KR20110009431A - 지피에스를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치 - Google Patents

지피에스를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치 Download PDF

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Abstract

GPS로부터의 지리정보와 자이로 센서로부터의 경사각 정보를 수신하여 부하가 많이 걸리는 곳에서는 전력을 크게 하고 부하가 많이 걸리지 않는 곳에서는 전력을 적게 하도록 함으로써 소모전력을 절약할 수 있는 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치 및 방법이 개시된다. 본 소비 전력 변환 장치는 GPS위성으로부터 전기 스쿠터의 위치정보를 얻는 GPS수신기; 상기 전기 스쿠터의 현재의 경사각 정보를 얻는 자이로 센서; 3차원적인 지리정보 및 지명정보를 포함하고, 상기 GPS수신기로부터 상기 위치정보를 그리고 상기 자이로 센서로부터 상기 경사각 정보를 수신하며, 상기 수신된 상기 위치정보, 상기 경사각정보, 및 상기 포함된 지리정보를 통해 상기 전기 스쿠터의 현재 운행지점이 경사구간인지를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 전력변환을 요청하는 GIS부; 및 상기 GIS부로부터의 요청에 따라 상기 전기 스쿠터의 배터리로부터 모터로 공급되는 전력을 변환하는 제어부를 포함한다.

Description

지피에스를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치{POWER MANAGEMENT DEVICE FOR ELECTRIC SCOOTER USING GPS}
본 발명은 전기적 운송수단의 배터리 전력을 절약하기 위한 소비 전력 관리 분야에 관한 것이고, 보다 상세하게는 GPS로부터의 지리정보와 자이로 센서로부터의 경사각 정보를 수신하여 부하가 많이 걸리는 곳에서는 전력을 크게 하고 부하가 많이 걸리지 않는 곳에서는 전력을 적게 하도록 함으로써 소모전력을 절약할 수 있는 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치에 관한 것이다.
종래, 이용이 간편하고 유지비가 적게 드는 스쿠터가 단거리 운송수단으로서 인기를 끌고 있다. 이러한 스쿠터는 사용하는 에너지 형태에 따라 휘발료 등의 연료를 이용하는 일반적인 형태의 스쿠터와 전기를 이용하는 전기 스쿠터로 나눌 수 있다.
일반적인 형태의 스쿠터는 휘발료 등의 연료를 이용하므로 대기오염의 염려와 유지비가 전기 스쿠터에 비해 많이 든다는 문제점이 있다.
이에 비하여 전기 스쿠터는 에너지원으로서 전기를 이용하므로 일반적인 형태의 스쿠터와 달리 대기오염의 염려가 없고 내부에 포함된 배터리를 충전하여 사용하므로 유지비가 적게 든다는 장점이 있다.
그러나 이러한 종래의 전기 스쿠터는 배터리를 충전하는데 시간이 많이 걸리고 방전시간이 짧아 이동거리가 길지 않다는 문제점이 있다. 더욱이, 일반적인 형태의 스쿠터와 달리 배터리가 완전 방전되었을 때 바로 충전할 수 있는 충전소가 없다는 문제가 있다.
따라서 이러한 종래의 전기 스쿠터의 문제를 해소하기 위해서는 배터리 용량이 현저히 개선되거나 한정된 배터리 용량을 효과적으로 제어/관리하여 배터리의 방전시간을 길게 할 필요가 있다.
현재 배터리 용량을 개선하는 기술이 연구되고 있지만 특별히 바로 상용으로 적용할 수 있을 정도로 발전된 형태의 기술은 나오고 있지 않다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 고안된 것으로서 본 발명의 일 목적은 종래의 전기 스쿠터의 전력 관리를 효과적으로 수행하여 배터리 시간을 획기적으로 개선할 수 있는 신규의 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 태양에 따라 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치가 제공되고, 상기 소비 전력 변환 장치는 GPS위성으로부터 전기 스쿠터의 위치정보를 얻는 GPS수신기; 상기 전기 스쿠터의 현재의 경사각 정보를 얻는 자이로 센서; 3차원적인 지리정보 및 지명정보를 포함하고, 상기 GPS수신기로부터 상기 위치정보를 그리고 상기 자이로 센서로부터 상기 경사각 정보를 수신하며, 상기 수신된 상기 위치정보, 상기 경사각정보, 및 상기 포함된 지리정보를 통해 상기 전기 스쿠터의 현재 운행지점이 경사구간인지를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 전력변환을 요청하는 GIS부; 및 상기 GIS부로부터의 요청에 따라 상기 전기 스쿠터의 배터리로부터 모터로 공급되는 전력을 변환하는 제어부를 포함한다.
