WO2017135716A1 - Power assisted driving system and method - Google Patents

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WO2017135716A1
WO2017135716A1 PCT/KR2017/001163 KR2017001163W WO2017135716A1 WO 2017135716 A1 WO2017135716 A1 WO 2017135716A1 KR 2017001163 W KR2017001163 W KR 2017001163W WO 2017135716 A1 WO2017135716 A1 WO 2017135716A1
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WO
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crank
torque
current
voltage
driving
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PCT/KR2017/001163
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
김정엽
신동준
Original Assignee
중앙대학교 산학협력단
서울과학기술대학교 산학협력단
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Priority claimed from KR1020160099026A external-priority patent/KR101839921B1/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45Control or actuating devices therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62MRIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • B62M6/45Control or actuating devices therefor
    • B62M6/50Control or actuating devices therefor characterised by detectors or sensors, or arrangement thereof

Definitions

  • Embodiments relate to a power assisted drive system and method for increasing energy efficiency and enabling smooth acceleration of a driver in a driver that simultaneously uses human pedaling power and driver power, such as an electric bicycle.
  • a bicycle In general, a bicycle is a two-wheeled vehicle that rotates a wheel through a crank-pedal mechanism when human force acts on a pedal, and is widely used for transportation, exercise, and leisure. Recently, as bicycle activation policies have been promoted nationally to reduce carbon emissions, which are the cause of global warming, the use of bicycles as a means of commuting as well as for sports and leisure is increasing rapidly.
  • Electric bicycles which are being used to solve these problems, are equipped with direct current motors and power assistance to wheel hubs of ordinary bicycles to provide a comfortable driving experience on flat and uphill roads.
  • the driver of a general electric bicycle can control the degree of power assistance of the DC motor provided in the electric bicycle by selectively using two methods, a throttle mode and a PAS (Pedal Assist System) mode.
  • the throttle mode is similar to the throttle lever used in a general motorcycle, and is mounted on the right handlebar of the electric bicycle and is pulled or released by the right handlebar of the electric bicycle.
  • Speed which is mounted on the so-called electric bicycle, plays a role of varying the torque value of the DC motor serving the auxiliary power function.
  • the electric bicycle driver controls the output of the motor through the pedaling operation, and can control the amount of torque for the power assist of the DC motor provided in the electric bicycle through a speed sensor that detects the rotation of the crankshaft when pedaling. .
  • the speed sensor using the Hall Effect is generally mounted on the crankshaft of the electric bicycle and detects the rotation of the crankshaft by the voltage generated by the Hall effect when the electric bicycle driver rolls the pedal.
  • the speed sensor torque control device used in the conventional electric bicycle is an on-off method for detecting only whether the driver rolls the pedal.
  • the torque value of the DC motor of the electric bicycle is set to maximum.
  • the torque sensor method is a mechanical method for measuring the distortion of the disc or spring generated during pedaling, and it is a high mounting cost and it is difficult to mount on a conventional electric bicycle.
  • the torque sensor method is a mechanical method for measuring the distortion of the disc or spring generated during pedaling, and it is a high mounting cost and it is difficult to mount on a conventional electric bicycle.
  • Patent document 1 proposed an electric bicycle torque control device that can control the torque of the motor variably according to the analog output signal of the speed sensor. According to patent document 1, the output of the motor is controlled in proportion to the pedaling speed, which is convenient. Although there was a side surface, the digital speed sensor composed of a double Hall sensor outputs a digital pulse signal, and thus, the method of Patent Document 1, which receives and uses an analog signal, has a problem that it is difficult to use a digital speed sensor.
  • the conventional electric bicycle driving system drives the motor provided in the electric bicycle together in the crank phase angle section in which the occupant's power transmission efficiency is high, the total amount of energy consumed, which is the sum of the energy consumed by the occupant and the motor driving. Compared with this, there is a problem in that energy efficiency of the entire system is lowered.
  • electric bicycles use the power of the human power and the power of the driver at the same time, it can be regarded as a hybrid system.
  • the hybrid system are the power of human power, such as electric wheelchairs and electric scooters, in addition to the electric bicycle.
  • An example is a system that uses the power of a driver simultaneously.
  • hybrid system a system that uses both human power and driver power, such as electric bicycles, electric wheelchairs, and electric scooters, is referred to as a hybrid system.
  • the speed sensor-based power assist device used in the conventional electric bicycle is an on-off method of detecting only whether the driver rolls a pedal.
  • the torque value of the electric motor of the electric bicycle is detected. Set to maximum to assist with power.
  • An alternative to the problem of the speed sensor method is a torque sensor method.
  • Torque sensor methods are mechanical methods for measuring the distortion of discs or springs that occur during pedaling, and have high mounting costs and difficult installation in conventional electric bicycles. An effective solution to control is needed.
  • Patent document 1 Korean Patent Publication No. 10-2014-0142117 proposed an electric bicycle torque control device that can control the torque of the motor variably according to the analog output signal of the speed sensor.
  • the motor output control is proportional to the speed, which is convenient.
  • the digital speed sensor which consists of a double Hall sensor, outputs a digital pulse signal. There was a problem that was difficult to use the speed sensor.
  • the embodiment provides a power assist drive system and method using a virtual stroke drive of a hybrid system that can increase the energy efficiency by driving the motor in a low section rather than a section of high human power transmission efficiency.
  • the present invention provides a power assist drive system and method using a virtual stroke drive of the hybrid system to reduce the amount of torque change of the rotating shaft according to the force transmission of the hybrid system to enable smooth acceleration of the hybrid system.
  • the embodiment aims to increase the driving energy efficiency of the electric bicycle, reduce the pedaling heterogeneity and improve the riding comfort by driving the motor of the electric bicycle in proportion to the rigidity of the crank interacting with the person.
  • the present invention measuring unit for measuring the operating state of the crank;
  • a controller configured to determine pre-cancer or current required for power assistance based on the measured value of the measurement unit;
  • a motor unit to which the voltage or current is applied to provide a driving force;
  • a power supply unit providing power to components other than itself.
  • the measuring unit may be characterized by measuring the angle of the crank and the torque of the crank provided in the hybrid system.
  • the method may further include: initializing the measuring unit and starting a virtual stroke driving method waiting for power to be transmitted; An operation determining step of the virtual stroke driving method for determining whether the virtual stroke driving method is operated based on whether power is transmitted; Measuring the crank angle and the crank torque of the virtual stroke driving method; A storage step of the virtual stroke driving method in which the crank angle and the crank torque are stored in a storage unit; Determining a virtual stroke driving method for determining a voltage or a current to be applied to a virtual stroke driving motor by using the crank angle and the crank torque measured in the measuring step; And a virtual stroke driving method applying step of applying the determined voltage or current to the virtual stroke driving motor.
  • control unit may determine the voltage or current value based on the stiffness of the crank.
  • a crank stiffness-based power assist drive method comprising: a measurement preparation step of preparing a measurement by initializing a sensor; An operation detecting step of detecting whether the auxiliary driving method is operated; Obtaining an output value from the sensor; A crank stiffness calculation step of calculating the crank stiffness from the output value; A voltage or current determination step of determining a voltage or current to be applied to the motor in proportion to the crank stiffness; And applying the determined voltage or current to the motor.
  • 1 is a configuration diagram showing the configuration of a power assist drive system
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a measurement unit measuring torque from a power transmission unit of the configuration of FIG. 1 in a hybrid system according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating power compensation according to phase delay in the configuration of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a processing flow of a power assist driving method using a virtual stroke driving of a hybrid system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of FIG. 4;
  • FIG. 7 is a graph showing a change in the total torque according to the crank angle when applying the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a processing flow of a crank stiffness based power assist driving method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure of FIG. 10.
  • first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component.
  • the present invention is a measuring unit for measuring the operating state of the crank, a control unit for determining a voltage or current required for power assistance based on the measured value of the measurement unit, a control unit for applying a voltage or current to provide a driving force, the voltage determined by the control unit or And a motor unit to which electric current is applied to provide driving power, and a power supply unit to supply electric power to components other than itself.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a power assist drive system using a virtual stroke drive of a hybrid system.
  • the power assist drive system 100 using the virtual stroke driving of a hybrid system may include a control unit 10, a motor unit 20, a storage unit 30, and a measurement unit 40. ) And the power supply unit 50.
  • the controller 10 controls the driving of the entire power assist drive system 100 using the virtual stroke drive of the hybrid system. Specifically, it serves to control the motor unit 20, the storage unit 30, and the measuring unit 40, which are components of the present invention.
  • the controller 10 controls the measurement unit 40 to initialize the measurement unit 40, or receives the measurement values measured by the measurement unit 40, and when the virtual stroke generation timing and the virtual stroke are generated therefrom, The voltage or current to be applied to the motor is calculated, and the calculated voltage or current is applied to the motor of the hybrid system.
  • the controller 10 may also be implemented in the form of a conventional microprocessor.
  • control unit 10 virtualizes the body size and driving conditions of the occupant in order to reduce a sudden change in torque applied to the crank.
  • the voltage or current required for the stroke drive can be determined.
  • the driving situation may be determined in consideration of the degree of inclination of the road and the current acceleration degree.
  • control variables according to driving conditions may be stored in the storage unit 30, and the controller 10 may use a control variable stored in the storage unit 30 to supply a voltage or a current required for driving the virtual stroke. Can be determined.
  • the motor unit 20 may transmit a driving force for driving the power assist drive system using the virtual stroke driving of the hybrid system by a voltage or a current applied at the timing of the virtual stroke generation under the control of the controller 10.
  • the encoder may be provided in the motor unit 20, whether or not the encoder of the motor unit 20 is provided is not related to the configuration of the present invention, and the use of the encoder of the motor unit 20 is a known part. No explanation is given for this.
  • the storage unit 30 serves to store the torque of the crank according to the angle of the crank obtained from the measuring unit 40, and the angle and torque of the stored crank can be referred to by the controller 10.
  • the storage unit 30 may store an appropriate range or optimum value of the crank torque according to the angle of the crank in the form of a lookup table, and may be implemented to be referred to by the controller 10 as needed.
  • the storage unit 30 may store the crank torque according to the angle of the crank measured from the measuring unit 40 in the storage table. At this time, since the crank rotates repeatedly, the crank torque according to the crank angle can be continuously updated, the control unit 10 can use the information continuously updated.
  • the storage unit 30 may be implemented integrated into the control unit 10.
  • the measuring unit 40 measures an operating state of the crank provided in the hybrid system.
  • the measuring unit 40 may measure various variables capable of determining the rotation state of the crank, and various measuring apparatuses for measuring the same may be used.
  • the measurement unit 40 may measure the angle of the crank and the torque of the crank.
  • the measuring unit 40 may be provided to measure the angle and torque of the crank respectively or together.
  • the measurement unit 40 may use at least one of a crank torque sensor, a pedal force sensor, or a pressure sensor to measure the crank angle and torque.
  • crank torque sensor may be installed in the frame or crank of the hybrid system. In one embodiment, when the crank torque sensor is installed in the frame, it can be installed at one point where the crank passes by while the crank is rotating. This is to improve the accuracy of the measured value of the torque is installed inside the rotation radius of the crank.
  • the power supply unit 50 serves to supply power to the control unit 10, the motor unit 20, and the measurement unit 40.
  • the storage unit 30 is also implemented in the form of supplying power.
  • control unit 10 does not send a control signal to the power supply unit 50 in FIG. 1, the control unit 10 transmits a control signal to the power supply unit 50 so as to control the power supplied to each unit. May be
  • the lines not shown at one end is a power line, it represents a line for supplying power generated by the power supply unit 50 to each part, the line with an arrow at one end Lines indicating a transmission direction of a control signal or a data transmission direction, indicating that signals or data are transmitted from a component connected to an end without an arrow to a component connected to an arrow with an end of the line.
  • cranks or pedals in the description of the embodiments of the present invention correspond to the cranks or pedals of the corresponding devices. It will be understood by substituting the names of the components.
  • FIG 2 is a view showing that the measurement unit 40 measures the torque from the power transmission unit 60 in the power assist drive system using the virtual stroke driving of the hybrid system according to an embodiment of the present invention.
  • the measurement unit 40 of the power assist drive system using the virtual stroke driving of the hybrid system may measure the torque acting on the crank from the force acting on the power transmission unit 60.
  • the measurement unit 40 may be located inside the power transmission unit 60, and when separately positioned, may receive a force measured by the power transmission unit 60 using short-range communication.
  • the power transmission unit 60 itself may operate as the measurement unit 40.
  • the power transmission unit 60 may be a pedal in the electric bike.
  • the power transmission unit 60 is connected to the end of the crank so as to be rotatable, and a load is applied for driving the power assist drive system 100 using the virtual stroke driving of the hybrid system.
  • the power transmission unit 60 may measure the load applied to the power transmission unit 60 and the rotation angle ⁇ formed by the power transmission unit 60 with the horizontal plane.
  • the measurement unit 40 measures the total force F acting on the power transmission unit 60 using the load values (vertical component and horizontal component) and rotation angle ⁇ measured by the power transmission unit 60. Thereafter, the measurement unit 40 separates the total force F acting on the power transmission unit 60 into the tangential component F t and the normal component force F n of the crank rotation radius.
  • the measuring unit 40 may measure torque acting on the crank by using the tangential component F t and the normal component component F n .
  • the power assist drive system using the virtual stroke driving of the hybrid system measures the operating state of the crank from the measuring unit 40, and the control unit 10 based on the measured value of the measuring unit 40, the voltage required for the virtual stroke driving. Alternatively, the current is determined to drive the motor unit 20.
  • Equation 1 is an equation for obtaining a voltage or current value to be applied to the motor from the controller 10.
  • S motor is a voltage or current signal to be applied to the motor
  • k is a proportional constant and is set to minimize the amount of wheel torque change, and is set to 1 in the virtual stroke driving system according to the preferred embodiment of the present invention. Also, k may be adjusted to a value other than 1 in consideration of the driving situation and the like so as to minimize the amount of wheel torque change. According to an embodiment, the k values according to various situations and respective situations may be previously stored as a lookup table and stored in the storage unit 30, and the controller 10 may select the necessary values and apply them to the calculation. have.
  • phase delay angle which is the difference between the crank angle at the time when the driving force is provided by the occupant and the crank angle at the time when the driving force is provided by the virtual stroke driving, and is a preset value, but the change is made to minimize energy consumption during driving. It is possible.
  • the phase delay angle in four-stroke crank drive may be used at 45 degrees.
  • the value is 360 degrees
  • the timing at which the driving force provided by the virtual stroke driving is provided and the timing at which the driving force is provided by the occupant become the same, so that the meaning of using the virtual stroke driving method is lost. You do not need to generate You can also set the value to 360 degrees.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating power compensation according to phase delay in a power assist drive system using a virtual stroke drive of a hybrid system according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 a human, electric bicycle (PAS), and virtual stroke driving system (VSA) are separately shown as graphs showing degrees of torque according to phases.
  • PAS electric bicycle
  • VSA virtual stroke driving system
  • the efficiency of power assistance may be improved by using a phase delay angle.
  • the virtual stroke driving system of the hybrid system has an effect of increasing driving efficiency by assisting power in an area where human driving force is hard to operate by using delayed power assistance.
  • FIGS. 1 to 3 are flowchart illustrating a processing flow of the power assist drive method using the virtual stroke drive of the hybrid system according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a flow chart of the processing procedure of the power assist drive method using the virtual stroke drive of the hybrid system. It is a flowchart showing. 4 and 5, the same reference numerals as used in FIGS. 1 to 3 denote the same members and detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the flow of a schematic process of the power assist driving method using the virtual stroke driving of the hybrid system according to another embodiment of the present invention may be divided into five steps of F1000 to F1400.
  • the step F1000 is a step of starting the power assist driving method using the virtual stroke driving of the hybrid system according to the present invention.
  • the passenger's pedal input that is, a state of waiting for pedaling do.
  • step F1100 when the crank and the wheel starts to rotate due to the pedaling of the person in the hybrid system according to the present invention, the measurement unit 40 starts the measurement and starts to output the measured value.
  • the measurement value output of the measurement unit 40 is stored in the storage unit 30 via the control unit 10.
  • the measured value includes the angle and torque of the crank, and when the angle and torque of the crank are stored in the storage unit 30, torques according to various angles are stored in association with the angle.
  • step F1400 the motor is driven in a virtual stroke by applying the voltage or current determined in step F1300 to the motor.
  • the power assist drive method using the virtual stroke drive of the hybrid system according to the present invention after applying the voltage or current to the motor through the above steps, and returns to step F1100, while the pedaling of the occupant as described above By repeatedly performing the steps F1100 to F1400, the motor of the hybrid system is driven in a virtual stroke.
  • FIG. 5 is a flowchart configured to reflect a case in which a passenger arbitrarily turns on / off a power assist drive system 100 and a method using a virtual stroke drive of a hybrid system in the process flow of FIG. 4. .
  • Step S1000 is a step of starting the power assist driving method using the virtual stroke driving of the hybrid system according to an embodiment of the present invention, when a person rides on the hybrid system according to the present invention, the measurement unit 40 automatically To initialize the state, the state of waiting for the drive of the power transmission unit 60, that is, a state of waiting for the transmission of power.
  • step S1000 is referred to as a start step of the virtual stroke driving method.
  • step S1100 it is determined whether the person in the hybrid system according to an embodiment of the present invention, the virtual administrative driving method.
  • step S1000 If the virtual stroke driving method is not operated, the process returns to step S1000.
  • the measurement value output including the angle and torque of the crank output from the measurement unit 40 is transmitted to the control unit 10.
  • operation S1100 is referred to as an operation determination stage of the virtual stroke driving method.
  • step S1200 the measured value including the angle and torque of the crank is transmitted from the measuring unit 40 to the control unit 10, and in the subsequent step, the control unit 10 determines the voltage or current using the received measured value In addition, the controller 10 transmits the measured value to the storage unit 30.
  • the measurement value is an example of the angle and torque of the crank, but is not limited to this, various measurement values for knowing the operating state of the crank provided in the hybrid system can be used.
  • the sensor included in the measurement unit 40 is a crank torque sensor or a pedal force sensor, and measures or predicts the crank torque, measures or predicts the crank angle from the encoder or the tilt sensor, and outputs these measured values together with the control unit.
  • the control unit 10 measures the current operating state of the crank and at the same time compares the previous driving state to predict the operating state of the next crank.
  • the measurement unit 40 refers to a crank torque sensor or a pedal force sensor, a pressure sensor, an encoder, an inclination sensor, etc., and measures any one of a plurality of sensors provided by the measurement unit 40 in the hybrid system. Note that no reference is made specifically.
  • step S1200 is referred to as a measurement step of the virtual stroke driving method.
  • the storage unit 30 stores the received measured values.
  • the storage unit 30 separately stores the crank angle and the crank torque among the received measured values.
  • storing the measured values separately in the storage unit 30 does not mean that the crank angle and the crank torque are simply divided and stored as separate values, and the crank angle and the crank torque at the angle are related. It means that it is stored.
  • the crank angle and the crank torque measured by the measuring unit 40 are sequentially stored in the storage table provided in the storage unit 30, the crank angle and crank torque newly measured during the virtual stroke driving is stored in the storage table Can be updated continuously. This is to determine the voltage or current to be applied to the motor by reflecting this, because the rotation speed of the crank is different every revolution.
