KR20110033622A - Regenerating control device for motor-driven bicycle and control method the same - Google Patents

Regenerating control device for motor-driven bicycle and control method the same Download PDF

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Abstract

PURPOSE: An electric bicycle and a control method thereof are provided to charge a battery while the bicycle is running over the set acceleration as well as during braking. CONSTITUTION: An electric bicycle comprises a motor(8) which rotates wheels, a motor driving unit(140) which drives the motor, an acceleration detecting unit(110) which senses the acceleration of the bicycle, and a controller(130) which activates regenerative braking of the motor to charge a battery when the acceleration of the bicycle exceeds the set value during the operation of the motor.

Description

전동 자전거 및 그 제어방법{REGENERATING CONTROL DEVICE FOR MOTOR-DRIVEN BICYCLE AND CONTROL METHOD THE SAME}Electric bicycle and its control method {REGENERATING CONTROL DEVICE FOR MOTOR-DRIVEN BICYCLE AND CONTROL METHOD THE SAME}

본 발명은 전동 자전거 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바퀴를 보조적으로 모터에 의해 구동하는 전동 자전거 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electric bicycle and a control method thereof. More particularly, the present invention relates to an electric bicycle and a method of controlling the same.

일반적으로, 전동 자전거는 배터리와 모터를 구비하고, 배터리로부터 공급되는 전력에 따라서 모터를 작동시키고, 이 모터의 작동에 의하여 발생하는 구동력을 이용하여 바퀴를 구동시키는 자전거이다.In general, an electric bicycle is a bicycle having a battery and a motor, and operating a motor in accordance with electric power supplied from the battery, and driving a wheel by using a driving force generated by the operation of the motor.

최근에는 전동 자전거를 감속시키는 수단으로서 기계적으로 바퀴를 구속하는 방법 외에 회생 제동을 이용하는 방법이 개발되어 있다.Recently, in addition to the method of mechanically restraining the wheel as a means for slowing down the electric bicycle, a method of using regenerative braking has been developed.

회생 제동이란 바퀴에 장착된 모터의 회전 방향과는 역방향의 토크를 발생시키고 그 역방향의 토크가 자전거를 제동하는 것을 말한다.Regenerative braking refers to the generation of torque in the opposite direction to the rotational direction of the motor mounted on the wheels, and the torque in the reverse direction to brake the bicycle.

이 회생 제동에 의해 모터로부터 배터리에 공급되는 전류인 회생 전류가 배터리에 흘러 배터리가 충전된다.By this regenerative braking, a regenerative current, which is a current supplied from the motor to the battery, flows into the battery to charge the battery.

이 회생 제동은 기계적으로 차륜을 구속하는 방법과 비교하여 배터리에 전력 이 돌아오기 때문에 배터리를 충전할 수 있다는 이점이 있다. 따라서, 배터리 전력을 효율적으로 사용하고 전력 소비를 최소화할 수 있다.This regenerative braking has the advantage of being able to charge the battery since the power is returned to the battery as compared to the method of mechanically restraining the wheel. Therefore, it is possible to use battery power efficiently and to minimize power consumption.

하지만, 이 회생 제동이 운전자가 전동 자전거를 제동시킬 경우에만 이루어지기 때문에 배터리가 충분히 충전되지 못하는 문제점이 있다.However, since the regenerative braking is performed only when the driver brakes the electric bicycle, the battery is not sufficiently charged.

본 발명의 목적은 전동 자전거가 일정 가속도 이상으로 주행할 때 회생 제동 동작에 의해 배터리를 자동 충전할 수 있는 전동 자전거 및 그 제어방법을 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric bicycle capable of automatically charging a battery by a regenerative braking operation when the electric bicycle travels over a certain acceleration, and a control method thereof.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 실시예에 따른 전동 자전거의 제어방법은 자전거의 바퀴를 회전시키는 모터의 회생 제동에 의해 배터리를 충전하는 전동 자전거의 제어방법에 있어서, 상기 자전거의 가속도를 감지하고, 상기 감지된 가속도가 미리 설정된 값 이상인지를 판단하고, 상기 감지된 가속도가 상기 미리 설정된 값 이상인 경우, 상기 모터를 회생 제동시켜 상기 배터리를 충전시키는 것을 포함한다.In the control method of the electric bicycle according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, in the control method of the electric bicycle to charge the battery by regenerative braking of the motor for rotating the wheel of the bicycle, sensing the acceleration of the bicycle And determining whether the sensed acceleration is greater than or equal to a preset value, and recharging the motor to charge the battery when the sensed acceleration is greater than or equal to the preset value.

