KR20080007695A

KR20080007695A - 섀시 다이나모 시스템에 의한 전지의 성능 테스트 방법

Info

Publication number: KR20080007695A
Application number: KR1020060066649A
Authority: KR
Inventors: 김지호; 황미선; 하진웅; 장민철; 진창언
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-01-23
Also published as: KR100898707B1

Abstract

본 발명은 원동기의 구동시 전지에 의한 구동력이 부분적 또는 전체적으로 제공되는 이륜 또는 삼륜 원동기(전기원동기)에서, 구동 전지의 작동을 테스트하기 위한 섀시 다이나모 시스템에서, 전지에 대한 성능을 테스트 하는 방법에 관한 것으로서, 섀시 다이나모 미터에 원동기를 설치하는 과정; 원동기의 전륜 회전 롤러부와 후륜 회전 롤러부를 상호 연동시키는 과정; 시간, 거리 및 속도로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 주행조건을 포함하는 주행 스케줄을 설정하는 과정; 전지의 전류 및 전압과 원동기의 회전 토크 및 속도로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 설정요소를 포함하는 컷오프 조건을 설정하는 과정; 및 상기 컷오프 조건 중의 적어도 하나의 설정요소에 도달할 때까지 다이나모 미터를 작동시키면서, 전지의 전류 및 전압과 원동기의 회전 토크 및 속도로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 정보를 검출하는 과정을 포함하는 방법을 제공한다.

Description

섀시 다이나모 시스템에 의한 전지의 성능 테스트 방법 {Method for Test of Battery Performance with Chassis Dynamo System}

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전기원동기를 구동하기 위하여 사용되는 구동전지를 스쿠터(Scooter) 타입으로 테스트 할 때의 시험 방법 및 절차에 관한 순서도이다;

도 2는 본 발명에서 상기 전기원동기를 구동하기 위하여 사용되는 구동 전지를 PAS(Power Assistant System) 타입으로 테스트 할 경우의 시험 방법 및 절차에 관한 순서도이다;

도 3은 본 발명의 하나의 실시예로서 전지를 상기 다이나모 시스템을 이용하여 테스트 한 후 속도의 변화 대비 전류값의 변화를 측정한 그래프이다;

도 4는 본 발명의 하나의 실시예로서 전지를 상기 다이나모 시스템을 이용하여 테스트 한 후 시간의 변화에 따른 전류 값의 측정 변화를 측정한 그래프이다;

도 5는 본 발명의 하나의 실시예로서 전지를 상기 다이나모 시스템을 이용하여 테스트 한 후 시간의 변화에 따른 전압 값의 측정 변화를 측정한 그래프이다;

도 6은 본 발명의 하나의 실시예로서 전지를 상기 다이나모 시스템을 이용하여 테스트 한 후 거리의 변화에 따른 전류 값의 측정 변화를 측정한 그래프이다;

도 7은 본 발명의 하나의 실시예로서 전지를 상기 다이나모 시스템을 이용하여 테스트 한 후 거리의 변화에 따른 전압 값의 측정 변화를 측정한 그래프이다;

도 8은 테스트 대상체로서 전기자전거가 장착된 본 발명의 하나의 실시예에 따른 섀시 다이나모 시스템의 모식도이다.

본 발명은 원동기의 구동시 전지에 의한 구동력이 부분적 또는 전체적으로 제공되는 이륜 또는 삼륜 원동기에서 구동 전지의 작동을 테스트하기 위한 원동기용 섀시 다이나모 시스템을 이용하여 전지의 성능을 테스트 하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섀시 다이나모 미터에 원동기를 설치하는 과정; 원동기의 전륜 회전 롤러부와 뒷바퀴의 회전 롤러부를 연동시키는 과정; 원동기 종류를 설정하는 과정; 주행 스케줄을 설정하는 과정, 컷오프 조건을 설정하는 과정; 전지 성능과 관련된 최소한 하나의 정보를 검출하는 과정으로 구성되어 있다.

이차전지가 급속히 발전함에 따라, 이를 동력원으로 이용하는 다양한 원동기들이 개발되고 있다. 예를 들어, 동력원으로 이차전지의 전기를 이용하는 전기자동차, 이차전지와 엔진을 함께 사용하는 하이브리드 자동차 등을 들 수 있다. 이와 더불어, 자전거, 오토바이 등의 이륜 또는 삼륜 원동기에서도 전기를 적어도 부분적으로 이용하는 기술이 개발되고 있고, 일부는 상용화되어 있다.

일반적으로 전기원동기용 전지가 개발되면, 전지의 수명이나 내구성을 정확하게 판단하여 발생할 수 있는 문제점이나 위험성을 예방하기 위하여 전지를 원동기에 연결하여 여러 가지 테스트를 실시하게 된다.