  • the shape of the storage table is not limited and can be stored in various ways, such as the shape of a continuous graph or the shape of a digitized table.
  • step S1250 is referred to as a storage step of the virtual stroke driving method.
  • step S1300 the control unit 10 determines the voltage or current to be applied to the motor through the following operation, it is formulated as follows. Equation 2 is a voltage or current applied to the motor is determined in the same manner as the power assist drive system using the virtual stroke drive of the hybrid system.
  • Equation 2 is an equation for obtaining a voltage or current value to be applied to the motor from the controller 10.
  • S motor is a voltage or current signal to be applied to the motor
  • k is a proportional constant and is set to minimize the amount of wheel torque change, and is set to 1 in the virtual stroke driving system according to the preferred embodiment of the present invention. Also, k may be adjusted to a value other than 1 in consideration of the driving situation and the like so as to minimize the amount of wheel torque change. According to an embodiment, the k values according to various situations and respective situations may be previously stored as a lookup table and stored in the storage unit 30, and the controller 10 may select the necessary values and apply them to the calculation. have.
  • phase delay angle which is the difference between the crank angle at the time when the driving force is provided by the occupant and the crank angle at the time when the driving force is provided by the virtual stroke driving, and is a preset value, but the change is made to minimize energy consumption during driving. It is possible.
  • the phase delay angle in four-stroke crank drive may be used at 45 degrees.
  • the value is 360 degrees
  • the timing at which the driving force provided by the virtual stroke driving is provided and the timing at which the driving force is provided by the occupant become the same, so that the meaning of using the virtual stroke driving method is lost. You do not need to generate You can also set the value to 360 degrees.
  • the gain or proportional constant k is determined such that the rate of change of the wheel torque of the electric bicycle is minimized.
  • a method of forming a look-up table and storing the values of some suitable proportional constant k in advance in the storage unit 30 and selecting and applying the appropriate values by referring to the control unit 10 may be possible. Do.
  • the k value may be determined in consideration of driving conditions of the hybrid system.
  • the k value may consider whether the road is inclined while driving.
  • the weight of k may be added, and when driving downhill, the k value may be lowered for stable driving in an acceleration situation.
  • the k value may be stored in the storage unit 30 in advance by using a relationship between the inclination angle of the road and the driving speed.
  • the control unit 10 determines the power and voltage required for power assistance by using the measured value of the measuring unit 40 measuring the operating state of the crank, and at this time, to allow more comfortable driving in consideration of the variable according to the driving situation. do.
  • step S1300 will be referred to as a determination step of the virtual stroke driving method.
  • the motor is driven in a virtual stroke by applying the voltage or current determined in operation S1300 to the motor.
  • step S1400 is referred to as an application step of the virtual stroke driving method.
  • the power assist driving method using the virtual stroke driving of the hybrid system can reduce the amount of torque change by supplementing the driving force of the hybrid system while repeatedly performing the steps of S1000 to S1400, thereby smooth acceleration. Can improve ride comfort.
  • FIG. 6 is a graph showing the degree of the total force according to the crank angle, when applying the embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a graph showing the change of the overall torque according to the crank angle, when applying the embodiment of the present invention to be.
  • FIGS 6 and 7 show the change in total power and crank angle according to the crank angle of the electric bicycle to which the human bicycle, the electric bicycle (PAS) and the virtual stroke driving system or method (VSA) are applied. The amount of change in torque is shown.
  • the experiment shows the total power and torque required to achieve the same speed. Looking at the graph, it can be seen that in the case of an electric bicycle, the crank torque is reduced, but the total power is increased rather than a general bicycle.
  • the power assist drive system 100 based on the crank stiffness includes a control unit 10, a motor unit 20, a storage unit 30, a measurement unit 40, and a power supply unit ( 50).
  • the controller 10 controls the driving of the entire power assist drive system 100 based on the crank stiffness. Specifically, it serves to control the motor unit 20, the storage unit 30, and the measuring unit 40, which are components of the present invention.
  • the control unit 10 controls the measurement unit 40 to initialize the measurement unit 40 or receives the measurement values measured by the measurement unit 40, and measures the generation timing of the power assist driving system based on the measurement unit 40.
  • the voltage or current required for power assistance is calculated, and the calculated voltage or current is determined based on the crank stiffness and applied to the motor.
  • the controller 10 may also be implemented in the form of a conventional microprocessor.
  • the control unit 10 adjusts the crank stiffness based power assist in accordance with the passenger's body size and driving conditions to reduce the sudden change in torque applied to the crank.
  • Determine the voltage or current required for The driving situation may be determined in consideration of the degree of inclination of the road and the current acceleration degree.
  • control variables according to driving conditions may be stored in the storage unit 30, and the controller 10 may use a control variable stored in the storage unit 30 to supply a voltage or a current required for power assist driving. Can be determined.
  • the motor unit 20 may provide a driving force for driving the power assist drive system based on the crank stiffness by a voltage or a current applied to the timing of generating the power assist under the control of the controller 10.
  • the encoder may be provided in the motor unit 20, whether or not the encoder of the motor unit 20 is provided is not related to the configuration of the present invention, and the use of the encoder of the motor unit 20 is a known part. No explanation is given for this.
  • the storage unit 30 serves to store the torque of the crank according to the angle of the crank obtained from the measuring unit 40, and the angle and torque of the stored crank can be referred to by the controller 10.
  • the storage unit 30 may store an appropriate range or optimum value of the crank torque according to the angle of the crank in the form of a lookup table, and may be implemented to be referred to by the controller 10 as needed.
  • the storage unit 30 may store the crank torque according to the angle of the crank measured from the measuring unit 40 in the storage table. At this time, since the crank rotates repeatedly, the crank torque according to the crank angle can be continuously updated, the control unit 10 can use the information continuously updated.
  • the storage unit 30 may be implemented integrated into the control unit 10.
  • the measuring unit 40 measures an operating state of the crank provided in the hybrid system.
  • the measuring unit 40 may measure various variables capable of determining the rotation state of the crank, and various measuring apparatuses for measuring the same may be used.
  • the measurement unit 40 may measure the angle of the crank and the torque of the crank.
  • the measuring unit 40 may be provided to measure the angle and torque of the crank respectively or together.
  • the measurement unit 40 may use at least one of an encoder, a crank torque sensor, a pedal force sensor, or a pressure sensor to measure the crank angle and torque.
  • crank torque sensor may be installed in the frame or crank of the hybrid system. In one embodiment, when the crank torque sensor is installed in the frame, it can be installed at one point where the crank passes by while the crank is rotating. This is to improve the accuracy of the measured value of the torque is installed inside the rotation radius of the crank.
  • the power supply unit 50 may provide power to components other than itself.
  • the power supply unit 50 serves to supply power to the control unit 10, the motor unit 20, and the measurement unit 40.
  • the storage unit 30 is also implemented in the form of supplying power.
  • control unit 10 does not send a control signal to the power supply unit 50 in FIG. 1, the control unit 10 transmits a control signal to the power supply unit 50 so as to control the power supplied to each unit. May be
  • the lines not shown at one end is a power line, it represents a line for supplying power generated by the power supply unit 50 to each part, the line with an arrow at one end Lines indicating a transmission direction of a control signal or a data transmission direction, indicating that signals or data are transmitted from a component connected to an end without an arrow to a component connected to an arrow with an end of the line.
  • crank rigidity-based power assist system for convenience of description, a case in which the crank rigidity-based power assist system is applied to the bicycle has been expressed as an example, which means that the crank stiffness-based power assist system of the present invention may be applied only to the bicycle. It is not intended to be limiting, but it is to be understood that the bicycle is exemplified only by others, including those of ordinary skill in the art.
  • crank stiffness-based power assistance system of the present invention When the crank stiffness-based power assistance system of the present invention is applied to a wheelchair, in the description of the embodiment applied to the bicycle, it is understood that the crank is replaced by the rotational axis and the pedal by the rim.
  • crank stiffness-based power assistance system of the present invention when applied to a device other than a bicycle or a wheelchair, the parts described as cranks or pedals in the description of the embodiments of the present invention may be applied to the cranks or pedals of the corresponding devices. It will be understood by substituting the names of the corresponding components.
  • the power assist drive system based on the crank stiffness measures the operation state of the crank by the measurement unit 40, and the control unit 10 measures the voltage or current required for the power assist drive based on the measured value of the measurement unit 40.
  • the motor unit 20 is driven by the determination.
  • the value of the voltage or current determined by the controller 10 is determined based on the stiffness of the crank.
  • the voltage or current value is proportional to the amount of change in the crank torque, and may be determined to be inversely proportional to the amount of change in the crank angle or the rotational speed of the crank.
  • I a proportional constant, a value set to reduce a sudden change in torque (changeable during driving),
  • the controller 10 determines the voltage or current value based on the rigidity acting on the crank. As shown in Equation 3, the supply power is determined based on the absolute value of the stiffness to supply voltage or current only when the crank is advanced.
  • the controller 10 may determine a voltage or current value for power assistance by Equation 4 below.
  • I a proportional constant, a value set to reduce a sudden change in torque (changeable during driving),
  • phase delay angle which is a variable for reducing the energy consumed for driving (variable during driving)
  • Equation 4 determines the value of the voltage or current to be applied to the motor in consideration of the phase delay angle to the stiffness value determined by the controller 10.
  • the controller 10 may determine the driving intention of the occupant from the stiffness of the crank, reduce the heterogeneity by assisting the power at an appropriate time using the phase delay angle, and increase energy efficiency by removing unnecessary force for driving.
  • the k values used in the equations (3) and (4) may vary depending on the torque change amount of the crank. As an example, when the torque change amount has a positive change amount, the driver's driving will is determined to be high and the k value may be increased. When the torque change amount has a negative change amount, the driver's driving will is determined to be low and k is determined. You can decrease the value.
  • the k value is a proportional constant, which is set to reduce the sudden change in torque, and can be changed in accordance with a situation that changes during driving.
  • FIG 8 is a graph showing the total power consumption according to the crank angle in the conventional power assist system
  • Figure 9 is a graph showing the total power consumption according to the crank angle when applying an embodiment of the present invention. 8 and 9 were tested under the same load and traveling speed, and the power assist drive system based on the crank stiffness can be typically applied to an electric bicycle.
  • FIG. 8 illustrates a case in which a conventional power assist system assists power using a general PAS mode, in which driving of a pedal and power assist of a motor occur at the same cycle.
  • FIG. 9 is a case of applying a power assist drive system based on crank stiffness, which is another embodiment of the present invention, there is a difference in a phase in which a peak value appears between a drive of a motor and a drive of a pedal, and a phase shift occurs at an angle. You can check it.
  • the power assist drive system does not continuously operate, but assists power at the time when the occupant generates power through pedaling, and decreases the power assist power at some point (before reaching the maximum value). can confirm.
  • the average of the total power is 136.8 W, but in another embodiment of the present invention, it can be seen that the average of the total power corresponds to 114 W. It can be seen that the decrease. This can be seen that the energy efficiency is increased by reducing the unnecessary energy consumption caused by the heterogeneity between the occupant and the pedal for transmitting power.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a processing flow of a crank stiffness based power assist driving method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a processing sequence of a crank stiffness based power assist driving method. 10 and 11, the same reference numerals as used in FIGS. 1 and 8 to 9 denote the same members, and detailed descriptions thereof will be omitted.
  • the flow of the rough processing process of the power assist drive method based on the crank stiffness may be divided into six steps of F2000 to F2500.
  • step F2000 the crank stiffness-based pedal assist driving method according to the present invention is started.
  • the passenger's pedal input that is, a state of waiting for pedaling, is entered.
  • step F2100 when the crank starts to rotate due to the pedaling of the person in the electric bicycle according to the present invention, the sensor (s) starts the measurement and starts to output the measured value.
  • step F2200 the torque and angle of the crank is obtained from the output of the crank torque sensor.
  • step F2300 the amount of crank torque change per unit time obtained from the crank torque and crank angle value obtained in step F2200 is divided by the amount of crank angle change per unit time, and the absolute value is taken to obtain crank stiffness.
  • step F2400 the crank stiffness obtained in step F2300 is multiplied by the phase delay angle ⁇ d, and multiplied by the proportional constant k at a later crank angle position to determine the voltage or current to be applied to the motor.
  • the signal of the motor applied at the current crank angle is actually multiplied by the gain k by the crank stiffness obtained from the previous crank angle by ⁇ .
  • step F2500 the voltage or current to be applied to the motor, which is determined in step F2400, is applied to the motor.
  • Crank stiffness-based pedal auxiliary drive method of the electric bicycle after applying the voltage or current to the motor through the above steps, and returns to step F2100, while the pedaling of the occupant as described above F2100 to By repeatedly performing the F2500 steps, the motor of the electric bicycle is driven to reflect the change in the crank stiffness.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure of a power assist drive method based on crank stiffness.
  • FIG. 11 is a flowchart configured to reflect a case where an occupant arbitrarily turns on / off a crank stiffness-based pedal assist driving method in the processing flow of FIG. 10.
  • Step S2000 is a step in which the crank stiffness-based pedal assist driving method according to the present invention is started.
  • the output value of the sensor (s) is automatically initialized and the pedal input of the passenger is performed. Waiting, that is, waiting for pedaling.
  • step S2100 it is determined whether the person riding in the electric bicycle according to the present invention has activated the crank rigidity-based pedal assist drive method, and if it is not operated, returns to step S2000, and if it is operated, the crank rotates due to pedaling. Once started, the sensor (s) initiate the measurement and output the measurement.
  • step S2200 the torque and angle of the crank is obtained from the output of the sensor installed in the frame or crank of the electric bicycle according to the present invention.
  • the sensor may measure torque of the crank using at least one of a crank torque sensor, a pedal force sensor or a pressure sensor, simultaneously measure the crank angle from an encoder or tilt sensor, and output both measurements together.
  • step S2300 the amount of crank torque change per unit time obtained from the crank torque and crank angle value obtained in step S2200 is divided by the amount of crank angle change per unit time, and the absolute value is taken to obtain crank stiffness.
  • a phase delay angle ⁇ is given to the crank stiffness obtained in the step S2300, and multiplied by a proportional constant k at a subsequent crank angle position by ⁇ to determine a voltage or a current to be applied to the motor. Is expressed.
  • Equation 6 may be used to exclude the phase delay in operation S2400.
  • step S2500 the voltage or current to be applied to the motor, determined in step S2400 is applied to the motor.
  • Equation 5 Is the voltage or current to be applied to the motor, Is a proportional constant, which is a value set to reduce a sudden change in torque (changeable during driving), Is the stiffness of the crank, Is, Is the change in crank torque per unit time, Denotes the amount of change in the crank angle per unit time.
  • the controller 10 determines the voltage or current value based on the rigidity acting on the crank. As shown in Equation 5, the supply power is determined based on the absolute value of the stiffness to supply voltage or current only when the crank is advanced.
  • the controller 10 may determine a voltage or current value for power assistance by Equation 6 below.
  • I a proportional constant, a value set to reduce a sudden change in torque (changeable during driving),
  • phase delay angle which is a variable for reducing the energy consumed for driving (variable during driving)

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Abstract

According to one embodiment of the present invention, provided is a power assisted driving system comprising: a measurement part for measuring an operation state of a crank; a control part for determining a voltage or current necessary for power assistance on the basis of the measured value of the measurement part; a motor part, to which the voltage or current is applied, for providing driving power; and a power supply part for providing electric power to components other than itself.

Description

동력보조 구동 시스템 및 방법Power assist drive system and method
실시예는 전기 자전거 등과 같이 사람의 페달력과 구동기의 동력을 동시에 사용하는 구동기에 있어서, 구동기의 에너지 효율을 증대시키고 부드러운 가속이 가능하도록 하는 동력 보조 구동 시스템 및 방법에 관한 것이다.Embodiments relate to a power assisted drive system and method for increasing energy efficiency and enabling smooth acceleration of a driver in a driver that simultaneously uses human pedaling power and driver power, such as an electric bicycle.
일반적으로 자전거는 사람의 힘이 페달에 작용하면 크랭크-페달 메커니즘을 통해 바퀴를 회전시켜 움직이는 2륜차로서, 교통, 운동 및 레저용으로 널리 이용되고 있다. 최근에는 지구 온난화의 원인인 탄소배출을 줄이기 위해 자전거 활성화 정책이 국가적으로 추진됨에 따라, 운동과 레저용뿐만 아니라 출퇴근 수단으로서도 자전거의 이용량이 급속도로 증가하고 있다.In general, a bicycle is a two-wheeled vehicle that rotates a wheel through a crank-pedal mechanism when human force acts on a pedal, and is widely used for transportation, exercise, and leisure. Recently, as bicycle activation policies have been promoted nationally to reduce carbon emissions, which are the cause of global warming, the use of bicycles as a means of commuting as well as for sports and leisure is increasing rapidly.
이러한 자전거는 사용자가 같은 거리를 이동함에 있어 달리는 것보다 체력을 적게 소모하면서 짧은 시간 내에 목적지까지 이동할 수 있게 되므로, 노약자도 무리 없이 이용할 수 있으나, 경사로가 많은 경우에는 걷거나 달리는 것보다 오히려 더 큰 체력을 필요로 하고, 또 목적지까지 거리가 먼 경우에는 지나치게 많은 체력을 소진해야 하기 때문에 오히려 사용자의 건강을 해치는 문제가 생기게 된다.These bicycles can be used by the elderly to reach their destination in a short time while consuming less stamina than running, so older people can use it without hesitation, but when there are many ramps, they have more physical strength than walking or running. In addition, if the distance to the destination is too far, so much physical strength has to be exhausted, rather it causes a problem that harms the user's health.
이러한 문제를 해결하기 위해 사용되기 시작한 전기자전거는 일반 자전거의 바퀴 허브 등에 직류모터를 장착하고 동력을 보조하는 기능을 하여 평지 및 오르막 길에서 쾌적한 주행을 가능하게 한다.Electric bicycles, which are being used to solve these problems, are equipped with direct current motors and power assistance to wheel hubs of ordinary bicycles to provide a comfortable driving experience on flat and uphill roads.
일반적인 전기자전거의 운전자는 스로틀(throttle)모드와 PAS(Pedal Assist System)모드의 두 가지 방법을 선택적으로 사용하여 전기자전에 구비된 직류모터의 동력보조 정도를 제어할 수 있다.The driver of a general electric bicycle can control the degree of power assistance of the DC motor provided in the electric bicycle by selectively using two methods, a throttle mode and a PAS (Pedal Assist System) mode.
스로틀 모드는 일반적인 오토바이에 사용되는 스로틀 레버와 유사한 기능을 하며 전기자전거 오른쪽 핸들 바에 장착되고 당기거나 풀어주는 등의 동작을 통하여 전기자전거 오른쪽 핸들 바에 장착되고 당기거나 풀어주는 등의 동작을 통하여 전기자전거의 속도, 이른바 전기자전거에 장착되어 보조동력기능을 하는 직류모터의 토크 값을 가변시키는 역할을 한다.The throttle mode is similar to the throttle lever used in a general motorcycle, and is mounted on the right handlebar of the electric bicycle and is pulled or released by the right handlebar of the electric bicycle. Speed, which is mounted on the so-called electric bicycle, plays a role of varying the torque value of the DC motor serving the auxiliary power function.