상기 감지된 가속도가 상기 미리 설정된 값 이상인 경우, 상기 자전거가 내리막길을 주행하는 것으로 판단하여 상기 배터리를 충전시키는 것을 포함한다.If the sensed acceleration is equal to or greater than the preset value, it includes determining that the bicycle is driving downhill and charging the battery.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전동 자전거는 자전거의 바퀴를 회전시키는 모터를 구비하고, 상기 모터의 회생 제동에 의해 배터리를 충전하는 전동 자전거에 있어서, 자전거의 바퀴를 회전시키는 모터와, 상기 모터를 구동하는 모터구동부와, 상기 자전거의 가속도를 감지하는 가속도감지부와, 상기 모터가 구동 중일 때 상기 자전거의 가속도가 미리 설정된 값 이상인 경우, 상기 모터를 회생 제동시켜 상기 배터리가 충전되게 하는 제어부를 포함한다.In addition, the electric bicycle according to an embodiment of the present invention includes a motor for rotating the wheel of the bicycle, the electric bicycle for charging the battery by regenerative braking of the motor, the motor for rotating the wheel of the bicycle, the motor A motor driver for driving a motor, an acceleration sensor for sensing an acceleration of the bicycle, and a controller for regeneratively braking the motor to charge the battery when the acceleration of the bicycle is greater than or equal to a preset value when the motor is being driven. Include.

상기 제어부는 상기 자전거의 가속도가 미리 설정된 값 이상인 경우 상기 모터를 정지시킴과 함께 상기 모터를 회생 동작상태로 전환하는 것을 포함한다.The controller may include stopping the motor and switching the motor to a regenerative operation state when the acceleration of the bicycle is equal to or greater than a preset value.

본 발명의 실시예에 따르면, 전동 자전거가 제동 중일 때는 물론 일정 가속도 이상으로 주행인 경우에도 배터리를 충전할 수 있어 배터리의 충전율을 높일 수 주행 안전성을 확보할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the battery can be charged when the electric bicycle is braking as well as when driving over a certain acceleration, thereby increasing the charging rate of the battery and ensuring driving safety.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 자전거의 구성을 나타내고 있다1 shows a configuration of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동 자전거의 본체(1)에는 모터(8)가 구비되어 있다. 모터(8)의 힘에 의해 사용자의 페달링에 따른 힘을 보조해서 전동 자전거를 주행시키도록 되어 있다.As shown in FIG. 1, the main body 1 of the electric bicycle according to the embodiment of the present invention is provided with a motor 8. By the force of the motor 8, the electric bicycle is driven by assisting the force according to the pedaling of the user.

전동 자전거 본체(1)의 프레임(4)에는 전륜(2), 후륜(3), 핸들(13) 및 안장(21)이 부착되어 있고, 전륜(2)은 핸들(13)에 의해 조종되도록 되어 있다.The front wheel 2, the rear wheel 3, the handle 13 and the saddle 21 are attached to the frame 4 of the electric bicycle body 1, and the front wheel 2 is controlled by the handle 13. have.

후륜(3)의 회전축의 부분에는 판상 케이스(5)가 설치되어 있다.The plate-shaped case 5 is provided in the part of the rotating shaft of the rear wheel 3.

판상 케이스(5)는 회전측 케이스(6)와 전동 자전거 본체(1)에 고정되는 고정측 케이스(7)를 구비하고 있고, 회전측 케이스(6)가 후륜(3)과 일체로 회전하도록 되어 있다.The plate-shaped case 5 has a rotating side case 6 and a fixed side case 7 fixed to the electric bicycle main body 1, and the rotating side case 6 rotates integrally with the rear wheel 3, have.

또, 판상 케이스(5)에는 모터(8)가 내장되어 있어, 전동 구동이 필요한 때에 구동해서, 후술하는 인력구동부(10)와 같이 회전측 케이스(6)를 회전시킨다. 이 판상 케이스(5)를 구비한 구동부분이 전동구동부(9)이다.Moreover, since the motor 8 is built in the plate-shaped case 5, it drives when electric drive is needed, and rotates the rotation side case 6 like the attraction | drive part 10 mentioned later. The drive part provided with this plate-shaped case 5 is the electric drive part 9.

인력구동부(10)는 페달(11) 및 체인(12)을 구비하고 있고, 사용자가 페달(11)을 밟음으로서, 체인(12)을 거쳐서 후륜(3)을 회전시킨다.The attraction driving unit 10 includes a pedal 11 and a chain 12, and the user rotates the rear wheel 3 via the chain 12 by stepping on the pedal 11.

