KR20110023238A - 전동식 자전거 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 자전거 및 그 제어방법에 관한 것으로, 이는 자전거의 기울기나 지형 및 주행속도 등을 파악해 오르막길 혹은 내리막길을 인식하고, 그 기울기에 따라 오르막길의 등반시 적절한 수치만큼 모터구동을 위한 전류량을 증대시키거나 내리막길의 하강시에는 회생제동을 위한 부하를 증가시켜 과속 방지와 더불어 배터리를 충전할 수 있도록 함으로써, 자전거 운전자의 편의성과 안전성을 동시에 제공하는 효과가 있게 된다.

Description

전동식 자전거 및 그 제어방법 {ELECTRIC BICYCLE AND CONTROL METHOD}

본 발명은 전체적으로 전동식 자전거에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자전거의 구동 또는 회생제동을 돕는 모터와, 이 모터에 전원을 인가하는 배터리, 자전거의 기울기를 알 수 있는 중력가속도센서 또는 도로의 지도 정보가 포함된 네비게이션이 설치되어서, 자전거의 기울기나 지형 등을 파악해 오르막길 혹은 내리막길을 인식하고, 그 기울기에 따라 오르막길의 등반시 적절한 수치만큼 모터구동을 위한 전류량을 증대시키거나 내리막길의 하강시에는 회생제동을 위한 부하를 증가시켜 과속 방지와 더불어 배터리를 충전할 수 있도록 함으로써, 자전거 운전자의 편의성과 안전성을 동시에 추구하도록 된 전동식 자전거 및 그 제어방법에 관한 것이다.

근래에, 운전자의 다리의 구동력이 페달에 전달됨으로써 뒷바퀴를 구동하는 수동구동시스템과, 운전자의 다리에 의한 구동력에 따라 상기 수동구동시스템에 보조 동력을 부가하는 모터구동시스템을 포함하는 전동식 자전거가 사용되고 있는바, 이러한 전동식 자전거는 운전자 다리의 구동력이 증가함에 따라 필요한 구동력 또는 에너지를 감소시키기 위해, 즉 운전자의 힘이 덜 들도록 모터의 출력이 증가하 게 되어 있다. 따라서, 모터의 출력은 다리의 힘에 비례하게 된다.

또한, 페달의 회전에 의해 발생하는 동력에다 보조 동력이 더해져 자전거의 속도는 점차 증대되므로 속도센서와 같은 보조 제어수단을 추가로 갖추어서, 예를 들어 주행속도가 시속 15Km 미만인 경우에는 모터의 출력이 최대로 증대되어 운전자 다리의 구동력과 동일한 정도의 보조 동력을 제공하고, 시속 15 ~ 25Km의 범위 내에서는 모터의 출력이 점차 감소하면서, 시속 25Km 이상에서는 모터의 작동이 멈추도록 제어하는 속도감응형 전동식 자전거가 개발되었다.

그러나, 자전거가 가파른 도로와 같은 경사로에서 주행되는 경우에, 전술한 전동식 자전거는 경사로의 기울기에 관계없이 단지 운전자 다리의 구동력에 기초하여 모터에 의한 보조 동력이 조정되기 때문에, 보조 동력을 적절히 발생시키지 못하는 문제점이 있었다.

더구나, 상기와 같은 전동식 자전거는 운전자의 판단에 따라 내리막길에서 브레이크를 사용하였고, 이로 인하여 내리막길에서는 잦은 브레이크의 사용으로 브레이크 패드의 마모가 심하였으며, 브레이크를 작동하지 않을 때에는 과속 사고의 위험이 있게 되는 등 그 제어에 어려움을 겪을 수 있는 문제점이 있었다.

