KR20180062136A - 전기 자전거의 모터속도 제어 방법 - Google Patents

전기 자전거의 모터속도 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 자전거의 포크 프레임에 착탈가능하게 장착되는 모터 일체형 전동휠을 구비하는 앞바퀴 및 전동휠 내부에 구비되어 모터의 회전속도를 제어하는 제어부과 무선통신 모듈을 구비하여 휴대 단말기와 무선통신으로 모터 속도를 제어하는 전기 자전거의 모터속도 제어방법에 관한 것으로서, 휴대 단말기와 제어부의 연결상태를 확인하는 단계; 휴대 단말기와 제어부의 연결이 확인되면, 휴대 단말기에 기설정된 속도레벨을 표시하는 복수의 버튼이 디스플레이되며, 버튼 중 어느 하나의 버튼을 터치하여 전기 자전거의 주행속도를 설정하는 단계; 및 모터의 회전에 의해 전기 자전거의 주행속도가 설정속도 구간에 도달하면, 모터의 운전을 중지하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 전기 자전거와 무선통신으로 연결되어, 전기 자전거의 속도를 사용자가 원하는 속도로 간편하게 설정하고 주행할 수 있으며, 최대속도 도달 시 모터의 운전을 중지시킴으로써 배터리를 효율적으로 사용할 수 있다.

