KR102676493B1 - 전기 자전거 구동 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템은 페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기와, 발전기의 전류를 검출하는 발전기전류센서와, 상기 페달의 위치를 검출하는 페달위치센서와, 전륜과 후륜 중 적어도 하나에 장착되어 바퀴에 회전력을 제공하는 모터와, 모터의 위치를 검출하는 모터위치센서와, 모터의 전류를 검출하는 모터전류센서 및 검출된 페달 위치와 검출된 모터 위치의 위치 차이를 근거로 목표 페달 토크를 판단하고, 검출된 발전기 전류에 따른 페달 토크가 판단된 목표 페달 토크에 도달하도록 발전기의 전류를 제어하고, 판단된 목표 페달 토크에 따라 목표 모터 가속도를 판단하고, 모터의 가속도가 판단된 목표 모터 가속도에 도달하도록 모터의 전류를 제어하는 제어기를 포함한다.

Description

전기 자전거 구동 시스템 및 그 제어방법{SYSTEM FOR DRIVING ELECTRIC BICYCLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 전기 자전거 구동 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페달과 바퀴를 연결하는 체인이 없는 전기 자전거를 구동시키는 전기 자전거 구동 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 자전거는 휠을 회전시키는 모터와 이 모터에 전원을 공급하는 배터리를 포함한다. 전기 자전거는 이 모터에 의해 휠을 회전시키는 방식으로 전기 자전거를 주행시킨다. 이때, 배터리의 충전은 페달과 연결된 발전기를 페달을 회전시키는 동작에 의해 작동시킴으로써 이루어진다.
자전거는 기본적으로 두발로 페달을 밟아서 움직이는 것이 기본이고, 페달을 밟아서 돌리는 사람의 힘을 휠에 전달하는 것이 바로 체인이다.
이와 같은 체인은 그 구조가 복잡하고, 자전거의 점유면적이 크며, 바퀴에서 이탈하거나 운전자의 옷자락이 체인에 끼이거나 오염되는 등의 문제가 있다.
최근에는 이러한 문제를 감안하여 체인이 없는 전기 자전거가 개발되어 사용되고 있다.
기존에는 페달의 토크에 기반하여 모터에 인가되는 속도 지령 또는 토크 지령을 조절한다.
하지만, 속도 지령을 이용할 경우, 모터의 가속도 조절이 어렵고, 토크 지령을 이용할 경우, 모터가 2개 이상일 경우, 각 모터가 장착된 바퀴의 노면 상태 차이에 의하여 속도 차이가 생길 수 있다.
이로 인해, 기존에는 운전자에게 체인이 없는 전기 자전거에 체인이 실제 있는 것과 같은 페달감과 주행감을 제공하지 못할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1896022호(2018.08.31.등록)
본 발명의 실시예는 운전자에게 전기 자전거에 체인이 실제 있는 것과 같은 페달감과 주행감을 제공할 수 있는 전기 자전거 구동 시스템 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기; 상기 발전기의 전류를 검출하는 발전기전류센서; 상기 페달의 위치를 검출하는 페달위치센서; 전륜과 후륜 중 적어도 하나에 장착되어 바퀴에 회전력을 제공하는 모터; 상기 모터의 위치를 검출하는 모터위치센서; 상기 모터의 전류를 검출하는 모터전류센서; 및 상기 검출된 페달 위치와 상기 검출된 모터 위치의 위치 차이를 근거로 목표 페달 토크를 판단하고, 상기 검출된 발전기 전류에 따른 페달 토크가 상기 판단된 목표 페달 토크에 도달하도록 상기 발전기의 전류를 제어하고, 상기 판단된 목표 페달 토크에 따라 목표 모터 가속도를 판단하고, 상기 모터의 가속도가 상기 판단된 목표 모터 가속도에 도달하도록 상기 모터의 전류를 제어하는 제어기를 포함하는 전기 자전거 구동 시스템이 제공될 수 있다.