또, 상기와 같은 전동식 자전거는 내리막길의 하강시에도 배터리가 소모되고 배터리를 자주 충전시켜야 하는 등 사용상의 불편함이 있음과 더불어, 배터리의 고중량 및 저효율이 문제점으로 되고 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명은 자전거의 기울기나 지형 및 주행속도 등을 파악해 오르막길 혹은 내리막길을 인식하고, 그 기울기에 따라 오르막길의 등반시 적절한 수치만큼 모터구동을 위한 전류량을 증대시키거나 내리막길의 하강시에는 회생제동을 위한 부하를 증가시켜 과속 방지와 더불어 배터리를 충전할 수 있도록 함으로써, 자전거 운전자의 편의성과 안전성을 동시에 추구하도록 된 지형적응형 전동식 자전거 및 그 제어방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 성취하기 위한 본 발명의 한 실시예는, 운전자의 다리의 구동력이 페달에 전달됨으로써 뒷바퀴를 구동하는 수동구동시스템과, 운전자의 다리에 의한 구동력에 따라 상기 수동구동시스템에 보조 동력을 부가하는 모터 및 배터리를 갖춘 모터구동시스템을 포함하는 전동식 자전거에 있어서, 자전거의 기울기를 알 수 있는 중력가속도센서와, 이 중력가속도센서로부터 자전거의 기울기에 대한 정보를 전달받아 오르막길 혹은 내리막길을 판단하여 모터의 구동을 제어하는 제어장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예는, 운전자의 다리의 구동력이 페달에 전달됨으로써 뒷바퀴를 구동하는 수동구동시스템과, 운전자의 다리에 의한 구동력에 따라 상기 수동구동시스템에 보조 동력을 부가하는 모터 및 배터리를 갖춘 모터구동시스템을 포함하는 전동식 자전거에 있어서, 중력가속도 감지부를 구비하고서, 이 중력가속도 감지부로부터 얻은 자전거의 기울기에 대한 정보에 의거 오르막길 혹은 내리막 길을 판단하여 모터의 구동을 제어하도록 된 네비게이션을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전동식 자전거의 제어방법은, 자전거에 장착된 네비게이션 또는 중력가속도센서를 이용하여 자전거의 기울기를 인식하는 단계와, 상기 인식된 기울기에 기초하여 자전거가 평탄길 또는 오르막길을 주행하는 것을 판단하여서 구동회로를 활성화시키는 단계와, 상기 인식된 기울기에 기초하여 자전거가 내리막길을 주행하는 것을 판단하여서 회생제동회로를 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 전동식 자전거의 구동 또는 회생제동을 돕는 모터와, 이 모터에 전원을 인가하는 배터리, 자전거의 기울기를 알 수 있는 중력가속도센서 또는 도로의 지도 정보가 포함된 네비게이션이 설치되어서, 자전거의 기울기나 지형 등을 파악해 오르막길 혹은 내리막길을 인식하고, 그 기울기에 따라 오르막길의 등반시 적절한 수치만큼 모터구동을 위한 전류량을 증대시키거나 내리막길의 하강시에는 회생제동을 위한 부하를 증가시켜 과속 방지와 더불어 배터리를 충전할 수 있도록 함으로써, 자전거 운전자의 편의성과 안전성을 동시에 제공하는 효과가 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전동식 자전거의 측면도이다. 이 전동식 자전거(100)는, 프레임(1)과, 이 프레임(1)의 앞쪽에 회전가능하게 위치된 앞쪽 포크(2)의 하단에 지지된 앞바퀴(3)와, 상기 앞쪽 포크(2)의 상단에 장착된 핸들(4)과, 상기 프레임(1)에서 대략 수직으로 뻗고 높이조절이 가능한 지지축(5)의 상단에 장착된 안장(6) 및, 상기 프레임(1)의 뒤쪽에 위치된 뒤쪽 포크(7)의 하단에 지지된 뒷바퀴(8)를 포함하고 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 전동식 자전거(100)는 상기 뒷바퀴(8)를 구동하는 수동구동시스템을 포함하고 있는바, 이 수동구동시스템은, 상기 프레임(1)의 하부에서 폭방향으로 뻗어 지지되는 크랭크샤프트(11)와, 크랭크(12)를 통해 상기 크랭크샤프크(11)에 연결된 페달(13)과, 상기 크랭크샤프트(11)에 연결된 제1스프로켓(14)과, 상기 뒷바퀴(8)의 허브에 설치된 제2스프로켓(15)과, 상기 제1스프로켓(14) 및 상기 제2스프로켓(15)의 둘레에 감겨 있는 체인(16)으로 이루어진다.

