WO2012105754A2 - 전기 오토바이의 에너지 회수 방법 및 장치 - Google Patents

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주식회사 에코카
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a method for recovering energy of an electric motorcycle, and more particularly, to a method and apparatus for recovering energy of an electric motorcycle, which detects acceleration and deceleration of an electric motorcycle to determine charging and discharging points of recovered energy.
  • Electric motorcycles are designed to drive a motor using a power source provided from a battery, and to drive with a driving force generated by a motor.
  • these electric motorcycles can be driven only by the power of batteries and electric motors when climbing hills or driving long distances.
  • the battery charge of an electric motorcycle is limited to a certain limit, which limits the mileage of the electric motorcycle.
  • a technique of recovering energy during speed reduction and braking of an electric motorcycle has been disclosed.
  • the energy recovery technology is configured to detect the brake pedal operation and the accelerator pedal operation of the electric motorcycle.
  • the brake pedal operation and the accelerator pedal operation differ depending on the driver's driving habits, the amount of energy recovery is small.
  • the speed of the motorcycle is decelerated in the absence of the brake pedal operation and the accelerator pedal operation, but there is a problem that the energy recovery is uneven, such as no energy recovery.
  • the present invention has been made to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide an energy recovery method and apparatus for an electric motorcycle to detect the acceleration and deceleration of the running speed of the electric motorcycle to be charged and discharged. .
  • an object of the present invention is to provide a method and apparatus for recovering energy of an electric motorcycle, which detects the inclination angle of the driving path and the acceleration and deceleration of the electric motorcycle so that charging and discharging of the recovered energy is performed.
  • a method for recovering energy used to drive an electric motorcycle comprising: detecting a driving speed of the electric motorcycle; Determining an acceleration, constant speed or deceleration state of the electric motorcycle; Discharging the power of the super cap when the electric motorcycle is accelerated in speed; When the electric motorcycle runs at a constant speed, controlling the power of the supercap and discharging the power of the battery; And sequentially charging the supercap and the battery with recovered energy when the electric motorcycle is decelerated. It provides a method for recovering energy of an electric motorcycle comprising a.
  • the discharging of the supercap may be performed when the electric motorcycle starts from a stationary state and when the speed increases in constant speed driving.
  • the constant speed driving state of the electric motorcycle may include a stop state of the electric motorcycle.
  • the charging of the supercap and the battery sequentially comprises comparing the amount of energy recovered from the supercap with the chargeable capacity of the supercap, and charging the battery with a current other than the chargeable amount of the supercap. It may include a step.
  • a method for recovering energy used to drive an electric motorcycle comprising: detecting a driving speed of the electric motorcycle; Measuring the inclination of the driving route of the electric motorcycle; Determining whether the driving route of the electric motorcycle is downhill, uphill, or horizontal; And discharging power of the supercap and the battery when the driving path of the electric motorcycle is an uphill road and the driving speed of the electric motorcycle is accelerated or constant. And sequentially charging the recovered energy to the supercap and the battery when the electric motorcycle is decelerated.
  • the electric motorcycle performs the step of controlling the power of the supercap and discharging the power of the battery when driving at a constant speed, and sequentially charging the recovered energy to the supercap and the battery when the electric motorcycle is decelerated. It provides a method of energy recovery.
  • the charging of the supercap and the battery sequentially comprises the step of sequentially charging the supercap and the battery, comparing the amount of recovered energy of the supercap with the chargeable capacity of the supercap.
  • the method may include charging the battery with a current other than the chargeable amount in the cap.
  • an apparatus for storing recovered energy generated during driving of an electric motorcycle comprising: a battery storing power required for driving of the electric motorcycle; A super cap connected in parallel with the battery and supplying power required for accelerating the electric motorcycle; A diode connected between the battery and the supercap to be turned on or off and to charge and discharge the supercap 120 and the battery 110; A driving unit in which the electric motor and the generator are integrated; A speed sensor for detecting a driving speed of the electric motorcycle and outputting a corresponding signal; A control unit which receives the output signal of the speed sensor and determines whether the electric motorcycle is in an acceleration, constant speed or deceleration state and outputs a control signal according to the output; A first switch installed on a power connection line of the battery and the driving unit and operated on or off by the control signal; And a second switch installed on the power connection line of the supercap and the driving unit and operated on or off by the control signal. It provides an energy recovery device of the electric motorcycle comprising a.
  • It may further include an inclination angle sensor for measuring the inclination of the driving path of the electric motorcycle.
  • the method may further include a current amount measuring unit configured to measure an input / output current amount of the supercap and output a signal corresponding thereto.
  • the charge and discharge of the recovered energy is made by detecting the acceleration and deceleration of the running speed of the electric motorcycle.