PAS 모드에서는 전기자전거 운전자가 페달링 동작을 통하여 모터의 출력을 제어하며 페달링 시에 크랭크 축의 회전을 감지하는 스피드 센서를 통하여 전기자전거에 구비된 직류모터의 동력보조에 대한 토크의 크기를 제어할 수 있다.In the PAS mode, the electric bicycle driver controls the output of the motor through the pedaling operation, and can control the amount of torque for the power assist of the DC motor provided in the electric bicycle through a speed sensor that detects the rotation of the crankshaft when pedaling. .
홀 효과(Hall Effect)를 이용하는 스피드센서는 일반적으로 전기자전거의 크랭크축에 장착되며, 전기자전거 운전자가 페달을 구를 때 홀 효과에 의해 발생하는 전압으로 크랭크 축의 회전을 감지한다.The speed sensor using the Hall Effect is generally mounted on the crankshaft of the electric bicycle and detects the rotation of the crankshaft by the voltage generated by the Hall effect when the electric bicycle driver rolls the pedal.
종래의 전기자전거에 사용되는 스피드센서 토크 제어 장치는 운전자가 페달을 구르는 동작의 여부만을 감지하는 온 오프 방식으로서, 스피드센서에서 전압이 검출되면 전기자전거의 직류모터에 대한 토크 값을 최대로 설정하여 동력을 보조하게 한다. 그러나, 기존 전기 자전거는 홀센서로부터 측정되는 크랭크 축의 RPM에 비례하여 동력을 보조하므로, 오히려 저속에서 모터의 동력이 급감하게 되는데, 저속에서 큰 동력이 필요할 때 큰 동력보조가 불가능한 문제가 있다.The speed sensor torque control device used in the conventional electric bicycle is an on-off method for detecting only whether the driver rolls the pedal. When the voltage is detected by the speed sensor, the torque value of the DC motor of the electric bicycle is set to maximum. Let power assist However, since the existing electric bicycle assists the power in proportion to the RPM of the crankshaft measured from the Hall sensor, the power of the motor is rapidly reduced at low speed, when there is a problem that large power assistance is impossible when large power is required at low speed.
스피드 센서 방식의 문제점에 대한 대안으로서는 토크센서 방식이 있으나 토크센서 방식들은 페달링 시에 발생하는 디스크 혹은 스프링 등의 뒤틀림을 측정하는 기계식 방법으로서, 높은 장착 비용과 종래의 전기자전거에 장착이 어려운 문제점들을 갖는바, 스피드 센서 방식으로 속도에 비례하여 모터 출력을 제어할 수 있도록 하는 효과적인 해결방안이 필요하다.An alternative to the problem of the speed sensor method is the torque sensor method, but the torque sensor method is a mechanical method for measuring the distortion of the disc or spring generated during pedaling, and it is a high mounting cost and it is difficult to mount on a conventional electric bicycle. There is a need for an effective solution to control the motor output in proportion to the speed by the speed sensor method.
특허문헌 1은 스피드센서의 아날로그 출력신호에 따라 가변적으로 모터의 토크를 제어할 수 있는 전기자전거용 토크 제어장치를 제안하였는데, 특허문헌 1에 따르면 페달링 속도에 비례하여 모터의 출력 제어가 이루어지므로 편리한 측면이 있었으나, 이중 홀 센서로 구성되는 디지털 방식의 스피드 센서는 디지털 펄스 신호를 출력하므로 아날로그 신호를 입력받아 사용하는 특허문헌 1의 방식으로는 디지털 방식의 스피드센서를 사용하기 어려운 문제가 있었다.Patent document 1 proposed an electric bicycle torque control device that can control the torque of the motor variably according to the analog output signal of the speed sensor. According to patent document 1, the output of the motor is controlled in proportion to the pedaling speed, which is convenient. Although there was a side surface, the digital speed sensor composed of a double Hall sensor outputs a digital pulse signal, and thus, the method of Patent Document 1, which receives and uses an analog signal, has a problem that it is difficult to use a digital speed sensor.
또한, 종래의 전기자전거의 구동 시스템은 탑승자의 힘 전달 효율이 높은 크랭크 위상각 구간에서 전기자전거에 구비된 모터를 함께 구동시키기 때문에, 탑승자가 소비하는 에너지와 모터 구동에 소비되는 에너지 합인 소비 에너지 총량에 비하여 전체 시스템의 에너지 효율이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, since the conventional electric bicycle driving system drives the motor provided in the electric bicycle together in the crank phase angle section in which the occupant's power transmission efficiency is high, the total amount of energy consumed, which is the sum of the energy consumed by the occupant and the motor driving. Compared with this, there is a problem in that energy efficiency of the entire system is lowered.
또한, 전기자전거는 사람의 힘에 의한 동력과 구동기의 동력을 동시에 사용하므로, 하이브리드 시스템으로 볼 수 있으며, 하이브리드 시스템의 예로는 전기자전거 이외에도 전동휠체어, 전동스쿠터 등과 같이, 사람의 힘에 의한 동력과 구동기의 동력을 동시에 사용하는 시스템을 예로 들 수 있다.In addition, since electric bicycles use the power of the human power and the power of the driver at the same time, it can be regarded as a hybrid system. Examples of the hybrid system are the power of human power, such as electric wheelchairs and electric scooters, in addition to the electric bicycle. An example is a system that uses the power of a driver simultaneously.
이하 전기자전거, 전동휠체어 및 전동스쿠터 등과 같이 사람의 힘에 의한 동력과 구동기의 동력을 동시에 사용하는 시스템을 통틀어 하이브리드 시스템이라 한다.Hereinafter, a system that uses both human power and driver power, such as electric bicycles, electric wheelchairs, and electric scooters, is referred to as a hybrid system.
또한, 종래의 전기자전거에 사용되는 스피드센서 기반의 동력 보조 장치는 운전자가 페달을 구르는 동작의 여부만을 감지하는 온 오프 방식으로서, 스피드센서에서 전압이 검출되면 전기자전거의 직류모터에 대한 토크 값을 최대로 설정하여 동력을 보조하게 한다. In addition, the speed sensor-based power assist device used in the conventional electric bicycle is an on-off method of detecting only whether the driver rolls a pedal. When a voltage is detected by the speed sensor, the torque value of the electric motor of the electric bicycle is detected. Set to maximum to assist with power.
그러나, 기존 전기 자전거는 홀센서로부터 측정되는 크랭크 축의 RPM에 비례하여 동력을 보조하므로, 오히려 저속에서 모터의 동력이 급감하게 되는데, 저속에서 큰 동력이 필요할 때 큰 동력보조가 불가능한 문제가 있다.However, since the existing electric bicycle assists the power in proportion to the RPM of the crankshaft measured from the Hall sensor, the power of the motor is rapidly reduced at low speed, when there is a problem that large power assistance is impossible when large power is required at low speed.
스피드 센서 방식의 문제점에 대한 대안으로서는 토크센서 방식이 있다.An alternative to the problem of the speed sensor method is a torque sensor method.
토크센서 방식들은 페달링 시에 발생하는 디스크 혹은 스프링 등의 뒤틀림을 측정하는 기계식 방법으로서, 높은 장착 비용과 종래의 전기자전거에 장착이 어려운 문제점들을 갖는바, 스피드 센서 방식으로 속도에 비례하여 모터 출력을 제어할 수 있도록 하는 효과적인 해결방안이 필요하다.Torque sensor methods are mechanical methods for measuring the distortion of discs or springs that occur during pedaling, and have high mounting costs and difficult installation in conventional electric bicycles. An effective solution to control is needed.
특허문헌 1(대한민국 공개 특허공보 10-2014-0142117호)은 스피드 센서의 아날로그 출력신호에 따라 가변적으로 모터의 토크를 제어할 수 있는 전기자전거용 토크 제어장치를 제안하였는데, 특허문헌 1에 따르면 페달링 속도에 비례하여 모터의 출력 제어가 이루어지므로 편리한 측면이 있었으나, 이중 홀 센서로 구성되는 디지털 방식의 스피드 센서는 디지털 펄스 신호를 출력하므로 아날로그 신호를 입력받아 사용하는 특허문헌 1의 방식으로는 디지털 방식의 스피드센서를 사용하기 어려운 문제가 있었다.Patent document 1 (Korean Patent Publication No. 10-2014-0142117) proposed an electric bicycle torque control device that can control the torque of the motor variably according to the analog output signal of the speed sensor. The motor output control is proportional to the speed, which is convenient. However, the digital speed sensor, which consists of a double Hall sensor, outputs a digital pulse signal. There was a problem that was difficult to use the speed sensor.
또한, 페달링 속도에 비례하여 모터의 출력이 제어되므로 전기자전거가 고속으로 주행하기 위해서는 전기자전거 운전자가 원하지 않더라고 페달링 속도를 높여야하며 정확한 페달링 답력 시점들을 예측하기 어려워 페달링 이질감이 생기고 승차감이 저하되는 문제점이 있었다.In addition, since the output of the motor is controlled in proportion to the pedaling speed, in order for the electric bicycle to run at high speed, the pedaling speed should be increased even if the electric bicycle driver does not want it. There was this.
실시예는 사람의 힘 전달 효율이 높은 구간이 아닌 낮은 구간에서 모터를 구동하여, 에너지 효율을 높일 수 있는 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템 및 방법을 제공한다.The embodiment provides a power assist drive system and method using a virtual stroke drive of a hybrid system that can increase the energy efficiency by driving the motor in a low section rather than a section of high human power transmission efficiency.
또한, 하이브리드 시스템의 힘 전달에 따른 회전축의 토크 변화량을 줄여 하이브리드 시스템의 부드러운 가속이 가능하도록 하는 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템 및 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a power assist drive system and method using a virtual stroke drive of the hybrid system to reduce the amount of torque change of the rotating shaft according to the force transmission of the hybrid system to enable smooth acceleration of the hybrid system.
실시예는 사람과 상호 작용하는 크랭크의 강성에 비례하여 전기자전거의 모터를 구동시킴으로써, 전기자전거의 구동 에너지 효율을 높이고, 페달링 이질감을 낮추고 승차감을 향상시키는 것을 목적으로 한다.The embodiment aims to increase the driving energy efficiency of the electric bicycle, reduce the pedaling heterogeneity and improve the riding comfort by driving the motor of the electric bicycle in proportion to the rigidity of the crank interacting with the person.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem and other problems not mentioned herein will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 크랭크의 동작상태를 측정하는 측정부; 상기 측정부의 측정값에 기초하여, 동력보조에 필요한 전암 또는 전류를 결정하는 제어부; 상기 전압 또는 전류가 인가되어 구동력을 제공하는 모터부; 및 자신 이외의 구성요소들에 전력을 제공하는 전원부;를 포함한다.The present invention measuring unit for measuring the operating state of the crank; A controller configured to determine pre-cancer or current required for power assistance based on the measured value of the measurement unit; A motor unit to which the voltage or current is applied to provide a driving force; And a power supply unit providing power to components other than itself.
본 발명의 일 실시예는, 상기 측정부는 하이브리드 시스템에 구비되는 상기 크랭크의 각도와 상기 크랭크의 토크를 함께 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the measuring unit may be characterized by measuring the angle of the crank and the torque of the crank provided in the hybrid system.
또한, 측정부를 초기화하고, 동력이 전달되기를 기다리는 가상행정 구동 방법의 시작 단계; 동력의 전달 여부를 통해 가상행정 구동 방법의 작동 여부를 판단하는 가상행정 구동 방법의 작동판단 단계; 크랭크 각도와 크랭크 토크 측정하는 가상 행정 구동 방법의 측정단계; 상기 크랭크 각도와 상기 크랭크 토크가 저장부에 저장되는 가상행정 구동 방법의 저장 단계; 상기 측정단계에서 측정된 상기 크랭크 각도와 상기 크랭크 토크를 사용하여, 가상행정 구동 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정하는 가상행정 구동 방법의 결정 단계; 및 상기 결정된 전압 또는 전류를 가상행정 구동 모터에 인가하는 가상행정 구동 방법 인가 단계;를 포함하는 동력보조 구동 방법으로 구현될 수 있다.The method may further include: initializing the measuring unit and starting a virtual stroke driving method waiting for power to be transmitted; An operation determining step of the virtual stroke driving method for determining whether the virtual stroke driving method is operated based on whether power is transmitted; Measuring the crank angle and the crank torque of the virtual stroke driving method; A storage step of the virtual stroke driving method in which the crank angle and the crank torque are stored in a storage unit; Determining a virtual stroke driving method for determining a voltage or a current to be applied to a virtual stroke driving motor by using the crank angle and the crank torque measured in the measuring step; And a virtual stroke driving method applying step of applying the determined voltage or current to the virtual stroke driving motor.
본 발명의 또 다른 실시예는, 상기 제어부는 상기 크랭크의 강성에 기반하여 상기 전압 또는 전류 값을 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the control unit may determine the voltage or current value based on the stiffness of the crank.
또한, 크랭크 강성 기반 동력 보조 구동 방법으로서, 센서를 초기화하여 측정을 준비하는 측정준비 단계; 보조 구동 방법의 작동 여부를 감지하는 작동감지 단계; 상기 센서로부터 출력 값을 획득하는 단계; 상기 출력 값으로부터 상기 크랭크 강성을 계산하는 크랭크 강성 계산 단계; 상기 크랭크 강성에 비례하도록 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정하는 전압 또는 전류 결정 단계; 상기 결정된 전압 또는 전류를 모터에 인가하는 단계;를 포함하는 동력보조 구동 방법으로 구현될 수 있다.In addition, a crank stiffness-based power assist drive method comprising: a measurement preparation step of preparing a measurement by initializing a sensor; An operation detecting step of detecting whether the auxiliary driving method is operated; Obtaining an output value from the sensor; A crank stiffness calculation step of calculating the crank stiffness from the output value; A voltage or current determination step of determining a voltage or current to be applied to the motor in proportion to the crank stiffness; And applying the determined voltage or current to the motor.
실시예에 따르면, 하이브리드 시스템의 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment, there is an effect that can improve the energy efficiency of the hybrid system.
또한, 하이브리드 시스템의 크랭크 각도에 따른 휠 토크 변화량이 줄어드는 효과가 있다.In addition, the wheel torque change amount according to the crank angle of the hybrid system is reduced.
또한, 하이브리드 시스템의 부드러운 가속 및 승차감 개선이 가능해진다.In addition, smooth acceleration and ride comfort improvement of the hybrid system are possible.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탑승자의 의도를 정확히 예측하여 모터를 구동하고, 페달링 이질감을 낮추 수 있으며, 승차감과 에너지 효율 또한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to another embodiment of the present invention, it is possible to accurately predict the intention of the occupant to drive the motor, to lower the pedaling heterogeneity, and to improve the riding comfort and energy efficiency.
또한, 페달링의 이질감을 최소화하면서, 에너지 효율을 증대하여 동일 출력을 얻으면서 무게를 경량화하는 장점이 있다.In addition, while minimizing the heterogeneity of the pedaling, by increasing the energy efficiency has the advantage of light weight while obtaining the same output.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and will be more readily understood in the course of describing specific embodiments of the present invention.
도 1은 동력보조 구동 시스템의 구성을 나타내는 구성도이고,1 is a configuration diagram showing the configuration of a power assist drive system,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 하이브리드 시스템에서 도 1의 구성인 측정부가 동력전달부로부터 토크를 측정하는 것을 나타내는 도면이고,FIG. 2 is a diagram illustrating a measurement unit measuring torque from a power transmission unit of the configuration of FIG. 1 in a hybrid system according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 3은 도 1의 구성에서 위상지연에 따른 동력보상을 나타내는 도면이고,3 is a diagram illustrating power compensation according to phase delay in the configuration of FIG. 1;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 방법의 처리 흐름을 나타낸 흐름도이고,4 is a flowchart illustrating a processing flow of a power assist driving method using a virtual stroke driving of a hybrid system according to an embodiment of the present invention;
도 5는 도 4의 처리 순서를 나타내는 순서도이고,5 is a flowchart showing a processing procedure of FIG. 4;
도 6는 본 발명의 실시예를 적용하는 경우, 크랭크 각도에 따른 전체 힘의 정도를 나타내는 그래프이고,6 is a graph showing the degree of the total force according to the crank angle when applying an embodiment of the present invention,
도 7은 본 발명의 실시예를 적용하는 경우, 크랭크 각도에 따른 전체 토크의 변화를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing a change in the total torque according to the crank angle when applying the embodiment of the present invention.
도 8는 종래의 동력 보조 시스템에서 크랭크 각도에 따른 전체 파워의 소모량을 나타내는 그래프이고,8 is a graph showing the total power consumption according to the crank angle in the conventional power assist system,
도 9은 본 발명의 또 다른 실시예를 적용하는 경우, 크랭크 각도에 따른 전체 파워의 소모량을 나타내는 그래프이고,9 is a graph showing the total power consumption according to the crank angle when applying another embodiment of the present invention,
도 10는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 크랭크 강성 기반 동력 보조 구동 방법의 처리 흐름을 나타낸 흐름도이고, 10 is a flowchart illustrating a processing flow of a crank stiffness based power assist driving method according to another embodiment of the present invention;
도 11는 도 10의 처리 순서를 나타내는 순서도이다.FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure of FIG. 10.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the embodiments of the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the embodiments.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시 예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the embodiments, the second component may be referred to as the first component, and similarly, the first component may also be referred to as the second component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of example embodiments. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiment, when one element is described as being formed "on or under" of another element, it is on (up) or down (on). or under) includes both two elements being directly contacted with each other or one or more other elements are formed indirectly between the two elements. In addition, when expressed as "on" or "under", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one element.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or corresponding components will be given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
도 1 내지 도 11는, 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.1 to 11 clearly illustrate only the main features in order to conceptually clearly understand the present invention, and as a result, various modifications of the drawings are expected, and the scope of the present invention is limited by the specific shapes shown in the drawings. It doesn't have to be.
본 발명은 크랭크의 동작상태를 측정하는 측정부, 측정부의 측정값에 기초하여, 동력보조에 필요한 전압 또는 전류를 결정하는 제어부, 전압 또는 전류가 인가되어 구동력을 제공하는 제어부, 제어부에서 결정된 전압 또는 전류가 인가되어 구동력을 제공하는 모터부, 및 자신 이외의 구성요소들에 전력을 제공하는 전원부를 포함한다.The present invention is a measuring unit for measuring the operating state of the crank, a control unit for determining a voltage or current required for power assistance based on the measured value of the measurement unit, a control unit for applying a voltage or current to provide a driving force, the voltage determined by the control unit or And a motor unit to which electric current is applied to provide driving power, and a power supply unit to supply electric power to components other than itself.
이하, 실시예에 따라 발명을 설명하기로 한다.Hereinafter, the invention will be described according to the examples.
도 1 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템 및 방법에 대해 설명한다.A power assist drive system and method using a virtual stroke drive of a hybrid system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
도 1은 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a power assist drive system using a virtual stroke drive of a hybrid system.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템(100)은 제어부(10), 모터부(20), 저장부(30), 측정부(40) 및 전원부(50)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the power assist drive system 100 using the virtual stroke driving of a hybrid system according to an exemplary embodiment of the present invention may include a control unit 10, a motor unit 20, a storage unit 30, and a measurement unit 40. ) And the power supply unit 50.