상기 모터는 상기 전륜과 후륜 중 어느 하나에 마련된 제1 모터 및 상기 전륜과 후륜 중 어느 하나에 마련된 제2 모터를 포함하고, 상기 제어기는 상기 제1 모터의 가속도 및 상기 제2 모터의 가속도가 상기 판단된 목표 모터 가속도에 각각 도달하도록 동일한 모터 가속도 지령을 근거로 상기 제1 모터 및 제2 모터의 전류를 조절할 수 있다.
상기 제어기는 상기 판단된 목표 페달 토크가 클수록 상기 판단된 목표 모터 가속도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전륜과 후륜 중 적어도 어느 하나가 복수인 전기 자전거를 구동시키는 전기 자전거 구동 시스템에 있어서, 페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기; 상기 페달의 위치를 검출하는 페달위치센서; 상기 발전기의 전류를 검출하는 발전기전류센서; 상기 전륜과 후륜 중 바퀴가 복수인 바퀴 각각에 마련되어 각 바퀴에 회전력을 제공하는 복수의 모터; 상기 복수의 모터의 위치를 검출하는 모터위치센서; 상기 복수의 모터의 전류를 검출하는 모터전류센서; 및 상기 검출된 페달 위치와 상기 검출된 모터 위치의 위치 차이를 근거로 목표 페달 토크를 판단하고, 상기 검출된 발전기 전류에 따른 페달 토크가 상기 판단된 목표 페달 토크에 도달하도록 상기 발전기의 전류를 제어하고, 상기 판단된 목표 페달 토크에 따라 목표 모터 가속도를 판단하고, 상기 복수의 모터의 가속도가 상기 판단된 목표 모터 가속도에 각각 도달하도록 상기 복수의 모터의 전류를 제어하는 제어기를 포함하는 전기 자전거 구동 시스템이 제공될 수 있다.
상기 제어기는 상기 복수의 모터의 가속도가 상기 판단된 목표 모터 가속도에 각각 도달하도록 동일한 모터 가속도 지령에 따라 상기 복수의 모터의 전류를 조절할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기; 및 전륜과 후륜 중 적어도 하나에 장착되어 바퀴에 회전력을 제공하는 모터를 포함하는 전기 자전거 구동 시스템의 제어방법에 있어서, 제어기에 의해, 페달위치센서를 통해 상기 페달의 위치를 검출하고, 모터위치센서를 통해 상기 모터의 위치를 검출하고, 상기 검출된 페달 위치와 상기 검출된 모터 위치의 위치 차이를 근거로 목표 페달 토크를 판단하고, 발전기전류센서를 통해 상기 발전기의 전류를 검출하고, 상기 검출된 발전기 전류에 따른 페달 토크가 상기 판단된 목표 페달 토크에 도달하도록 상기 발전기의 전류를 조절하고, 상기 판단된 목표 페달 토크에 따라 목표 모터 가속도를 판단하고, 상기 검출된 페달 위치의 변화로부터 상기 모터의 가속도를 검출하고, 상기 모터의 가속도가 상기 판단된 목표 모터 가속도에 도달하도록 상기 모터의 전류를 제어하는 전기 자전거 구동 시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기; 적어도 어느 하나가 복수인 전륜과 후륜 중 바퀴가 복수인 바퀴 각각에 마련되어 각 바퀴에 회전력을 제공하는 복수의 모터를 포함하는 전기 자전거 구동 시스템의 제어방법에 있어서, 제어기에 의해, 페달위치센서를 통해 상기 페달의 위치를 검출하고, 모터위치센서를 통해 상기 복수의 모터의 위치를 검출하고, 상기 검출된 페달 위치와 상기 검출된 모터 위치들의 평균 위치 간의 위치 차이를 근거로 목표 페달 토크를 판단하고, 발전기전류센서를 통해 상기 발전기의 전류를 검출하고, 상기 검출된 발전기 전류에 따른 페달 토크가 상기 판단된 목표 페달 토크에 도달하도록 상기 발전기의 전류를 조절하고, 상기 판단된 목표 페달 토크에 따라 목표 모터 가속도를 판단하고, 상기 검출된 페달 위치의 변화로부터 상기 복수의 모터의 가속도를 검출하고, 상기 복수의 모터의 가속도가 상기 판단된 목표 모터 가속도에 도달하도록 상기 복수의 모터의 전류를 제어하는 전기 자전거 구동 시스템의 제어방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 주행 노면에 상관없이 전기 자전거에 체인이 있는 것과 같은 페달감과 주행감을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 모터에 가속도 지령을 인가하기 때문에 모터의 가속도를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 휠과 모터를 가진 무체인 시스템에서 모터가 장착된 바퀴들 간에 노면 차이가 있더라도 모터 간에 동일한 가속도를 추종하도록 각 모터의 전류를 제어함으로써 동일한 속도로 속도 제어를 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템이 적용되는 전기 자전거의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템의 제어블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템에서 제어기의 가속도 제어 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템의 제어흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템이 적용되는 전기 자전거의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템의 제어블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템에서 제어기의 가속도 제어 블록 다이어그램이다.