상기 GPS수신기와 상기 GIS부간의 통신 인터페이스로서 RS-232를 이용하고 상기 자이로 센서와 상기 GIS부간의 통신 인터페이스로서 SPI를 이용할 수 있다.
상기 자이로 센서는 2개가 제공되어 2축 각속도 센서로 구성될 수 있다.
상기 GIS부는 상기 GPS수신기 및 상기 자이로 센서와의 인터페이싱을 제공하는 인터페이스부, 상기 3차원적인 지리정보 및 지명정보, 상기 위치정보, 상기 경사각 정보, 및 부담 경사각 정보를 저장하는 데이터베이스, 상기 데이터베이스에 저장된 상기 전기 스쿠터의 현재의 경사각 정보와 상기 부담 경사각 정보를 상호 비교하여 상기 전기 스쿠터의 현재의 경사각이 상기 부담 경사각 이상인지를 판단하는 경사 정도 판단부, 및 상기 경사 정도 판단부에 의한 판단 결과에 따라 상기 제어부에 전력 변환을 요청하는 외부 출력부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제어부의 전반적 제어를 수행하는 중앙처리부, 상기 중앙처리부를 프로그램하기 위한 포트로 사용되고 상기 모터의 부하에 따른 전압, 전류, 및 온도를 포함하는 데이터를 모니터링하고 데이터베이스화하는 통신 인터페이스부, 및 상기 배터리와 상기 모터사이에 위치하여 상기 배터리로부터 상기 모터로의 전력 공급을 상기 중앙처리부의 제어에 따라 온/오프하는 스위치를 포함할 수 있다.
상기 중앙처리부는 INT, A/D변환기, 데이터 메모리, EEPROM, PWM, 통신포트, 및 프로그램 메모리를 포함하는 CPU이고 명령어 등으로 제어될 수 있다.
상기 중앙처리부는 MEGA128로 4Mhz 동작시 소비전류가 20mA, A/D 변환기의 분해능이 10bit, 그리고 53개의 제어포트를 갖는 CPU로 구현될 수 있다.
상기 A/D 변환기의 전원공급과 기준 전압을 만들기 위한 회로로 2.5V의 전압을 사용할 수 있다.
상기 스위치는 상기 모터에 필요로 하는 전력량에 따라, MOS FET의 GATE에 PWM 신호제어를 통하여 FET의 DRAIN 과 SOURCE 간 흐르는 전류량을 조절하고 스위칭하는 고속 전력 FET 스위치일 수 있다.
상기 제어부는 상기 제어부의 동작 상태를 나타내기 위한 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따라 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치를 이용한 소비 전력 변환 방법이 제공되고 상기 소비 전력 변환 방법은 GPS수신 기로부터 GIS부로 상기 전기 스쿠터의 현재의 위치정보를 전송하는 단계; 자이로 센서로부터 GIS부로 상기 전기 스쿠터의 현재 경사각을 포함하는 경사각 정보를 전송하는 단계; 상기 GIS부가 상기 수신된 상기 위치정보 및 상기 경사각 정보를 저장하고 상기 위치정보와 상기 GIS부에 미리 저장된 3차원적인 지리정보를 상호비교하여 상기 위치정보에 따른 위치에서의 부담 경사각을 검색하는 단계; 상기 GIS부가 상기 검색된 부담 경사각과 상기 저장된 상기 전기 스쿠터의 경사각을 상호 비교하는 단계; 상기 GIS부가 상기 비교 결과에 따라 제어부로 전력 변환을 요청하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 GIS부로부터의 전력 변환 요청에 따라 배터리로부터 모터에 공급되는 전력을 제어하여 상기 전기 스쿠터의 구동력을 증감시키는 단계를 포함한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치에 따르면, GPS와 자이로 센서를 이용하여 GPS로부터는 지리정보를 얻고 자이로 센서로부터는 경사각 정보를 얻어 이를 이용하여 전기 스쿠터가 오르막을 운행시에는 소모 전력을 증가시키고 평지나 내리막을 운행시에는 소모 전력을 감소시키는 것과 같은 전력 관리를 수행함으로써 소모 전력을 현저히 절약하고 따라서 전기 스쿠터의 배터리 시간을 획기적으로 증가시킬 수 있다.