또, 본 발명의 제1실시예에 따른 전동식 자전거(100)는 상기 수동구동시스템에 보조 동력을 부가하는 모터구동시스템을 포함하고 있는바, 이 모터구동시스템은 보조 동력원을 제공하는 모터(21)와, 이 모터(21)에 전원을 인가하는 배터리(22) 등을 구비한다.

모터(21)는 뒷바퀴(8)의 허브와 동축(同軸)이 되도록, 뒤쪽 포크(7)에 구비된 장착브라켓(도시되지 않음)에 의해 지지된다. 높은 토크 및 낮은 마찰을 갖는 3상 브러시리스 모터를 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다. 이 모터(21)는 또한 뒤쪽 바퀴(8)의 허브와 동축 상에 놓이도록 설치된 고정자 및 회전자를 포함할 수 있다. 모터(21)는 체인(16) 및 제2스프로켓(15)에 의해 전달된 수동(다리)의 구동력에 부가되는 보조 동력을 발생시킨다. 경우에 따라, 모터(21)는 상기 크랭크샤프트(11)에 연동될 수 있게 프레임(1)에 설치될 수도 있다.

모터(21)에 동력을 공급하는 배터리(22)는 상기 지지축(5)의 뒤쪽에서 안장(6)의 아래에 장착된다. 배터리(22)는 별도의 지지수단, 예컨대 밴드 및 버클 또는 클립 등에 의해 지지축(5)에 고정될 수 있다.

한 쌍의 브레이크 레버(9)가 핸들(4)의 양쪽에 설치된다. 브레이크 레버(9)로부터 연장한 케이블(10)은 앞쪽 포크(2)에 고정된 앞바퀴 브레이크 및 뒤쪽 포크(7)에 고정된 뒷바퀴 브레이크에 연결된다. 또, 브레이크 레버(9)의 작동을 감지하는 브레이크 센서(29:도 2 및 도 4 참조)가 브레이크 레버(9)에 설치된다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전동식 자전거의 제어시스템을 개략적으로 나타낸 블록선도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 전동식 자전거(100)는 추가로 자전거의 기울기를 알 수 있는 중력가속도센서(23)와, 이 중력가속도센서(23)로부터 기울기에 대한 전기신호를 전달받고 이 기울기에 관한 정보에 기초하여 모터(21)의 구동을 제어하는 제어장치(24)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

자전거의 기울기를 감지하는 중력가속도센서(23)는 시중에서 구입가능한 것으로, 예컨대 안장(6)의 밑부분 또는 프레임(1)의 적절한 위치에 설치되는 것이 좋다.

중력가속도센서(23)로부터 자전거의 기울기에 대한 정보를 전달받도록 된 제어장치(24)는 후술하는 구동회로(25) 또는 회생제동회로(26) 중 하나를 활성화시키게 된다.

상기 제어장치(24)에 대한 중력가속도센서(23)나 모터(21)의 연결은 CAN과 같은 범용의 통신을 이용할 수 있다. 또한, 상기 제어장치(24)에는 속도센서(28) 및 브레이크센서(29)가 연결되어, 속도센서(28)로 검출된 속도정보 또는 브레이크센서(29)로부터 인지된 브레이크 작동정보에 따라 모터(21)의 구동을 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 전동식 자전거(100)는 구동회로(25)와 회생제동회로(26) 및 충전회로(27) 등을 포함할 수 있다.