본 실시예에서는 체인(12)을 인력의 전달부재로 하였지만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고, 체인(12) 대신 벨트, 회전축 등에 의한 것이라도 상관없다.In the present embodiment, the chain 12 is used as a transmission member for attraction, but the present invention is not limited to this, and may be a belt, a rotating shaft, or the like instead of the chain 12.

전륜(2)을 조종하는 핸들(13)의 좌우 양단에는 브레이크(14)(15)가 부착되어 있고, 또, 전류(2) 및 후륜(3)에는 브레이크장치에 설치되어 있다. 브레이크레버(14)(15)는 와이어(16)(17)에 의해 브레이크장치가 연결되어 있다.Brakes 14 and 15 are attached to the left and right ends of the handle 13 for steering the front wheels 2, and the brakes are provided to the currents 2 and the rear wheels 3, respectively. The brake levers 14 and 15 are connected to brake devices by wires 16 and 17.

그리고 브레이크레버(14),(15)를 당김으로서 와이어(16)(17)가 당겨져, 이 와이어(16)(17)에 의해 각각 전후의 브레이크장치(18)(19)가 동작하도록 되어 있다.The wires 16 and 17 are pulled by pulling the brake levers 14 and 15 so that the front and rear brake devices 18 and 19 are operated by the wires 16 and 17, respectively.

또, 와이어(16)(17)의 도중에는 브레이크스위치(20)가 설치되어 있어, 브레이크레버(14),(15)를 조작하였을 때에는 모터(8)로의 전원공급이 차단된다.The brake switch 20 is provided in the middle of the wires 16 and 17, and when the brake levers 14 and 15 are operated, the power supply to the motor 8 is cut off.

후륜(3)상의 프레임(4)에는 모터(8)에 전원을 공급하는 배터리(22)가 부착되어 있다.The frame 4 on the rear wheel 3 is attached with a battery 22 for supplying power to the motor 8.

배터리(22)는 프레임(4)에 착탈 가능하게 부착되는 배터리 케이스(23)와, 그 배터리 케이스(23)에 수납시킨 단일형 충전식 전지에 의해 구성되어 있다.The battery 22 is comprised by the battery case 23 detachably attached to the frame 4, and the single rechargeable battery accommodated in the battery case 23. As shown in FIG.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 자전거의 개략적인 제어블록을 나타내고 있다.2 shows a schematic control block of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동 자전거의 회생 제어장치는 제동감지부(100), 가속감지부(110), 가속도감지부(120), 제어부(130), 모터구동부(140) 및 배터리부(150)를 구비한다.As shown in FIG. 2, the regenerative control apparatus for an electric bicycle according to an exemplary embodiment of the present invention includes a brake detecting unit 100, an acceleration detecting unit 110, an acceleration detecting unit 120, a control unit 130, and a motor driving unit ( 140 and the battery unit 150 is provided.

제동감지부(100)는 운전자의 제동 의지를 감지하기 위한 것으로, 운전자의 브레이크레버(14),(15) 조작을 감지하는 브레이크스위치(20)를 구비한다.The braking detection unit 100 is for detecting a driver's braking intention and includes a brake switch 20 for detecting an operation of the driver's brake levers 14 and 15.

가속감지부(110)는 운전자의 가속 의지를 감지하기 위한 것으로, 운전자의 페달(11) 조작을 감지한다.The acceleration detecting unit 110 detects the driver's acceleration will and detects the driver's pedal 11.

가속도감지부(120)는 자전거의 종방향 가속도를 감지하는 종가속도센서를 구비한다. 가속감지부(120)는 전동 자전거의 종가속도를 감지하는 기능을 한다.The acceleration detecting unit 120 includes a longitudinal acceleration sensor that detects the longitudinal acceleration of the bicycle. Acceleration detection unit 120 functions to detect the longitudinal acceleration of the electric bicycle.

모터구동부(140)는 모터(8)에 구동신호를 전달하도록 스위칭 역할을 수행하기 위한 인버터를 구비한다.The motor driver 140 includes an inverter for performing a switching role to transmit a driving signal to the motor 8.

배터리부(150)는 모터(8)에 전원을 공급하거나 모터(8)가 발전기로 기능할 때 충전되는 배터리(22)를 구비한다.The battery unit 150 includes a battery 22 that is charged when power is supplied to the motor 8 or when the motor 8 functions as a generator.

