) 중 적어도 하나의 롤러의 회전에 저항력은 물론 회전력까지 제공할 수 있으며, 이에 따라, 전자 브레이크(2300)는 "회전조절장치"로 변경되어 호칭될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 섀시 다이나모 시스템(2000)에서는 퍼스널 모빌리티(1000)가 "스타트 모드와 저속 모드, 고속 모드"에서 주행하는 실헙값을 측정할 시 전자 브레이크(2300)를 작동시키지 않을 수 있고, "등판 모드"에서 주행하는 실헙값을 측정할 시 전자 브레이크(2300))를 제1롤러(2110)와 제2롤러(2120) 중 적어도 하나의 롤러의 회전에 저항력(일 예로, 제1롤러의 회전에 저항력)을 제공하는 방향으로 작동할 수 있고, "무부하 모드"에서 주행하는 실헙값을 측정할 시 전자 브레이크(2300))를 제1롤러(2110)와 제2롤러(2120) 중 적어도 하나의 롤러의 회전에 회전력(일 예로, 제1롤러의 회전에 회전력)을 제공하는 방향으로 작동할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
디스플레이(2400)는 센서(2200)에 의해 측정된 데이터가 표시될 수 있다. 즉, 센서(2200)에서 제1롤러(2110)와 제2롤러(2120) 중 적어도 하나의 롤러의 회전에 연동한 토크와 RPM 등을 측정한 결과값이 표시됨으로써, 실험자는 이를 바탕으로 연산하여 퍼스널 모빌리티(1000)의 전륜(200)과 후륜(300)의 실제 회전력과 제1모터(400)와 제2모터(500)의 실제 출력량을 정밀하게 산출할 수 있다.
이와 함께, 디스플레이(2400)는 제1모터 컨트롤러(800)와 제2모터 컨트롤러(900)와 배터리 매니지먼트 시스템(B)와 전기적으로 연결되어 송수신함으로써, 제1모터 컨트롤러(800)와 제2모터 컨트롤러(900)의 제어 신호가 표시되며 배터리 매니지먼트 시스템(B)에서 감지된 제1배터리(600)와 제2배터리(700)의 상태가 표시됨으로써, 실험자는 모터 컨트롤러의 제어 신호값에 따른 모터의 출력값과 이에 따른 배터리 상태 변화를 정밀하게 산출할 수 있다.
본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)의 변형례(미도시)에서는 탑승자가 안착하는 안장의 하면과 프레임(100) 중 안장을 지지하는 싯포스트 프레임의 상면 사이에 입체 나선 형태의 동일한 형상을 가진 복수의 제1탄성부재(미도시)와 복수의 제2탄성부재(미도시)가 배치될 수 있으며, 복수의 제1탄성부재는 안장의 하면과 싯포스트 프레임의 상면에서 전방(퍼스널 모빌리티의 정주행 진행방향)에 위치할 수 있고 복수의 제2탄성부재는 안장의 하면과 싯포스트 프레임의 상면에서 후방(퍼스널 모빌리티의 정주행 진행방향과 반대 방향)에 위치할 수 있다.
아울러 복수의 제1탄성부재와 복수의 제2탄성부재는 이방향성 형상기억합금 스프링으로서 냉각 시 수축하였다가 가열 시 원래의 형상으로 되돌아가도록 설정될 수 있다(상대적 팽창).
또한, 본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)의 변형례(미도시)에서는 안장의 내부에 주행자 조작 컨트롤러(주행자의 자동 변경에 의해 주행 모드 변경) 또는 센서(도로 상태와 주행 시작 등을 감지하여 주행 모드 변경)와 전기적으로 연결되어 전기적 신호에 의해 복수의 제1탄성부재가 수축되도록 냉각시키는 제1냉각기(미도시)와, 복수의 제1탄성부재가 원래의 형상으로 되돌아가거나 유지하도록 가열시키는 제1가열기와, 복수의 제2탄성부재가 수축되도록 냉각시키는 제2냉각기와, 복수의 제2탄성부재가 원래의 형상으로 되돌아가거나 원래의 형상을 유지하도록 가열시키는 제2가열기가 내장될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)의 변형례(미도시)에서는 안장과 싯포스트 프레임 사이에 복수의 제1탄성부재와 복수의 제2탄성부재가 배치되어 주행 충격을 흡수하는 기능을 수행할 수 있다.