구동회로(25)는 예컨대 모터(21)의 제어회로로 통상 이용되는 인버터 운전의 회로로 이루어져 모터(21)의 구동을 제어하고, 이 제어에 따라 모터(21)에 연결된 뒷바퀴(8)가 회전구동하게 된다. 더구나, 상기 기울기에 관한 정보에 기초하여 오르막길의 등반시에는 적절한 수치만큼 모터구동을 위한 전류량을 증대시키도록 할 수 있다.

회생제동회로(26)는 자전거가 내리막길을 하강하여 관성력에 의해 주행하게 되는 경우에 모터(21)에 유도되는 역기전력이 다시 인가되어 충전회로(27)를 통해 배터리(22)가 충전되면서 회생제동하게 한다. 충전회로(27)에서는, 상기 모터(21)에 유도된 역기전력이 충전 전압으로 조정된 후에 배터리(22)를 충전하여 전기에너지를 회수하게 된다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 전동식 자전거의 측면도이다. 이 제2실시예는 전술한 제1실시예의 제어장치와 중력가속도센서, 속도센서 등을 대신하여 통합제어식 네비게이션을 채용한 것을 제외하고, 나머지 구성이 거의 동일하므로 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제2실시예에 따른 전동식 자전거(200)는 도로의 지도 정보 및 자전거의 기울기를 알 수 있는 중력가속도 감지부(32)를 포함하여서, 이로부터 얻은 기울기에 관한 정보에 기초하여 모터의 구동을 제어하는 네비게이션(30)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 특히, 이 네비게이션(30)은 상기 제어장치의 기능을 모두 수행할 수 있는 통합제어식 네비게이션으로 되는 것이 바람직하다.

네비게이션(30)의 구성을 개략적으로 살펴보면, 이는 도 4에 도시된 바와 같이 제1통신부(31), 중력가속도 감지부(32), 위치 검출부(33), 주행거리 감지부(34), 소요시간 감지부(35), 기억부(36), 마이크로프로세서(40), 제2통신부(37) 등으로 구성된다.

제1통신부(31)는 GPS 위성 전파용, DMB, TV 및, 라디오 AM/FM 수신용 안테나를 네비게이션(30)에 내장되거나 외장형으로 장착하고, 다수의 인공위성으로부터 현재 자전거의 위치정보나 시각정보 등을 수신한다.

중력가속도 감지부(32)는 자전거의 앞뒤 기울기 또는 좌회전, 우회전 등을 감지하여 마이크로프로세서(40)로 전송하게 된다.

위치 검출부(33)는 제1통신부(31)를 통해 전송된 위도와 경도, 고도 등의 정보를 이용하여 자전거의 위치를 연산한다.

주행거리 감지부(34)는 위치 검출부(33)에서 연산된 자전거의 위치에서 운전자에 의해 입력된 목적지까지의 주행거리를 감지하여 마이크로프로세서(40)로 전송하게 된다.

소요시간 감지부(35)는 제1통신부(31)에서 수신한 현재의 시각정보와 주행거리 감지부(34)의 주행거리를 참조하여 속도를 연산해서 속도 또는 예상 소요시간을 마이크로프로세서(40)로 전달하게 된다. 이 소요시간 감지부(35)가 상기 속도센서(28)의 작동을 대신하여 수행할 수 있게 된다.

마이크로프로세서(40)는 네비게이션(30)의 전반적인 제어를 하게 된다. 입력부(39)를 통한 목적지의 정보를 입력받고 위치 검출부(33)에서 위치정보를 연산하여 기억부(36)의 지도 데이터에다 현재의 위치를 저장하게 된다. 또한, 경로 안내, 예컨대 소요시간 및 주행거리, 기울기 등에 관한 정보가 추가된 지도 데이터를 표시부(38)로 전송하여 디스플레이한다. 그리고, 마이크로프로세서(40)는 고도차 또는 기울기에 관한 정보에 기초하여 평탄길이나 오르막길 또는 내리막길 등에 대응되는 전기신호를 생성하여 제2통신부(37)로 전달하게 된다.

