KR20150054276A - 전기 자전거의 주행 제어 장치 - Google Patents

전기 자전거의 주행 제어 장치 Download PDF

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KR20150054276A
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capacity
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KR1020130136511A
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감재우
히로아키 타케치
한원철
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Abstract

본 발명은 전기 자전거의 주행 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명은 전기 자전거의 바퀴를 회전시키는 모터, 모터에 전원을 공급하는 배터리, 배터리의 열화 용량을 산출하는 배터리 관리부, 및 배터리의 열화 용량에 따라 모터의 토크를 제어하는 모터 구동부를 포함한다.

Description

전기 자전거의 주행 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING TRAVELING OF ELECTRIC BIKE}
본 발명은 전기 자전거의 주행 제어 장치에 관한 기술이다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 배터리와 배터리 관리 시스템(BMS; Battery Management System) 등을 포함하는 배터리 팩 형태로 구현되고 있다. 이러한 배터리 팩은 휴대폰, 캠코더 및 전동 드릴 등과 같은 소형 전자 기기에 사용되거나 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
한편, 최근에는 출퇴근 수단 및 취미 수단으로 사용되고 있는 통상적인 자전거가 오르막 길 등에서 사람들의 무리한 체력을 요구하고 속도를 떨어뜨린다는 이유로 전기 자전거가 많이 이용되고 있는 추세에 있다. 이러한 전기 자전거는 모터의 구동에 의해 동작하며, 이에 따라 전기 자전거 모터의 구동용 전원으로도 배터리 팩이 채용되고 있다.
그런데, 배터리가 열화 되어 잔존 용량이 감소하는 경우 모터를 구동할 수 있는 시간이 감소된다. 또한, 배터리에 대한 저전압 보호(under voltage protection) 동작에 의해 모터의 구동이 갑자기 중지되어 전기 자전거의 주행이 불가능해질 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예는 배터리의 열화 상태에 따라 모터의 최대 토크를 제어함으로써 모터의 구동 시간을 일정하게 유지시킬 수 있는 전기 자전거의 주행 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예는 전기 자전거의 주행 제어 장치에 관한 것으로, 전기 자전거의 바퀴를 회전시키는 모터; 상기 모터에 전원을 공급하는 배터리; 상기 배터리의 열화 용량을 산출하는 배터리 관리부; 및 상기 배터리의 열화 용량에 따라 상기 모터의 토크를 제어하는 모터 구동부를 포함한다.
여기서, 상기 모터 구동부는 상기 배터리의 열화 용량에 대응하여 상기 모터의 토크를 감소시킨다. 그리고, 상기 배터리 관리부는 상기 모터 구동부와 통신하여 상기 배터리의 열화 용량을 송신한다.
그리고, 상기 배터리 관리부는 상기 배터리의 충방전 횟수에 따라 상기 열화 용량을 산출한다. 또한, 상기 배터리 관리부는 상기 배터리의 만방전 상태에서 충전되는 충전량과 초기 충전량 간의 차이에 따라 상기 열화 용량을 산출한다.
본 발명의 실시 예는 배터리의 열화 상태에 따라 모터의 최대 토크를 제어함으로써 배터리의 잔존 용량이 감소하더라도 모터를 구동할 수 있는 시간을 일정하게 유지할 수 있고, 모터의 구동이 갑자기 중지되어 전기 자전거의 주행이 멈추는 상황을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자전거의 주행 제어 장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자전거를 도시한 도면.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자전거의 주행 제어 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자전거를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자전거의 주행 제어 장치(1)는 배터리 팩(10), 모터 구동부(20) 및 모터(30)를 포함한다.
배터리 팩(10)은 모터(30)에 일정 레벨의 구동 전원을 공급한다. 여기서, 배터리 팩(10)은 배터리(12) 및 배터리 관리부(14)를 포함한다. 배터리(12)는 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리(12)는 리튬 이온 배터리 셀일 수 있으나, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않는다.