제어부(10)는 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템(100) 전체의 구동을 제어한다. 구체적으로 본 발명의 구성요소인 모터부(20), 저장부(30) 및 측정부(40)를 제어하는 역할을 수행한다. 제어부(10)는 측정부(40)를 제어하여 측정부(40)를 초기화하거나, 측정부(40)에서 측정된 측정값들을 넘겨받고, 이로부터 가상행정 발생 타이밍과 가상행정이 발생하는 경우, 모터에 인가될 전압 또는 전류를 계산하며, 계산된 전압 또는 전류를 하이브리드 시스템의 모터에 인가한다.The controller 10 controls the driving of the entire power assist drive system 100 using the virtual stroke drive of the hybrid system. Specifically, it serves to control the motor unit 20, the storage unit 30, and the measuring unit 40, which are components of the present invention. The controller 10 controls the measurement unit 40 to initialize the measurement unit 40, or receives the measurement values measured by the measurement unit 40, and when the virtual stroke generation timing and the virtual stroke are generated therefrom, The voltage or current to be applied to the motor is calculated, and the calculated voltage or current is applied to the motor of the hybrid system.
제어부(10)는 또한, 통상의 마이크로 프로세서 형태로 구현될 수 있다.The controller 10 may also be implemented in the form of a conventional microprocessor.
제어부(10)는 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템(100)이 전기자전거로 구현되는 경우, 크랭크에 가해지는 토크의 급격한 변화를 감소시키기 위해 탑승자의 신체 규격과 주행상황에 맞추어 가상행정 구동에 필요한 전압 또는 전류를 결정할 수 있다. 주행상황이라 함은 도로의 경사의 정도와 현재의 가속 정도를 고려하여 결정될 수 있다. 이러한 주행상황을 고려하기 위해 주행상황에 따른 제어변수가 저장부(30)에 저장될 수 있으며, 제어부(10)는 저장부(30)에 저장된 제어변수를 이용하여 가상행정 구동에 필요한 전압 또는 전류를 결정할 수 있다.When the power assist drive system 100 using the virtual stroke driving of the hybrid system is implemented as an electric bicycle, the control unit 10 virtualizes the body size and driving conditions of the occupant in order to reduce a sudden change in torque applied to the crank. The voltage or current required for the stroke drive can be determined. The driving situation may be determined in consideration of the degree of inclination of the road and the current acceleration degree. In order to take into account such driving conditions, control variables according to driving conditions may be stored in the storage unit 30, and the controller 10 may use a control variable stored in the storage unit 30 to supply a voltage or a current required for driving the virtual stroke. Can be determined.
모터부(20)는 제어부(10)의 제어에 따라 가상행정 발생 타이밍에 인가되는 전압 또는 전류에 의해 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템을 구동하기 위한 구동력을 전달할 수 있다. 또한, 모터부(20)에 엔코더가 구비될 수 있지만, 모터부(20)의 엔코더 구비 여부는 본 발명의 구성과는 관계되지 않으며, 모터부(20)의 엔코더의 이용은 공지되어 있는 부분이므로, 그에 대한 설명은 따로 하지 않는다.The motor unit 20 may transmit a driving force for driving the power assist drive system using the virtual stroke driving of the hybrid system by a voltage or a current applied at the timing of the virtual stroke generation under the control of the controller 10. In addition, although the encoder may be provided in the motor unit 20, whether or not the encoder of the motor unit 20 is provided is not related to the configuration of the present invention, and the use of the encoder of the motor unit 20 is a known part. No explanation is given for this.
저장부(30)는 측정부(40)에서 얻은 크랭크의 각도에 따른 크랭크의 토크를 저장해두는 역할을 하며, 저장된 크랭크의 각도 및 토크는 제어부(10)에서 참조할 수 있도록 한다. The storage unit 30 serves to store the torque of the crank according to the angle of the crank obtained from the measuring unit 40, and the angle and torque of the stored crank can be referred to by the controller 10.
저장부(30)에는 크랭크의 각도에 따른 크랭크 토크의 적절한 범위 또는 최적값 등을 룩업테이블 형태로 저장될 수 있으며, 제어부(10)에서 필요에 따라 참조할 수 있도록 구현될 수 있다.The storage unit 30 may store an appropriate range or optimum value of the crank torque according to the angle of the crank in the form of a lookup table, and may be implemented to be referred to by the controller 10 as needed.
일실시예로, 저장부(30)는 크랭크가 회전하는 경우, 측정부(40)로부터 측정되는 크랭크의 각도에 따른 크랭크 토크를 저장테이블에 저장할 수 있다. 이때, 크랭크가 반복적으로 회전하므로, 크랭크 각도에 따른 크랭크 토크가 계속적으로 업데이트 될 수 있으며, 제어부(10)는 지속적으로 업데이트 되는 정보를 이용할 수 있다.In one embodiment, when the crank rotates, the storage unit 30 may store the crank torque according to the angle of the crank measured from the measuring unit 40 in the storage table. At this time, since the crank rotates repeatedly, the crank torque according to the crank angle can be continuously updated, the control unit 10 can use the information continuously updated.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 저장부(30)는 제어부(10)에 통합되어 구현될 수 있다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, the storage unit 30 may be implemented integrated into the control unit 10.
측정부(40)는 하이브리드 시스템에 구비되는 크랭크의 동작상태를 측정한다.The measuring unit 40 measures an operating state of the crank provided in the hybrid system.
측정부(40)는 크랭크의 회전 상태를 판단할 수 있는 다양한 변수를 측정할 수 있으며, 이를 측정하기 위한 다양한 측정장치가 사용될 수 있다. 일실시예로, 측정부(40)는 크랭크의 각도와 크랭크의 토크를 측정할 수 있다. 측정부(40)는 크랭크의 각도와 토크를 각각 또는 함께 측정하도록 구비될 수 있다. 측정부(40)는 크랭크 각도와 토크를 측정하기 위해 크랭크 토크 센서, 페달 힘센서 또는 압력센서 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.The measuring unit 40 may measure various variables capable of determining the rotation state of the crank, and various measuring apparatuses for measuring the same may be used. In one embodiment, the measurement unit 40 may measure the angle of the crank and the torque of the crank. The measuring unit 40 may be provided to measure the angle and torque of the crank respectively or together. The measurement unit 40 may use at least one of a crank torque sensor, a pedal force sensor, or a pressure sensor to measure the crank angle and torque.
크랭크 토크 센서가 사용되는 경우, 크랭크 토크 센서는 하이브리드 시스템의 프레임이나 크랭크에 설치될 수 있다. 일실시예로, 크랭크 토크 센서가 프레임에 설치되는 경우, 크랭크가 회전하는 동안, 크랭크가 인접하여 지나는 부분 중 한 지점에 설치될 수 있다. 이는 크랭크의 회전 반경 내측에 설치되어 토크의 측정값의 정확도를 향상하기 위함이다.If a crank torque sensor is used, the crank torque sensor may be installed in the frame or crank of the hybrid system. In one embodiment, when the crank torque sensor is installed in the frame, it can be installed at one point where the crank passes by while the crank is rotating. This is to improve the accuracy of the measured value of the torque is installed inside the rotation radius of the crank.
전원부(50)는 제어부(10)와 모터부(20), 측정부(40)에 전원을 공급하는 역할을 하며, 저장부(30)가 제어부(10)에 통합되지 않고 별도로 구현되는 경우 저장부(30)에도 전원을 공급하는 형태로 구현된다.The power supply unit 50 serves to supply power to the control unit 10, the motor unit 20, and the measurement unit 40. When the storage unit 30 is implemented separately without being integrated into the control unit 10, the storage unit 30 is also implemented in the form of supplying power.
또한, 도 1에는 제어부(10)에서 전원부(50)에 제어신호를 보내지 않는 것으로 도시되어 있으나, 제어부(10)에서 전원부(50)에 제어신호를 보내 각 부로 공급되는 전원을 제어하는 형태로 구현될 수도 있다.In addition, although the control unit 10 does not send a control signal to the power supply unit 50 in FIG. 1, the control unit 10 transmits a control signal to the power supply unit 50 so as to control the power supplied to each unit. May be
도 1에서 각 부를 이어주는 선들에 대하여 설명하면, 일단에 화살표가 표시되지 않은 선들은 전원선으로서, 전원부(50)에서 발생되는 전원을 각 부로 공급하기 위한 선을 나타내며, 일단에 화살표가 있는 선들은 제어 신호의 전달 방향 또는 데이터의 전달 방향을 나타내는 선들로서, 해당 선의 양단부 중 화살표가 없는 단부에 연결된 구성요소로부터 화살표가 있는 단부에 연결된 구성요소로 신호 또는 데이터가 전달됨을 나타낸다.Referring to the lines connecting each part in Figure 1, the lines not shown at one end is a power line, it represents a line for supplying power generated by the power supply unit 50 to each part, the line with an arrow at one end Lines indicating a transmission direction of a control signal or a data transmission direction, indicating that signals or data are transmitted from a component connected to an end without an arrow to a component connected to an arrow with an end of the line.
또한, 상기 본 발명에 대한 설명에서는 설명의 편의를 위하여, 가상 행정 구동 시스템이 자전거에 적용되는 경우를 예로 들어 표현하였으나, 이는 본 발명의 가상행정 구동 시스템이 자전거에만 적용될 수 있는 것으로 한정하기 위함이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람을 포함하여 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 자전거를 예로 든 것뿐임을 이해하여야 한다.In addition, in the above description of the present invention, for convenience of description, a case where the virtual stroke driving system is applied to a bicycle is expressed as an example, but this is to limit the virtual stroke driving system of the present invention to be applied only to a bicycle. It is to be understood that only the bicycle is illustrated as an example so that anyone, including those of ordinary skill in the art, may easily understand the present invention.
본 발명의 가상행정 구동 시스템을 휠체어에 적용하는 경우에는, 상기 자전거에 적용된 실시예의 설명 중, 크랭크는 회전축으로, 페달은 림으로 대체하여 이해하면 된다. When the virtual stroke drive system of the present invention is applied to a wheelchair, in the description of the embodiment applied to the bicycle, it is understood that the crank is replaced by a rotating shaft and the pedal by a rim.
또한, 자전거 또는 휠체어 이외의 장치에 본 발명의 가상행정 구동 시스템이 적용되는 경우 역시, 상기 본 발명에 대한 실시예의 설명 중 크랭크 또는 페달로 기재되어 있는 부분들을, 해당 장치 중 크랭크 또는 페달에 대응되는 구성요소들의 명칭으로 대체하여 이해하면 될 것이다.In addition, when the virtual stroke driving system of the present invention is applied to a device other than a bicycle or a wheelchair, the parts described as cranks or pedals in the description of the embodiments of the present invention correspond to the cranks or pedals of the corresponding devices. It will be understood by substituting the names of the components.
도 2는 본 발명의 실시예인 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템에서 측정부(40)가 동력전달부(60)로부터 토크를 측정하는 것을 나타내는 도면이다.2 is a view showing that the measurement unit 40 measures the torque from the power transmission unit 60 in the power assist drive system using the virtual stroke driving of the hybrid system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템의 측정부(40)는 동력전달부(60)에 작용하는 힘으로부터 크랭크에 작용하는 토크를 측정할 수 있다. 측정부(40)는 동력전달부(60) 내부에 위치할 수 있으며, 별도로 위치하는 경우 근거리 통신을 이용하여 동력전달부(60)에 측정되는 힘을 전달받을 수 있다. 또한, 동력전달부(60) 자체가 측정부(40)로 동작할 수 있다. 일실시예로, 동력전달부(60)는 전기자전거에서 페달이 사용될 수 있다.Referring to FIG. 2, the measurement unit 40 of the power assist drive system using the virtual stroke driving of the hybrid system may measure the torque acting on the crank from the force acting on the power transmission unit 60. The measurement unit 40 may be located inside the power transmission unit 60, and when separately positioned, may receive a force measured by the power transmission unit 60 using short-range communication. In addition, the power transmission unit 60 itself may operate as the measurement unit 40. In one embodiment, the power transmission unit 60 may be a pedal in the electric bike.
동력전달부(60)는 크랭크의 단부와 회전이 가능하도록 연결되며, 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템 (100)구동을 위해 하중이 가해진다. 동력전달부(60)는 동력전달부(60)에 가해지는 하중과 동력전달부(60)가 수평면과 이루는 회전각(θ)을 측정할 수 있다. 측정부(40)는 동력전달부(60)에서 측정된 하중값(수직 분력과 수평 분력)과 회전각(θ)을 이용하여 동력전달부(60)에 작용하는 총힘(F)을 측정한다. 이후 측정부(40)는 동력전달부(60)에 작용하는 총힘(F)을 크랭크 회전 반경의 접선분력(Ft)과 법선분력(Fn)으로 분리한다. 측정부(40)는 접선분력(Ft)과 법선분력(Fn)을 이용하여 크랭크에 작용하는 토크를 측정할 수 있다. The power transmission unit 60 is connected to the end of the crank so as to be rotatable, and a load is applied for driving the power assist drive system 100 using the virtual stroke driving of the hybrid system. The power transmission unit 60 may measure the load applied to the power transmission unit 60 and the rotation angle θ formed by the power transmission unit 60 with the horizontal plane. The measurement unit 40 measures the total force F acting on the power transmission unit 60 using the load values (vertical component and horizontal component) and rotation angle θ measured by the power transmission unit 60. Thereafter, the measurement unit 40 separates the total force F acting on the power transmission unit 60 into the tangential component F t and the normal component force F n of the crank rotation radius. The measuring unit 40 may measure torque acting on the crank by using the tangential component F t and the normal component component F n .
도 1 및 도 2를 참조하여, 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템의 세부적 동작에 대해 설명하면 아래와 같다.1 and 2, the detailed operation of the power assist drive system using the virtual stroke drive of the hybrid system will be described.
하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템은 측정부(40)로부터 크랭크의 동작상태를 측정하게 되며, 제어부(10)는 측정부(40)의 측정값에 기초하여 가상행정 구동에 필요한 전압 또는 전류를 결정하여 모터부(20)를 구동하게 된다.The power assist drive system using the virtual stroke driving of the hybrid system measures the operating state of the crank from the measuring unit 40, and the control unit 10 based on the measured value of the measuring unit 40, the voltage required for the virtual stroke driving. Alternatively, the current is determined to drive the motor unit 20.
[수학식 1][Equation 1]
Figure PCTKR2017001163-appb-I000001
Figure PCTKR2017001163-appb-I000001
상기 수학식 1은 제어부(10)에서 모터에 인가될 전압 또는 전류 값을 구하기 위한 식으로서,Equation 1 is an equation for obtaining a voltage or current value to be applied to the motor from the controller 10.
Smotor는 모터에 인가될 전압 또는 전류 신호이며,S motor is a voltage or current signal to be applied to the motor,
k는 비례상수로서, 휠 토크 변화량이 최소화되도록 설정되며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상행정 구동 시스템에서는 1로 설정된다. 또한, 상기 k는 휠 토크 변화량이 최소화되도록 주행상황 등을 고려하여 1 이외의 값으로 조정될 수도 있다. 실시예에 따라서는 여러 상황과 각 상황에 따른 k값을 미리 룩업테이블화하여 저장부(30)에 저장해놓고, 제어부(10)에서 이를 참조하여 필요한 값을 골라 연산에 적용할 수 있도록 구현될 수 있다.k is a proportional constant and is set to minimize the amount of wheel torque change, and is set to 1 in the virtual stroke driving system according to the preferred embodiment of the present invention. Also, k may be adjusted to a value other than 1 in consideration of the driving situation and the like so as to minimize the amount of wheel torque change. According to an embodiment, the k values according to various situations and respective situations may be previously stored as a lookup table and stored in the storage unit 30, and the controller 10 may select the necessary values and apply them to the calculation. have.
Figure PCTKR2017001163-appb-I000002
는 측정부(40)에서 측정한 현재 크랭크의 각도를 나타낸다.
Figure PCTKR2017001163-appb-I000002
Denotes the angle of the current crank measured by the measuring unit 40.
Figure PCTKR2017001163-appb-I000003
는 위상 지연 각도로서, 탑승자에 의한 구동력이 제공되는 시점의 크랭크 각도와 가상행정 구동에 의한 구동력이 제공되는 시점의 크랭크 각도 사이의 차이이며, 사전 설정되는 값이지만 주행 중에 에너지 소모를 최소화되도록 변화가 가능하다. 일실시예로, 4행정 크랭크 구동에서 위상 지연 각도는 45도로 사용될 수 있다.
Figure PCTKR2017001163-appb-I000003
Is the phase delay angle, which is the difference between the crank angle at the time when the driving force is provided by the occupant and the crank angle at the time when the driving force is provided by the virtual stroke driving, and is a preset value, but the change is made to minimize energy consumption during driving. It is possible. In one embodiment, the phase delay angle in four-stroke crank drive may be used at 45 degrees.
또한,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000004
값이 360도인 경우, 가상행정 구동에 의한 구동력이 제공되는 시점과 탑승자에 의한 구동력이 제공되는 시점이 같아지게 되어 가상행정 구동 방법을 이용하는 의미가 없어지지만, 일부 특수 상황에서는 가상행정 구동에 의한 구동력을 발생시킬 필요가 없으므로,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000005
값을 360도로 설정할 수도 있도록 한다.
Also,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000004
If the value is 360 degrees, the timing at which the driving force provided by the virtual stroke driving is provided and the timing at which the driving force is provided by the occupant become the same, so that the meaning of using the virtual stroke driving method is lost. You do not need to generate
Figure PCTKR2017001163-appb-I000005
You can also set the value to 360 degrees.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템에서 위상지연에 따른 동력보상을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating power compensation according to phase delay in a power assist drive system using a virtual stroke drive of a hybrid system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3에서는 위상에 따른 토크의 정도를 나타내는 그래프로써 인간(Human), 전기자전거(PAS) 및 가상행정 구동 시스템(VSA)을 구분하여 나타내고 있다. In FIG. 3, a human, electric bicycle (PAS), and virtual stroke driving system (VSA) are separately shown as graphs showing degrees of torque according to phases.
인간의 경우 자전거를 운행할 때, 크랭크의 각도 및 하중이 가해지는 방향에 따라 토크가 발생하게 된다. 또한, 전기자전거의 경우 동력의 보조가 발생하나, 이는 동력을 증대시키는 역할을 할 뿐이고, 위상각의 지연이 발생하지 않음을 확인할 수 있다.In the case of humans, when the bicycle is driven, torque is generated according to the angle of the crank and the direction in which the load is applied. In addition, in the case of the electric bicycle, the assistance of the power occurs, but this serves only to increase the power, it can be seen that the delay of the phase angle does not occur.
그러나, 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템은 인간과 모터부가 함께 동작한다. 이는 전기자전거의 경우처럼 단순한 동력의 보조가 아닌, 크랭크 토크에 위상이 지연되어 모터 동력을 인가하고 있다.However, in the power assist drive system using the virtual stroke drive of the hybrid system, the human and the motor unit work together. This is not a simple assistance of power as in the case of electric bicycles, but the phase delay is applied to the crank torque to apply motor power.