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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템이 적용되는 전기 자전거의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전기 자전거는 체인이 없는 체인 리스(chainless) 전기 자전거로서, 프런트 프레임(10), 미들 프레임(20) 및 리어 프레임(30)을 포함할 수 있다.
프런트 프레임(10)은 전륜(12)과, 핸들부(13)가 연결되는 핸들스테이(14)를 포함할 수 있다.
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.
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 전기 자전거의 조향을 결정하기 위해 마련된다. 핸들 그립(17)에는 전기 자전거의 상태를 운전자에게 표시해주고 운전자의 요구사항을 버튼 또는 디스플레이를 통하여 제어기(40)으로 전달하는 인터페이스(18)가 마련된다. 이러한 인터페이스(18)는 제어기(40)과 유선 또는 무선을 통해 전기적으로 연결된다.
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. 운전자가 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. 배터리(26)는 모터(34)로 전류를 인가하여 모터(34)를 동작시킴으로써, 후륜(32)에 회전력을 제공할 수 있다.
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.
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 운전자가 인터페이스(18) 또는 스로틀을 이용하여 후륜(32)의 회전속도를 변화시킬 수 있도록 기어 변속기를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템의 제어블록도이다.
도 2를 참조하면, 전기 자전거 구동 시스템은 전반적인 제어를 수행하는 제어기(40)를 포함한다.
제어기(40)의 입력측에는 페달위치센서(50), 모터위치센서(60), 모터전류센서(70) 및 발전기전류센서(80)가 전기적으로 연결되어 있다.
페달위치센서(50)는 페달(23)의 회전위치를 검출할 수 있다.
페달위치센서(50)는 발전기(21)의 회전자의 위치를 검출하는 위치센서일 수 있다. 페달(23)과 발전기(21)는 연결되어 있기 때문에 발전기(21)의 회전자 위치로부터 페달(23)의 위치를 검출할 수 있다. 페달위치센서(50)에 의해 검출된 페달위치신호는 제어기(40)에 전달될 수 있다.
모터위치센서(60)는 모터(34)의 회전위치를 검출할 수 있다. 모터위치센서(60)는 모터(34)의 회전자의 위치를 검출하는 위치센서일 수 있다. 모터위치센서(60)에 의해 검출된 모터위치신호는 제어기(40)에 전송될 수 있다. 이때, 모터(34)와 구동륜이 기계적으로 연결되어 있으므로 모터위치는 구동륜의 회전위치를 나타낼 수 있다.
모터전류센서(70)는 모터(34)에 공급되는 전류를 검출할 수 있다. 모터전류센서(70)에 의해 검출된 모터전류신호는 제어기(40)에 전송될 수 있다.
발전기전류센서(80)는 발전기(21)의 전류를 검출할 수 있다. 발전기전류센서(80)는 발전기(21)의 상전류를 검출할 수 있다. 발전기전류센서(80)에 의해 검출된 발전기전류신호는 제어기(40)에 전송될 수 있다.
제어기(40)는 출력측에는 전력변환기(90)와 모터구동기(100)가 전기적으로 연결되어 있다.
전력변환기(90)는 발전기(21)를 구동시킬 수 있다. 전력변환기(90)는 발전기(21)에 의해 생성된 교류전압을 배터리(26)를 충전시키기 위한 직류전압으로 변환할 수 있다.