제어부(130)는 전반적인 제어동작을 수행하는 마이크로프로세서를 구비하며, 제동감지부로부터 입력되는 제동신호가 입력되면, 회생 제동에 의해 배터리를 충전하는 충전 모드를 제어한다.The controller 130 includes a microprocessor for performing an overall control operation, and when a braking signal input from the braking detector is input, controls the charging mode for charging the battery by regenerative braking.

또한, 제어부(130)는 가속감지부(110)를 통해 운전자의 페달(11) 조작이 감지되면, 구동력 보조를 위해 모터를 구동하는 구동 모드를 수행하여 모터구동부(18)를 통해 모터(8)를 구동시킨다.In addition, when the driver's operation of the pedal 11 is detected through the acceleration detecting unit 110, the control unit 130 performs a driving mode for driving the motor to assist the driving force to operate the motor 8 through the motor driving unit 18. Drive it.

또한, 제어부(130)는 자전거의 가속도를 기준으로, 모터를 구동하는 구동 모드와 모터를 정지시킴과 함께 회생 제동에 의해 배터리를 충전하는 충전 모드로 구분하여 해당하는 모드를 제어한다.In addition, the controller 130 controls the corresponding mode by dividing the driving mode for driving the motor and the charging mode for charging the battery by regenerative braking based on the acceleration of the bicycle.

제어부(130)는 가속도감지부(120)를 통해 감지되는 자전거의 종방향 가속도를 미리 설정된 가속도와 비교하여 그 결과에 따라, 구동 모드 혹은 충전 모드를 수행한다.The controller 130 compares the longitudinal acceleration of the bicycle detected by the acceleration detection unit 120 with a preset acceleration and performs a driving mode or a charging mode according to the result.

제어부(130)는 자전거의 가속도가 미리 설정된 가속도 미만인 경우에는 구동 모드를 수행하고, 자전거의 가속도가 미리 설정된 가속도 이상인 경우에는 충전 모드를 수행한다. 즉, 제어부(130)는 자전거가 내리막길을 주행한다거나 자전거 속도가 지나치게 빨라지는 경우에는 충전 모드를 수행하여 회생 제동이 이루어지게 하여 배터리를 충전한다.The controller 130 performs the driving mode when the acceleration of the bicycle is less than the preset acceleration, and performs the charging mode when the acceleration of the bicycle is more than the preset acceleration. That is, the controller 130 charges the battery by regenerative braking by performing a charging mode when the bicycle is driving downhill or when the bicycle speed becomes too fast.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동 자전거에서 배터리를 자동으로 충전하는 과정을 나타내고 있다.Figure 3 shows a process of automatically charging the battery in the electric bicycle according to an embodiment of the present invention.

도 3을 살펴보면, 제어부(130)는 가속감지부(110)를 통해 감지된 운전자의 페달(11) 조작에 따라 자전거가 가속 중인지를 판단한다(200).Referring to FIG. 3, the controller 130 determines whether the bicycle is being accelerated according to the operation of the pedal 11 of the driver detected by the acceleration detecting unit 110 (200).

자전거가 가속 중인 것으로 판단된 경우, 제어부(130)는 모터(8)의 구동을 위한 구동 모드를 수행하여 모터구동부(150)를 통해 모터(8)를 구동한다. 이에 따 라, 운전자가 자전거의 페달(11)을 밟음으로 인한 힘과 모터(8)의 구동력에 의해 자전거가 가속되게 된다.When it is determined that the bicycle is accelerating, the controller 130 performs the driving mode for driving the motor 8 to drive the motor 8 through the motor driver 150. Accordingly, the bicycle is accelerated by the force caused by the driver's stepping on the pedal 11 of the bicycle and the driving force of the motor 8.

자전거가 가속 중일 때, 제어부(130)는 가속도감지부(120)를 통해 자전거의 종방향 가속도를 감지한다(220).When the bicycle is accelerating, the controller 130 detects the longitudinal acceleration of the bicycle through the acceleration sensor 120 (220).

자전거의 종방향 가속도를 감지한 후 제어부(130)는 감지된 종방향 가속도(Am)과 미리 설정된 가속도(Af)를 비교하여 감지된 종방향 가속도(Am)가 미리 설정된 가속도(Af)이상인지를 판단한다(230).After detecting the longitudinal acceleration of the bicycle, the controller 130 compares the detected longitudinal acceleration Am with the preset acceleration Af to determine whether the detected longitudinal acceleration Am is greater than or equal to the preset acceleration Af. Determine (230).