이하 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 참조로 하는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치(이하, 간단히 '소비 전력 변환 장치'라 한다)의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치에 포함된 GIS부와 2개의 자이로 센서가 SPI를 통해 접속되어 있는 것을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소비 전력 변환 장치(1)는 GPS수신기(10), 자이로 센서(20), GIS부(30), 및 제어부(40)를 포함한다.
상기 GPS수신기(10)는 전기 스쿠터의 현재의 위치정보를 얻기 위해서 제공된다. GPS수신기(10)는 예컨대 3개 이상의 (도시 안된) GPS위성으로부터 송출된 신호를 수신하여 상기 GPS위성과 GPS수신기(10)의 위치를 결정한다.
또한 GPS수신기(10)는 GPS위성에서 송출된 신호와 GPS수신기(10)에서 수신된 신호의 시간차를 측정하여 GPS위성과 GPS수신기(10) 사이의 거리를 구할 수 있다.
GPS위성으로부터 송출된 신호에는 GPS위성의 위치에 대한 정보가 포함되어 있고 따라서 최소 3개의 GPS위성과의 거리와 각각의 GPS위성의 위치를 알게 되면 삼각 측량법을 이용하여 GPS수신기(10)의 위치정보를 계산할 수 있다.
이렇게 계산된 GPS수신기(10)의 위치정보는 예컨대, RS-232등의 시리얼 통신을 통해 GIS부(30)로 전송될 수 있다. 다만, RS-232를 통한 위치정보의 전송은 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않고 USB (Universal Serial Bus) 또는 패러럴 통신 등의 여타 유선 통신, 및 무선랜, 블루투스, 지그비 등 무선통신 방식을 이용하여 전송될 수 있다.
상기 자이로 센서(20)는 전기 스쿠터의 현재 운행위치에서의 경사각 정보를 출력할 수 있다.
이러한 자이로 센서(20)는 전기 스쿠터의 각속도를 측정하는 센서일 수 있고, 한 축을 기준으로 단위시간에 물체가 회전한 각도의 값을 수치로 환산하여 출력하는 센서일 수 있다.
상기 자이로 센서(20)는 전기 스쿠터가 운행할 때 생기는 코리올리의 힘으로부터 관성계에 작용하는 각속도를 감지할 수 있다. 자이로 센서(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, SPI (Serial Peripheral Interface)를 통해 GIS부(30)와 접속되어 전기 스쿠터의 경사각 정보를 GIS부(30)에 전송할 수 있다.
다만, SPI를 통한 경사각 정보의 전송은 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않고 RS-232, USB (Universal Serial Bus) 또는 패러럴 통신 등의 여타 유선 통신, 및 무선랜, 블루투스, 지그비 등 무선통신 방식을 이용하여 전송될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, SPI로 연결이 가능한 2개의 자이로 센서(20)가 제공되는 2축 각속도 센서로서 구성될 수 있다.
상세하게는, 도 2에 도시된 바와 같이 2 개의 자이로 센서(20)로 X 및 Y축의 2축을 구성하고 있다. 여기서, SPI 통신을 위한, 라인 (1) 및 (2)는 GIS부(30)가 SPI 통신으로 데이터를 주고받기 원하는 자이로 센서(20)를 선택하기 위한 선택 포트일 수 있고 라인 (3)은 데이터를 주고받는데 필요한 동기 시간을 맞추기 위한 클록 신호선일 수 있으며, 라인 (4)는 GIS부(30)로부터 자이로 센서(20)로 데이터 명령을 보내기 위한 신호선일 수 있고, 그리고 라인 (5)는 자이로 센서(20)로부터 GIS부(30)로 데이터를 받기 위한 데이터 신호선일 수 있다.