모터구동기(100)는 모터(34)를 구동시킬 수 있다.
제어기(40)는 프로세서와 메모리를 포함할 수 있다.
제어기(40)는 페달(23)의 위치와 모터(34)의 위치 간의 위치 차이를 인식할 수 있다.
제어기(40)는 페달 위치와 모터 위치 간의 위치 차이를 근거로 목표 페달 토크를 판단할 수 있다. 목표 페달 토크는 페달 위치와 모터 위치 간의 위치 차이에 대응하도록 미리 설정된 토크일 수 있다.
제어기(40)는 발전기(21)의 전류에 따라 페달 토크를 판단할 수 있다. 페달 토크는 발전기(21)의 전류에 대응하도록 미리 설정된 토크일 수 있다.
제어기(40)는 발전기(21)의 전류를 제어함으로써 발전기(21)의 전류에 따른 페달 토크를 목표 페달 토크에 도달시킬 수 있다.
제어기(40)는 페달 토크를 목표 페달 토크에 도달시키기 위하여 발전기전류센서(80)를 통해 검출된 발전기 전류가 목표 페달 토크에 대응하는 목표 전류에 도달하도록 발전기(21)의 전류를 유지 또는 조절할 수 있다.
따라서, 체인 리스 전기 자전거에 체인이 실제 존재하는 것과 같은 페달감을 제공할 수 있다. 실제 체인이 걸려있는 것처럼 페달이 회전한 위치만큼 모터(34)가 회전하지 못할 경우는 페달감이 무거워지게 하고 모터(34)가 페달 위치 이상 회전할 경우 페달감이 가벼워지게 할 수 있다.
제어기(40)는 목표 페달 토크에 따라 목표 모터 가속도를 판단할 수 있다. 목표 모터 가속도는 목표 페달 토크에 대응하도록 미리 설정된 속도일 수 있다. 목표 페달 토크가 클수록 목표 모터 가속도가 증가하고, 목표 페달 토크가 적을수록 목표 모터 가속도가 감소하도록 미리 설정될 수 있다.
제어기(40)는 모터(34)의 전류를 제어함으로써 모터(34)의 가속도가 목표 모터 가속도에 도달시킬 수 있다. 제어기(40)는 모터(34)의 가속도를 검출할 수 있다. 이때, 제어기(40)는 모터위치센서(60)를 통해 검출된 모터 회전위치의 변화로부터 모터 속도를 판단하고, 모터 속도의 변화로부터 모터 가속도를 판단할 수 있다.
제어기(40)는 모터 가속도를 목표 모터 가속도에 도달시키기 위하여 모터전류센서(70)를 통해 검출된 모터 전류가 목표 모터 가속도에 대응하는 목표 모터 전류에 도달하도록 모터(34)의 전류를 유지 또는 조절할 수 있다.
따라서, 체인 리스 전기 자전거에 체인이 실제 존재하는 것과 같은 주행감을 제공할 수 있다. 실제 체인이 걸려있는 것처럼 페달(23)이 회전한 위치만큼 모터(34)의 위치를 추종시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예는 전기 자전거에 체인이 실제 있는 것과 같은 페달감과 주행감을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템에서 제어기의 가속도 제어 블록 다이어그램이다.
도 3을 참조하면, 제어기(40)는 모터 가속도 제어와 모터 전류 제어의 순차적인 모터 제어를 통해 모터(34)를 구동시킨다.
목표 모터 가속도인 모터 가속도 지령(aref)과 실제 모터 가속도(a)의 가속도 차이는 가속도제어기에 의한 가속도 제어에 의해 목표 모터전류인 모터 전류 지령(Iref)으로 변환된다. 모터 전류 지령(Iref)과 실제 모터 전류(I)의 전류 차이는 전류제어기에 의한 전류 제어에 의해 전류 형태로 모터(34)에 공급된다. 모터(34)의 전류값(I)과 모터의 가속도값(a)은 각각 피드백 값으로 이용된다.