전기원동기의 성능을 테스트하는 방법은 테스트 장비를 원동기에 탑재하고 사용자가 실외에서 실제 주행을 하면서 평가하는 로드 테스트 방법과 특정한 테스트 장치를 사용하여 실내에서 실외 테스트하는 상황과 유사한 시뮬레이션 조건으로 평가하는 다이나모 테스트 방법이 존재한다.

자동차 등의 사륜 원동기에서의 테스트 장비에 대한 기술이 상당한 수준에 도달해 있음에 반하여, 이륜 또는 삼륜 전기원동기에서의 테스트 장비는 거의 개발되어 있지 않거나 초기 단계에 머물러 있다.

이러한 이륜 또는 삼륜 전기원동기는 구동 방식에 따라 크게 스쿠터 방식과 PAS(Power Assist System) 방식으로 구분되는데, 스쿠터 방식은 사람이 구동력을 원동기에 제공하지 않고 전지의 전원에 의해서만 원동기가 구동되는 방식이다. 또한, PAS 방식은 사람에 의해 제공되는 구동력에 부가적으로 보조하여 전륜 또는 후륜에 구동력을 부가함으로써 원동기를 구동하는 방식이다.

이륜 또는 삼륜 전기원동기와 관련하여 종래에 일부 개발되어 있는 섀시 다이나모 미터는 사용에 불편이 따르고 로드 테스트에 유사한 검사 결과를 제공하지 못한다. 예를 들어, 이러한 섀시 다이나모 미터를 사용하여 전륜 구동 기반의 PAS 방식 전기원동기를 시험하기 위해서는, 앞바퀴와 뒷바퀴를 원동기로부터 분리하여 하나의 롤러 상에서 시험하는 방식으로 수행하여야 했으므로, 테스트 작업이 매우 불편하고, 실제 로드 테스트에서와 같은 결과를 얻기 어렵다.

전기자동차 등을 포함한 차량의 구동력 등을 시험하기 위한 테스트 장치 내지 방법에 관한 일부 선행기술들을 살펴보면 다음과 같다.

예를 들어, 한국 등록특허 제0405683호는 차륜의 하부에 대응하여 좌,우측 드럼을 구성하여 대상 차량의 주행 저항을 재현하는 섀시 다이나모 측정 시스템에 관한 내용으로 속도 센서, 토크 센서, 발전수단, 와전류 제동 수단과 메인 콘트롤러로 이루어지는 시험장치를 개시하고 있다.

일본 특허출원공개 제1998-123018호는 전기자동차의 주행 효율에 대한 산출 및 항속거리를 정량적으로 평가할 수 있는 검사장치에 관한 것으로, 차량의 전후 차륜이 재치되고 차륜과 함께 회전이 가능한 롤러와 주행 저항을 발생시키는 수단, 공급전력을 검출하는 수단과 운전상태를 검출하는 수단 및 주행 효율을 산출하는 수단 등의 구성을 개시하고 있다.

미국 특허출원공개 제2005-0028584호는 운송 수단의 섀시 다이나모 장치에 관한 것으로 일정한 간격을 두고 롤러가 회전하고, 롤러 상에는 벨트가 결합되어 롤러와 동시에 회전하면서 운송 수단의 회전력 등 성능을 시험하는 장치에 대해 개시하고 있다.

즉, 상기 기술들은 차량의 일반적인 섀시 다이나모 시스템이나 일반적인 전기자동차의 시험 검사 장치 또는 방법을 개시하고는 있지만, 원동기의 구동시 전지에 의한 구동력이 부분적 또는 전체적으로 제공되는 이륜 또는 삼륜 원동기에서 구동 전지의 작동 성능을 다이나모 미터에 의해 테스트하는 방법에 대한 구성을 제공 하지는 않는다.

따라서, 본 발명은 종래 기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 목적은 실제 사람이 전기원동기를 타고 주행하면서 테스트하는 대신에 실내에서 사람이 타고 다니는 것과 동일한 조건의 시험을 수행할 수 있는 섀시 다이나모 시스템을 이용하여 전지에 대한 성능을 테스트 하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이륜 또는 삼륜 원동기에서 그것의 형태 및 구동 방식의 종류에 상관없이 거의 모든 전기원동기에 사용되는 이차전지의 성능에 대하여 테스트하는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 원동기의 구동시 전지에 의한 구동력이 부분적 또는 전체적으로 제공되는 이륜 또는 삼륜 원동기(전기원동기)에서 구동 전지의 작동 성능을 다이나모 미터에 의해 테스트하는 방법으로서,

(i) 회전 롤러부, 전기 구동부, 하중부, 테스트 전지부, 센싱부, 제어부 및 디스플레이부로 구성된 섀시 다이나모 미터에 전기원동기를 설치하는 과정;

(ii) 전기원동기의 전륜 회전 롤러부와 뒷바퀴의 회전 롤러부를 상호 연동시 키는 과정;