상기 수학식 1에 나타나는 것과 같이 위상지연 각도를 이용하여 동력보조의 효율을 향상시킬 수 있다. As shown in Equation 1, the efficiency of power assistance may be improved by using a phase delay angle.
이처럼 하이브리드 시스템의 가상행정 구동 시스템은 지연된 동력보조를 이용하여 인간의 구동력이 작용하기 힘든 영역에서 동력을 보조함으로써 구동 효율을 증대시키는 효과가 있다.As such, the virtual stroke driving system of the hybrid system has an effect of increasing driving efficiency by assisting power in an area where human driving force is hard to operate by using delayed power assistance.
한편, 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 방법을 설명하면 다음과 같다. 단, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템에서 설명한 바와 동일한 것에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.On the other hand, with reference to the accompanying drawings will be described a power assist drive method using a virtual stroke drive of a hybrid system according to an embodiment of the present invention. However, the same descriptions as those described in the power assist driving system using the virtual stroke driving of the hybrid system according to the exemplary embodiment will be omitted.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른, 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 방법의 처리 흐름을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 방법의 처리 순서를 나타내는 순서도이다. 도 4 및 도 5에 있어서, 도 1 내지 도 3과 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타내며 상세한 설명은 생략하기로 한다.4 is a flowchart illustrating a processing flow of the power assist drive method using the virtual stroke drive of the hybrid system according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a flow chart of the processing procedure of the power assist drive method using the virtual stroke drive of the hybrid system. It is a flowchart showing. 4 and 5, the same reference numerals as used in FIGS. 1 to 3 denote the same members and detailed descriptions thereof will be omitted.
도 4을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예인 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 방법의 개략적인 처리 과정의 흐름은, F1000 내지 F1400의 5단계로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 4, the flow of a schematic process of the power assist driving method using the virtual stroke driving of the hybrid system according to another embodiment of the present invention may be divided into five steps of F1000 to F1400.
이하, F1000 내지 F1400의 5단계를 단계별로 설명한다.Hereinafter, five steps of F1000 to F1400 will be described step by step.
F1000 단계는, 본 발명에 따른 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 방법이 시작되는 단계로서, 본 발명에 따른 하이브리드 시스템에 사람이 탑승하면, 탑승자의 페달 입력 즉, 페달링을 대기하는 상태가 된다.The step F1000 is a step of starting the power assist driving method using the virtual stroke driving of the hybrid system according to the present invention. When a person rides in the hybrid system according to the present invention, the passenger's pedal input, that is, a state of waiting for pedaling do.
F1100 단계에서는, 본 발명에 따른 하이브리드 시스템에 탑승한 사람의 페달링으로 크랭크 및 휠이 회전되기 시작하면, 측정부(40)가 측정을 개시하여 측정값을 출력하기 시작한다.In step F1100, when the crank and the wheel starts to rotate due to the pedaling of the person in the hybrid system according to the present invention, the measurement unit 40 starts the measurement and starts to output the measured value.
F1200 단계에서는, 측정부(40)의 측정값 출력이 제어부(10)를 경유하여 저장부(30)에 저장된다. 여기서, 상기 측정값은 크랭크의 각도와 토크를 포함하며, 상기 크랭크의 각도와 토크가 저장부(30)에 저장될 때에는 다양한 각도 각각에 따른 토크가 각도와 연관되어 저장된다.In operation F1200, the measurement value output of the measurement unit 40 is stored in the storage unit 30 via the control unit 10. Here, the measured value includes the angle and torque of the crank, and when the angle and torque of the crank are stored in the storage unit 30, torques according to various angles are stored in association with the angle.
F1300 단계에서는, 미리 설정된 크랭크 각도 이후의(=위상지연각 이후의) 크랭크 각도에 연관되어 있는 크랭크 토크에, 적절한 이득 또는 비례상수 k를 곱하여 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정한다.In step F1300, the crank torque associated with the crank angle after the preset crank angle (= after the phase delay angle) is multiplied by an appropriate gain or proportional constant k to determine the voltage or current to be applied to the motor.
F1400 단계에서는, F1300 단계에서 결정된 전압 또는 전류를 모터에 인가하여 모터가 가상행정 구동되도록 한다.In step F1400, the motor is driven in a virtual stroke by applying the voltage or current determined in step F1300 to the motor.
본 발명에 따른 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 방법은, 상기와 같은 순서를 거쳐 모터에 전압 또는 전류를 인가한 후, F1100 단계로 되돌아가며, 탑승자의 페달링이 계속되는 동안에는 상술한 것과 같은 F1100 내지 F1400 단계들을 반복적으로 수행함으로써, 하이브리드 시스템의 모터를 가상행정 구동시키게 된다.The power assist drive method using the virtual stroke drive of the hybrid system according to the present invention, after applying the voltage or current to the motor through the above steps, and returns to step F1100, while the pedaling of the occupant as described above By repeatedly performing the steps F1100 to F1400, the motor of the hybrid system is driven in a virtual stroke.
도 5를 참조하면, 도 5는 도 4의 처리 흐름에, 탑승자가 임의로 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템(100) 및 방법을 On/Off 하는 경우를 반영할 수 있도록 구성된 순서도이다.Referring to FIG. 5, FIG. 5 is a flowchart configured to reflect a case in which a passenger arbitrarily turns on / off a power assist drive system 100 and a method using a virtual stroke drive of a hybrid system in the process flow of FIG. 4. .
하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 방법의 처리 과정을 설명하면 아래와 같다.Referring to the processing of the power assist drive method using the virtual stroke drive of the hybrid system as follows.
S1000 단계는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 방법이 시작되는 단계로서, 본 발명에 따른 하이브리드 시스템에 사람이 탑승하면, 자동으로 측정부(40)를 초기화하고, 탑승자의 동력전달부(60) 구동을 대기하는 상태, 즉 동력의 전달 여부를 기다리는 상태가 된다.Step S1000 is a step of starting the power assist driving method using the virtual stroke driving of the hybrid system according to an embodiment of the present invention, when a person rides on the hybrid system according to the present invention, the measurement unit 40 automatically To initialize the state, the state of waiting for the drive of the power transmission unit 60, that is, a state of waiting for the transmission of power.
이하 S1000 단계를 가상행정 구동 방법의 시작 단계라 한다.Hereinafter, step S1000 is referred to as a start step of the virtual stroke driving method.
S1100 단계에서는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하이브리드 시스템에 탑승한 사람이, 가상행정 구동방법을 작동시켰는지 여부를 판단한다.In step S1100, it is determined whether the person in the hybrid system according to an embodiment of the present invention, the virtual administrative driving method.
가상행정 구동 방법을 작동시키지 않을 경우에는 S1000단계로 되돌아간다.If the virtual stroke driving method is not operated, the process returns to step S1000.
가상행정 구동 방법을 작동시킨 경우에는, 측정부(40)로부터 출력되는 크랭크의 각도 및 토크를 포함하는 측정값 출력이 제어부(10)로 전달된다.When the virtual stroke driving method is operated, the measurement value output including the angle and torque of the crank output from the measurement unit 40 is transmitted to the control unit 10.
또한, 탑승자가 본 발명에 따른 가상행정 구동 방법을 작동시키기 위한 수단으로서, 물리적인 스위치가 하이브리드 시스템에 구비되는 경우, 터치패널의 디스플레이가 하이브리드 시스템에 구비되는 경우, 또는 탑승자의 스마트폰과 연동하는 제어부(10)가 하이브리드 시스템에 구비되는 경우 등이 사용될 수 있다. 이러한 수단들을 모두 주지되어 있는 것으로서, 일반 공중 누구에게나 자명한 사실이므로 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.In addition, as a means for the passenger to operate the virtual stroke driving method according to the present invention, when the physical switch is provided in the hybrid system, when the display of the touch panel is provided in the hybrid system, or in conjunction with the passenger's smartphone The case where the control unit 10 is provided in the hybrid system may be used. All of these means are well known, and since they are obvious to everyone in the general public, detailed description thereof will be omitted.
이하 S1100 단계를 가상행정 구동 방법의 작동판단 단계라 한다.Hereinafter, operation S1100 is referred to as an operation determination stage of the virtual stroke driving method.
S1200 단계에서는, 크랭크의 각도 및 토크를 포함하는 측정값이 측정부(40)로부터 제어부(10)에 전달되고, 이후 단계에서 제어부(10)는 전달받은 측정값을 이용하여 전압 또는 전류를 결정하며, 또한 제어부(10)는 측정값을 저장부(30)에도 전달한다.In step S1200, the measured value including the angle and torque of the crank is transmitted from the measuring unit 40 to the control unit 10, and in the subsequent step, the control unit 10 determines the voltage or current using the received measured value In addition, the controller 10 transmits the measured value to the storage unit 30.
여기에서, 측정값은 크랭크의 각도와 토크를 예로 하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 하이브리드 시스템에 구비되는 크랭크의 동작상태를 알 수 있는 다양한 측정값이 사용될 수 있다.Here, the measurement value is an example of the angle and torque of the crank, but is not limited to this, various measurement values for knowing the operating state of the crank provided in the hybrid system can be used.
또한, 측정부(40)에 포함되는 센서는 크랭크 토크 센서 또는 페달 힘 센서로서, 크랭크 토크를 측정 또는 예측하고, 엔코더나 기울기 센서로부터 크랭크 각도를 측정 또는 예측하며, 이들 측정값을 함께 출력하여 제어부(10)에 전달되도록 한다. 제어부(10)는 현재의 크랭크의 동작상태를 측정함과 동시에 이전의 구동상태를 비교하여 이후 크랭크의 동작상태를 예측하게 된다. In addition, the sensor included in the measurement unit 40 is a crank torque sensor or a pedal force sensor, and measures or predicts the crank torque, measures or predicts the crank angle from the encoder or the tilt sensor, and outputs these measured values together with the control unit. To (10). The control unit 10 measures the current operating state of the crank and at the same time compares the previous driving state to predict the operating state of the next crank.
측정부(40)라 함은, 크랭크 토크 센서 또는 페달 힘 센서, 압력센서, 엔코더, 기울기 센서 등을 함께 지칭하는 용어로서, 측정부(40)가 하이브리드 시스템에 구비되는 복수의 센서 중 어느 하나 만을 특정하여 지칭하는 것이 아님을 주의하여야 한다.The measurement unit 40 refers to a crank torque sensor or a pedal force sensor, a pressure sensor, an encoder, an inclination sensor, etc., and measures any one of a plurality of sensors provided by the measurement unit 40 in the hybrid system. Note that no reference is made specifically.
이하 S1200 단계를 가상행정 구동 방법의 측정 단계라 한다.Hereinafter, step S1200 is referred to as a measurement step of the virtual stroke driving method.
S1250 단계에서, 저장부(30)는 전달받은 측정값들을 저장한다. 일실시예로, 저장부(30)는 전달받은 측정값들 중 크랭크 각도와 크랭크 토크를 구분하여 저장한다.In operation S1250, the storage unit 30 stores the received measured values. In one embodiment, the storage unit 30 separately stores the crank angle and the crank torque among the received measured values.
여기에서, 저장부(30)에 각 측정값들을 구분하여 저장하는 것은 크랭크 각도 및 크랭크 토크가 단순히 구분되어 별개의 값으로 저장되는 것을 의미하는 것은 아니며, 크랭크 각도와 그 각도에서의 크랭크 토크가 연관되어 저장됨을 의미한다.Here, storing the measured values separately in the storage unit 30 does not mean that the crank angle and the crank torque are simply divided and stored as separate values, and the crank angle and the crank torque at the angle are related. It means that it is stored.
이렇게 개별 크랭크 각도와 크랭크 토크과 연관되어 저장됨으로써, 경우에 따라서는 크랭크 각도 변화에 따른 크랭크 토크의 변화 경향을 파악할 수 있다.As such, by being stored in association with the individual crank angle and the crank torque, it is possible to grasp the tendency of the crank torque to change according to the crank angle in some cases.
일실시예로, 측정부(40)에서 측정되는 크랭크 각도와 크랭크 토크는 저장부(30)에 마련되는 저장테이블에 순차적으로 저장되며, 가상행정 구동시 새롭게 측정되는 크랭크 각도와 크랭크 토크가 저장테이블에 지속적으로 업데이트 될 수 있다. 이는 크랭크의 회전속도는 매 회전시마다 다르므로, 이를 반영하여 모터에에 인가될 전압 또는 전류를 결정하기 위함이다. 저장테이블의 형태는 제한이 없으며, 연속적인 그래프의 형태나 수치화된 테이블의 형상 등 다양한 방법으로 저장이 가능하다.In one embodiment, the crank angle and the crank torque measured by the measuring unit 40 are sequentially stored in the storage table provided in the storage unit 30, the crank angle and crank torque newly measured during the virtual stroke driving is stored in the storage table Can be updated continuously. This is to determine the voltage or current to be applied to the motor by reflecting this, because the rotation speed of the crank is different every revolution. The shape of the storage table is not limited and can be stored in various ways, such as the shape of a continuous graph or the shape of a digitized table.
이하 S1250 단계를 가상행정 구동 방법의 저장 단계라 한다.Hereinafter, step S1250 is referred to as a storage step of the virtual stroke driving method.
S1300 단계에서는, 제어부(10)에서, 다음과 같은 연산을 통하여 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정하며, 이를 수식화하면 하기 수학식 2와 같다. 하기 수학식 2는 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템과 동일한 방법으로 모터에 인가되는 전압 또는 전류가 결정된다.In step S1300, the control unit 10 determines the voltage or current to be applied to the motor through the following operation, it is formulated as follows. Equation 2 is a voltage or current applied to the motor is determined in the same manner as the power assist drive system using the virtual stroke drive of the hybrid system.
[수학식 2][Equation 2]
Figure PCTKR2017001163-appb-I000006
Figure PCTKR2017001163-appb-I000006
상기 수학식 2는 제어부(10)에서 모터에 인가될 전압 또는 전류 값을 구하기 위한 식으로서,Equation 2 is an equation for obtaining a voltage or current value to be applied to the motor from the controller 10.
Smotor는 모터에 인가될 전압 또는 전류 신호이며,S motor is a voltage or current signal to be applied to the motor,
k는 비례상수로서, 휠 토크 변화량이 최소화되도록 설정되며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가상행정 구동 시스템에서는 1로 설정된다. 또한, 상기 k는 휠 토크 변화량이 최소화되도록 주행상황 등을 고려하여 1 이외의 값으로 조정될 수도 있다. 실시예에 따라서는 여러 상황과 각 상황에 따른 k값을 미리 룩업테이블화하여 저장부(30)에 저장해놓고, 제어부(10)에서 이를 참조하여 필요한 값을 골라 연산에 적용할 수 있도록 구현될 수 있다.k is a proportional constant and is set to minimize the amount of wheel torque change, and is set to 1 in the virtual stroke driving system according to the preferred embodiment of the present invention. Also, k may be adjusted to a value other than 1 in consideration of the driving situation and the like so as to minimize the amount of wheel torque change. According to an embodiment, the k values according to various situations and respective situations may be previously stored as a lookup table and stored in the storage unit 30, and the controller 10 may select the necessary values and apply them to the calculation. have.
Figure PCTKR2017001163-appb-I000007
는 측정부(40)에서 측정한 현재 크랭크의 각도를 나타낸다.
Figure PCTKR2017001163-appb-I000007
Denotes the angle of the current crank measured by the measuring unit 40.
Figure PCTKR2017001163-appb-I000008
는 위상 지연 각도로서, 탑승자에 의한 구동력이 제공되는 시점의 크랭크 각도와 가상행정 구동에 의한 구동력이 제공되는 시점의 크랭크 각도 사이의 차이이며, 사전 설정되는 값이지만 주행 중에 에너지 소모를 최소화되도록 변화가 가능하다. 일실시예로, 4행정 크랭크 구동에서 위상 지연 각도는 45도로 사용될 수 있다.
Figure PCTKR2017001163-appb-I000008
Is the phase delay angle, which is the difference between the crank angle at the time when the driving force is provided by the occupant and the crank angle at the time when the driving force is provided by the virtual stroke driving, and is a preset value, but the change is made to minimize energy consumption during driving. It is possible. In one embodiment, the phase delay angle in four-stroke crank drive may be used at 45 degrees.
또한,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000009
값이 360도인 경우, 가상행정 구동에 의한 구동력이 제공되는 시점과 탑승자에 의한 구동력이 제공되는 시점이 같아지게 되어 가상행정 구동 방법을 이용하는 의미가 없어지지만, 일부 특수 상황에서는 가상행정 구동에 의한 구동력을 발생시킬 필요가 없으므로,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000010
값을 360도로 설정할 수도 있도록 한다.
Also,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000009
If the value is 360 degrees, the timing at which the driving force provided by the virtual stroke driving is provided and the timing at which the driving force is provided by the occupant become the same, so that the meaning of using the virtual stroke driving method is lost. You do not need to generate
Figure PCTKR2017001163-appb-I000010
You can also set the value to 360 degrees.
상기의 수학식 2에 의해 계산되는 전류 또는 전압값은,The current or voltage value calculated by Equation 2 above is
1) 센서의 측정값에 포함된, 현재 크랭크의 각도에서 미리 설정되어 있는 각도를 제하여 구하는 이전의 크랭크 각도를 구하고, 1) obtain the previous crank angle obtained by subtracting the preset angle from the current crank angle included in the sensor's measurement value,
2) 상기 1)의 크랭크 각도에 연관되어 있는 크랭크 토크를 참조하며,2) refer to the crank torque associated with the crank angle of 1) above,
3) 상기 2)의 크랭크 토크에 적절한 이득 또는 비례상수 k를 곱하여, 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정한다.3) The voltage or current to be applied to the motor is determined by multiplying the crank torque of 2) by an appropriate gain or proportional constant k.
여기에서, 이득 또는 비례상수 k는 전기자전거의 휠 토크 변화율이 최소화되도록 결정된다.Here, the gain or proportional constant k is determined such that the rate of change of the wheel torque of the electric bicycle is minimized.
또한, 실시 형태에 따라 몇 가지 적절한 비례상수 k의 값들을 룩업테이블화하여 저장부(30)에 미리 저장해놓고, 제어부(10)에서 이를 참조하여 적절한 값을 선택하여 적용할 수 있도록 하는 방법도 가능하다. In addition, according to the exemplary embodiment, a method of forming a look-up table and storing the values of some suitable proportional constant k in advance in the storage unit 30 and selecting and applying the appropriate values by referring to the control unit 10 may be possible. Do.
이외에도, k값은 하이브리드 시스템의 주행상황을 고려하여 결정될 수 있다. In addition, the k value may be determined in consideration of driving conditions of the hybrid system.
일 실시예로, k값은 주행시 도로의 경사 여부를 고려할 수 있다. 하이브리드 시스템이 오르막에서 주행되는 경우 k값의 가중치를 더할 수 있으며, 내리막에서 주행되는 경우 가속이 되는 상황에서 안정적인 주행을 위해 k값이 낮출 수 있다. 이처럼 k값은 도로의 경사각과 주행속도의 관계를 이용하여 미리 룩업테이블화 하여 저장부(30)에 저장이 가능하다.In one embodiment, the k value may consider whether the road is inclined while driving. When the hybrid system is driving uphill, the weight of k may be added, and when driving downhill, the k value may be lowered for stable driving in an acceleration situation. In this way, the k value may be stored in the storage unit 30 in advance by using a relationship between the inclination angle of the road and the driving speed.