이와 같이, 모터 제어에 모터 토크 지령이나 모터 속도 지령이 아닌 모터 가속도 지령을 이용하기 때문에 모터(23)의 가속도를 조절할 수 있다. 이로 인해, 가속도 변동을 줄일 수 있어 보다 향상된 페달감과 주행감을 구현할 수 있다.
한편, 모터 제어에 모터 속도 지령을 이용할 경우, 모터 속도 지령이 시간에 따라 변하기 때문에 속도제어기의 대역폭이 충분히 크지 않은 경우 출력이 불안정해질 수 있다. 하지만, 모터 가속도 지령은 페달 토크에 대응하는 일정한 값을 가지기 때문에 출력이 상대적으로 안정될 수 있다.
속도제어기의 경우 모터로 공급되는 전류의 크기가 가속도제어기의 경우보다 클 수 있다. 동일한 가속도 성능을 발휘하도록 지령값을 주더라도 제어 기법에 따라 최대 전류가 다른 양상으로 나타난다. 가속도제어기를 사용할 경우에 더 작은 크기의 전류만으로 속도제어가 가능하다.
또한, 가속도제어기를 통한 모터 가속 시 기존의 속도제어기보다 더 적은 전류가 모터에 공급됨으로써 발열 특성 개선과 하드웨어 시스템의 크기를 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템의 제어흐름도이다.
도 4를 참조하면, 제어기(40)는 페달위치센서(50)를 통해 페달(23)의 위치를 검출할 수 있다(200).
제어기(40)는 모터위치센서(60)를 통해 모터(34)의 위치를 검출할 수 있다(202).
제어기(40)는 검출된 페달 위치와 검출된 모터 위치 간의 위치 차이를 판단할 수 있다(204).
제어기(40)는 페달 위치와 모터 위치 간의 위치 차이를 근거로 목표 페달 토크를 판단할 수 있다(204). 목표 페달 토크는 페달 위치와 모터 위치 간의 위치 차이에 대응하도록 미리 설정된 토크일 수 있다.
제어기(40)는 발전기전류센서(80)를 통해 발전기(21)의 전류를 검출할 수 있다(208).
제어기(40)는 발전기 전류에 따라 페달 토크를 판단할 수 있다(210). 페달 토크는 발전기(21)의 전류에 대응하도록 미리 설정된 토크일 수 있다.
제어기(40)는 현재의 페달 토크가 목표 페달 토크에 도달하였는지를 판단할 수 있다(212).
만약, 작동모드 212의 판단결과 현재 페달 토크가 목표 페달 토크에 도달하였으면, 제어기(40)는 현재의 발전기 전류를 유지시킨다(214).
한편, 작동모드 212의 판단결과 현재 페달 토크가 목표 페달 토크에 도달하지 않았으면, 제어기(40)는 현재의 발전기 전류를 조절할 수 있다(216). 그런 후 작동모드 208로 이동하여 이하의 작동모드를 수행할 수 있다.
한편, 작동모드 206에서 목표 페달 토크를 판단한 후 제어기(40)는 목표 페달 토크에 따라 목표 모터 가속도를 판단할 수 있다(218). 목표 모터 가속도는 목표 페달 토크에 대응하도록 미리 설정된 속도일 수 있다.
제어기(40)는 모터위치센서(60)를 통해 검출된 모터(34)의 회전위치를 기반으로 모터 가속도를 검출할 수 있다(220). 제어기(40)는 모터위치센서(60)를 통해 검출된 모터회전위치의 변화로부터 모터 속도를 판단하고, 모터 속도부터 모터 가속도를 판단할 수 있다.
제어기(40)는 현재의 모터 가속도가 목표 모터 가속도에 도달하였는지를 판단할 수 있다(222).
만약, 작동모드 222의 판단결과 현재 모터 가속도가 목표 모터 가속도에 도달하였으면, 제어기(40)는 현재의 모터 전류를 유지시킨다(224).
한편, 작동모드 222의 판단결과 현재 모터 가속도가 목표 모터 가속도에 도달하지 않았으면, 제어기(40)는 현재의 모터 전류를 조절할 수 있다(226). 그런 후 작동모드 220로 이동하여 이하의 작동모드를 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예는 전기 자전거에 체인이 실제 있는 것과 같은 페달감과 주행감을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템이 적용되는 전기 자전거의 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 3륜 전기 자전거가 나타나 있다.