다만, 상기는 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 특별히 제한되지 않고 3축, 4축 등 다양한 각속도 센서로 구성될 수 있고 다른 주지의 통신 형태 또한 가능하다.
상기 GIS부(30)는 3차원적인 지리정보와 지명 정보를 내부에 포함하고, 상기한 GPS수신기(10)로부터 전기 스쿠터의 위치정보를 상기 자이로 센서(20)로부터 전기 스쿠터의 경사각 정보를 수신하고, 상기 수신된 위치정보, 경사각 정보, 및 내부에 포함된 3차원적인 지리정보를 통해 전기 스쿠터가 현재 운행하고 있는 지점이 경사구간인지를 주기적으로 판단한다.
또한, GIS부(30)는 그 판단결과 및 상기 자이로 센서(20)로부터의 경사각 정보를 이용하여 현재의 경사구간의 경사가 소정의 경사이상이라고 판단하면, 예컨 대, 현재의 경사구간의 경사가 전기 스쿠터에 부하를 많이 줄 수 있는 정도의 경사라고 판단하는 경우는, 예컨대, RS-232 통신을 통해서 제어부(40)에 전력 변환을 요청한다.
상기 GIS부(30)에 대한 보다 자세한 설명은 도 3을 참조로 후술한다.
또한 상기 RS-232를 통한 제어부(40)로의 요청은 예시적인 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않고 USB (Universal Serial Bus) 또는 패러럴 통신 등의 여타 유선 통신, 및 무선랜, 블루투스, 지그비 등 무선통신 방식을 이용하여 요청할 수 있다.
상기 제어부(40)는 GIS부(30)로부터의 전력 변환 요청에 따라 배터리(50)로부터 모터(60)에 공급되는 전력을 모터와 배터리 사이에 위치한, 예컨대 고속 전력 FET 스위치를 제어함으로써 조절하여 예컨대 전기 스쿠터가 경사구간을 오를 때 구동력을 크게 하고 속도를 낮추는 종감속 제어를 수행한다.
여기에 사용된 배터리(50)는 예컨대 리튬이차전지를 직병렬 조합하여 구성될 수 있고 예컨대 출력 전력 1KW급 배터리일 수 있다.
또한 여기에 사용된 모터(60)는 예컨대 전기 스쿠터용 출력 1KW급 BLDC모터로서, 예컨대 36V, 2OA 구동 모터일 수 있다.
아울러, 상기 제어부(40)에 대한 보다 자세한 설명은 도 3을 참조로 후술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치에 포함된 GIS부의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 GIS부(30)는 인터페이스부(31), 데이터베이스(32), 경사 정도 판단부(33), 및 외부 출력부(34)를 포함할 수 있다.
상기 인터페이스부(31)는 상기 GPS수신기(10) 및 자이로 센서(20)와 GIS부(30)의 인터페이싱을 수행한다. 이러한 인터페이싱은 GPS수신기(10) 및 자이로 센서(20)와 GIS부(30)간의 신호 호환이 가능하도록 하는 신호 변환을 포함할 수 있다.