  • the present invention detects the inclination angle of the driving path and the acceleration and deceleration of the electric motorcycle during the driving of the electric motorcycle so that the charge and discharge of the recovered energy is made.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of an energy recovery device for an electric motorcycle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a configuration of a method for recovering energy of an electric motorcycle according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a configuration of a method for recovering energy of an electric motorcycle according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of an energy recovery device for an electric motorcycle according to an embodiment of the present invention.
  • the energy recovery apparatus 100 of an electric motorcycle includes a battery 110, a super cap 120, a diode D driving unit 140, a speed sensor 150, a controller 170, and first and Second switches SW1 and SW2 are included.
  • the battery 110 stores power for driving and discharges it when necessary.
  • the battery 110 has an output voltage of 36V or 42V depending on the needs of the user.
  • the battery 110 may be a NiMH battery in consideration of fast output and storage capacity, various batteries may be used according to a user's needs.
  • the battery 110 is limited to charge or discharge a large amount of energy in a short time, has a relatively low energy density and can store a lot of energy, but the output density is low, requiring frequent charging and discharging and large current input and output
  • the capacity to store energy is limited, but does not involve a chemical reaction during the charging and discharging process
  • the supercap has the advantage that can be charged and discharged large current 120 is applied.
  • the super cap 120 is connected in parallel with the battery 110.
  • An input amount side of the super cap 120 is connected to the current measuring unit 122 for measuring the current input to the super cap 120 and the output current amount.
  • the current amount measuring unit 122 outputs a signal corresponding to the measurement result to the control unit 170 to be described later.
  • the diode D is turned on or turned off according to the role of the driving unit as an electric motor or a generator to be described later to allow the supercap 120 and the battery 110 to be charged and discharged.
  • the cathode terminal of the diode D is connected to the + terminal of the battery 110, and the anode terminal is connected to the + terminal of the supercap 120.
  • the diode D is turned on so that the driving unit 110 operates as a motor so that the power of the super cap 150 can be added to the power of the battery 110 when the electric motorcycle accelerates.
  • the recovery energy output from the driving unit 140 to be described later may be sequentially charged to the super cap 120 and the battery 110.
  • the driving unit 140 is an electric motor and a generator. When the driving of the electric motorcycle is required, the driving unit 140 operates as a motor to provide acceleration performance by driving the voltage supplied from the supercap 120 and operates as a generator during regenerative braking. Recover energy as electrical energy.
  • the speed sensor 150 measures the driving speed of the electric motorcycle, and outputs a signal corresponding to the control unit 170 to be described later.
  • the speed sensor 150 may be installed on the drive shaft of the front wheel or the rear wheel of the electric motorcycle.
  • the controller 170 determines that the electric motorcycle is in an acceleration, constant speed, or deceleration state based on the output signal of the speed sensor 150.
  • the first and second switches SW1 and SW2 are connected to charge and discharge the supercap 120 and control the charge and discharge of the battery 110.
  • the first switch SW1 is installed on a power connection line between the battery 110 and the driving unit 140, and the cathode of the diode D is connected between the battery 110 and the battery 110.
  • the second switch SW2 is installed on the power connection line of the super cap 120 and the driving unit 140, and an anode of the diode D is connected between the super cap 120 and the super cap 120.
  • the first and second switches SW2 are turned on and off by the controller 170.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a configuration of a method for recovering energy of an electric motorcycle according to a first embodiment of the present invention.
  • the energy recovery method of the electric motorcycle may include detecting a driving speed (S110), determining a driving state (S120), discharging the power of the supercap (S130), and discharging only the power of the battery.
  • step S110 the driving speed is detected by the speed sensor 150. That is, when the first switch SW1 is turned on by a user's manipulation, the power output by the discharge of the battery 110 is input to the driving unit 140 to start driving of the electric motorcycle.
  • the speed sensor 150 continuously detects the driving speed of the electric motorcycle, and outputs a signal for the detection result to the controller 170.
  • the controller 170 determines the driving state of the electric motorcycle according to the input signal (S120), and outputs a control signal corresponding to the driving state to control charge and discharge of the supercap 120 and the battery 110.
  • the speed sensor 150 While the electric motorcycle starts from the stopped state and reaches a predetermined driving speed, the speed sensor 150 continuously detects the driving speed and inputs a signal corresponding to the detected speed to the controller 170.
  • the controller 170 detects the increase in speed and determines that the acceleration state, the controller 170 turns on the second switch SW2 to discharge the current stored in the supercap 120 to discharge the current stored in the battery 110. 140 to be supplied (S130) to facilitate the acceleration of the electric motorcycle.
  • the controller 170 which receives the signal output from the speed sensor 150, determines that the electric motorcycle is traveling at constant speed, the first switch SW1 is kept in the on state, and the second switch SW2 is turned off ( In the off state, only the current of the battery 110 is discharged to be input to the driving unit 140 (S140).
  • the cathode terminal of the diode D is connected to the + terminal of the supercap 120 and the battery 110, thereby preventing the power of the supercap 120 from being input to the driving unit 140.