제어부(10)는 크랭크의 동작상태를 측정한 측정부(40)의 측정값을 이용하여 동력보조를 위해 필요한 전력 및 전압을 결정하며, 이때 주행상황에 따른 변수를 고려하여 더욱 편안한 주행이 가능하도록 한다.The control unit 10 determines the power and voltage required for power assistance by using the measured value of the measuring unit 40 measuring the operating state of the crank, and at this time, to allow more comfortable driving in consideration of the variable according to the driving situation. do.
이하 S1300 단계를 가상행정 구동 방법의 결정 단계라 한다.Hereinafter, step S1300 will be referred to as a determination step of the virtual stroke driving method.
S1400 단계에서는, S1300 단계에서 결정된 전압 또는 전류를 모터에 인가하여 모터가 가상행정 구동되도록 한다.In operation S1400, the motor is driven in a virtual stroke by applying the voltage or current determined in operation S1300 to the motor.
이하 S1400 단계를 가상행정 구동 방법의 인가 단계라 한다.Hereinafter, step S1400 is referred to as an application step of the virtual stroke driving method.
이와 같이, 본 발명의 실시예인 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 방법은 S1000 내지 S1400의 단계를 반복적으로 수행하면서 하이브리드 시스템의 구동력을 보충하여 토크의 변화량을 줄일 수 있으며, 이로 인해 부드러운 가속과 승차감을 개선할 수 있다.As such, the power assist driving method using the virtual stroke driving of the hybrid system according to the embodiment of the present invention can reduce the amount of torque change by supplementing the driving force of the hybrid system while repeatedly performing the steps of S1000 to S1400, thereby smooth acceleration. Can improve ride comfort.
도 6는 본 발명의 실시예를 적용하는 경우, 크랭크 각도에 따른 전체 힘의 정도를 나타내는 그래프이고, 도 7은 본 발명의 실시예를 적용하는 경우, 크랭크 각도에 따른 전체 토크의 변화를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the degree of the total force according to the crank angle, when applying the embodiment of the present invention, Figure 7 is a graph showing the change of the overall torque according to the crank angle, when applying the embodiment of the present invention to be.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예인 하이브리드 시스템의 가상행정 구동을 이용한 동력보조 구동 시스템(100) 및 방법을 사용하는 경우에 크랭크 각도에 따른 토크의 변화량을 확인할 수 있다. 6 and 7, in the case of using the power assist drive system 100 and the method using the virtual stroke driving of the hybrid system according to the embodiment of the present invention, the amount of torque change according to the crank angle can be confirmed.
도 6 및 도 7은 일반자전거(Human only), 전기자전거(PAS) 및 가상행정 구동 시스템 또는 방법(Virtual stroke actuation, VSA)이 적용된 전기자전거의 크랭크 각도에 따른 총 파워의 변화량과 크랭크 각도에 따른 토크의 변화량을 도시하고 있다.6 and 7 show the change in total power and crank angle according to the crank angle of the electric bicycle to which the human bicycle, the electric bicycle (PAS) and the virtual stroke driving system or method (VSA) are applied. The amount of change in torque is shown.
상기 실험은 동일속도를 구현하는데 필요한 총 파워와 토크를 나타내고 있다. 상기 그래프를 살펴보면, 전기자전거의 경우 일반자전거보다 크랭크 토크는 감소시키나 총 파워 오히려 늘어나는 것을 확인할 수 있다. The experiment shows the total power and torque required to achieve the same speed. Looking at the graph, it can be seen that in the case of an electric bicycle, the crank torque is reduced, but the total power is increased rather than a general bicycle.
그러나, 가상행정 구동을 적용한 전기자전거의 경우, 총 파워와 크랭크의 토크가 모두 효과적으로 감소함을 확인할 수 있으며, 이는 가상행정 구동을 적용하는 경우에 더욱 효율적인 동력보조가 이뤄짐을 확인할 수 있다.However, in the case of the electric bicycle to which the virtual stroke driving is applied, it can be seen that both the total power and the torque of the crank are effectively reduced, which can be confirmed that more efficient power assistance is achieved when the virtual stroke driving is applied.
도 1 및 도 8 내지 도 11을 참조하며, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 시스템 및 방법을 설명하도록 한다.1 and 8 to 11, a power assist drive system and method based on crank stiffness according to another embodiment of the present invention will be described.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 시스템(100)은 제어부(10), 모터부(20), 저장부(30), 측정부(40) 및 전원부(50)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the power assist drive system 100 based on the crank stiffness according to the embodiment of the present invention includes a control unit 10, a motor unit 20, a storage unit 30, a measurement unit 40, and a power supply unit ( 50).
제어부(10)는 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 시스템(100) 전체의 구동을 제어한다. 구체적으로 본 발명의 구성요소인 모터부(20), 저장부(30) 및 측정부(40)를 제어하는 역할을 수행한다. 제어부(10)는 측정부(40)를 제어하여 측정부(40)를 초기화하거나, 측정부(40)에서 측정된 측정값들을 넘겨받고, 이에 기초하여 동력 보조 구동 시스템의 발생 타이밍을 측정하고, 동력보조가 발생하는 경우, 동력 보조에 필요한 전압 또는 전류를 계산하며, 계산된 전압 또는 전류를 크랭크 강성 기반하여 결정하고 이를 모터에 인가한다.The controller 10 controls the driving of the entire power assist drive system 100 based on the crank stiffness. Specifically, it serves to control the motor unit 20, the storage unit 30, and the measuring unit 40, which are components of the present invention. The control unit 10 controls the measurement unit 40 to initialize the measurement unit 40 or receives the measurement values measured by the measurement unit 40, and measures the generation timing of the power assist driving system based on the measurement unit 40. When power assistance occurs, the voltage or current required for power assistance is calculated, and the calculated voltage or current is determined based on the crank stiffness and applied to the motor.
제어부(10)는 또한, 통상의 마이크로 프로세서 형태로 구현될 수 있다.The controller 10 may also be implemented in the form of a conventional microprocessor.
제어부(10)는 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 시스템(100)이 전기자전거로 구현되는 경우, 크랭크에 가해지는 토크의 급격한 변화를 감소시키기 위해 탑승자의 신체 규격과 주행상황에 맞추어 크랭크 강성 기반 동력 보조에 필요한 전압 또는 전류를 결정할 수 있다. 주행상황이라 함은 도로의 경사의 정도와 현재의 가속 정도를 고려하여 결정될 수 있다. 이러한 주행상황을 고려하기 위해 주행상황에 따른 제어변수가 저장부(30)에 저장될 수 있으며, 제어부(10)는 저장부(30)에 저장된 제어변수를 이용하여 동력 보조 구동에 필요한 전압 또는 전류를 결정할 수 있다.When the power assist drive system 100 based on the crank stiffness is implemented as an electric bicycle, the control unit 10 adjusts the crank stiffness based power assist in accordance with the passenger's body size and driving conditions to reduce the sudden change in torque applied to the crank. Determine the voltage or current required for The driving situation may be determined in consideration of the degree of inclination of the road and the current acceleration degree. In order to take into account such driving conditions, control variables according to driving conditions may be stored in the storage unit 30, and the controller 10 may use a control variable stored in the storage unit 30 to supply a voltage or a current required for power assist driving. Can be determined.
모터부(20)는 제어부(10)의 제어에 따라 동력 보조 발생 타이밍에 인가되는 전압 또는 전류에 의해 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 시스템을 구동하기 위한 구동력을 제공할 수 있다. 또한, 모터부(20)에는 엔코더가 구비될 수 있지만, 모터부(20)의 엔코더 구비 여부는 본 발명의 구성과는 관계되지 않으며, 모터부(20)의 엔코더의 이용은 공지되어 있는 부분이므로, 그에 대한 설명은 따로 하지 않는다.The motor unit 20 may provide a driving force for driving the power assist drive system based on the crank stiffness by a voltage or a current applied to the timing of generating the power assist under the control of the controller 10. In addition, although the encoder may be provided in the motor unit 20, whether or not the encoder of the motor unit 20 is provided is not related to the configuration of the present invention, and the use of the encoder of the motor unit 20 is a known part. No explanation is given for this.
저장부(30)는 측정부(40)에서 얻은 크랭크의 각도에 따른 크랭크의 토크를 저장해두는 역할을 하며, 저장된 크랭크의 각도 및 토크는 제어부(10)에서 참조할 수 있도록 한다. The storage unit 30 serves to store the torque of the crank according to the angle of the crank obtained from the measuring unit 40, and the angle and torque of the stored crank can be referred to by the controller 10.
저장부(30)에는 크랭크의 각도에 따른 크랭크 토크의 적절한 범위 또는 최적값 등을 룩업테이블 형태로 저장될 수 있으며, 제어부(10)에서 필요에 따라 참조할 수 있도록 구현될 수 있다.The storage unit 30 may store an appropriate range or optimum value of the crank torque according to the angle of the crank in the form of a lookup table, and may be implemented to be referred to by the controller 10 as needed.
일실시예로, 저장부(30)는 크랭크가 회전하는 경우, 측정부(40)로부터 측정되는 크랭크의 각도에 따른 크랭크 토크를 저장테이블에 저장할 수 있다. 이때, 크랭크가 반복적으로 회전하므로, 크랭크 각도에 따른 크랭크 토크가 계속적으로 업데이트 될 수 있으며, 제어부(10)는 지속적으로 업데이트 되는 정보를 이용할 수 있다.In one embodiment, when the crank rotates, the storage unit 30 may store the crank torque according to the angle of the crank measured from the measuring unit 40 in the storage table. At this time, since the crank rotates repeatedly, the crank torque according to the crank angle can be continuously updated, the control unit 10 can use the information continuously updated.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 저장부(30)는 제어부(10)에 통합되어 구현될 수 있다.In addition, in a preferred embodiment of the present invention, the storage unit 30 may be implemented integrated into the control unit 10.
측정부(40)는 하이브리드 시스템에 구비되는 크랭크의 동작상태를 측정한다.The measuring unit 40 measures an operating state of the crank provided in the hybrid system.
측정부(40)는 크랭크의 회전 상태를 판단할 수 있는 다양한 변수를 측정할 수 있으며, 이를 측정하기 위한 다양한 측정장치가 사용될 수 있다. 일실시예로, 측정부(40)는 크랭크의 각도와 크랭크의 토크를 측정할 수 있다. 측정부(40)는 크랭크의 각도와 토크를 각각 또는 함께 측정하도록 구비될 수 있다. 측정부(40)는 크랭크 각도와 토크를 측정하기 위해 엔코더, 크랭크 토크 센서, 페달 힘센서 또는 압력센서 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.The measuring unit 40 may measure various variables capable of determining the rotation state of the crank, and various measuring apparatuses for measuring the same may be used. In one embodiment, the measurement unit 40 may measure the angle of the crank and the torque of the crank. The measuring unit 40 may be provided to measure the angle and torque of the crank respectively or together. The measurement unit 40 may use at least one of an encoder, a crank torque sensor, a pedal force sensor, or a pressure sensor to measure the crank angle and torque.
크랭크 토크 센서가 사용되는 경우, 크랭크 토크 센서는 하이브리드 시스템의 프레임이나 크랭크에 설치될 수 있다. 일실시예로, 크랭크 토크 센서가 프레임에 설치되는 경우, 크랭크가 회전하는 동안, 크랭크가 인접하여 지나는 부분 중 한 지점에 설치될 수 있다. 이는 크랭크의 회전 반경 내측에 설치되어 토크의 측정값의 정확도를 향상하기 위함이다.If a crank torque sensor is used, the crank torque sensor may be installed in the frame or crank of the hybrid system. In one embodiment, when the crank torque sensor is installed in the frame, it can be installed at one point where the crank passes by while the crank is rotating. This is to improve the accuracy of the measured value of the torque is installed inside the rotation radius of the crank.
전원부(50)는 자신 이외의 구성요소들에 전력을 제공할 수 있다. 전원부(50)는 제어부(10)와 모터부(20), 측정부(40)에 전원을 공급하는 역할을 하며, 저장부(30)가 제어부(10)에 통합되지 않고 별도로 구현되는 경우 저장부(30)에도 전원을 공급하는 형태로 구현된다.The power supply unit 50 may provide power to components other than itself. The power supply unit 50 serves to supply power to the control unit 10, the motor unit 20, and the measurement unit 40. When the storage unit 30 is implemented separately without being integrated into the control unit 10, the storage unit 30 is also implemented in the form of supplying power.
또한, 도 1에는 제어부(10)에서 전원부(50)에 제어신호를 보내지 않는 것으로 도시되어 있으나, 제어부(10)에서 전원부(50)에 제어신호를 보내 각 부로 공급되는 전원을 제어하는 형태로 구현될 수도 있다.In addition, although the control unit 10 does not send a control signal to the power supply unit 50 in FIG. 1, the control unit 10 transmits a control signal to the power supply unit 50 so as to control the power supplied to each unit. May be
도 1에서 각 부를 이어주는 선들에 대하여 설명하면, 일단에 화살표가 표시되지 않은 선들은 전원선으로서, 전원부(50)에서 발생되는 전원을 각 부로 공급하기 위한 선을 나타내며, 일단에 화살표가 있는 선들은 제어 신호의 전달 방향 또는 데이터의 전달 방향을 나타내는 선들로서, 해당 선의 양단부 중 화살표가 없는 단부에 연결된 구성요소로부터 화살표가 있는 단부에 연결된 구성요소로 신호 또는 데이터가 전달됨을 나타낸다.Referring to the lines connecting each part in Figure 1, the lines not shown at one end is a power line, it represents a line for supplying power generated by the power supply unit 50 to each part, the line with an arrow at one end Lines indicating a transmission direction of a control signal or a data transmission direction, indicating that signals or data are transmitted from a component connected to an end without an arrow to a component connected to an arrow with an end of the line.
또한, 상기 본 발명에 대한 설명에서는 설명의 편의를 위하여, 크랭크 강성 기반 동력 보조 시스템이 자전거에 적용되는 경우를 예로 들어 표현하였으나, 이는 본 발명의 크랭크 강성 기반 동력 보조 시스템이 자전거에만 적용될 수 있는 것으로 한정하기 위함이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람을 포함하여 누구나 쉽게 이해할 수 있도록 자전거를 예로 든 것뿐임을 이해하여야 한다.In addition, in the description of the present invention, for convenience of description, a case in which the crank rigidity-based power assist system is applied to the bicycle has been expressed as an example, which means that the crank stiffness-based power assist system of the present invention may be applied only to the bicycle. It is not intended to be limiting, but it is to be understood that the bicycle is exemplified only by others, including those of ordinary skill in the art.
본 발명의 크랭크 강성 기반 동력 보조 시스템을 휠체어에 적용하는 경우에는, 상기 자전거에 적용된 실시예의 설명 중, 크랭크는 회전축으로, 페달은 림으로 대체하여 이해하면 된다. When the crank stiffness-based power assistance system of the present invention is applied to a wheelchair, in the description of the embodiment applied to the bicycle, it is understood that the crank is replaced by the rotational axis and the pedal by the rim.
또한, 자전거 또는 휠체어 이외의 장치에 본 발명의 크랭크 강성 기반 동력 보조 시스템이 적용되는 경우 역시, 상기 본 발명에 대한 실시예의 설명 중 크랭크 또는 페달로 기재되어 있는 부분들을, 해당 장치 중 크랭크 또는 페달에 대응되는 구성요소들의 명칭으로 대체하여 이해하면 될 것이다.In addition, when the crank stiffness-based power assistance system of the present invention is applied to a device other than a bicycle or a wheelchair, the parts described as cranks or pedals in the description of the embodiments of the present invention may be applied to the cranks or pedals of the corresponding devices. It will be understood by substituting the names of the corresponding components.
도 1을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 시스템의 세부적 동작에 대해 설명하면 아래와 같다.Referring to Figure 1, the detailed operation of the power assist drive system based on the crank stiffness according to another embodiment of the present invention will be described.
크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 시스템은 측정부(40)에 의해 크랭크의 동작상태를 측정하게 되며, 제어부(10)는 측정부(40)의 측정값에 기초하여 동력 보조 구동에 필요한 전압 또는 전류를 결정하여 모터부(20)를 구동하게 된다.The power assist drive system based on the crank stiffness measures the operation state of the crank by the measurement unit 40, and the control unit 10 measures the voltage or current required for the power assist drive based on the measured value of the measurement unit 40. The motor unit 20 is driven by the determination.
제어부(10)에서 결정되는 전압 또는 전류의 값은 크랭크의 강성에 기반하여 결정된다. 일실시예로, 전압 또는 전류 값은 크랭크 토크의 변화량에 비례하며, 크랭크 각도의 변화량 또는 크랭크의 회전속도에 반비례하도록 결정될 수 있다.The value of the voltage or current determined by the controller 10 is determined based on the stiffness of the crank. In one embodiment, the voltage or current value is proportional to the amount of change in the crank torque, and may be determined to be inversely proportional to the amount of change in the crank angle or the rotational speed of the crank.
[수학식 3][Equation 3]
Figure PCTKR2017001163-appb-I000011
Figure PCTKR2017001163-appb-I000011
단,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000012
는 현재 크랭크 각도
Figure PCTKR2017001163-appb-I000013
에서의 크랭크 강성을 뜻한다.
only,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000012
Current crank angle
Figure PCTKR2017001163-appb-I000013
Crank stiffness at.
(상기 수학식 3에서
Figure PCTKR2017001163-appb-I000014
는 모터에 인가될 전압 또는 전류,
(Equation 3 above
Figure PCTKR2017001163-appb-I000014
Is the voltage or current to be applied to the motor,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000015
는 비례상수로서, 토크의 급격한 변화를 줄이기 위하여 설정되는 값(주행시 변화가능),
Figure PCTKR2017001163-appb-I000015
Is a proportional constant, a value set to reduce a sudden change in torque (changeable during driving),
Figure PCTKR2017001163-appb-I000016
는 크랭크의 강성으로서,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000017
이며,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000016
Is the stiffness of the crank,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000017
Is,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000018
는 단위시간당 크랭크 토크 변화량,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000018
Is the change in crank torque per unit time,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000019
는 단위시간당 크랭크 각도 변화량이다.)
Figure PCTKR2017001163-appb-I000019
Is the amount of change in crank angle per unit time.)
상기 수학식 3에 따르면, 제어부(10)는 크랭크에 작용하는 강성에 기초하여 전압 또는 전류 값을 결정하게 된다. 수학식 3에 나타나는 것과 같이 크랭크가 전진을 하는 경우에만 전압 또는 전류를 공급하기 위해 강성의 절대값에 기초하여 공급 전력을 결정하게 된다.According to Equation 3, the controller 10 determines the voltage or current value based on the rigidity acting on the crank. As shown in Equation 3, the supply power is determined based on the absolute value of the stiffness to supply voltage or current only when the crank is advanced.
또 다른 실시예로, 제어부(10)는 동력 보조를 위한 전압 또는 전류 값을 하기 수학식 4에 의해 결정할 수 있다.In another embodiment, the controller 10 may determine a voltage or current value for power assistance by Equation 4 below.