상기 데이터베이스(32)는 3차원적인 지리정보 및 각각의 지점에서의 지명 정보를 포함하는 제 1 데이터베이스부(32a), 상기 GPS수신기(10)로부터 수신된 위치정보를 저장하기 위한 제 2 데이터베이스부(32b), 상기 자이로 센서(20)로부터 수신된 경사각 정보를 저장하기 위한 제 3 데이터베이스부(32c), 및 전기 스쿠터의 현재의 경사가 전기 스쿠터에 부하를 많이 줄 수 있는 경사라 판단될 수 있는 경사각 정보(이하, '부담 경사각 정보'라 한다)를 저장하기 위한 제 4 데이터베이스부(32d)를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 데이터베이스(32)를 각각 제 1 데이터베이스부(32a), 제 2 데이터베이스부(32b), 제 3 데이터베이스부(32c), 및 제 4 데이터베이스부(32d)를 포함하는 것으로 구성하고 있지만 이는 예시적인 것으로 다른 다양한 방식으로 구성할 수도 있다. 예컨대, 상기와 같이 데이터베이스(32)를 4개의 별개의 데이터베이스부로 구성하지 않고 하나의 데이터베이스 내에 상기 지리정보와 지명정보, 상기 위치정보, 상기 경사각 정보, 및 상기 부담 경사각 정보를 구분되고 정렬되도록 저장하도록 구성할 수도 있고 특별히 제한되지 않는다.
상기 경사 정도 판단부(33)는 상기 제 3 데이터베이스부(32c)에 저장된 전기 스쿠터의 현재의 경사각 정보와 상기 제 4 데이터베이스부(32)에 저장된 부담 경사각 정보를 상호 비교하여 전기 스쿠터의 현재의 경사각이 부담 경사각이상인지를 판단한다.
또한 경사 정도 판단부(33)는 상기 부담 경사각이 현재의 경사각이상이면 외부 출력부(34)에게 이를 알리는 역할을 한다.
상기 외부 출력부(34)는 상기 경사 정도 판단부(33)로부터의 알림에 응하여 제어부(40)에 전력 변환을 요청한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치에 포함된 제어부의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(40)는 중앙처리부(41), 통신 인터페이스부(42), 및 고속 전력 FET 스위치(43)을 포함할 수 있다.
상기 중앙처리부(41)는 제어부(40)의 전반적 제어를 수행하는 역할을 한다. 이러한 중앙처리부(41)는 일반적 형태의 CPU (Central Processing Unit)일 수 있고, INT, A/D변환기, 데이터 메모리, EEPROM, PWM, 통신포트, 및 프로그램 메모리를 포함할 수 있고, 명령어 등에 의해 제어될 수 있다.
상기 중앙처리부(41)는 예컨대, MEGA128로 4Mhz 동작시 소비전류가 20mA, A/D 변환기의 분해능이 10bit, 그리고 53개의 제어포트를 갖는 CPU로 구현될 수 있다. 여기서, A/D 변환기의 전원공급과 기준 전압을 만들기 위한 회로로 예컨대 2.5V의 전압을 사용할 수 있다.
상기 통신 인터페이스부(42)는 예컨대 중앙처리부(41)를 프로그램하기 위한 포트로 사용될 수 있고, 모터(60)의 부하에 따른 전압 및 전류, 온도 등의 데이터를, 예컨대 (도시 안된) PC (Personal Computer)로부터 모니터링과 데이터베이스화하며 (도시 안된) 계측기를 원격제어할 수 있다.
상기 고속 전력 FET 스위치(43)는 배터리(50)와 모터(60)사이에 위치하여 배터리(50)로부터 모터(60)로의 전력 공급을 상기 중앙처리부(41)의 제어에 따라 온/오프한다.
고속 전력 FET 스위치(43)는 모터(60)에 필요로 하는 전력량에 따라, 예컨대 MOS FET의 GATE에 PWM 신호제어를 통하여 FET의 DRAIN 과 SOURCE 간 흐르는 전류량을 조절하고 스위칭할 수 있다.
상기한 제어부(40)는 예컨대 제어부(40)의 동작 상태를 나타내기 위한 디스플레이부(44)를 더 포함할 수 있다. 이러한 디스플레이부(44)는 예컨대 40개의 문자, 4라인의 LCD (Liquid Crystal Display) 또는 OLED (Organic Light Emitting Device) 등일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치의 일 동작예를 도 5를 참조로 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치의 일 동작예를 도시한 흐름도이다. 도 5에서는 예시적으로 전기 스쿠터가 부담 경사각이상의 경사각을 갖는 경사지점을 운행할 때의 전력 변환이 수행되는 예를 설명하고 있지만 본 원리는 부담 경사각이하의 경사각을 갖는 경사지점 또는 평지에서의 전력 변환에도 마찬가지로 적용됨은 당연하다.