  • the controller 170 determines that the vehicle is in an accelerated state (S142) and discharges the power of the super cap 120 (S) from the battery 110. It is supplied to the driving unit 140 with the discharged current (S144), so that the acceleration of the electric motorcycle is made smoothly.
  • the control unit 170 that receives the signal output from the speed sensor 150 determines that the electric motorcycle is decelerating, the first switch SW1 is turned off, and the second switch SW2 is turned on to recover. Energy is to be charged in the super cap 120 (S150).
  • the current amount measuring unit 122 measures the input / output current amount of the super cap 120 and inputs it to the control unit 170.
  • the controller 170 compares the capacity of the supercap 120 with the input / output current amount, and when the amount of recovered energy charged in the supercap 120 is greater than the chargeable amount of the supercap 120 (S152), the recovered energy is a diode ( The battery 110 is charged through D) (S154).
  • the driving path on which the electric motorcycle runs is horizontal with respect to the driving direction, the driving speed according to the user's operation can be obtained, and thus charging and discharging of the recovered energy can be performed by the method according to the above embodiment.
  • the driving path has a predetermined slope with respect to the driving direction, the slope of the driving path should be taken into consideration when charging and discharging the recovered energy.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a configuration of a method for recovering energy of an electric motorcycle according to a second embodiment of the present invention.
  • the inclination angle sensor 160 for measuring the inclination angle of the driving path of the electric motorcycle may be further included.
  • the inclination angle sensor 160 measures the inclination of the front and rear of the electric motorcycle while driving the electric motorcycle, and outputs the inclination angle to the control unit 170 to be described later.
  • the controller 170 may charge and discharge the supercap 120 and the battery 110 according to a case in which the electric motorcycle travels downhill or uphill based on the output signals of the speed sensor 150 and the inclination angle sensor 160. To control charging and discharging.
  • the energy recovery method of the electric motorcycle according to the second embodiment of the present invention may further include dynamically measuring the inclination of the driving route.
  • the inclination angle sensor 160 measures the inclination angle of the front and rear directions of the electric motorcycle, and inputs a signal corresponding to the measured value to the controller 170.
  • the signal of the inclination angle sensor 160 is input to the controller 170 simultaneously with the signal of the speed sensor 150 (S210).
  • the controller 170 determines whether the driving path of the electric motorcycle is uphill or downhill (S1220), and controls charging and discharging according to the driving state of the electric motorcycle as follows.
  • the control is performed as follows.
  • the recovered energy is charged into the supercap 120 (S234), and if the amount of recovered energy is greater than the chargeable amount of the supercap 120 ( S236), the extra energy is charged in the battery 110 (S238).
  • the driving state is determined (S240), and when driving at a constant speed and when decelerating, only the second switch SW2 is turned on to charge the recovered energy to the supercap 120 (S242), and the amount of recovered energy. If greater than the chargeable amount of the super cap 120 (S244), the extra energy is charged to the battery 110 (S246).
  • the power of the super cap 120 is discharged and supplied to the driving unit 140 as the power of the battery 110 (S248).
  • step (S256) of sequentially charging the recovery energy to the supercap 20 and the battery 10 is made in the same manner as the step of sequentially charging the recovery energy in the previous embodiment, a detailed description thereof will be omitted.
  • the present invention configured as described above, by detecting the acceleration and deceleration of the traveling speed of the electric motorcycle, or by detecting the inclination angle of the driving path and the acceleration and deceleration of the electric motorcycle during the driving of the electric motorcycle so that the charge and discharge of the recovered energy is made.

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Abstract

본 발명의 제1 측면에 따르면, 전기 오토바이의 주행에 사용되는 에너지를 회수하는 방법으로서, 상기 전기 오토바이의 주행 속도를 감지하는 단계; 상기 전기 오토바이의 주행 상태를 판단하는 단계; 상기 전기 오토바이가 주행 속도가 가속되면 슈퍼캡의 전원을 방전시키는 단계; 상기 전기 오토바이가 일정 속도로 주행시에는 상기 슈퍼캡의 전원을 단속하고 배터리의 전원을 방전시키는 단계; 및 상기 전기 오토바이가 속도가 감속되면 회수 에너지를 상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계; 를 포함하는 전기 오토바이의 에너지 회수 방법을 제공한다. 본 발명은 전기 오토바이의 주행시 주행로의 경사각과 전기 오토바이의 가속과 감속을 감지하여 회수 에너지의 충방전이 이루어지도록 한다.

Description

전기 오토바이의 에너지 회수 방법 및 장치
본 발명은 전기 오토바이의 에너지 회수 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기 오토바이의 가속과 감속을 감지하여 회수 에너지의 충방전 시점을 결정하는 전기 오토바이의 에너지 회수 방법 및 장치에 관한 것이다.