(iii) 전기원동기의 종류를 스쿠터 방식 또는 PAS 방식으로 설정하는 과정;

(iv) 시간, 거리 및 속도로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 주행 조건을 포함하는 주행 스케줄을 설정하는 과정;

(v) 전지의 전류 및 전압과 원동기의 회전 토크 및 속도로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 설정요소를 포함하는 컷오프 조건을 설정하는 과정; 및

(vi) 상기 컷오프 조건들 중의 적어도 하나의 설정요소에 도달하지 않는 범위에서 주행 스케줄에 따라 다이나모 미터를 작동시키면서, 전지의 전류 및 전압과 원동기의 회전 토크 및 속도로 이루진 군에서 선택된 적어도 하나의 정보를 검출하는 과정;

을 포함하는 것으로 구성되어 있다.

본 발명에 따른 테스트 방법은, 앞서 설명한 바와 같이, 원동기의 구동시 전지에 의한 구동력이 부분적 또는 전체적으로 제공되는 이륜 또는 삼륜 전기원동기에 모두 사용할 수 있으며, 특히 바람직하게는 이륜 전기원동기의 테스트에 사용할 수 있다.

이러한 이륜 원동기의 대표적인 예로는, 전지의 전원이 원동기의 구동력을 전적으로 제공하는 스쿠터 방식의 전기자전거와, 전지의 전원이 인적 구동력을 부분적으로 지원하는 PAS(Power Assist System) 방식의 전기자전거를 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 PAS 방식의 전기자전거는 전기 구동력이 앞바퀴에 공급되는 방식, 뒷바 퀴에 공급되는 방식, 또는 앞바퀴 및 뒷바퀴에 동시에 공급되는 방식이 모두 가능하다.

상기 과정(i)에서, 전기원동기는 섀시 다이나모 미터에 직접 장착됨으로써, 실제 사용되는 상태대로 테스트를 행할 수 있다. 이러한 섀시 다이나모 미터는, 앞서 설명한 바와 같이, 회전 롤러부, 전기 구동부, 하중부, 테스트 전지부, 센싱부, 제어부, 디스플레이부 등을 포함하고 있으며, 하나의 바람직한 예로서,

(a) 대상체의 앞바퀴와 뒷바퀴가 회전 가능한 상태로 탑재될 수 있도록 구성된 각각 1 쌍의 회전 롤러부(전륜 회전 롤러부 및 후륜 회전 롤러부);

(b) 대상체의 앞바퀴 및/또는 뒷바퀴에 회전 구동력을 제공하는 제 1 전기 구동부;

(c) 대상체의 앞바퀴 또는 뒷바퀴에 부하 토크를 제공하는 제 2 전기 구동부;

(d) 대상체에 하중 부하를 가하는 하중부;

(e) 상기 제 1 전기 구동부에 전력을 공급하는 테스트 전지부;

(f) 상기 대상체, 전기 구동부들, 하중부 및 전지부의 구동 또는 작동 정보들을 수집하는 다수의 센싱부들;

(g) 상기 구성요소들의 구동 내지 작동을 제어하고 테스트 정보를 처리하는 제어부; 및

(h) 상기 제어부로부터의 정보를 시각 및/또는 청각 정보로 표시하는 디스플레이부;

를 포함하는 것으로 구성될 수 있다.

테스트 전지부로부터의 전력에 의해 대상체의 앞바퀴, 뒷바퀴, 또는 앞바퀴 및 뒷바퀴에 회전 구동력을 제공하는 제 1 전기 구동부는, 대상체에 설치되어 있는 전기 구동부 자체를 그대로 사용하거나, 상기 다이나모 미터 상에 새로 설치할 수 있다.

PAS 방식의 전기자전거의 경우, 사람이 제공하는 구동력(인적 구동력)을 테스트 전지부(예를 들어, 이차전지)에서 지원하는 형태이므로, 인적 구동력을 제공하는 제 3 전기 구동부가 다이나모 미터에 추가로 포함될 수 있다. 이러한 제 3 전기 구동부는 뒷바퀴, 앞바퀴, 또는 뒷바퀴 및 앞바퀴의 회전을 가능할 수 있도록 연결되며, 예를 들어, 자전거에서 페달 대신에 스플라킷에 장착되어 회전력을 해당 바퀴에 전달할 수 있다.

경우에 따라서는, 제 3 전기 구동부를 추가로 설치하지 않고, 원동기의 주행에 필요한 전력을 제어부로부터 제 1 전기 구동부에 공급하고, PAS 방식 전기자전거를 테스트 대상체로 할 때, 제어부의 작동에 의해 테스트 전지부로부터 전력을 추가로 공급하는 구성도 가능하다.