제2통신부(37)는 전달받은 상기 전기신호를 구동회로(25) 또는 회생제동회로(26)로 전송하게 된다. 제2통신부(37)는 범용의 근거리통신망을 이용할 수 있지만, 직접 연결방식으로 구현되는 것이 좋다.

기억부(36)는 소정의 지도 데이터를 저장하고, 시스템 운용 프로그램을 저장하게 된다. 여기서, 기억부(36)는 내장형 메모리, SD 카드, MMC 카드 또는 USB 메모리 스틱과 같은 착탈식 메모리로 구성될 수 있다.

입력부(39)는 사용자에 의한 입력 데이터, 예컨대 목적지의 정보, DMB나 TV 또는 라디오 등의 채널 입력, MP3의 재생 명령과 같은 정보를 입력받는다. 이때, 입력부(39)는 네비게이션의 공간 효율성을 위하여 별도의 키패드를 추가 구성하지 않고 표시부(38)의 터치스크린을 통해 제공하거나 별도의 리모콘을 제공하는 것이 바람직하다.

더불어, 브레이크센서(29)가 네비게이션(30)에 연결되어, 브레이크 작동정보가 마이크로프로세서(40)에 전달되게 하는 것이 좋다.

이러한 구성의 네비게이션(30)은 자전거(200)의 핸들(4) 위에 설치될 수 있다. 이때, 네비게이션(30)은 외부로 노출되어 있어 먼지나 비 또는 도난 방지를 위한 덮개가 설치될 수 있으며, 탈착형으로 구성하여 미사용시 안전하게 보관할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 전동식 자전거의 제어시스템을 개략적으로 나타낸 블록선도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 전동식 자전거(200)는 전술한 바와 같이 제1실시예의 제어장치와 중력가속도센서, 속도센서 등의 기능을 네비게이션(30)이 통합적으로 이행할 수 있으며, 자전거의 각종 정보를 전달받도록 된 네비게이션(30)이 구동회로(25) 또는 회생제동회로(26) 중 하나를 활성화시키게 되어 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예들에 따른 전동식 자전거의 제어방법에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 전동식 자전거를 제어하기 위한 기능을 도시하는 블록선도이다.

자전거가 주행 중에 있다고 가정한다. 이때, 중력가속도센서(23) 또는 네비게이션(30)의 중력가속도 감지부(32)에서 자전거의 기울기를 인식하게 된다.

이에 제어장치(24) 또는 네비게이션의 마이크로프로세서(40)는 기울기에 대한 정보를 입력받아, 자전거가 평탄길 상에 있는가를 판단하게 된다. 이는 예컨대 중력가속도센서(23) 또는 네비게이션의 중력가속도 감지부(32)에서 입력되는 데이터가 미리 설정된 기준값 또는 0의 허용오차 범위 내에 있는지를 비교 연산하여 판단하게 된다.

평탄길로 인식되면, 제어장치(24) 또는 네비게이션(30)은 구동회로(25)를 활성화시켜 모터(21)를 회전시키게 되고, 이 모터(21)의 회전력은 모터(21)와 연결된 뒷바퀴(8)로 전달되어 자전거에 보조 동력을 제공하게 된다.

평탄길에서의 자전거의 주행 패턴은 자전거가 점차 가속되어, 자전거가 일정속도로 주행하도록 설정된다. 운전자 다리의 구동력에 비례하여 보조 동력을 발생시키도록 모터를 제어하는 방법은 이미 널리 알려져 있으므로, 여기에서는 그 상세한 설명은 생략한다. 따라서, 본 명세서에서는 오르막길 및 내리막길에서의 제어에 대해 주로 상세히 설명하기로 한다.