3륜 전기 자전거는 1개의 전륜(12)과 2개의 후륜(32a, 32b)을 갖는다.
2개의 후륜(32a, 32b)에는 모터(34a, 34b)가 설치되어 있다. 이 모터(34a, 34b)에 의해 2개의 후륜(32a, 32b)은 회전한다.
좌측 후륜(32a)에는 제1 모터(34a)가 설치되어 있고, 우측 후륜(32b)에는 제2 모터(34b)가 설치되어 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템의 제어블록도이다.
도 6을 참조하면, 전기 자전거 구동 시스템은 제어기(40), 페달위치센서(50), 모터위치센서(60), 모터전류센서(70), 발전기전류센서(80), 전력변환기(90), 제1 모터구동기(100a) 및 제2 모터구동기(100b)를 포함할 수 있다.
제어기(40)는 제1 모터(34a)의 위치와 제2 모터(34b)의 위치의 평균 위치와, 페달의 위치 간의 위치 차이를 근거로 목표 페달 토크를 판단할 수 있다.
제어기(40)는 목표 페달 토크에 따라 목표 모터 가속도를 판단하고, 모터 가속도가 목표 모터 가속도에 도달하도록 제1 모터구동기(100a)를 통해 제1 모터(34a)의 전류를 제어함과 함께 제2 모터구동기(100b)를 통해 제2 모터(34b)의 전류를 조절할 수 있다. 이와 함께 제어기(40)는 발전기 전류에 따른 페달 토크가 목표 페달 토크에 도달하도록 발전기(21)의 전류를 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자전거 구동 시스템에서 제어기의 가속도 제어 블록 다이어그램이다.
도 7을 참조하면, 제1 모터(34a) 및 제2 모터(34b)에 대한 모터 제어에 동일한 목표 모터 가속도인 모터 가속도 지령(aref)을 이용한다.
따라서, 제1 모터(34a)와 제2 모터(34b)에 대한 모터 제어에 동일한 모터 가속도 지령(aref)를 이용하기 때문에 제1 모터(34a) 및 제2 모터(34b)를 동일한 모터 가속도로 속도 제어를 수행할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 다른 실시예는 주행 노면에 상관없이 체인이 있는 것과 같은 느낌을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있고, 모터가 장착된 바퀴들의 간의 노면 상태 차이가 있더라도 동일한 속도로 속도제어를 할 수 있다.
21 : 발전기 34 : 모터
40 : 제어기 50 : 페달위치센서
60 : 모터위치센서 70 : 모터전류센서
80 : 발전기전류센서 90 : 전력변환기
100 : 모터구동기

Claims (7)

  1. 페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기;
    상기 발전기의 전류를 검출하는 발전기전류센서;
    상기 페달의 위치를 검출하는 페달위치센서;
    전륜과 후륜 중 적어도 하나에 장착되어 바퀴에 회전력을 제공하는 모터;
    상기 모터의 위치를 검출하는 모터위치센서;
    상기 모터의 전류를 검출하는 모터전류센서; 및
    상기 검출된 페달 위치와 상기 검출된 모터 위치의 위치 차이를 근거로 목표 페달 토크를 판단하고, 상기 검출된 발전기 전류에 따른 페달 토크가 상기 판단된 목표 페달 토크에 도달하도록 상기 발전기의 전류를 제어하고,
    상기 판단된 목표 페달 토크에 따라 목표 모터 가속도를 판단하고, 상기 모터의 가속도가 상기 판단된 목표 모터 가속도에 도달하도록 상기 모터의 전류를 제어하는 제어기를 포함하는 전기 자전거 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터는 상기 전륜과 후륜 중 어느 하나에 마련된 제1 모터 및 상기 전륜과 후륜 중 어느 하나에 마련된 제2 모터를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 제1 모터의 가속도 및 상기 제2 모터의 가속도가 상기 판단된 목표 모터 가속도에 각각 도달하도록 동일한 모터 가속도 지령을 근거로 상기 제1 모터 및 제2 모터의 전류를 조절하는 전기 자전거 구동 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 판단된 목표 페달 토크가 클수록 상기 판단된 목표 모터 가속도를 증가시키는 전기 자전거 구동 시스템.