[수학식 4][Equation 4]
Figure PCTKR2017001163-appb-I000020
Figure PCTKR2017001163-appb-I000020
단,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000021
는 현재 크랭크 각도
Figure PCTKR2017001163-appb-I000022
에서의 크랭크 강성을 뜻한다.
only,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000021
Current crank angle
Figure PCTKR2017001163-appb-I000022
Crank stiffness at.
(상기 수학식 4에서
Figure PCTKR2017001163-appb-I000023
는 모터에 인가될 전압 또는 전류,
(Equation 4 above
Figure PCTKR2017001163-appb-I000023
Is the voltage or current to be applied to the motor,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000024
는 비례상수로서, 토크의 급격한 변화를 줄이기 위하여 설정되는 값(주행시 변화가능),
Figure PCTKR2017001163-appb-I000024
Is a proportional constant, a value set to reduce a sudden change in torque (changeable during driving),
Figure PCTKR2017001163-appb-I000025
는 크랭크의 강성으로서,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000026
이며,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000025
Is the stiffness of the crank,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000026
Is,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000027
는 위상 지연 각도로서, 구동에 소비되는 에너지를 줄이기 위한 변수(주행시 변화가능),
Figure PCTKR2017001163-appb-I000027
Is the phase delay angle, which is a variable for reducing the energy consumed for driving (variable during driving),
Figure PCTKR2017001163-appb-I000028
는 단위시간당 크랭크 토크 변화량,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000028
Is the change in crank torque per unit time,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000029
는 단위시간당 크랭크 각도 변화량이다.)
Figure PCTKR2017001163-appb-I000029
Is the amount of change in crank angle per unit time.)
상기 수학식 4는 제어부(10)에서 결정되는 강성 값에 위상 지연각을 고려하여 모터에 인가될 전압 또는 전류의 값을 결정하게 된다. 제어부(10)는 크랭크의 강성으로부터 탑승자의 구동 의지를 파악하고, 위상 지연각을 이용하여 적절한 시점에 동력을 보조하여 이질감을 감소시키고, 구동을 위한 불필요한 힘을 제거하여 에너지 효율을 높일 수 있다. Equation 4 determines the value of the voltage or current to be applied to the motor in consideration of the phase delay angle to the stiffness value determined by the controller 10. The controller 10 may determine the driving intention of the occupant from the stiffness of the crank, reduce the heterogeneity by assisting the power at an appropriate time using the phase delay angle, and increase energy efficiency by removing unnecessary force for driving.
수학식 3과 수학식 4에 사용되는 k값은 크랭크의 토크 변화량에 따라 변화할 수 있다. 일실시예로, 토크 변화량이 양의 변화량을 가지는 경우 탑승자의 구동의지가 높은 것으로 판단하고 k값을 증가시킬 수 있으며, 토크 변화량이 음의 변화량을 가지는 경우 탑승자의 구동의지가 낮은 것으로 판단하고 k값을 감소할 수 있다. The k values used in the equations (3) and (4) may vary depending on the torque change amount of the crank. As an example, when the torque change amount has a positive change amount, the driver's driving will is determined to be high and the k value may be increased. When the torque change amount has a negative change amount, the driver's driving will is determined to be low and k is determined. You can decrease the value.
또한, k값은 비례상수로서, 토크의 급격한 변화를 줄이기 위해서 설정되는 값으로 주행시 변화하는 상황에 맞추어 변화할 수 있다.In addition, the k value is a proportional constant, which is set to reduce the sudden change in torque, and can be changed in accordance with a situation that changes during driving.
도 8은 종래의 동력 보조 시스템에서 크랭크 각도에 따른 전체 파워의 소모량을 나타내는 그래프이고, 도 9는 본 발명의 실시예를 적용하는 경우, 크랭크 각도에 따른 전체 파워의 소모량을 나타내는 그래프이다. 도 8 및 도 9는 동일한 부하와 주행속도를 조건으로 하여 실험하였으며, 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 시스템은 대표적으로 전기자전거에 적용될 수 있다.8 is a graph showing the total power consumption according to the crank angle in the conventional power assist system, Figure 9 is a graph showing the total power consumption according to the crank angle when applying an embodiment of the present invention. 8 and 9 were tested under the same load and traveling speed, and the power assist drive system based on the crank stiffness can be typically applied to an electric bicycle.
도 8은 종래의 동력 보조 시스템은 일반적인 PAS(Pedal Assist System) 모드를 이용하여 동력을 보조하는 경우로, 페달의 구동과 모터의 동력보조가 동일한 주기로 발생하고 있음을 확인할 수 있다.FIG. 8 illustrates a case in which a conventional power assist system assists power using a general PAS mode, in which driving of a pedal and power assist of a motor occur at the same cycle.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예인 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 시스템을 적용하는 경우로, 모터의 구동과 페달의 구동이 피크치가 나타나는 위상에서 차이점이 존재하며, 일정 각도에서 위상이동이 나타남을 확인할 수 있다.9 is a case of applying a power assist drive system based on crank stiffness, which is another embodiment of the present invention, there is a difference in a phase in which a peak value appears between a drive of a motor and a drive of a pedal, and a phase shift occurs at an angle. You can check it.
또한, 도 9에서는 동력 보조 구동 시스템이 지속적으로 동작하는 것이 아니라, 탑승자가 페달링을 통해 동력을 발생시키는 시점에 동력을 보조하고 어느 정도 시점(최대값에 도달하기 전)에서 동력 보조 파워가 감소함을 확인할 수 있다. In addition, in FIG. 9, the power assist drive system does not continuously operate, but assists power at the time when the occupant generates power through pedaling, and decreases the power assist power at some point (before reaching the maximum value). can confirm.
도 8과 도 9를 비교하면, PAS의 경우에는 전체 동력의 평균이 136.8W이나, 본 발명의 또 다른 실시예에서는 전체 동력의 평균이 114W에 해당함을 확인할 수 있으며, 이는 전체 필요로 하는 동력이 감소함을 확인할 수 있다. 이는 탑승자와 동력을 전달하기 위한 페달간의 이질감으로 발생하는 불필요한 소모 에너지를 감소함으로써 에너지 효율이 증가함을 확인할 수 있다.Comparing FIG. 8 with FIG. 9, in the case of the PAS, the average of the total power is 136.8 W, but in another embodiment of the present invention, it can be seen that the average of the total power corresponds to 114 W. It can be seen that the decrease. This can be seen that the energy efficiency is increased by reducing the unnecessary energy consumption caused by the heterogeneity between the occupant and the pedal for transmitting power.
한편, 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 방법을 설명하면 다음과 같다. 단, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 시스템에서 설명한 바와 동일한 것에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.On the other hand, with reference to the accompanying drawings will be described a power assist drive method based on crank stiffness according to another embodiment of the present invention. However, the same description as that described in the power assist driving system based on the crank stiffness according to another embodiment of the present invention will be omitted.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른, 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 방법의 처리 흐름을 나타낸 흐름도이고, 도 11은 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 방법의 처리 순서를 나타내는 순서도이다. 도 10 및 도 11에, 도 1과 도 8 내지 도 9와 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타내며 상세한 설명은 생략하기로 한다.FIG. 10 is a flowchart illustrating a processing flow of a crank stiffness based power assist driving method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a flowchart illustrating a processing sequence of a crank stiffness based power assist driving method. 10 and 11, the same reference numerals as used in FIGS. 1 and 8 to 9 denote the same members, and detailed descriptions thereof will be omitted.
도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 방법의 개략적인 처리 과정의 흐름은 F2000 내지 F2500의 6단계로 구분될 수 있다.Referring to Figure 10, according to another embodiment of the present invention, the flow of the rough processing process of the power assist drive method based on the crank stiffness may be divided into six steps of F2000 to F2500.
이하, F2000 내지 F2500의 6단계를 단계별로 설명한다. 상기에 설명한 바와 같이 대표적인 실시예인 전기자전거에 기초하여 본 발명을 설명하도록 한다.Hereinafter, six steps of F2000 to F2500 will be described step by step. As described above, the present invention will be described based on the electric bicycle which is a representative embodiment.
F2000 단계는, 본 발명에 따른 크랭크 강성 기반 페달 보조 구동 방법이 시작되는 단계로서, 본 발명에 따른 전기자전거에 사람이 탑승하면, 탑승자의 페달 입력 즉, 페달링을 대기하는 상태가 된다.In step F2000, the crank stiffness-based pedal assist driving method according to the present invention is started. When a person rides in the electric bicycle according to the present invention, the passenger's pedal input, that is, a state of waiting for pedaling, is entered.
F2100 단계에서는, 본 발명에 따른 전기자전거에 탑승한 사람의 페달링으로 크랭크가 회전되기 시작하면 센서(들)가 측정을 개시하여 측정값을 출력하기 시작한다.In step F2100, when the crank starts to rotate due to the pedaling of the person in the electric bicycle according to the present invention, the sensor (s) starts the measurement and starts to output the measured value.
F2200 단계에서는, 크랭크 토크센서의 출력으로부터 크랭크의 토크와 각도를 획득한다.In step F2200, the torque and angle of the crank is obtained from the output of the crank torque sensor.
F2300 단계에서는, F2200 단계에서 획득한 크랭크 토크와 크랭크 각도 값으로부터 얻을 수 있는, 단위시간당 크랭크 토크 변화량을 단위시간당 크랭크 각도 변화량으로 나누고, 그 절대값을 취하여 크랭크 강성을 구한다.In step F2300, the amount of crank torque change per unit time obtained from the crank torque and crank angle value obtained in step F2200 is divided by the amount of crank angle change per unit time, and the absolute value is taken to obtain crank stiffness.
F2400 단계에서는, F2300 단계에서 구한 크랭크 강성에 위상 지연 각도 φㄹ 주어 φ 만큼 이후의 크랭크 각도위치에서 비례상수 k 를 곱하여, 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정한다. 즉, 현재 크랭크 각도에서 적용되는 모터의 신호는 사실 φ 만큼 이전 크랭크 각도에서 구한 크랭크 강성에 이득 k 를 곱한 값이다. In step F2400, the crank stiffness obtained in step F2300 is multiplied by the phase delay angle φ d, and multiplied by the proportional constant k at a later crank angle position to determine the voltage or current to be applied to the motor. In other words, the signal of the motor applied at the current crank angle is actually multiplied by the gain k by the crank stiffness obtained from the previous crank angle by φ.
F2500 단계에서는, F2400 단계에서 결정된, 모터에 인가될 전압 또는 전류를 모터에 인가한다.In step F2500, the voltage or current to be applied to the motor, which is determined in step F2400, is applied to the motor.
본 발명에 따른 전기자전거의 크랭크 강성 기반 페달 보조 구동 방법은, 이상과 같은 순서를 거쳐 모터에 전압 또는 전류를 인가한 후, F2100 단계로 되돌아가며, 탑승자의 페달링이 계속되는 동안에는 상술한 것과 같은 F2100 내지 F2500 단계들을 반복적으로 수행함으로써, 크랭크 강성 변화를 반영하여 전기자전거의 모터를 구동시키게 된다.Crank stiffness-based pedal auxiliary drive method of the electric bicycle according to the present invention, after applying the voltage or current to the motor through the above steps, and returns to step F2100, while the pedaling of the occupant as described above F2100 to By repeatedly performing the F2500 steps, the motor of the electric bicycle is driven to reflect the change in the crank stiffness.
도 11은 크랭크 강성에 기반한 동력보조 구동 방법의 처리 순서를 나타내는 순서도이다.11 is a flowchart showing a processing procedure of a power assist drive method based on crank stiffness.
도 11는 상기 도 10의 처리 흐름에, 탑승자가 임의로 크랭크 강성 기반 페달 보조 구동 방법을 On/Off 하는 경우를 반영할 수 있도록 구성된 순서도이다. FIG. 11 is a flowchart configured to reflect a case where an occupant arbitrarily turns on / off a crank stiffness-based pedal assist driving method in the processing flow of FIG. 10.
도 11을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기자전거의 크랭크 강성 기반 페달 보조 구동 방법의 처리 과정을 설명하면 아래와 같다.Referring to FIG. 11, a process of a crank stiffness-based pedal assist driving method of an electric bicycle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described below.
이하, S2000 내지 S2500의 6단계를 단계별로 상세히 설명한다.Hereinafter, six steps of S2000 to S2500 will be described in detail step by step.
S2000 단계는, 본 발명에 따른 크랭크 강성 기반 페달 보조 구동 방법이 시작되는 단계로서, 본 발명에 따른 전기자전거에 사람이 탑승하면, 자동으로 센서(들)의 출력 값을 초기화하고, 탑승자의 페달 입력 대기 즉, 페달링을 대기하는 상태가 된다.Step S2000 is a step in which the crank stiffness-based pedal assist driving method according to the present invention is started. When a person rides in the electric bicycle according to the present invention, the output value of the sensor (s) is automatically initialized and the pedal input of the passenger is performed. Waiting, that is, waiting for pedaling.
S2100 단계에서는, 본 발명에 따른 전기자전거에 탑승한 사람이 크랭크 강성 기반 페달 보조 구동 방법을 작동시켰는지를 판단하고, 작동시키지 않은 경우에는 S2000 단계로 되돌아가며, 작동시킨 경우에는 페달링으로 인하여 크랭크가 회전되기 시작하면, 센서(들)가 측정을 개시하여 측정값을 출력한다.In step S2100, it is determined whether the person riding in the electric bicycle according to the present invention has activated the crank rigidity-based pedal assist drive method, and if it is not operated, returns to step S2000, and if it is operated, the crank rotates due to pedaling. Once started, the sensor (s) initiate the measurement and output the measurement.
S2200 단계에서는, 본 발명에 따른 전기자전거의 프레임 또는 크랭크에 설치되는 센서의 출력으로부터 크랭크의 토크와 각도를 획득한다.In step S2200, the torque and angle of the crank is obtained from the output of the sensor installed in the frame or crank of the electric bicycle according to the present invention.
일실시예로, 센서는 크랭크 토크 센서, 페달 힘 센서 또는 압력센서 중 적어도 하나를 사용하여 크랭크의 토크를 측정하고, 엔코더나 기울기 센서로부터 크랭크 각도를 동시에 측정하고, 두 측정값을 함께 출력할 수 있다.In one embodiment, the sensor may measure torque of the crank using at least one of a crank torque sensor, a pedal force sensor or a pressure sensor, simultaneously measure the crank angle from an encoder or tilt sensor, and output both measurements together. have.
S2300 단계에서는, S2200 단계에서 획득한 크랭크 토크와 크랭크 각도 값으로부터 얻는, 단위시간당 크랭크 토크 변화량을 단위시간당 크랭크 각도 변화량으로 나누고, 그 절대값을 취하여 크랭크 강성을 구한다.In step S2300, the amount of crank torque change per unit time obtained from the crank torque and crank angle value obtained in step S2200 is divided by the amount of crank angle change per unit time, and the absolute value is taken to obtain crank stiffness.
S2400 단계에서는, S2300 단계에서 구한 크랭크 강성에 위상 지연 각도φ를 주어 φ 만큼 이후의 크랭크 각도위치에서 비례상수 k 를 곱하여, 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정하며, 계산 과정은 하기 수학식 5로 표현된다.In the step S2400, a phase delay angle φ is given to the crank stiffness obtained in the step S2300, and multiplied by a proportional constant k at a subsequent crank angle position by φ to determine a voltage or a current to be applied to the motor. Is expressed.
또한, S2400 단계에서 위상 지연을 배제하기 위하여 하기 수학식 6과 같은 계산 과정을 이용할 수도 있다.In addition, a calculation process such as Equation 6 may be used to exclude the phase delay in operation S2400.
S2500 단계에서는, S2400 단계에서 결정된, 모터에 인가될 전압 또는 전류를 모터에 인가한다.In step S2500, the voltage or current to be applied to the motor, determined in step S2400 is applied to the motor.
[수학식 5][Equation 5]
Figure PCTKR2017001163-appb-I000030
Figure PCTKR2017001163-appb-I000030
단,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000031
는 현재 크랭크 각도
Figure PCTKR2017001163-appb-I000032
에서의 크랭크 강성을 뜻한다.
only,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000031
Current crank angle
Figure PCTKR2017001163-appb-I000032
Crank stiffness at.
상기 수학식 5에서
Figure PCTKR2017001163-appb-I000033
는 모터에 인가될 전압 또는 전류,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000034
는 비례상수로서, 토크의 급격한 변화를 줄이기 위하여 설정되는 값(주행시 변화가능)이고,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000035
는 크랭크의 강성으로서,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000036
이며,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000037
는 단위시간당 크랭크 토크 변화량,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000038
는 단위시간당 크랭크 각도 변화량을 나타낸다.
In Equation 5
Figure PCTKR2017001163-appb-I000033
Is the voltage or current to be applied to the motor,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000034
Is a proportional constant, which is a value set to reduce a sudden change in torque (changeable during driving),
Figure PCTKR2017001163-appb-I000035
Is the stiffness of the crank,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000036
Is,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000037
Is the change in crank torque per unit time,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000038
Denotes the amount of change in the crank angle per unit time.
상기 수학식 5에 따르면, 제어부(10)는 크랭크에 작용하는 강성에 기초하여 전압 또는 전류 값을 결정하게 된다. 수학식 5에 나타나는 것과 같이 크랭크가 전진을 하는 경우에만 전압 또는 전류를 공급하기 위해 강성의 절대값에 기초하여 공급 전력을 결정하게 된다.According to Equation 5, the controller 10 determines the voltage or current value based on the rigidity acting on the crank. As shown in Equation 5, the supply power is determined based on the absolute value of the stiffness to supply voltage or current only when the crank is advanced.
또 다른 실시예로, 제어부(10)는 동력 보조를 위한 전압 또는 전류 값을 하기 수학식 6에 의해 결정할 수 있다.In another embodiment, the controller 10 may determine a voltage or current value for power assistance by Equation 6 below.
[수학식 6][Equation 6]
Figure PCTKR2017001163-appb-I000039
Figure PCTKR2017001163-appb-I000039
단,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000040
는 현재 크랭크 각도
Figure PCTKR2017001163-appb-I000041
에서의 크랭크 강성을 뜻한다.
only,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000040
Current crank angle
Figure PCTKR2017001163-appb-I000041
Crank stiffness at.
(상기 수학식 6에서
Figure PCTKR2017001163-appb-I000042
는 모터에 인가될 전압 또는 전류,
(Equation 6 above
Figure PCTKR2017001163-appb-I000042
Is the voltage or current to be applied to the motor,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000043
는 비례상수로서, 토크의 급격한 변화를 줄이기 위하여 설정되는 값(주행시 변화가능),
Figure PCTKR2017001163-appb-I000043
Is a proportional constant, a value set to reduce a sudden change in torque (changeable during driving),
Figure PCTKR2017001163-appb-I000044
는 크랭크의 강성으로서,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000045
이며,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000044
Is the stiffness of the crank,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000045
Is,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000046
는 위상 지연 각도로서, 구동에 소비되는 에너지를 줄이기 위한 변수(주행시 변화가능),
Figure PCTKR2017001163-appb-I000046
Is the phase delay angle, which is a variable for reducing the energy consumed for driving (variable during driving),
Figure PCTKR2017001163-appb-I000047
는 단위시간당 크랭크 토크 변화량,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000047
Is the change in crank torque per unit time,
Figure PCTKR2017001163-appb-I000048
는 단위시간당 크랭크 각도 변화량이다.)