전기 오토바이는 배터리에서 제공되는 전원을 사용하여 모터를 구동하고, 모터가 발생시킨 구동력으로 주행할 수 있도록 된 것으로서, 최근 그 이용 추세가 증가하고 있다.
이러한 전기 오토바이는 일반 자전거와 달리 언덕길을 오르거나 장거리 주행때 배터리와 전기모터의 힘만으로 주행이 가능하다.
전기 오토바이의 배터리의 충전량은 일정 한도로 제한되어 있어 전기 오토바이의 주행거리가 제한되었다. 이를 극복하기 위하여 전기 오토바이의 속도 감소 및 제동 시 에너지를 회수하는 기술이 개시되었다.
여기서, 에너지를 회수하는 기술은 전기 오토바이의 브레이크 페달 조작과 가속 페달 조작을 감지하여 이루어지도록 구성되어 있다. 그러나, 브레이크 페달 조작과 가속 페달 조작은 운전자의 운전 습관에 따라 다르므로 에너지 회수량이 적었다. 특히, 브레이크 페달 조작과 가속 페달 조작이 없는 상태에서 오토바이의 속도는 감속되지만, 에너지 회수는 이루어지지 않는 등, 에너지 회수가 불균일한 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전기 오토바이의 주행속도의 가속과 감속을 감지하여 회수 에너지의 충방전이 이루어지도록 하는 전기 오토바이의 에너지 회수 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전기 오토바이의 주행시 주행로의 경사각과 전기 오토바이의 가속과 감속을 감지하여 회수 에너지의 충방전이 이루어지도록 하는 전기 오토바이의 에너지 회수 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 전기 오토바이의 주행에 사용되는 에너지를 회수하는 방법으로서, 상기 전기 오토바이의 주행 속도를 감지하는 단계; 상기 전기 오토바이의 가속, 등속 또는 감속 상태를 판단하는 단계; 상기 전기 오토바이가 주행 속도가 가속되면 슈퍼캡의 전원을 방전시키는 단계; 상기 전기 오토바이가 일정 속도로 주행시에는 상기 슈퍼캡의 전원을 단속하고 배터리의 전원을 방전시키는 단계; 및 상기 전기 오토바이가 속도가 감속되면 회수 에너지를 상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계; 를 포함하는 전기 오토바이의 에너지 회수 방법을 제공한다.
상기 슈퍼캡을 방전하는 단계는 상기 전기 오토바이가 정지 상태에서 출발하는 경우와 등속도 주행에서 속도가 증가하는 경우에 수행될 수 있다.
상기 전기 오토바이의 정속 주행 상태는 상기 전기 오토바이의 정지 상태를 포함할 수 있다.
상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계는 상기 슈퍼캡의 상기 회수 에너지의 양을 상기 슈퍼캡의 충전 가능 용량과 비교하는 단계, 상기 슈퍼캡에 충전 가능량 이외의 전류를 상기 배터리에 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 전기 오토바이의 주행에 사용되는 에너지를 회수하는 방법으로서, 상기 전기 오토바이의 주행 속도를 감지하는 단계; 상기 전기 오토바이의 주행 경로의 경사도를 측정하는 단계; 상기 전기 오토바이의 주행 경로가 내리막길, 오르막길 또는 수평인지 판단하는 단계; 를 포함하고, 상기 전기 오토바이의 주행 경로가 오르막길이고, 상기 전기 오토바이의 주행 속도가 가속 또는 등속이면 슈퍼캡과 배터리의 전원을 방전시키는 단계; 와 상기 전기 오토바이가 감속이면 회수 에너지를 상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계; 를 수행하고, 상기 전기 오토바이의 주행 경로가 내리막길이며, 상기 전기 오토바이의 주행 속도가 속도가 가속이면 상기 슈퍼캡과 상기 배터리의 전원을 방전시키는 단계; 와 상기 전기 오토바이가 등속 또는 감속이면 회수 에너지를 상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계; 를 수행하며, 상기 전기 오토바이의 주행 경로가 수평이면, 상기 전기 오토바이의 가속, 등속 또는 감속 상태를 판단하는 단계, 상기 전기 오토바이가 주행 속도가 가속되면 슈퍼캡의 전원을 방전시키는 단계, 상기 전기 오토바이가 일정 속도로 주행시에는 상기 슈퍼캡의 전원을 단속하고 배터리의 전원을 방전시키는 단계 및 상기 전기 오토바이가 속도가 감속되면 회수 에너지를 상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계를 수행하는 전기 오토바이의 에너지 회수 방법을 제공한다.