배터리 관리부(14)는 배터리(12)의 열화 상태를 감지하여 열화 용량을 산출한다. 배터리 관리부(14)는 모터 구동부(20)와 통신하여 산출된 배터리(12)의 열화 용량을 송신한다.
예컨대, 배터리(12)는 충방전 횟수가 증가함에 따라 열화되어 만충전 용량이 점차 감소한다. 배터리 관리부(14)는 배터리(12)의 충방전 횟수를 측정하고, 측정된 충방전 횟수를 기반으로 배터리(12)의 열화 용량을 산출할 수 있다. 이를 위해, 배터리 관리부(14)에는 충방전 횟수에 대응하는 열화 용량이 룩업 테이블(미도시)로 미리 저장될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않고, 배터리 관리부(14)는 배터리(12)의 만방전 상태까지 방전된 후 충전되는 충전량과 초기 충전량을 비교하고, 초기 충전량 대비 만방전 상태에서 충전되는 충전량 간의 차이에 따라 배터리(12)의 열화 용량을 산출할 수 있다.
모터 구동부(20)는 배터리 관리부(14)로부터 배터리(12)의 열화 용량을 수신 받고, 배터리(12)의 열화 용량에 따라 모터(30)의 구동을 제어한다. 여기서, 모터 구동부(20)는 배터리(12)의 열화 용량이 증가함에 따라 모터(30)의 최대 토크를 일정 비율로 감소시킬 수 있다.
모터(30)는 모터 구동부(20)에 의해 제어되어 구동된다. 모터(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전기 자전거(2)의 바퀴(40)에 대한 보조 동력원으로 이용된다. 모터(30)는 전기 자전거(2)의 바퀴(40)를 회전시켜 전기 자전거(2)가 주행할 수 있도록 제어한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 전기 자전거의 주행 제어 방법을 이하에서 설명한다.
먼저, 배터리 관리부(14)는 배터리(12)의 열화 용량을 산출한다. 배터리 관리부(14)는 모터 구동부(20)와 통신하여 배터리(12)의 열화 용량을 모터 구동부(20)에 송신한다.
모터 구동부(20)는 배터리(12)의 열화 용량에 따라 모터(30)의 최대 토크를 제어한다. 예컨대, 모터(30)의 최대 토크가 100N일 때, 배터리(12)의 열화 용량이 초기 만충전 용량 대비 10%인 경우 모터 구동부(20)는 모터(30)의 최대 토크를 90N으로 감소시킬 수 있다.
그러면, 모터(30)의 토크 감소량(10N)에 대응하여 사용자가 전기 자전거(2)의 바퀴(40)를 돌리는 힘이 증가한다. 즉, 배터리(12)의 열화 상태에 따라 모터(30)의 구동력을 감소시킴으로써 동일한 구동 조건 하에서 전기 자전거(2)의 주행 거리를 일정하게 할 수 있다.
이에 따라, 배터리의 잔존 용량이 감소하더라도 모터(30)를 구동할 수 있는 시간을 일정하게 유지할 수 있고, 모터(30)의 구동이 갑자기 중지되어 전기 자전거(2)의 주행이 멈추는 상황을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예는 전기 자전거(2)를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않고, 배터리 팩(10) 및 모터(30)의 구동력을 이용하는 다른 기기에도 적용할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 배터리 팩
20: 모터 구동부
30: 모터

Claims (5)

  1. 전기 자전거의 바퀴를 회전시키는 모터;
    상기 모터에 전원을 공급하는 배터리;
    상기 배터리의 열화 용량을 산출하는 배터리 관리부; 및
    상기 배터리의 열화 용량에 따라 상기 모터의 토크를 제어하는 모터 구동부
    를 포함하는 전기 자전거의 주행 제어 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 모터 구동부는
    상기 배터리의 열화 용량에 대응하여 상기 모터의 토크를 감소시키는 전기 자전거의 주행 제어 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 관리부는 상기 모터 구동부와 통신하여 상기 배터리의 열화 용량을 송신하는 전기 자전거의 주행 제어 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 관리부는
    상기 배터리의 충방전 횟수에 따라 상기 열화 용량을 산출하는 전기 자전거의 주행 제어 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 관리부는
    상기 배터리의 만방전 상태에서 충전되는 충전량과 초기 충전량 간의 차이에 따라 상기 열화 용량을 산출하는 전기 자전거의 주행 제어 장치.
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