대상체의 앞바퀴 및/또는 뒷바퀴에 부하 토크를 제공하는 제 2 전기 구동부는, 예를 들어, 평지면 주행 시뮬레이션에서 기본 양(+) 부하 토크를 제공하며, 상향 경사면 주행 시뮬레이션에서 증가된 양(+) 부하 토크를 제공하도록 구성할 수 있다. 따라서, 제 2 전기 구동부는, 실제 로드 주행에서 앞바퀴와 뒷바퀴에 가해지는 부하를 그대로 구현할 수 있다.

실제 로드 주행에서는 평지면이라 하더라도, 지표면의 상태, 지표면과 타이어와의 접촉 저항 등으로 인해, 소정의 부하가 발생하므로, 상기에서와 같이 이를 고려하여 소정의 기본 양(+) 부하 토크를 제 2 전기 구동부에 설정하는 것이 바람직하다. 반면에, 상향 경사면을 주행하는 경우에는 중력에 의해 큰 부하가 발생하므로, 이를 고려하여 제 2 전기 구동부에 증가된 양(+) 부하 토크를 인가한다. 그리고, 하향 경사면을 주행하는 경우에는, 전기원동기에 가해지는 부가가 감소하거나 오히려 중력에 의한 회전력을 받게 되므로, 제 2 전기 구동부에 부하 토크를 제공하지 않거나, 음(-) 부하 토크를 제공하도록 구성하는 것이 바람직하다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 제 1 전기 구동부와 제 3 전기 구동부는 해당 부위에 회전력을 제공할 수 있도록 전기 모터로 구성하고, 상기 제 2 전기 구동부는 파우더 브레이크 또는 전기 모터로 구성할 수 있다.

제 1 전기 구동부에 전력을 공급하는 테스트 전지부는 전기원동기의 본래 장착된 상태를 그대로 사용할 수도 있고, 이를 분리하여 다이나모 미터의 소정의 위치에 설치하여 사용할 수도 있다.

이러한 테스트 전지부에는 다양한 이차전지들이 사용될 수 있으며, 고출력 및 우수한 사이클 특성을 가진 리튬 이차전지가 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 하중부는, 실제 로드 주행시에 전기원동기에 가해지는 부하를 정밀하게 반영할 수 있도록, 예를 들어, 원동기에 탑승한 사람의 몸무게를 고려하여 테스트 대상체에 압력을 가하는 것으로 구성할 수 있다.

또한, 상기 하중부를 회전 롤러부가 고정되어 있는 프레임에 함께 고정하고, 상기 프레임에 뒷바퀴 좌우 흔들림 방지용 장치를 부가할 수 있다.

상기 센싱부들은, 대상체, 전기 구동부들, 하중부 및 전지부의 구동 또는 작동 정보들을 수집하여 제어부로 송부하는 역할을 하며, 예를 들어, 최소한 구동 전지의 전압 및 전류 중의 적어도 하나의 정보를 검출하도록 구성한다.

제어부는 구성요소들의 구동 내지 작동을 제어하고 테스트 정보를 처리하는 것이라면 특별히 제한이 없으며, 예를 들어, 퍼스널 컴퓨터로 구성할 수 있다.

이러한 섀시 다이나모 미터는, 전기원동기에서 앞바퀴와 뒷바퀴를 별도로 분리하지 않고 전기원동기를 그대로 올려 놓은 상태로 테스트 작업을 시행하는 것이 가능하므로, 테스트를 위한 작업이 매우 용이하며, 로드 테스트에서 발생하는 부하 토크를 적절히 부여할 수 있으므로, 경사지 조건 등과 같은 로드 테스트에서와 같은 정확한 정보를 얻을 수 있다.

본 발명의 방법 중 상기 과정(ii)에서, 전기원동기의 전륜 회전 롤러부와 뒷바퀴의 회전 롤러부를, 예를 들어, 체인, 벨 등을 사용하여 상호 연동시키는 바, 이러한 회전 롤러부의 연동에 의해 실제 주행과 동일한 조건을 설정할 수 있다.

상기 과정(iii)에서 전기원동기의 종류를 설정함에 따라, 테스트를 위한 구체적인 달라질 수 있다.

예를 들어, 전기원동기로서 스쿠터 방식의 전기자전거에 대한 소정의 테스트를 수행하고자 할 때, 상기 과정(iii)에서, 전지의 전원이 전기원동기의 구동력으로 전적으로 이용되는 스쿠터 방식의 전기자전거를 설정하고, 상기 과정(iv)에서 시간 및 속도를 주행 조건으로 하는 주행 스케줄을 설정하며, 상기 과정(v)에서 전 지의 전류 및 전압을 이용하여 컷오프 조건을 설정하는 것으로 구성할 수 있다.

상기 과정(iv)에서, 주행 스케줄을 설정함에 있어서, 경사면에 대한 주행 조건을 포함시킬 수 있다. 이러한 경사면 주행 조건은, 예를 들어, 상기 섀시 다이나모 미터의 구조에서, 제 2 전기 구동부에 소정의 부하 토크를 인가하여 달성할 수 있다.