상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계는 상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계는 상기 슈퍼캡의 상기 회수 에너지의 양을 상기 슈퍼캡의 충전 가능 용량과 비교하는 단계, 상기 슈퍼캡에 충전 가능량 이외의 전류를 상기 배터리에 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 전기 오토바이의 주행 도중 발생되는 회수 에너지를 저장하는 장치로서, 전기 오토바이의 주행에 필요한 전원을 저장하는 배터리; 상기 배터리에 병렬로 연결되고 상기 전기 오토바이의 가속시 필요한 전원을 공급하는 슈퍼캡; 상기 배터리와 상기 슈퍼캡 사이에 연결되어 턴온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)되며 슈퍼캡(120)과 배터리(110)의 충방전이 이루어지도록 하는 다이오드; 전동 모터 및 제너레이터가 일체인 구동부; 상기 전기 오토바이의 주행 속도를 감지하고 해당하는 신호를 출력하는 속도 센서; 상기 속도 센서의 출력 신호를 입력받아 상기 전기 오토바이의 가속, 정속 또는 감속 상태인지 판단하여 이에 따른 제어 신호를 출력하는 제어부; 상기 배터리와 상기 구동부의 전원 연결선 상에 설치되고 상기 제어 신호에 의해 온 또는 오프 동작되는 제1 스위치; 및 상기 슈퍼캡과 상기 구동부의 전원 연결선 상에 설치되고 상기 제어 신호에 의해 온 또는 오프 동작되는 제2 스위치; 를 포함하는 전기 오토바이의 에너지 회수 장치를 제공한다.
상기 전기 오토바이의 주행 경로의 기울기를 측정하는 경사각 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 슈퍼캡의 입출력 전류량을 측정하고 이에 해당하는 신호를 출력하는 전류량 측정부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 전기 오토바이의 주행속도의 가속과 감속을 감지하여 회수 에너지의 충방전이 이루어지도록 한다.
또한, 본 발명은 전기 오토바이의 주행시 주행로의 경사각과 전기 오토바이의 가속과 감속을 감지하여 회수 에너지의 충방전이 이루어지도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 오토바이의 에너지 회수 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 오토바이의 에너지 회수 방법의 구성을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 오토바이의 에너지 회수 방법의 구성을 나타내는 흐름도이다.
100: 에너지 회수 장치
110: 배터리
120: 슈퍼캡
140: 구동부
150: 속도 센서
160: 경사각 센서
170: 제어부
D: 다이오드
SW1, SW2: 제1 및 제2 스위치
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 오토바이의 에너지 회수 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전기 오토바이의 에너지 회수 장치(100)는 배터리(110), 슈퍼캡(120), 다이오드(D) 구동부(140), 속도 센서(150), 제어부(170) 및 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)를 포함한다.
배터리(110)는 주행을 위한 전원을 저장하고 필요시에 방전한다. 배터리(110)는 사용자의 필요에 따라 36V 또는 42V 의 출력 전압을 갖는다. 또한, 배터리(110)는 빠른 출력과 저장 용량을 고려하여 NiMH 배터리가 사용될 수 있으나, 사용자의 필요에 따라 다양한 배터리가 사용될 수 있다.
여기서, 배터리(110)는 짧은 시간에 많은 양의 에너지를 충전하거나 방전하는데 한계가 있고, 상대적으로 낮은 에너지 밀도를 가지며 많은 에너지를 저장할 수 있으나 출력 밀도가 낮아 빈번한 전류의 충방전 및 대전류 입출력을 필요로 하는 운전조건 하에서 배터리의 수명을 보장할 수 없는 단점이 있어, 에너지를 저장하는 용량은 제한적이나 에너지 충전 및 방전 과정에서 화학 반응을 수반하지 않으므로, 대전류의 충전 및 방전이 가능한 장점을 갖는 슈퍼캡(120)이 적용된다.
슈퍼캡(120)은 배터리(110)와 병렬로 연결된다.
슈퍼캡(120)의 입력단측에는 슈퍼캡(120)에 입력되는 전류와 출력되는 전류량을 측정하는 전류량 측정부(122)가 연결된다. 전류량 측정부(122)는 측정 결과에 해당하는 신호를 후술하는 제어부(170)로 출력한다.
다이오드(D)는 후술하는 구동부가 전동 모터 또는 발전기로서의 역할에 따라 턴온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)되며 슈퍼캡(120)과 배터리(110)의 충방전이 이루어지도록 한다.
다이오드(D)의 캐소드 단자는 배터리(110)의 + 단자에 연결되고, 애노드 단자는 슈퍼캡(120)의 + 단자에 연결된다.
다이오드(D)는 구동부(110)가 모터로서 동작하여 전기 오토바이가 가속할 때 슈퍼캡(150)의 전원을 배터리(110)의 전원에 추가할 수 있도록 턴 온(Turn-On)된다. 또한, 후술하는 구동부(140)에서 출력되는 회수 에너지가 슈퍼캡(120)과 배터리(110)에 순차적으로 충전될 수 있도록 한다.
구동부(140)는 전동 모터 및 제너레이터로, 전기 오토바이의 주행이 요구되는 경우 모터로 작동되어 슈퍼캡(120)에서 공급되는 전압에 의한 구동으로 가속 성능을 제공하고, 회생 제동시 발전기로 작동되어 기계적 에너지를 전기적 에너지로 회수한다.