  4. 전륜과 후륜 중 적어도 어느 하나가 복수인 전기 자전거를 구동시키는 전기 자전거 구동 시스템에 있어서,
    페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기;
    상기 페달의 위치를 검출하는 페달위치센서;
    상기 발전기의 전류를 검출하는 발전기전류센서;
    상기 전륜과 후륜 중 바퀴가 복수인 바퀴 각각에 마련되어 각 바퀴에 회전력을 제공하는 복수의 모터;
    상기 복수의 모터의 위치를 검출하는 모터위치센서;
    상기 복수의 모터의 전류를 검출하는 모터전류센서; 및
    상기 검출된 페달 위치와 상기 검출된 모터 위치의 위치 차이를 근거로 목표 페달 토크를 판단하고, 상기 검출된 발전기 전류에 따른 페달 토크가 상기 판단된 목표 페달 토크에 도달하도록 상기 발전기의 전류를 제어하고,
    상기 판단된 목표 페달 토크에 따라 목표 모터 가속도를 판단하고, 상기 복수의 모터의 가속도가 상기 판단된 목표 모터 가속도에 각각 도달하도록 상기 복수의 모터의 전류를 제어하는 제어기를 포함하는 전기 자전거 구동 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 복수의 모터의 가속도가 상기 판단된 목표 모터 가속도에 각각 도달하도록 동일한 모터 가속도 지령에 따라 상기 복수의 모터의 전류를 조절하는 전기 자전거 구동 시스템.
  6. 페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기; 및 전륜과 후륜 중 적어도 하나에 장착되어 바퀴에 회전력을 제공하는 모터를 포함하는 전기 자전거 구동 시스템의 제어방법에 있어서,
    제어기에 의해,
    페달위치센서를 통해 상기 페달의 위치를 검출하고,
    모터위치센서를 통해 상기 모터의 위치를 검출하고,
    상기 검출된 페달 위치와 상기 검출된 모터 위치의 위치 차이를 근거로 목표 페달 토크를 판단하고,
    발전기전류센서를 통해 상기 발전기의 전류를 검출하고,
    상기 검출된 발전기 전류에 따른 페달 토크가 상기 판단된 목표 페달 토크에 도달하도록 상기 발전기의 전류를 조절하고,
    상기 판단된 목표 페달 토크에 따라 목표 모터 가속도를 판단하고,
    상기 검출된 페달 위치의 변화로부터 상기 모터의 가속도를 검출하고,
    상기 모터의 가속도가 상기 판단된 목표 모터 가속도에 도달하도록 상기 모터의 전류를 제어하는 전기 자전거 구동 시스템의 제어방법.
  7. 페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기; 적어도 어느 하나가 복수인 전륜과 후륜 중 바퀴가 복수인 바퀴 각각에 마련되어 각 바퀴에 회전력을 제공하는 복수의 모터를 포함하는 전기 자전거 구동 시스템의 제어방법에 있어서,
    제어기에 의해,
    페달위치센서를 통해 상기 페달의 위치를 검출하고,
    모터위치센서를 통해 상기 복수의 모터의 위치를 검출하고,
    상기 검출된 페달 위치와 상기 검출된 모터 위치들의 평균 위치 간의 위치 차이를 근거로 목표 페달 토크를 판단하고,
    발전기전류센서를 통해 상기 발전기의 전류를 검출하고,
    상기 검출된 발전기 전류에 따른 페달 토크가 상기 판단된 목표 페달 토크에 도달하도록 상기 발전기의 전류를 조절하고,
    상기 판단된 목표 페달 토크에 따라 목표 모터 가속도를 판단하고,
    상기 검출된 페달 위치의 변화로부터 상기 복수의 모터의 가속도를 검출하고,
    상기 복수의 모터의 가속도가 상기 판단된 목표 모터 가속도에 도달하도록 상기 복수의 모터의 전류를 제어하는 전기 자전거 구동 시스템의 제어방법.
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