상기 과정(v)에서 컷오프 조건의 설정은, 전지가 비이상 동작으로 발생할 수 있는 위험요소를 막기 위하여, 전지가 동작할 수 있는 범위를 시험할 전지의 최대 규격(SPEC.)보다 조금 높게 설정한다.

예를 들어, 상기 전지의 전류 및 전압을 이용하여 컷오프 조건을 설정하는 경우에 상기 테스트 하고자 하는 전지의 최고 속도가 얼마나 나오는 지에 대한 시험을 우선적으로 실험하고, 상기 최고 속도를 기준점으로 단계적으로 점차 줄어드는 속도를 선택하는 주행 조건으로 속도 모드들을 설정할 수 있다.

상기 테스트 전지의 최고 속도를 확인하는 방법은, 예를 들어, 전기원동기 및 전지에 무리가 가지 않도록 조금씩 속도를 늘려가면서 모니터링 속도를 확인한 후, 원동기가 최고속도에 도달할 때 전류값을 확인할 수 있도록 소정의 시간 동안 최고속도로 주행하는 과정을 거칠 수 있다.

또 다른 예로서, 전기원동기로서 PAS(Power Assistant System) 방식의 전기자전거에 대한 소정의 테스트를 수행하고자 할 때, 예를 들어, 상기 과정(iii)에서, PAS방식의 전기자전거로 설정하고, 상기 과정(iv)에서 시간 또는 거리를 주행조건으로 하는 주행 스케줄을 설정하며, 상기 과정(v)에서 전지의 전류 및 전압과 자전거의 속도를 컷오프 조건으로 설정하도록 구성할 수 있다.

상기 과정(vi)에서는, 컷오프 조건들 중의 적어도 하나의 설정요소에 도달하지 않는 범위에서 주행 스케줄에 따라 다이나모 미터를 작동시키면서, 전지의 전류 및 전압, 전기원동기의 회전 토크, 속도 등의 정보를 검출하게 되는데, 이러한 검출 정보는, 예를 들어, 속도에 따른 전류값의 변화량, 시간에 따른 전류 및 전압값의 변화, 최고 속도를 내는 경우에 전류값 및 최고 속도에서 주행이 가능한 거리 등일 수 있다.

결과적으로, 상기 전지를 다이나모 미터를 이용하여 테스트하는 과정에서 수집한 하나 이상의 정보를 활용하여 테스트 대상체인 전기원동기에 사용되는 전지의 최고 속도, 권장하는 주행거리 및 사용시간의 정보에 대한 산출이 가능하게 된다.

상기 방법의 일부 과정들은 실제 적용예에서 일부 순서를 바꾸어 적용할 수 있음은 물론이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 도면을 참조하여 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 전기원동기를 구동하기 위하여 사용되는 이차전지를 스쿠터 타입으로 테스트할 때의 시험 방법 및 절차에 관한 순서도가 개시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 하나의 예시적인 테스트 과정은, 단계별로 기술할 때, 초기에 중량 설정을 위해 로드 셀 값을 설정하는 단계(S200); 전기원동 기를 다이나모 미터에 설치하고 상기 원동기가 당해 테스트 장치에 고정이 정확히 되었는지 여부를 확인하는 단계(S210); 다이나모 테스트 프로그램에서 전기원동기 타입을 스쿠터 방식으로 설정하는 단계(S220); 다이나모 테스트 프로그램에서 컷오프 수치를 입력하는 단계(S230); 다이나모 테스트 프로그램에서 주행 스케줄을 하기 표 1과 같이 설정하는 단계(S240); 및 다이나모 테스트 프로그램을 실행하는 단계(S250)로 구성되어 있다.

상기 단계(S240)에서 다이나모 테스트 프로그램에서 주행 스케줄을 설정하는 방법은, 하기 표 1에서와 같이, 전기원동기가 스쿠터 타입인 경우, 속도 제어는 전기원동기 자체에 장착되어진 속도계를 이용하여 제어하고 이를 3단계로 나눌 수 있다.

<표 1>

처음 15분 동안은 평지에서 속도모드 1(저속), 속도모드 2(중속), 속도 모드 3(고속)으로 5 분 간격으로 속도를 변화시켜 가며 테스트를 실시한다. 그런 다음, 주행 조건에서 경사각을 1 도로 변경하고 속도 모드 3(고속)으로 5 분간 테스트를 실시한 후, 경사각을 0 도로 환원한 상태에서 속도 모드 3(고속)으로 5 분간 주행 테스트를 실시한다.

연속하여, 경사각을 2 도로 변경하고 5 분간 속도 모드 3(고속)으로 주행 테스트를 실시한 후, 평지를 구현한 것과 같은 경사각을 0 도로 하여 최고 속도인 속도 모드 3으로 충전된 전지 용량을 전부 방전 할 때까지 주행 테스트를 실시한다.