속도 센서(150)는 전기 오토바이의 주행 속도를 측정하고, 이에 해당하는 신호를 후술하는 제어부(170) 측으로 출력한다. 속도 센서(150)는 전기 오토바이의 전륜 또는 후륜의 구동축상에 설치될 수 있다.
제어부(170)는 속도 센서(150)의 출력 신호에 근거하여 전기 오토바이가 가속, 정속 또는 감속 상태임을 판단한다.
슈퍼캡(120)의 충방전과 배터리(110)의 충방전 제어를 위해, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)가 연결된다.
제1 스위치(SW1)는 배터리(110)와 구동부(140)의 전원 연결선 상에 설치되되, 배터리(110)와의 사이에는 다이오드(D)의 캐소드가 연결된다. 제2 스위치(SW2)는 슈퍼캡(120)과 구동부(140)의 전원 연결선 상에 설치되되, 슈퍼캡(120)과의 사이에는 다이오드(D)의 애노드가 연결된다. 제1 및 제2 스위치(SW2)는 제어부(170)에 의해 온(on), 오프(off)된다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 오토바이의 에너지 회수 방법의 구성을 나타내는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 전기 오토바이의 에너지 회수 방법은 주행 속도를 감지하는 단계(S110), 주행 상태를 판단하는 단계(S120), 슈퍼캡의 전원을 방전시키는 단계(S130), 배터리의 전원만을 방전시키는 단계(S140) 및 슈퍼캡과 배터리에 순차적으로 충전하는 단계(S150)를 포함한다.
주행 속도를 감지하는 단계(S110)는 속도 센서(150)에 의해 전기 오토바이의 주행 속도를 감지한다. 즉, 사용자의 조작에 의해 제1 스위치(SW1)가 온(On)되면, 배터리(110)의 방전에 의해 출력되는 전원이 구동부(140)로 입력되어 전기 오토바이의 주행이 시작된다.
속도 센서(150)는 전기 오토바이의 주행 속도를 계속적으로 감지하고, 감지 결과에 대한 신호를 제어부(170)측으로 출력한다.
제어부(170)는 입력된 신호에 따라 전기 오토바이의 주행 상태를 판단하고(S120), 주행 상태에 해당하는 제어 신호를 출력하여 슈퍼캡(120)과 배터리(110)의 충방전을 제어한다.
전기 오토바이가 정지 상태에서 출발하여 소정의 주행속도에 도달하는 동안, 속도 센서(150)는 계속적으로 주행 속도를 감지하고 감지된 속도에 해당하는 신호를 제어부(170)에 입력한다. 제어부(170)는 속도 증가를 감지하여 가속 상태인 것으로 판단하면, 제2 스위치(SW2)를 온시켜 수퍼캡(120)에 저장되어 있는 전류를 방전시켜 배터리(110)에서 방전되는 전류와 함께 구동부(140)로 공급되도록 하여(S130) 전기 오토바이의 가속이 원활히 이루어지도록 한다.
속도 센서(150)에서 출력되는 신호를 입력받은 제어부(170)가 전기 오토바이가 등속 주행하는 것으로 판단하는 경우에 제1 스위치(SW1)의 온 상태는 유지하고, 제2 스위치(SW2)는 오프(off) 상태가 되도록 하여, 배터리(110)의 전류만이 방전되어 구동부(140)로 입력되도록 한다(S140). 이때, 다이오드(D)의 캐소드 단자가 슈퍼캡(120)과 배터리(110)의 + 단자에 연결되어 있어 슈퍼캡(120)의 전원이 구동부(140) 측으로 입력되는 것이 방지된다.
여기서, 전기 오토바이가 정속 주행하는 도중, 사용자의 조작에 의해 다시 가속되면 가속 상태인 것으로 판단(S142)한 제어부(170)는 슈퍼캡(120)의 전원을 방전시켜(S) 배터리(110)에서 방전되는 전류와 함께 구동부(140)로 공급되도록 하여(S144), 전기 오토바이의 가속이 원활히 이루어지도록 한다.
속도 센서(150)에서 출력되는 신호를 입력받은 제어부(170)가 전기 오토바이가 감속 주행하는 것으로 판단하는 경우에는 제1 스위치(SW1)가 오프되도록 하고, 제2 스위치(SW2)는 온되도록 하여 회수 에너지가 슈퍼캡(120)에 충전되도록 한다(S150). 이때, 전류량 측정부(122)는 슈퍼캡(120)의 입출력 전류량을 측정하여 제어부(170)로 입력한다. 제어부(170)는 슈퍼캡(120)의 용량과 입출력 전류량을 비교한 후, 슈퍼캡(120)에 충전되는 회수 에너지량이 슈퍼캡(120)의 충전 가능량보다 커지면(S152), 회수 에너지는 다이오드(D)를 통해 배터리(110) 측으로 충전된다(S154).