Description

전기 자전거의 모터속도 제어 방법{Method for controlling motor speed of electric bike}
본 발명은 전기 자전거의 모터속도 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기 자전거의 속도를 사용자가 원하는 속도로 손쉽게 유지할 수 있는 전기 자전거의 모터속도 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 모터를 이용하여 구동하는 전기 자전거는 도 1에 도시한 바와 같이, 안장(11)이 구비된 프레임(10)과 프레임(10)의 선단부에 방향전환 가능하게 장착된 전륜포크(20)와 전륜포크(20)의 하단에 회전가능하게 장착된 전륜(30)과 전륜포크(20)의 상측에 장착된 핸들(40)과 프레임(10)의 후단에 회전가능하게 장착된 후륜(50)과 프레임(10)에 수평방향으로 장착된 구동축(12)에 구비된 페달(60)과 구동축(12)에 결합된 구동스프로킷(70)과 후륜(50)에 구비된 종동스프로킷(80)과 구동스프로킷(70)과 종동스프로킷(80)을 경유하도록 설치되어 구동축(12)의 구동력을 후륜(50)에 전달하는 체인(90)과 전륜(30) 또는 후륜(50)을 구동시키는 전기모터(100)와 전기모터(100)에 연결된 제어장치(110) 및 배터리(120)로 이루어진다.
이때, 페달(60)은 구동축(12)의 양단에 결합된 회동바(61)의 선단에 장착되어, 페달(60)을 밟아 굴림으로써 구동축(12)을 회전시킬 수 있도록 구성된다.
종동스프로킷(80)은 원웨이클러치(미도시)를 통해 후륜(50)에 연결되어, 자전거가 전진하는 방향으로 페달(60)을 굴릴 때만 동력이 후륜(50)으로 전달되도록 구성된다.
이때, 전기모터(100)는 안장(11) 후단의 프레임(10)에 배치된다. 따라서, 모터를 통해 후륜(50)을 회전시킬 때에 기계적인 에너지 손실이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 자전거를 주행하는 운전자는 원하는 속도나 배터리의 잔량 등을 확인할 수 없기 때문에 앞으로 주행가능한 거리 등을 파악하는데 어려움이 따르게 된다.
(한국등록실용신안 제20-0273495호, 2002년 4월 15일)
본 발명의 목적은 전기 자전거의 속도를 사용자가 원하는 속도로 손쉽게 유지할 수 있는 전기 자전거의 모터속도 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 포크 프레임에 착탈가능하게 장착되는 모터 일체형 전동휠을 구비하는 앞바퀴 및 전동휠 내부에 구비되어 모터의 회전속도를 제어하는 제어부과 무선통신 모듈을 구비하여 휴대 단말기와 무선통신으로 모터 속도를 제어하는 전기 자전거의 모터속도 제어방법은 휴대 단말기와 제어부의 연결상태를 확인하는 단계; 휴대 단말기와 제어부의 연결이 확인되면, 휴대 단말기에 기설정된 속도레벨을 표시하는 복수의 버튼이 디스플레이되며, 버튼 중 어느 하나의 버튼을 터치하여 전기 자전거의 주행속도를 설정하는 단계; 및 모터의 회전에 의해 전기 자전거의 주행속도가 설정속도 구간에 도달하면, 모터의 운전을 중지하는 단계;를 포함한다.
여기서, 속도레벨은 각 설정된 속도구간에서 최소속도와 최대속도가 되도록 설정되며, 제어부는 모터의 회전속도가 속도레벨의 최대속도까지 도달하면, 모터의 운전을 중지하고, 모터의 회전속도가 속도레벨의 최저속도로 감소하면, 모터의 운전을 재가동하여 속도레벨의 최대속도가 되도록 하여 속도레벨의 범위 내에 일정한 속도를 유지할 수 있다.
여기서, 버튼은 각각 숫자로 표시되며, 상기 각각의 숫자에는 상기 최대속도와 상기 최소속도가 배정될 수 있다.
본 발명에 의한 전기 자전거의 모터속도 제어 방법은 전기 자전거와 무선통신으로 연결되어, 전기 자전거의 속도를 사용자가 원하는 속도로 간편하게 설정하고 주행할 수 있으며, 최대속도 도달 시 모터의 운전을 중지시킴으로써 배터리를 효율적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 전기 자전거를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 모터속도 제어 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 모터속도 제어 방법의 시스템도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 모터속도 제어 방법의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 모터 속도 제어 방법의 전동휠을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
또한, 명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 모터속도 제어 방법의 순서도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 모터속도 제어 방법의 시스템도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 모터속도 제어 방법의 블록도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 모터 속도 제어 방법의 전동휠을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 모터속도 제어 방법은 전기 자전거의 포크 프레임의 전방에 착탈 가능하게 장착되는 모터(111) 일체형 전동휠(110)을 구비하는 앞바퀴(100) 및 전동휠(110) 내부에 구비되어 모터(111)의 회전속도를 제어하는 제어부(112)와 무선통신 모듈을 구비하여 휴대 단말기와 무선통신으로 모터 속도를 제어하는 것으로서, 제어부 연결상태 확인 단계(S100), 주행속도 설정단계(S200), 주행단계(S300) 및 모터회전 중지단계(S400)를 포함하여 구성된다. 무선통신 모듈은 제어부(112)와 일체형으로 형성되거나, 전동휠(110) 내부에 분리되어 형성되어 배치될 수 있다.
제어부 연결상태 확인 단계(S100)는 무선통신 모듈과 휴대 단말기와 무선통신 연결상태를 확인하는 단계이다. 무선통신 모듈은 근거리 통신이 가능한 블루투스 통신모듈로 형성될 수 있으며, 휴대 단말기와 접속된다.
이때, 휴대 단말기(M)는 무선통신모듈이 구비되어 전동휠(110)과 무선으로 통신할 수 있다. 휴대 단말기(M)는 스마트폰, PDA, 태블랫 PC 또는 전기 자전거의 모터 구동을 할 수 있는 전용 프로그램이 내장된 사용자 장치 중 하나로 구비될 수 있는 것으로서, 무선통신 모듈과 무선으로 접속할 수 있으며 사용자 프로그램을 사용할 수 있는 장치는 어떤 것이든 선택적으로 사용될 수 있다.
한편, 휴대 단말기(M)는 사용자 프로그램이 설치된다. 사용자 프로그램은 인터넷환경에서 직접 다운로드하여 설치되거나 PC를 이용하여 설치될 수 있다.
전기 자전거 주행속도 설정단계(S200)는 휴대 단말기(M)와 제어부(112)의 연결이 확인되면, 휴대 단말기(M)에 기설정된 속도레벨을 표시하는 복수의 버튼(210)이 디스플레이된다. 이때, 사용자가 복수의 터치 버튼(210) 중 어느 하나의 버튼을 터치하면 터치된 속도가 주행 속도레벨로 설정하게 된다.
이때, 터치 버튼(210)은 속도레벨이 1부터 4로 표시된다. 각각의 속도레벨은 최소속도와 최대속도로 설정된다. 속도레벨은 1부터 4로 표시되었으나 사용자 정의에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 각각의 속도레벨에 대한 최소속도와 최대속도의 경우에도 사용자가 다양하게 설정될 수 있는 것으로서, 도4 에 도시된 것에 한정되지 않는다.
주행단계(S300)는 사용자가 선택한 속도레벨의 최대속도가 되도록 모터를 회전시켜 전기 자전거를 가속하는 단계이다. 예를 들어, 사용자가 속도레벨 "2"를 선택한 경우, 모터는 최대속도가 15Km/h가 되도록 앞바퀴를 회전시키게 된다.
모터회전 중지단계(S400)는 속도레벨의 최대속도까지 도달한 경우에, 모터의 회전을 중지하는 단계이다. 이와 같이 설정된 속도레벨까지 도달한 상태에서 모터의 회전을 중지시켜 소정거리 관성에 의해서 전기 자전거를 이동시킴으로서 배터리의 소모량을 줄여서 배터리 사용시간을 증대시킬 수 있다.
모터의 회전이 중지되면, 전기 자전거는 속도가 감소하게 된다. 이때, 자전거의 속도가 감소하여 속도레벨 "2"의 최소속도에 도달하게 되면, 다시 모터를 회전시켜 자전거의 속도를 속도레벨 "2"의 최대속도가 되도록 한다. 따라서, 전기 자전거는 속도레벨의 평균속도를 유지하면서 일정하게 주행할 수 있게 된다.
한편, 전동휠 내부에는 배터리의 상태를 확인하는 BMS 조립체(113)가 구비된다. BMS 조립체(113)는 배터리(114)의 전체적인 상태를 확인하면서 배터리의 충전 잔량을 확인하게 되고, 무선통신 모듈을 통해서 사용자의 휴대 단말기에 전기 자전거의 운행가능한 시간 또는 운행가능 거리를 표시하게 된다.
또한, 휴대 단말기에 구비된 각도 센서를 통해서 전기 자전거가 주행할 때에, 전기 자전거의 기울기를 센싱하고, 센싱된 기울기를 바탕으로 모터의 회전량을 제어할 수 있게 된다.
예를 들어, 내리막과 같은 경사진 도로를 주행하는 경우, 전기 자전거는 모터의 회전일 느리게 되도록 할 수 있다. 따라서 경사진 도로에서 급격하게 속도가 증가하는 방지할 수 있다. 반대로, 오르막과 같은 경사진 도로에서는 평지보다 모터의 회전을 증가시킴으로써 설정된 속도에 도달되도록 할 수 있다.
또한, 휴대 단말기(M)는 사용자의 음성명령을 통해서 제어부의 속도변경이 제어되도록 할 수 있다. 즉, 자전거 주행중에 손을 사용하는 것이 안전상 위험하게 되며, 속도를 변경하기 위해서 자전거를 제동하는 것은 자전거의 재미 등을 감소하는 원인이 될 수 있다.
따라서, 휴대 단말기(M)에 내에 설치된 사용자 프로그램은 사용자의 음성인식에 따라 속도레벨을 높이거나 낮출 수 있다. 예를 들어, 주행중에 "속도 높여"라고 할 경우에 속도레벨이 1 → 2로 올라갈 수 있으며, "속도 낮춰"라고 할 경우에는 속도레벨이 2 → 1 로 내려갈 수 있다.
따라서 사용자는 전기 자전거를 계속 주행하는 상태에서 안전하게 주행속도를 변경할 수 있게 된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
M : 휴대 단말기 100 : 앞바퀴
110 : 전동휠 111 : 모터
112 : 제어부 113 : BMS 조립체
114 : 배터리