도 5를 참조하면, 전기 스쿠터가 소정의 부담 경사각 이상의 경사지점을 운행시에, GPS수신기(10)는 GIS부(30)로 전기 스쿠터의 현재의 위치정보를 전송한다(단계S10).
이와 더불어, 자이로 센서(20)는 전기 스쿠터의 현재 경사각을 포함하는 경사각 정보를 GIS부(30)로 전송한다(단계S20).
상기 GPS수신기(10) 및 상기 자이로 센서(20)로부터 전기 스쿠터의 현재의 위치정보 및 경사각 정보를 각각 수신한 GIS부(30)는 상기 위치정보를 제 2 데이터베이스부(32b)에 그리고 상기 경사각 정보를 제 3 데이터베이스부(32c)에 저장하고(단계S30) 상기 위치정보와 제 1 데이터베이스부(32a)에 저장된 3차원적인 지리정보를 상호비교하여 상기 위치정보에 따른 위치에서의 부담 경사각을 제 4 데이터베이스부(32d)를 통해 검색한다(단계S40).
다음, GIS부(30)는 상기 검색된 부담 경사각과 상기 제 3 데이터베이스부(32c)에 저장되어 있는 경사각을 상호 비교한다(단계S50).
만일 현재의 전기 스쿠터의 경사각이 부담 경사각 이상이면 GIS부(30)는 외부 출력부(34)를 통해 제어부(40)로 전력 변환을 요청한다(단계S60).
제어부(40)는 상기 GIS부(30)로부터의 전력 변환 요청에 따라 배터리(50)로부터 모터(60)에 공급되는 전력을 고속 전력 FET 스위치(43)로 제어하여 구동력을 증가시킨다(단계S70).
이러한 과정을 통해 모터(60)에 공급되는 전력은 증가하고 따라서 전기 스쿠터는 경사가 높은 경사지점을 용이하게 올라갈 수 있다.
상기한 단계(S10 내지 S70)은 일정한 주기로 반복되어 수행될 수 있다.
상기 실시예는 전기 스쿠터의 현재의 경사가 부담 경사각이상일 경우 수행되는 프로세스를 설명하였지만, 그 역 또한 성립한다.
예컨대, 만일, 경사가 부담 경사보다 낮거나 평지를 전기 스쿠터가 운행시에는 제어부(40)는 상기 GIS부(30)로부터의 전력 변환 요청에 따라 배터리(50)로부터 모터(60)에 공급되는 전력을 고속 전력 FET 스위치(43)로 제어하여 구동력을 감소시킬 수 있다.
이렇게 함으로써, 전기 스쿠터가 오르막을 운행시에는 소모 전력을 증가시키고 평지나 내리막을 운행시에는 소모 전력을 감소시키는 것과 같은 전력 관리를 수행함으로써 소모 전력을 현저히 절약하고 따라서 전기 스쿠터의 배터리 시간을 획기적으로 증가시킬 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이고 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사 상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치의 블록도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치에 포함된 GIS부와 2개의 자이로 센서가 SPI를 통해 접속되어 있는 것을 도시한 블록도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치에 포함된 GIS부의 블록도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치에 포함된 제어부의 블록도; 및
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치의 일 동작예를 도시한 흐름도.