한편, 전기 오토바이가 주행하는 주행로가 주행 방향에 대하여 수평을 이루고 있는 경우에는 사용자의 조작에 따른 주행 속도를 얻을 수 있고 이에 따라 상기와 같은 실시예에 의한 방법으로 회수 에너지의 충방전을 수행할 수 있으나, 주행로가 주행 방향에 대하여 소정의 경사를 이루고 있는 경우에는 회수 에너지의 충방전시 주행로의 경사를 고려해야 한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전기 오토바이의 에너지 회수 방법의 구성을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 전기 오토바이의 에너지 회수 방법의 구현을 위해, 전기 오토바이의 주행 경로의 경사각 측정을 위한 경사각 센서(160)가 더 포함될 수 있다.
경사각 센서(160)는 전기 오토바이의 주행 시 전기 오토바이의 전후의 기울기를 측정하여 후술하는 제어부(170) 측으로 출력한다.
그리고, 제어부(170)는 속도 센서(150)와 경사각 센서(160)의 출력 신호에 근거하여 전기 오토바이가 내리막길 또는 오르막길을 주행하는 경우에 따라 슈퍼캡(120)의 충방전과 배터리(110)의 충방전을 제어한다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 전기 오토바이의 에너지 회수 방법은 주행 경로의 경사도를 동측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이를 보다 상세히 설명한다.
경사각 센서(160)는 전기 오토바이의 전후 방향의 경사각을 측정하여 측정값에 해당하는 신호를 제어부(170)로 입력한다. 경사각 센서(160)의 신호는 속도 센서(150)의 신호와 동시에 제어부(170)로 입력된다(S210).
제어부(170)는 전기 오토바이의 주행 경로가 오르막길 또는 내리막길인지 판단하고(S1220), 전기 오토바이의 주행 상태에 따라 다음과 같이 충방전을 제어한다.
주행 경로가 오르막길인 것으로 판단되는 경우(S1220), 다음과 같이 제어된다.
주행 경로가 오르막길인 경우, 전기 오토바이가 일정 속도로 주행하는 경우에도 수평면에서의 주행시보다 더 많은 기동력을 필요로 한다. 따라서, 제어부(170)의 주행 상태 판단(S230)에 의해 전기 오토바이가 가속되는 경우와 일정 속도로 주행하는 경우이면 제1 스위치(SW1)와 제2 스위치(SW2)가 모두 온되도록 하여 슈퍼캡(120)에서 방전되는 전원이 배터리(110)의 전원과 함께 구동부(140)로 공급될 수 있도록 한다(S232).
전기 오토바이가 감속되는 경우에는 이전의 실시예와 마찬가지로 회수 에너지가 발생되므로, 회수 에너지를 슈퍼캡(120)에 충전하고(S234), 회수 에너지의 양이 슈퍼캡(120)의 충전 가능량보다 크면(S236), 여분의 에너지는 배터리(110)에 충전된다(S238).
주행 경로가 내리막길인 경우, 전기 오토바이가 일정 속도로 주행하는 경우에도 에너지가 회수될 수 있다. 따라서, 주행 상태를 판단하여(S240), 일정 속도로 주행하는 경우와 감속되는 경우에는 제2 스위치(SW2) 만이 온 되어 회수 에너지를 슈퍼캡(120)에 충전하고(S242), 회수 에너지의 양이 슈퍼캡(120)의 충전 가능량보다 크면(S244), 여분의 에너지는 배터리(110)에 충전된다(S246).
그리고, 전기 오토바이가 가속되는 경우에는 슈퍼캡(120)의 전원이 방전되어 배터리(110)의 전원과 같이 구동부(140)로 공급된다(S248).
주행 경로가 수평인 경우, 전기 오토바이가 가속, 등속 또는 감속 상태인지 판단하여(S250), 가속 상태이면, 배터리(10)와 슈퍼캡(20)을 동시에 방전시키고(S252), 등속 상태이면 배터리(10) 만을 방전시킨다(S254). 또한, 전기 오토바이가 감속 상태이면 슈퍼캡(20)과 배터리(10)에 회수 에너지를 순차적으로 충전시킨다(S256).