도 2에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 전기원동기를 구동하기 위하여 사용되는 이차전지를 PAS 타입으로 테스트할 때의 시험 방법 및 절차에 관한 순서도가 개시되어 있다.

도 2를 참조하면, 우선 하중을 셋팅하는 로드 셀 값을 설정하는 단계(S300); 전기원동기를 다이나모 테스트 장치에 설치하기 전에 기존에 장착되어 있던 페달을 떼어내고 다이나모 테스트 장치를 구동시키는 모터와 연결할 수 있는 페달 또는 스플라킷으로 교체하는 단계(S310); 전기원동기를 다이나모 테스트 장치에 재치하는 단계(S320); 상기에서 교체한 페달 또는 스플라킷을 회전시킬 수 있게 체인과 같은 접속부재를 사용하여 구동 모터와 연결하는 단계(S330); 상기 연결된 구동 모터와 V-벨트와 같은 접속 부재를 사용하여 앞바퀴 롤러부와 뒷바퀴 롤러부를 연결하는 단계(S340); 다이나모 테스트 프로그램에서 전기원동기를 테스트하는 유형을 PAS로 설정하는 단계(S350); 다이나모 테스트 프로그램에서 드라이브 유형을 시간 또는 거리 기준으로 설정하는 단계(S350); 드라이브 유형을 시간으로 설정한 경우, 시간에 따른 속도값을 입력하는 단계(S360A); 드라이브 유형을 거리로 설정한 경우, 거리에 따른 속도값을 입력하는 단계(S360B); 컷오프 조건을 입력한 후에 주행 스케줄에 따라 다이나모 테스트 프로그램을 실행하는 단계(S370) 등으로 진행된다.

하기 표 2에는 상기와 같은 방법으로 소정의 PAS 방식 전기자전거에 대해 이차전지를 테스트한 결과가 개시되어 있다. 테스트 정보에는, 시간에 따른 전류, 전압, 속도, 거리 및 경사각에 대한 출력값이 포함되어 있다.

<표 2>

상기와 같은 전지 테스트 방법을 적용하여 얻은 결과가 도 3 내지 도 7에 각각 개시되어 있다.

우선, 도 3에는 속도에 따른 전류의 변화를 측정한 그래프가 개시되어 있는 바, 일정 속도 이상이 되면 전류값은 약간 하향되는 경향을 보임을 알 수 있다. 또한, 도 4 및 도 5에는 주행 시간의 경과에 따른 측정 전류와 전압의 변화 결과가 개시되어 있는 바, 주행 시간의 증가에 따라 전반적으로 전류값과 전압값이 감소하는 것을 알 수 있다. 도 6 및 도 7에는 주행 거리에 따른 측정 전류와 전압의 변화 결과가 개시되어 있는 바, 주행 거리의 증가에 따라 마찬가지로 전류값과 전압 값이 감소하는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 속도, 시간, 거리 등의 주행 조건으로 주행 스케줄을 설정하여, 전류, 전압 등 테스트 전지의 소망하는 정보를 얻을 수 있다.

도 8에는 테스트 대상체로서 전기자전거가 장착된 본 발명의 하나의 실시예에 따른 섀시 다이나모 미터의 모식도가 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 섀시 다이나모 미터(100)는, 전륜 회전 롤러(107), 후륜 회전 롤러(102), 제 1 전기 구동부로서의 앞바퀴 구동 모터(145) 또는 뒷바퀴 구동 모터(146), 제 2 전기 구동부로서의 파우더 브레이크 또는 전기모터(142), 제 3 전기 구동부로서의 AC 모터(161), 하중부(103), 테스트 전지부로서의 이차전지(142), 다수의 센싱부들(도시하지 않음), 제어부(151), 디스플레이부(171), 저장부로서의 데이터베이스(181)를 포함하고 있다.

전륜 회전 롤러(107)는, 프레임(101) 상에 설치된 LM 레일(130)을 따라 전후로 이동할 수 있는 LM 블록(131)에 장착되어 있는 반면에, 후륜 회전 롤러(102)는 프레임(101) 상에 고정되어 있다. 따라서, 전기자전거의 앞바퀴(105)와 뒷바퀴(106)의 간격에 맞추어 회전 롤러들(107, 102)의 위치를 정밀하게 조절할 수 있다.

앞바퀴 구동 모터(145)와 뒷바퀴 구동 모터(146)는 전기자전거의 형태에 따라 하나만이 선택적으로 설치될 수도 있고, 모두 설치될 수도 있다. 도면에서는 이해의 편의를 위해 이들을 모두 도시하였다.

파우더 브레이크 또는 전기모터(142)는 전기자전거의 뒷바퀴(106), 정확하게 는 후륜 회전 롤러(102)에 부하 토크를 제공하도록 설치되어 있다. 따라서, 제어부(151)로부터의 신호에 따라 필요한 부하 토크를 후륜 회전 롤러(102)에 제공한다.