만일 평탄길이 아니라면, 상기 제어장치(24) 또는 상기 네비게이션의 마이크로프로세서(40)는 기울기에 대한 정보로부터 자전거가 오르막길에 있는가를 판단하 게 된다. 이는 예를 들어 상기 중력가속도센서(23) 또는 상기 네비게이션의 중력가속도 감지부(32)에서 입력되는 데이터가 기준값보다 크거나 양(+)의 값을 나타낸 정보들이 입력되면 오르막길을 주행하고 있는 것으로 판단하는 반면에, 기준값보다 작거나 음(-)의 값을 나타낸 정보들이 입력되면 내리막길을 주행하고 있는 것으로 판단할 수 있다.

내리막길에서 자전거가 주행하는 것으로 판단되면, 상기 제어장치(24) 또는 상기 네비게이션의 마이크로프로세서(40)는 회생제동회로(26)를 활성화시킨다. 이에 따라 평탄길에서 뒷바퀴를 회전시키도록 보조 동력을 제공하는 모터의 회로가 변경되면서, 지금까지 뒷바퀴가 회전하고 있던 방향과 반대방향으로 회전하려는 힘, 즉 제동력이 생기게 됨과 동시에 모터에 유도되는 역기전력이 다시 인가되어 충전회로(27)를 통해 배터리가 충전되면서 회생제동하게 된다. 이로써 기계적 제동장치인 브레이크 부품의 마모나 마찰면의 발열 등이 나타나지 않는 전기제동이 가능하게 되는 것이다.

이 원리는, 자동차를 타고 급한 내리막길을 내려갈 때 흔히 엔진브레이크를 사용하는 원리와 동일한데, 즉 평소에는 엔진의 회전력이 바퀴를 회전시켜 자동차가 전진하게 되지만 내리막길에서 엔진의 회전속도를 바퀴의 회전속도보다 낮게 줄여주면 오히려 엔진이 바퀴의 회전을 방해하여 제동력을 제공하는 것과 동일하다.

오르막길에서 자전거가 주행하는 것으로 판단되면, 상기 제어장치(24) 또는 상기 네비게이션의 마이크로프로세서(40)는 구동회로(25)를 활성화시키되, 평탄길에서의 주행보다 더 보조 동력을 증가시키도록, 즉 모터의 출력이 더욱 증대되도록 전류량을 제어하게 된다.

이러한 제어는 속도센서(28) 또는 네비게이션의 소요시간 감지부(35) 등에 의해 자전거가 멈춘 것을 인지할 때까지 이루어진다.

한편, 내리막길을 인식함과 더불어, 브레이크센서(29)에 의해 브레이크가 작동된 것이 감지될 때, 비로소 상기 구동회로(25)가 비활성화되고 회생제동회로(26)가 활성화되는 단계를 포함할 수도 있다. 이에 따라 모터(21)가 발전기로 작용하여 자전거의 뒷바퀴(8)가 회생제동되도록 할 수 있다.

또한, 오르막길 자체의 경사가 급할 경우에 자전거의 앞바퀴가 들리는 현상을 방지하기 위하여 소정값 이상의 전류량이 구동회로에 입력되는 것을 차단하는 단계가 포함될 수 있다.

반대로 내리막길 자체의 경사가 급할 경우에 자전거의 뒷바퀴가 들리는 현상을 방지하기 위하여 소정 각도의 기울기에서 회생제동의 부하를 최대로 증대시키는 단계가 포함될 수 있다. 또, 내리막길 자체의 경사가 급한 경우에, 네비게이션이 표시부의 디스플레이 또는 음향으로 주의를 요하는 경보를 내보내게 하는 단계도 포함될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범 위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 전동식 자전거의 측면도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 전동식 자전거의 제어시스템을 개략적으로 나타낸 블록선도이다.

도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 전동식 자전거의 측면도이다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 전동식 자전거에 구비된 네비게이션의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 전동식 자전거의 제어시스템을 개략적으로 나타낸 블록선도이다.

도 6은 본 발명에 따른 전동식 자전거를 제어하기 위한 기능을 나타낸 블록선도이다.