Claims (3)

  1. 전기 자전거의 포크 프레임에 착탈가능하게 장착되는 모터 일체형 전동휠을 구비하는 앞바퀴 및 상기 전동휠 내부에 구비되어 상기 모터의 회전속도를 제어하는 제어부와 무선통신 모듈을 구비하여 휴대 단말기와 무선통신으로 상기 모터 속도를 제어하는 전기 자전거의 모터속도 제어방법에 있어서,
    상기 휴대 단말기와 상기 제어부의 연결상태를 확인하는 단계;
    상기 휴대 단말기와 상기 제어부의 연결이 확인되면, 상기 휴대 단말기에 기설정된 속도레벨을 표시하는 복수의 버튼이 디스플레이되며, 상기 버튼 중 어느 하나의 버튼을 터치하여 상기 전기 자전거의 주행속도를 설정하는 단계; 및
    상기 모터의 회전에 의해 상기 전기 자전거의 주행속도가 설정속도 구간에 도달하면, 상기 모터의 운전을 중지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거의 모터 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 속도레벨은,
    각 설정된 속도구간에서 최소속도와 최대속도가 되도록 설정되며,
    상기 제어부는,
    상기 모터의 회전속도가 상기 속도레벨의 최대속도까지 도달하면, 상기 모터의 운전을 중지하고,
    상기 모터의 회전속도가 상기 속도레벨의 최저속도로 감소하면, 상기 모터의 운전을 재가동하여 상기 속도레벨의 최대속도가 되도록 하여 상기 속도레벨의 범위 내에 일정한 속도를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 전기 자전거의 모터 제어방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 버튼은,
    각각 숫자로 표시되며, 상기 각각의 숫자에는 상기 최대속도와 상기 최소속도가 배정되는 것을 특징으로 하는 전기 자전거의 모터 제어방법.
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