AC 모터(161)는 PAS 방식의 전기자전거 테스트시 인간에 의한 구동력을 대신 전달할 수 있게 되는 바, 프레임(101)에 장착된 상태에서 V-벨트(109)를 사용하여 전기자전거의 페달 또는 스플라킷에 연결된다.

전기자전거가 섀시 다이나모 미터(100)에 장착된 상태에서 정밀한 조건 설정과 안정적인 테스트가 가능할 수 있도록, 대략 사람의 체중에 해당하는 하중을 인가해 주는 하중부(103), 하중부(103)를 지지해 주는 역할을 하는 지지대(104), 테스트 과정에서 뒷바퀴(106)가 좌우 방향으로 흔들림 현상을 방지하기 위한 좌우 흔들림 방지장치(121), 흔들림 방지장치(121)를 지지하기 위한 보조 지지대(120)가 추가로 포함되어 있다.

섀시 다이나모 미터(100)는 테스트 방법에 따라 스쿠터 타입의 테스트 방식과 PAS 타입의 테스트 방식으로 구분할 수 있다.

우선, 스쿠터 타입의 테스트 방식에서는, 이차전지인 테스트 전지(142)의 전원을 가지고 전기자전거의 구동력을 전적으로 제공할 수 있도록, 컨트롤 입력부(140)를 통해 소정의 조건을 입력하면, 컨트롤 신호가 접속부재(141)를 통해 테스트 전지(142)로 전달되고, 테스트 전지(142)에서 발생된 전력은 앞바퀴 접속부재(143) 또는 뒷바퀴 접속부재(144)를 통해, 앞바퀴 구동 모터(145) 및/또는 뒷바퀴 구동 모터(146)에 전달된다.

앞바퀴 및/또는 뒷바퀴 구동 모터(145, 146)에 전달된 전력은 앞바퀴(105)와 뒷바퀴(106)를 회전시키게 되고, 뒷바퀴(106)와 접촉되어 있는 롤러(152)의 회전력을 해당 센서(도시하지 않음)가 감지하여, 감지신호가 제어부(151)로 전달된다.

제어부(151)로 전달된 정보는 시각 또는 청각적으로 디스플레이부(171)에서 표시되고, 측정된 데이터는 데이터베이스(181)에 저장된다. 예를 들어, 전기원동기 바퀴의 회전 속도는 롤러의 원주길이에 롤러의 회전 속도를 곱하여 구해진다.

또 다른 전지 테스트 방식인 PAS 방식에서는, 구동력이 사람이 바퀴를 구르는 힘을 대신하여 AC 모터부(161)에 의해 구동 롤러(112)로 전달된다. 구동 롤러(112)로 전달된 구동력은 V 벨트(109)를 통해 전기자전거의 스플라킷(108)을 회전시키고, 그러한 회전력은 체인(110)을 통해 뒷바퀴(106)로 전달되어 뒷바퀴(106)가 회전하게 된다.

뒷바퀴(106)의 회전은 그것에 접촉되어 있는 후륜 회전 롤러(152)를 회전시키게 되고, 앞서 설명한 바와 같은 과정으로, 감지신호가 제어부(151)로 전달되고, 제어부(151)로 전달된 정보는 디스플레이부(171)와 데이터베이스(181)로 전달된다.

테스트 전지(142)의 전류, 전압, 방전 정도 등은 제어부(151)로 전달되어, 속도 등과 같은 전기자전거의 구동 조건, 기울기 등의 지표면 조건 등에 따라, 테스트 전지(142)의 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명의 내용을 상기에서 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이 다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 방법은 실제 주행과 같은 조건으로 시뮬레이션 시험을 하여 주행중에 발생할 수 있는 문제점이나 위험성을 사전에 미리 확인하여 수정할 수 있으며, 상기 전기원동기의 전지 성능 평가 방법을 통해 전기원동기가 속력을 낼 수 있는 최고속도, 권장되는 주행 거리, 사용 방법, 사용시간 및 사용시 주의점 등을 파악할 수 있게 된다.

Claims

원동기의 구동시 전지에 의한 구동력이 부분적 또는 전체적으로 제공되는 이륜 또는 삼륜 원동기에서 구동 전지의 작동 성능을 다이나모 미터에 의해 테스트하는 방법으로서,

(i) 회전 롤러부, 전기 구동부, 하중부, 테스트 전지부, 센싱부, 제어부 및 디스플레이부로 구성된 섀시 다이나모 미터에 전기원동기를 설치하는 과정;

(ii) 전기원동기의 전륜 회전 롤러부와 뒷바퀴의 회전 롤러부를 상호 연동시키는 과정;

(iii) 전기원동기의 종류를 스쿠터 방식 또는 PAS 방식으로 설정하는 과정;