슈퍼캡(20)과 배터리(10)에 회수 에너지를 순차적으로 충전시키는 단계(S256)은 이전의 실시예에서 회수 에너지를 순차적으로 충전시키는 단계와 동일한 방법으로 이루어지므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 전기 오토바이의 주행속도의 가속과 감속을 감지하거나, 전기 오토바이의 주행시 주행로의 경사각과 전기 오토바이의 가속과 감속을 감지하여 회수 에너지의 충방전이 이루어지도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 전기 오토바이의 주행에 사용되는 에너지를 회수하는 방법으로서,
    상기 전기 오토바이의 주행 속도를 감지하는 단계;
    상기 전기 오토바이의 가속, 등속 또는 감속 상태를 판단하는 단계;
    상기 전기 오토바이가 주행 속도가 가속되면 슈퍼캡의 전원을 방전시키는 단계;
    상기 전기 오토바이가 일정 속도로 주행시에는 상기 슈퍼캡의 전원을 단속하고 배터리의 전원을 방전시키는 단계; 및
    상기 전기 오토바이가 속도가 감속되면 회수 에너지를 상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계; 를 포함하는 전기 오토바이의 에너지 회수 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슈퍼캡을 방전하는 단계는 상기 전기 오토바이가 정지 상태에서 출발하는 경우와 등속도 주행에서 속도가 증가하는 경우에 수행되는 전기 오토바이의 에너지 회수 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전기 오토바이의 정속 주행 상태는 상기 전기 오토바이의 정지 상태를 포함하는 전기 오토바이의 에너지 회수 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계는 상기 슈퍼캡의 상기 회수 에너지의 양을 상기 슈퍼캡의 충전 가능 용량과 비교하는 단계, 상기 슈퍼캡에 충전 가능량 이외의 전류를 상기 배터리에 충전하는 단계를 포함하는 전기 오토바이의 에너지 회수 방법.
  5. 전기 오토바이의 주행에 사용되는 에너지를 회수하는 방법으로서,
    상기 전기 오토바이의 주행 속도를 감지하는 단계;
    상기 전기 오토바이의 주행 경로의 경사도를 측정하는 단계;
    상기 전기 오토바이의 주행 경로가 내리막길, 오르막길 또는 수평인지 판단하는 단계; 를 포함하고,
    상기 전기 오토바이의 주행 경로가 오르막길이고, 상기 전기 오토바이의 주행 속도가 가속 또는 등속이면 슈퍼캡과 배터리의 전원을 방전시키는 단계; 와
    상기 전기 오토바이가 감속이면 회수 에너지를 상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계; 를 수행하고,
    상기 전기 오토바이의 주행 경로가 내리막길이며, 상기 전기 오토바이의 주행 속도가 속도가 가속이면 상기 슈퍼캡과 상기 배터리의 전원을 방전시키는 단계; 와 상기 전기 오토바이가 등속 또는 감속이면 회수 에너지를 상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계; 를 수행하며,
    상기 전기 오토바이의 주행 경로가 수평이면, 상기 전기 오토바이의 가속, 등속 또는 감속 상태를 판단하는 단계, 상기 전기 오토바이가 주행 속도가 가속되면 슈퍼캡의 전원을 방전시키는 단계, 상기 전기 오토바이가 일정 속도로 주행시에는 상기 슈퍼캡의 전원을 단속하고 배터리의 전원을 방전시키는 단계 및 상기 전기 오토바이가 속도가 감속되면 회수 에너지를 상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계를 수행하는 전기 오토바이의 에너지 회수 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계는 상기 슈퍼캡과 상기 배터리에 순차적으로 충전하는 단계는 상기 슈퍼캡의 상기 회수 에너지의 양을 상기 슈퍼캡의 충전 가능 용량과 비교하는 단계, 상기 슈퍼캡에 충전 가능량 이외의 전류를 상기 배터리에 충전하는 단계를 포함하는 전기 오토바이의 에너지 회수 방법.
  7. 전기 오토바이의 주행 도중 발생되는 회수 에너지를 저장하는 장치로서,
    전기 오토바이의 주행에 필요한 전원을 저장하는 배터리;
    상기 배터리에 병렬로 연결되고 상기 전기 오토바이의 가속시 필요한 전원을 공급하는 슈퍼캡;
    상기 배터리와 상기 슈퍼캡 사이에 연결되어 턴온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)되며 슈퍼캡(120)과 배터리(110)의 충방전이 이루어지도록 하는 다이오드;
    전동 모터 및 제너레이터가 일체인 구동부;
    상기 전기 오토바이의 주행 속도를 감지하고 해당하는 신호를 출력하는 속도 센서;
    상기 속도 센서의 출력 신호를 입력받아 상기 전기 오토바이의 가속, 정속 또는 감속 상태인지 판단하여 이에 따른 제어 신호를 출력하는 제어부;
    상기 배터리와 상기 구동부의 전원 연결선 상에 설치되고 상기 제어 신호에 의해 온 또는 오프 동작되는 제1 스위치; 및
    상기 슈퍼캡과 상기 구동부의 전원 연결선 상에 설치되고 상기 제어 신호에 의해 온 또는 오프 동작되는 제2 스위치; 를 포함하는 전기 오토바이의 에너지 회수 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전기 오토바이의 주행 경로의 기울기를 측정하는 경사각 센서를 더 포함하는 전기 오토바이의 에너지 회수 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 슈퍼캡의 입출력 전류량을 측정하고 이에 해당하는 신호를 출력하는 전류량 측정부를 더 포함하는 전기 오토바이의 에너지 회수 장치.
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