Claims (11)

  1. GPS위성으로부터 전기 스쿠터의 위치정보를 얻는 GPS수신기;
    상기 전기 스쿠터의 현재의 경사각 정보를 얻는 자이로 센서;
    3차원적인 지리정보 및 지명정보를 포함하고, 상기 GPS수신기로부터 상기 위치정보를 그리고 상기 자이로 센서로부터 상기 경사각 정보를 수신하며, 상기 수신된 상기 위치정보, 상기 경사각정보, 및 상기 포함된 지리정보를 통해 상기 전기 스쿠터의 현재 운행지점이 경사구간인지를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 전력변환을 요청하는 GIS부; 및
    상기 GIS부로부터의 요청에 따라 상기 전기 스쿠터의 배터리로부터 모터로 공급되는 전력을 변환하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 GPS수신기와 상기 GIS부간의 통신 인터페이스로서 RS-232를 이용하고 상기 자이로 센서와 상기 GIS부간의 통신 인터페이스로서 SPI를 이용하는 것을 특징으로 하는 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 자이로 센서는 2개가 제공되어 2축 각속도 센서로 구성되는 것을 특징으로 하는 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 GIS부는,
    상기 GPS수신기 및 상기 자이로 센서와의 인터페이싱을 제공하는 인터페이스부,
    상기 3차원적인 지리정보 및 지명정보, 상기 위치정보, 상기 경사각 정보, 및 부담 경사각 정보를 저장하는 데이터베이스,
    상기 데이터베이스에 저장된 상기 전기 스쿠터의 현재의 경사각 정보와 상기 부담 경사각 정보를 상호 비교하여 상기 전기 스쿠터의 현재의 경사각이 상기 부담 경사각 이상인지를 판단하는 경사 정도 판단부, 및
    상기 경사 정도 판단부에 의한 판단 결과에 따라 상기 제어부에 전력 변환을 요청하는 외부 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 제어부의 전반적 제어를 수행하는 중앙처리부,
    상기 중앙처리부를 프로그램하기 위한 포트로 사용되고 상기 모터의 부하에 따른 전압, 전류, 및 온도를 포함하는 데이터를 모니터링하고 데이터베이스화하는 통신 인터페이스부, 및
    상기 배터리와 상기 모터사이에 위치하여 상기 배터리로부터 상기 모터로의 전력 공급을 상기 중앙처리부의 제어에 따라 온/오프하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 중앙처리부는 INT, A/D변환기, 데이터 메모리, EEPROM, PWM, 통신포트, 및 프로그램 메모리를 포함하는 CPU이고 명령어 등으로 제어되는 것을 특징으로 하는 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 중앙처리부는 MEGA128로 4Mhz 동작시 소비전류가 20mA, A/D 변환기의 분해능이 10bit, 그리고 53개의 제어포트를 갖는 CPU로 구현되는 것을 특징으로 하는 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 A/D 변환기의 전원공급과 기준 전압을 만들기 위한 회로로 2.5V의 전압을 사용하는 것을 특징으로 하는 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 스위치는 상기 모터에 필요로 하는 전력량에 따라, MOS FET의 GATE에 PWM 신호제어를 통하여 FET의 DRAIN 과 SOURCE 간 흐르는 전류량을 조절하고 스위칭하는 고속 전력 FET 스위치인 것을 특징으로 하는 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 제어부의 동작 상태를 나타내기 위한 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치.
  11. GPS를 이용한 전기 스쿠터의 소비 전력 변환 장치를 이용한 소비 전력 변환 방법으로서,
    GPS수신기로부터 GIS부로 상기 전기 스쿠터의 현재의 위치정보를 전송하는 단계;
    자이로 센서로부터 GIS부로 상기 전기 스쿠터의 현재 경사각을 포함하는 경사각 정보를 전송하는 단계;
    상기 GIS부가 상기 수신된 상기 위치정보 및 상기 경사각 정보를 저장하고 상기 위치정보와 상기 GIS부에 미리 저장된 3차원적인 지리정보를 상호비교하여 상 기 위치정보에 따른 위치에서의 부담 경사각을 검색하는 단계;
    상기 GIS부가 상기 검색된 부담 경사각과 상기 저장된 상기 전기 스쿠터의 경사각을 상호 비교하는 단계;
    상기 GIS부가 상기 비교 결과에 따라 제어부로 전력 변환을 요청하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 GIS부로부터의 전력 변환 요청에 따라 배터리로부터 모터에 공급되는 전력을 제어하여 상기 전기 스쿠터의 구동력을 증감시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소비 전력 변환 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160071738A (ko) * 2014-12-12 2016-06-22 (주)에이텍티앤 하이브리드 차량의 운전 안내 시스템 및 방법
US10124693B2 (en) 2015-07-03 2018-11-13 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack and electric vehicle including the same

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