나아가 본 발명의 퍼스널 모빌리티(1000)의 변형례(미도시)에서는 등판모드(오르막길)에서 주행자 조작 컨트롤러 또는 센서로부터 신호를 받아 제1냉각기가 작동하여 전방에 배치된 복수의 제1탄성부재가 수축하고 제2가열기가 작동하여 후방에 배치된 복수의 제2탄성부재가 원래의 형상으로 되돌아가거나 원래의 형상을 유지하여 안장이 전방으로 기울어져 주행자가 안정적으로 자세를 유지할 수 있으며(주행자가 뒤로 젖혀지는 것을 방지), 무부하모드(내리막길)에서 주행자 조작 컨트롤러 또는 센서로부터 신호를 받아 제1가열기가 작동하여 전방에 배치된 복수의 제1탄성부재가 원래의 형상으로 되돌아가거나 원래의 형상을 유지하고 제2냉각기가 작동하여 후방에 배치된 복수의 제2탄성부재가 수축하여 안장이 후방으로 기울어져 주행자가 안정적으로 자세를 유지할 수 있다(주행자가 앞으로 고꾸라지는 것을 방지).
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 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, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (5)

  1. 프레임;
    상기 프레임에 배치되는 전륜과 후륜;
    작동 시 상기 전륜에 구동력을 제공하며 휴지 시 상기 전륜의 회전에 의해 발전하는 제1모터와, 작동 시 상기 후륜에 구동력을 제공하며 휴지 시 상기 후륜의 회전에 의해 발전하는 제2모터;
    방전되어 상기 제1모터에 전원을 공급하며 상기 제1모터의 발전에 의해 충전되는 제1배터리와, 방전되어 상기 제2모터에 전원을 공급하며 상기 제2모터의 발전에 의해 충전되는 제2배터리;
    상기 제1모터의 작동 여부를 제어하는 제1모터 컨트롤러와, 상기 제2모터의 작동 여부를 제어하는 제2모터 컨트롤러;
    상기 제1배터리와 상기 제2배터리의 충전 상태를 감지하는 배터리 매니지먼트 시스템; 및
    상기 제1배터리와 상기 제2배터리와 전기적으로 연결되고, 상기 배터리 매니지먼트 시스템에 의해 제어되어 상기 제1배터리와 상기 제2배터리의 전원을 저장하고 저장된 전원을 상기 제1배터리와 상기 제2배터리에 공급하는 에너지 저장 시스템을 포함하고,
    스타트 모드와 저속 모드에서, 상기 제1모터 컨트롤러는 상기 제1모터를 휴지시켜 상기 제1배터리가 충전되고 상기 제2모터 컨트롤러는 상기 제2모터를 작동시켜 상기 제2배터리가 방전되며, 상기 배터리 매니지먼트 시스템은 상기 제1배터리의 충전 상태가 90% 이상이면 상기 제1배터리의 전원을 상기 에너지 저장 시스템에 저장하고 상기 제2배터리의 충전 상태가 40% 미만이면 상기 에너지 저장 시스템에 저장된 전원을 상기 제2배터리로 공급하고,
    고속 모드에서, 상기 제1모터 컨트롤러는 상기 제1모터를 작동시켜 상기 제1배터리가 방전되며 상기 제2모터 컨트롤러는 상기 제2모터를 휴지시켜 상기 제2배터리가 충전되며, 상기 배터리 매니지먼트 시스템은 상기 제2배터리의 충전 상태가 90% 이상이면 상기 제2배터리의 전원을 상기 에너지 저장 시스템에 저장하고 상기 제1배터리의 충전 상태가 40% 미만이면 상기 에너지 저장 시스템에 저장된 전원을 상기 제1배터리로 공급하고,
    무부하 모드에서, 상기 제1모터 컨트롤러와 상기 제2모터 컨트롤러는 상기 제1모터와 상기 제2모터를 휴지시켜 상기 제1배터리와 상기 제2배터리가 충전되며, 상기 배터리 매니지먼트 시스템은 상기 제1배터리의 충전 상태가 90% 이상이면 상기 제1배터리의 전원을 상기 에너지 저장 시스템에 저장하고 상기 제2배터리의 충전 상태가 90% 이상이면 상기 제2배터리의 전원을 상기 에너지 저장 시스템에 저장하는 것을 특징으로 하는 퍼스널 모빌리티.
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