만약, 감지된 종방향 가속도(Am)가 미리 설정된 가속도(Af) 미만인 경우, 제어부(130)는 작동모드 220으로 이동하여 이하의 작동모드를 수행한다.If the detected longitudinal acceleration Am is less than the preset acceleration Af, the controller 130 moves to the operation mode 220 to perform the following operation modes.

한편, 감지된 종방향 가속도(Am)가 미리 설정된 가속도(Af) 이상인 경우, 제어부(130)는 모터구동부(120)를 통해 모터(8)의 구동을 정지시킨다(240).Meanwhile, when the detected longitudinal acceleration Am is equal to or greater than the preset acceleration Af, the controller 130 stops driving the motor 8 through the motor driver 120 (240).

이와 함께 제어부(130)는 회생 제동에 의한 충전 모드를 수행하여 모터구동부(120)를 통해 모터(8)가 발전기로 작동하도록 모터(8)의 작동을 제어하여 배터리(220)를 충전시킨다(250). 이에 따라, 바퀴의 회전에 의해 모터(8)에서 발생한 회생 전류가 배터리(22)에 공급되어 배터리(22)가 충전된다.In addition, the controller 130 performs a charging mode by regenerative braking to control the operation of the motor 8 so that the motor 8 operates as a generator through the motor driving unit 120 to charge the battery 220 (250). ). As a result, the regenerative current generated in the motor 8 is supplied to the battery 22 by the rotation of the wheels to charge the battery 22.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 자전거의 구성도이다.1 is a block diagram of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전동 자전거의 제어블록도이다.2 is a control block diagram of an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동 자전거에서 배터리를 자동으로 충전하는 과정을 설명하기 위한 제어흐름도이다.3 is a control flowchart illustrating a process of automatically charging a battery in an electric bicycle according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*[Description of the Reference Numerals]

8 : 모터 22 : 배터리8: motor 22: battery

100 : 제동감지부 110 : 가속감지부100: braking detection unit 110: acceleration detection unit

120 : 가속도감지부 130 : 제어부120: acceleration detection unit 130: control unit

140 : 모터구동부 150 : 배터리부140: motor drive unit 150: battery unit

Claims (4)

자전거의 바퀴를 회전시키는 모터의 회생 제동에 의해 배터리를 충전하는 전동 자전거의 제어방법에 있어서,In the control method of the electric bicycle to charge the battery by regenerative braking of the motor to rotate the wheel of the bicycle, 상기 자전거의 가속도를 감지하고;Sensing acceleration of the bicycle; 상기 감지된 가속도가 미리 설정된 값 이상인지를 판단하고;Determine whether the sensed acceleration is greater than or equal to a preset value; 상기 감지된 가속도가 상기 미리 설정된 값 이상인 경우, 상기 모터를 회생 제동시켜 상기 배터리를 충전시키는 전동 자전거의 제어방법.And controlling the regenerative braking of the motor to charge the battery when the sensed acceleration is equal to or greater than the preset value. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 감지된 가속도가 상기 미리 설정된 값 이상인 경우, 상기 자전거가 내리막길을 주행하는 것으로 판단하여 상기 배터리를 충전시키는 것을 포함하는 전동 자전거의 제어방법.And when the detected acceleration is equal to or greater than the preset value, determining that the bicycle is driving downhill and charging the battery. 자전거의 바퀴를 회전시키는 모터를 구비하고, 상기 모터의 회생 제동에 의해 배터리를 충전하는 전동 자전거에 있어서,An electric bicycle comprising a motor for rotating a wheel of a bicycle, the battery being charged by regenerative braking of the motor, 자전거의 바퀴를 회전시키는 모터;A motor for rotating the wheels of the bicycle; 상기 모터를 구동하는 모터구동부;A motor driver driving the motor; 상기 자전거의 가속도를 감지하는 가속도감지부;An acceleration sensing unit for sensing an acceleration of the bicycle; 상기 모터가 구동 중일 때 상기 자전거의 가속도가 미리 설정된 값 이상인 경우, 상기 모터를 회생 제동시켜 상기 배터리가 충전되게 하는 제어부를 포함하는 전동 자전거.And a controller configured to regenerate and brake the motor to charge the battery when the acceleration of the bicycle is greater than or equal to a preset value when the motor is being driven. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 제어부는 상기 자전거의 가속도가 미리 설정된 값 이상인 경우 상기 모터를 정지시킴과 함께 상기 모터를 회생 동작상태로 전환하는 것을 포함하는 전동 자전거.And the control unit stops the motor and converts the motor to a regenerative operation state when the acceleration of the bicycle is equal to or greater than a preset value.
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