(iv) 시간, 거리 및 속도로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 주행 조건을 포함하는 주행 스케줄을 설정하는 과정;

(v) 전지의 전류 및 전압과 원동기의 회전 토크 및 속도로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 설정요소를 포함하는 컷오프 조건을 설정하는 과정; 및

(vi) 상기 컷오프 조건들 중의 적어도 하나의 설정요소에 도달하지 않는 범위에서 주행 스케줄에 따라 다이나모 미터를 작동시키면서, 전지의 전류 및 전압과 원동기의 회전 토크 및 속도로 이루진 군에서 선택된 적어도 하나의 정보를 검출하는 과정;

을 포함하는 것으로 구성된 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 과정(iv)에서 주행 스케줄의 설정시 경사면 주행 조건이 추가로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 방법
제 1 항에 있어서, 상기 과정(iii)에서 전지의 전원이 원동기의 구동력을 전적으로 제공하는 스쿠터 방식의 전기자전거로 설정하고, 상기 과정(iv)에서 시간 및 속도를 주행조건으로 하는 주행 스케줄을 설정하며, 상기 과정(v)에서 전지의 전류 및 전압으로 컷오프 조건을 설정하는 것을 특징으로 하는 방법
제 3 항에 있어서, 상기 테스트 전지의 최고속도를 확인하는 시험을 우선적으로 수행하고, 상기 최고속도를 기준으로 단계적으로 줄어드는 속도들을 선택하여 주행조건으로서 속도모드들을 설정하는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 과정(iii)에서 전지의 전원이 인적 구동력을 부분적으로 지원하는 PAS 방식의 전기자전거로 설정하고, 상기 과정(iv)에서 시간 또는 거리를 주행조건으로 하는 주행 스케줄을 설정하며, 상기 과정(v)에서 전지의 전류 및 전압과 자전거의 속도를 컷오프 조건으로 설정하는 것을 특징으로 하는 방법
제 5 항에 있어서, 상기 PAS 방식의 전기자전거는 전기 구동력이 앞바퀴 및/또는 뒷바퀴에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법
제 1 항에 있어서, 상기 과정 (vi)에서 속도에 따른 전류값, 시간에 따른 전류 및 전압값, 거리에 따른 전류 및 전압값, 최고 속도에서의 전류값, 및 최고 속도에서 주행 가능한 거리의 적어도 하나에 대한 정보를 얻는 것을 특징으로 하는 방법
제 7 항에 있어서, 상기 정보를 바탕으로 당해 테스트 원동기에 사용되는 전지의 최고속도, 권장 주행거리 및 사용시간의 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 방법
제 1 항에 있어서, 상기 섀시 다이나모 미터는,

(a) 대상체의 앞바퀴와 뒷바퀴가 회전 가능한 상태로 탑재될 수 있도록 구성된 각각 1 쌍의 회전 롤러부(전륜 회전 롤러부 및 후륜 회전 롤러부);

(b) 대상체의 앞바퀴 및/또는 뒷바퀴에 회전 구동력을 제공하는 제 1 전기 구동부;

(c) 대상체의 앞바퀴 또는 뒷바퀴에 부하 토크를 제공하는 제 2 전기 구동부;

(d) 대상체에 하중 부하를 가하는 하중부;

(e) 상기 제 1 전기 구동부에 전력을 공급하는 테스트 전지부;

(f) 상기 대상체, 전기 구동부들, 하중부 및 전지부의 구동 또는 작동 정보 들을 수집하는 다수의 센싱부들;

(g) 상기 구성요소들의 구동 내지 작동을 제어하고 테스트 정보를 처리하는 제어부; 및

(h) 상기 제어부로부터의 정보를 시각 및/또는 청각 정보로 표시하는 디스플레이부;

를 포함하는 것으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 제 2 전기 구동부는 평지면 주행 시뮬레이션에서 기본 양(+) 부하 토크를 제공하며, 상향 경사면 주행 시뮬레이션에서 증가된 양(+) 부하 토크를 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 제 2 전기 구동부는 하향 경사면 주행 시뮬레이션에서 부하 토크를 제공하지 않거나 및/또는 음(-) 부하 토크를 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 하중부는 원동기에 탑승한 사람의 몸무게를 고려하여 원동기 자체에 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, PAS 방식 전기원동기의 테스트에서 뒷바퀴, 앞바퀴, 또는 뒷바퀴 및 앞바퀴에 인적 구동력에 대응하는 회전력을 제공하는 제 3 전기 구동부 가 추가로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 제 1 전기 구동부는 전기원동기의 주행에 필요한 전력을 제어부로부터 공급받고, PAS 방식 전기원동기를 테스트 대상체로 할 때, 제어부의 작동에 의해 테스트 전지부로부터 전력을 추가로 공급받는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항에 있어서, 상기 테스트 전지부는 입출력이 가능한 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 방법.