Figure PCTKR2017001163-appb-I000048
Is the amount of change in crank angle per unit time.)
이상으로 본 발명의 실시 예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.The embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings.
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 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 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.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
[부호의 설명] 10 : 제어부, 20 : 모터부, 30 : 저장부, 40 : 측정부, 50 : 전원부, 60 : 동력전달부[Description of the Code] 10: control unit, 20: motor unit, 30: storage unit, 40: measuring unit, 50: power supply unit, 60: power transmission unit

Claims (30)

  1. 크랭크의 동작상태를 측정하는 측정부;A measuring unit measuring an operating state of the crank;
    상기 측정부의 측정값에 기초하여, 동력보조에 필요한 전압 또는 전류를 결정하는 제어부;A controller configured to determine a voltage or current required for power assist based on the measured value of the measurement unit;
    상기 전압 또는 전류가 인가되어 구동력을 제공하는 모터부; 및A motor unit to which the voltage or current is applied to provide a driving force; And
    자신 이외의 구성요소들에 전력을 제공하는 전원부;A power supply unit providing power to components other than itself;
    를 포함하는 동력보조 구동 시스템.Power assist drive system comprising a.
  2. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 측정부는 하이브리드 시스템에 구비되는 상기 크랭크의 각도와 상기 크랭크의 토크를 함께 측정하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 시스템.The measuring unit is a power assist drive system, characterized in that for measuring the angle of the crank and the torque of the crank provided in the hybrid system.
  3. 제2 항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 측정부는 크랭크 토크 센서, 페달 힘센서 또는 압력센서 중 적어도 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 시스템.And the measuring unit uses at least one of a crank torque sensor, a pedal force sensor, and a pressure sensor.
  4. 제3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein
    상기 크랭크 토크 센서는 상기 하이브리드 시스템의 프레임 또는 상기 크랭크에 설치되는 동력보조 구동 시스템.The crank torque sensor is installed in the frame of the hybrid system or the crank drive system.
  5. 제4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 크랭크 토크 센서가 상기 프레임에 설치되는 경우,When the crank torque sensor is installed in the frame,
    상기 크랭크 토크 센서는 상기 크랭크가 회전하는 동안, 상기 크랭크가 인접하여 지나는 부분 중 한 지점에 설치되는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 시스템.And the crank torque sensor is installed at one point of the portion where the crank passes while the crank rotates.
  6. 제2 항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 크랭트의 각도에 따른 상기 크랭크의 토크를 저장하는 저장부Storage unit for storing the torque of the crank according to the angle of the crank
    를 더 포함하는 동력보조 구동 시스템.Auxiliary drive system further comprising.
  7. 제2 항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 제어부는 상기 크랭크에 가해지는 토크의 급격한 변화를 감소시키기 위해 주행상황에 따른 제어변수를 선택하고, 상기 제어변수를 고려하여 상기 가상행정 구동에 필요한 전압 또는 전류를 결정하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 시스템.The control unit selects a control variable according to a driving situation to reduce a sudden change in torque applied to the crank, and determines the voltage or current required for driving the virtual stroke in consideration of the control variable. Driving system.
  8. 제2 항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 제어부는,The control unit,
    하기 수학식 1을 통하여 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 시스템.Power assist drive system, characterized in that for determining the voltage or current to be applied to the motor through the following equation (1).
    [수학식 1][Equation 1]
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000049
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000049
    (상기 수학식 1에서,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000050
    는 모터에 인가될 전압 또는 전류,
    (In Equation 1,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000050
    Is the voltage or current to be applied to the motor,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000051
    는 크랭크 각도
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000052
    에 해당하는 크랭크 토크를 나타냄,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000051
    Crank angle
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000052
    Represents the crank torque for
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000053
    는 비례상수로서, 토크의 급격한 변화를 줄이기 위해서 설정되는 값(주행시 변화가능)
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000053
    Is a proportional constant and is set to reduce the sudden change in torque (changeable during driving).
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000054
    는 현재 크랭크의 각도,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000054
    Is the current crank angle,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000055
    는 위상지연 각도로서, 에너지 효율을 높이기 위한 변수(주행시 변화가능))
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000055
    Is the phase delay angle, which is a variable to increase energy efficiency (can be changed during driving)
  9. 제2 항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 크랭크에는 회동가능한 동력전달부가 연결되며,The crank is connected to the rotatable power transmission,
    상기 측정부는 상기 동력전달부에 작용하는 힘으로부터 상기 크랭크에 작용하는 토크를 측정하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 시스템.And the measuring unit measures the torque acting on the crank from the force acting on the power transmission unit.
  10. 제9 항에 있어서,The method of claim 9,
    상기 측정부는 상기 동력전달부에 작용하는 수직 및 수평 분력을 상기 크랭크에 작용하는 접선 및 법선 분력으로 전환하여 상기 크랭크 축에 작용하는 토크를 계산하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 시스템.And the measuring unit converts vertical and horizontal components acting on the power transmission unit into tangential and normal components acting on the crank and calculates torque acting on the crank shaft.
  11. 측정부를 초기화하고, 동력이 전달되기를 기다리는 가상행정 구동 방법의 시작 단계;Initializing the measurement unit and starting a virtual stroke driving method waiting for power to be transmitted;
    동력의 전달 여부를 통해 가상행정 구동 방법의 작동 여부를 판단하는 가상행정 구동 방법의 작동판단 단계;An operation determining step of the virtual stroke driving method for determining whether the virtual stroke driving method is operated based on whether power is transmitted;
    크랭크 각도와 크랭크 토크 측정하는 가상 행정 구동 방법의 측정단계;Measuring the crank angle and the crank torque of the virtual stroke driving method;
    상기 크랭크 각도와 상기 크랭크 토크가 저장부에 저장되는 가상행정 구동 방법의 저장 단계;A storage step of the virtual stroke driving method in which the crank angle and the crank torque are stored in a storage unit;
    상기 측정단계에서 측정된 상기 크랭크 각도와 상기 크랭크 토크를 사용하여, 가상행정 구동 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정하는 가상행정 구동 방법의 결정 단계; 및Determining a virtual stroke driving method for determining a voltage or a current to be applied to a virtual stroke driving motor by using the crank angle and the crank torque measured in the measuring step; And
    상기 결정된 전압 또는 전류를 가상행정 구동 모터에 인가하는 가상행정 구동 방법 인가 단계;Applying a virtual stroke driving method for applying the determined voltage or current to a virtual stroke driving motor;
    를 포함하는 동력보조 구동 방법.Power assist drive method comprising a.
  12. 제11 항에 있어서,The method of claim 11, wherein
    상기 가상행정 구동 방법의 측정 단계에서,In the measuring step of the virtual stroke driving method,
    상기 전압 또는 전류는 탑승자의 신체 규격과 주행상황을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 방법.The voltage or current is a power assist drive method characterized in that determined in consideration of the passenger's body size and driving conditions.
  13. 제12 항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 주행상황은 주행되는 도로의 경사각을 고려하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 방법.The driving situation is a power assist drive method, characterized in that considering the inclination angle of the road to run.
  14. 제11 항에 있어서,The method of claim 11, wherein
    상기 가상 행정 구동 방법의 저장 단계에서,In the storing step of the virtual stroke driving method,
    상기 크랭크 각도와 상기 크랭크 토크는 크랭크의 회전 각도에 따라 순차적으로 저장되며,The crank angle and the crank torque are sequentially stored according to the rotation angle of the crank,
    상기 가상행정이 구동시 새롭게 측정되는 크랭크 각도와 크랭크 토크가 저장테이블에 업데이트 되는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 방법.And a crank angle and a crank torque, which are newly measured when the virtual stroke is driven, are updated in the storage table.
  15. 제12 항에 있어서,The method of claim 12,
    상기 가상행정 구동 방법의 결정단계에서,In the determining step of the virtual stroke driving method,
    상기 전압 또는 전류는 수학식 2를 통하여 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 방법.The voltage or current is a power assist drive method characterized in that for determining the voltage or current to be applied to the motor through the equation (2).
    [수학식 2][Equation 2]
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000056
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000056
    (상기 수학식 1에서,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000057
    는 모터에 인가될 전압 또는 전류,
    (In Equation 1,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000057
    Is the voltage or current to be applied to the motor,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000058
    는 크랭크 각도
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000059
    에 해당하는 크랭크 토크를 나타냄,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000058
    Crank angle
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000059
    Represents the crank torque for
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000060
    는 비례상수로서, 토크의 급격한 변화를 줄이기 위해서 설정되는 값(주행시 변화가능)
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000060
    Is a proportional constant and is set to reduce the sudden change in torque (changeable during driving).
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000061
    는 현재 크랭크의 각도,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000061
    Is the current crank angle,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000062
    는 위상지연 각도로서, 에너지 효율을 높이기 위한 변수(주행시 변화가능))
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000062
    Is the phase delay angle, which is a variable to increase energy efficiency (can be changed during driving)
  16. 제1 항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제어부는 상기 크랭크의 강성에 기반하여 상기 전압 또는 전류 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 방법.And the control unit determines the voltage or current value based on the rigidity of the crank.
  17. 제16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 측정부는 크랭크 토크 센서, 페달 힘센서 또는 압력센서 중 적어도 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 시스템.And the measuring unit uses at least one of a crank torque sensor, a pedal force sensor, and a pressure sensor.
  18. 제17 항에 있어서,The method of claim 17,
    상기 크랭크 토크 센서는 프레임 또는 상기 크랭크에 설치되는 동력보조 구동 시스템.The crank torque sensor is a power assist drive system installed in the frame or the crank.
  19. 제18 항에 있어서,The method of claim 18,
    상기 크랭크 토크 센서가 상기 프레임에 설치되는 경우,When the crank torque sensor is installed in the frame,
    상기 크랭크 토크 센서는 상기 크랭크가 회전하는 동안, 상기 크랭크가 인접하여 지나는 부분 중 한 지점에 설치되는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 시스템.And the crank torque sensor is installed at one point of the portion where the crank passes while the crank rotates.
  20. 제16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 제어부에서 졀정되는 상기 전압 또는 전류 값은 크랭크 토크의 변화량에 비례하며, 상기 크랭크 각도의 변화량 또는 상기 크랭크의 회전속도에 반비례하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 시스템.The voltage or current value determined by the control unit is proportional to the amount of change in the crank torque, and is inversely proportional to the amount of change in the crank angle or the rotational speed of the crank.
  21. 제16 항에 있어서,The method of claim 16,
    상기 크랭트의 각도에 따른 상기 크랭크의 토크를 저장하는 저장부Storage unit for storing the torque of the crank according to the angle of the crank
    를 더 포함하는 동력보조 구동 시스템.Auxiliary drive system further comprising.
  22. 제20 항에 있어서,The method of claim 20,
    상기 크랭크의 강성은 하기 수학식 3에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 시스템.The crank stiffness of the power assist drive system, characterized in that determined by the following equation (3).
    [수학식 3][Equation 3]
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000063
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000063
    단,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000064
    는 현재 크랭크 각도
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000065
    에서의 크랭크 강성을 뜻한다.
    only,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000064
    Current crank angle
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000065
    Crank stiffness at.
    (상기 수학식 3에서
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000066
    는 모터에 인가될 전압 또는 전류,
    (Equation 3 above
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000066
    Is the voltage or current to be applied to the motor,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000067
    는 비례상수로서, 토크의 급격한 변화를 줄이기 위하여 설정되는 값(주행시 변화가능),
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000067
    Is a proportional constant, a value set to reduce a sudden change in torque (changeable during driving),
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000068
    는 크랭크의 강성으로서,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000069
    이며,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000068
    Is the stiffness of the crank,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000069
    Is,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000070
    는 단위시간당 크랭크 토크 변화량,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000070
    Is the change in crank torque per unit time,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000071
    는 단위시간당 크랭크 각도 변화량이다.)
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000071
    Is the amount of change in crank angle per unit time.)
  23. 제20 항에 있어서,The method of claim 20,
    상기 크랭크 강성은 하기 수학식 4에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 시스템.The crank stiffness is a power assist drive system characterized in that determined by the following equation (4).
    [수학식 4][Equation 4]
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000072
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000072
    단,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000073
    는 현재 크랭크 각도
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000074
    에서의 크랭크 강성을 뜻한다.
    only,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000073
    Current crank angle
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000074
    Crank stiffness at.
    (상기 수학식 4에서
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000075
    는 모터에 인가될 전압 또는 전류,
    (Equation 4 above
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000075
    Is the voltage or current to be applied to the motor,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000076
    는 비례상수로서, 토크의 급격한 변화를 줄이기 위하여 설정되는 값(주행시 변화가능),
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000076
    Is a proportional constant, a value set to reduce a sudden change in torque (changeable during driving),
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000077
    는 크랭크의 강성으로서,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000078
    이며,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000077
    Is the stiffness of the crank,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000078
    Is,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000079
    는 위상 지연 각도로서, 구동에 소비되는 에너지를 줄이기 위한 변수(주행시 변화가능),
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000079
    Is the phase delay angle, which is a variable for reducing the energy consumed for driving (variable during driving),
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000080
    는 단위시간당 크랭크 토크 변화량,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000080
    Is the change in crank torque per unit time,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000081
    는 단위시간당 크랭크 각도 변화량이다.)
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000081
    Is the amount of change in crank angle per unit time.)
  24. 크랭크 강성 기반 동력 보조 구동 방법으로서,Crank rigidity based power assist drive method,
    센서를 초기화하여 측정을 준비하는 측정준비 단계;A measurement preparation step of preparing a measurement by initializing the sensor;
    보조 구동 방법의 작동 여부를 감지하는 작동감지 단계;An operation detecting step of detecting whether the auxiliary driving method is operated;
    상기 센서로부터 출력 값을 획득하는 단계;Obtaining an output value from the sensor;
    상기 출력 값으로부터 상기 크랭크 강성을 계산하는 크랭크 강성 계산 단계;A crank stiffness calculation step of calculating the crank stiffness from the output value;
    상기 크랭크 강성에 비례하도록 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정하는 전압 또는 전류 결정 단계;A voltage or current determination step of determining a voltage or current to be applied to the motor in proportion to the crank stiffness;
    상기 결정된 전압 또는 전류를 모터에 인가하는 단계;Applying the determined voltage or current to a motor;
    를 포함하는 동력보조 구동 방법.Power assist drive method comprising a.
  25. 제24 항에 있어서,The method of claim 24,
    상기 계산하는 단계는 상기 크랭크 강성의 절대값을 계산하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 방법.And wherein said calculating step calculates an absolute value of said crank stiffness.
  26. 제24 항에 있어서,The method of claim 24,
    상기 크랭크 강성 계산 단계 및 상기 전압 또는 전류 결정하는 단계는, 하기 수학식 5를 통하여 상기 크랭크 강성과 상기 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 방법.The crank stiffness calculation step and the step of determining the voltage or current, the power assist drive method, characterized in that for determining the crank stiffness and the voltage or current to be applied to the motor.
    [수학식 5][Equation 5]
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000082
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000082
    단,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000083
    는 현재 크랭크 각도
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000084
    에서의 크랭크 강성을 뜻한다.
    only,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000083
    Current crank angle
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000084
    Crank stiffness at.
    (상기 수학식 5에서
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000085
    는 모터에 인가될 전압 또는 전류,
    (Equation 5 above
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000085
    Is the voltage or current to be applied to the motor,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000086
    는 비례상수로서, 토크의 급격한 변화를 줄이기 위하여 설정되는 값(주행시 변화가능),
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000086
    Is a proportional constant, a value set to reduce a sudden change in torque (changeable during driving),
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000087
    는 크랭크의 강성으로서,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000088
    이며,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000087
    Is the stiffness of the crank,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000088
    Is,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000089
    는 단위시간당 크랭크 토크 변화량,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000089
    Is the change in crank torque per unit time,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000090
    는 단위시간당 크랭크 각도 변화량이다.)
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000090
    Is the amount of change in crank angle per unit time.)
  27. 제24 항에 있어서, The method of claim 24,
    상기 크랭크 강성 계산 단계 및 상기 전압 또는 전류 결정하는 단계는, 하기 수학식 6을 통하여 상기 크랭크 강성과 상기 모터에 인가될 전압 또는 전류를 결정하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 방법.The crank stiffness calculation step and the step of determining the voltage or current, the power assist drive method characterized in that for determining the crank stiffness and the voltage or current to be applied to the motor through the equation (6).
    [수학식 6][Equation 6]
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000091
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000091
    단,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000092
    는 현재 크랭크 각도
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000093
    에서의 크랭크 강성을 뜻한다.
    only,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000092
    Current crank angle
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000093
    Crank stiffness at.
    (상기 수학식 6에서
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000094
    는 모터에 인가될 전압 또는 전류,
    (Equation 6 above
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000094
    Is the voltage or current to be applied to the motor,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000095
    는 비례상수로서, 토크의 급격한 변화를 줄이기 위하여 설정되는 값(주행시 변화가능),
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000095
    Is a proportional constant, a value set to reduce a sudden change in torque (changeable during driving),
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000096
    는 크랭크의 강성으로서,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000097
    이며,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000096
    Is the stiffness of the crank,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000097
    Is,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000098
    는 위상 지연 각도로서, 구동에 소비되는 에너지를 줄이기 위한 변수(주행시 변화가능),
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000098
    Is the phase delay angle, which is a variable for reducing the energy consumed for driving (variable during driving),
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000099
    는 단위시간당 크랭크 토크 변화량,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000099
    Is the change in crank torque per unit time,
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000100
    는 단위시간당 크랭크 각도 변화량이다.)
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000100
    Is the amount of change in crank angle per unit time.)
  28. 제26 항 또는 제27 항에 있어서,The method of claim 26 or 27,
    상기
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000101
    는 상기
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000102
    에 따라서 변화하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 방법.
    remind
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000101
    Above
    Figure PCTKR2017001163-appb-I000102
    A power assist drive method characterized in that it changes in accordance with.
  29. 제24 항에 있어서,The method of claim 24,
    상기 작동감지 단계에서는,In the operation detection step,
    상기 보조 구동 방법을 작동시켰는지 여부를 판단하고,Determine whether the auxiliary driving method is activated;
    작동시키지 않은 경우에는 상기 측정준비 단계로 되돌아가며,If not activated, the process returns to the measurement preparation step,
    작동시킨 경우에는 크랭크가 회전되기 시작하면 센서에서 측정값이 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 방법.In the case of operating the power assist drive method characterized in that the measured value is output from the sensor when the crank starts to rotate.
  30. 제24 항에 있어서,The method of claim 24,
    상기 센서는 크랭크 토크 센서, 페달 힘센서 또는 압력센서 중 적어도 하나를 사용하여 크랭크의 토크를 측정하고, 엔코더나 기울기 센서로부터 크랭크 각도를 동시에 측정하고, 두 측정값을 함께 출력하는 것을 특징으로 하는 동력보조 구동 방법.The sensor measures the torque of the crank using at least one of a crank torque sensor, a pedal force sensor or a pressure sensor, simultaneously measures the crank angle from the encoder or the tilt sensor, and outputs the two measured values together. Secondary drive method.
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