Claims (8)

1. 운전자의 다리의 구동력이 페달에 전달됨으로써 뒷바퀴를 구동하는 수동구동시스템과, 운전자의 다리에 의한 구동력에 따라 상기 수동구동시스템에 보조 동력을 부가하는 모터 및 배터리를 갖춘 모터구동시스템을 포함하는 전동식 자전거에 있어서,

   자전거의 기울기를 알 수 있는 중력가속도센서와,

   상기 중력가속도센서로부터 자전거의 기울기에 대한 정보를 전달받아 오르막길 혹은 내리막길을 판단하여 모터의 구동을 제어하는 제어장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 자전거.
2. 제1항에 있어서, 상기 모터에 연결되어 이 모터를 구동시키는 구동회로와,

   상기 모터에 연결되어 자전거를 회생제동하는 회생제동회로 및,

   상기 회생제동회로에 연결되어 상기 배터리를 충전시키는 충전회로를 더 포함하고,

   상기 중력가속도센서로부터 자전거의 기울기에 대한 정보를 전달받아 오르막길 혹은 내리막길을 판단하는 제어장치에 의해 구동회로 또는 회생제동회로 중 하나가 활성화되는 것을 특징으로 하는 전동식 자전거.
3. 운전자의 다리의 구동력이 페달에 전달됨으로써 뒷바퀴를 구동하는 수동구동 시스템과, 운전자의 다리에 의한 구동력에 따라 상기 수동구동시스템에 보조 동력을 부가하는 모터 및 배터리를 갖춘 모터구동시스템을 포함하는 전동식 자전거에 있어서,

   중력가속도 감지부를 구비하고서, 이 중력가속도 감지부로부터 얻은 자전거의 기울기에 대한 정보에 의거 오르막길 혹은 내리막길을 판단하여 모터의 구동을 제어하도록 된 네비게이션을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 자전거.
4. 제3항에 있어서, 상기 모터에 연결되어 이 모터를 구동시키는 구동회로와,

   상기 모터에 연결되어 자전거를 회생제동하는 회생제동회로 및,

   상기 회생제동회로에 연결되어 상기 배터리를 충전시키는 충전회로를 더 포함하고,

   상기 중력가속도 감지부로부터 얻은 자전거의 기울기에 대한 정보에 의거 오르막길 혹은 내리막길을 판단하는 네비게이션에 의해 구동회로 또는 회생제동회로 중 하나가 활성화되는 것을 특징으로 하는 전동식 자전거.
5. 자전거에 장착된 네비게이션 또는 중력가속도센서를 이용하여 자전거의 기울기를 인식하는 단계와,

   상기 인식된 기울기에 기초하여 자전거가 평탄길 또는 오르막길을 주행하는 것을 판단하여서 구동회로를 활성화시키는 단계와,

   상기 인식된 기울기에 기초하여 자전거가 내리막길을 주행하는 것을 판단하 여서 회생제동회로를 활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 자전거의 제어방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 인식된 기울기에 기초하여 자전거가 오르막길을 주행하는 것을 판단하여서 구동회로를 활성화시키는 단계에서는, 자전거에 장착된 제어장치 또는 상기 네비게이션이 구동회로를 활성화시키되, 평탄길에서의 주행보다 모터의 출력이 더욱 증대되도록 전류량을 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 자전거의 제어방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 인식된 기울기에 기초하여 자전거가 내리막길을 주행하는 것을 판단하여서 회생제동회로를 활성화시키는 단계에서는, 자전거에 장착된 제어장치 또는 상기 네비게이션이 회생제동회로를 활성화시키되, 충전회로를 통해 배터리가 충전되면서 회생제동하게 되는 것을 특징으로 하는 전동식 자전거의 제어방법.
8. 제5항에 있어서, 미리 예정된 값 이상의 전류량이 구동회로에 입력되는 것을 차단하는 단계와,

   미리 예정된 기울기에서 회생제동의 부하를 최대로 증대시키는 단계가 더 포함될 수 있는 것을 특징으로 하는 전동식 자전거의 제어방법.

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