KR101136753B1 - 전동보조 자전거용 하이브리드 sr모터의 제어장치 - Google Patents

전동보조 자전거용 하이브리드 sr모터의 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 SR모터의 회전축 속도를 기준 속도와 비교하여 하이브리드 SR모터 동작의 on/off를 결정하는 전동보조 자전거용 고효율 하이브리드 SR모터의 제어장치에 관한 것으로서, 전동보조 자전거의 체인링에 회전축이 연결되어 있는 하이브리드 SR모터의 작동을 제어하는 장치가 하이브리드 SR모터의 권선 상의 출력전압을 전달받아 구동전류를 생성하는 모터 속도 입력부; 및 구동전류에 의해 하이브리드 SR모터의 구동을 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하므로, 필요한 시점에만 하이브리드 SR모터가 구동할 수 있도록 하여 충전지의 1회 충전당 주행거리를 향상시킬 수 있다.

Description

전동보조 자전거용 하이브리드 SR모터의 제어장치{CONTROLER OF HYBRID SWITCHED RESISTANCE MOTOR FOR THE ASSIST TYPE BICYCLE}
본 발명은 주기관인 지식경제부의 과제명 '고효율 전동보조 자전거용 하이브리드 SR모터'(과제번호 제0006143호)의 개발을 위해 이루어진 것이다.
본 발명은 전동보조 자전거용 고효율 하이브리드 SR모터의 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 하이브리드 SR모터의 권선 상의 출력전압에 의해 생성되는 전류의 크기에 따라서 하이브리드 SR모터 동작의 on/off를 결정하는 전동보조 자전거용 고효율 하이브리드 SR모터의 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드 차량 등에 보조적으로 동력을 전달하는 하이브리드 SR모터가 개발되었다. 이러한 하이브리드 SR모터는 희토류 원소를 포함하는 영구자석을 사용하기 때문에 고가이다.
최근에는 영구자석을 사용하지 않는 하이브리드 SR모터(Switched Resistance Motor)가 개발되었다. 이러한 하이브리드 SR모터는 상대적으로 저렴하므로 자전거 등의 보조 동력원으로 사용될 수 있었다.
그러나, 종래의 어시스트(전동 보조) 자전거는 사용의 편리가 악화될 우려가 있었다. 이것은 탑승자의 체력 차이 또는 노면 상황이 급변하는 경우 등에 있어서 보조 동력이 불필요할 때에 보조 동력이 발생하거나 보조 동력이 필요할 때에 발생하지 않는 경우가 있기 때문에 사용의 편리가 악화되었다.
또한, 어시스트 자전거에 있어서 하이브리드 SR모터의 on/off 작동을 효과적으로 제어하지 못하므로 배터리의 1회 충전당 주행할 수 있는 거리를 길게 설정하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술된 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 어시스트 자전거에 장착되는 하이브리드 SR모터의 권선 상의 출력전압에 의해 생성되는 전류에 따라서 하이브리드 SR모터의 on/off 동작을 제어할 수 있는 전동보조 자전거용 고효율 하이브리드 SR모터의 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 전동보조 자전거의 체인링에 회전축이 연결되어 있는 하이브리드 SR모터의 작동을 제어하는 장치는 상기 하이브리드 SR모터의 권선(U, V, W) 상의 출력전압을 전달받아 전류를 생성하는 모터 속도 입력부; 및 상기 전류에 의해 상기 하이브리드 SR모터의 구동을 결정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
부가적으로, 상기 모터속도 입력부는 상기 권선 상의 출력전압을 입력받아 온오프가 결정되는 제1트랜지스터; 상기 제1트랜지스터에 의해 전류가 흐르는 발광다이오드; 상기 발광다이오드에서 발광하는 빛에 대응하여 온오프가 결정되는 제2트랜지스터; 상기 제2트랜지스터와 연결되어 제어신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하는 하이브리드 SR모터의 제어장치를 제공하는 것이다.
부가적으로, 상기 권선 상의 출력전압은 상기 하이브리드 SR모터의 권선 상의 전류가 상기 제1트랜지스터의 베이스에 연결된 저항에 흐르게 되어 발생되는 하이브리드 SR모터의 제어장치를 제공하는 것이다.
부가적으로, 상기 하이브리드 SR모터의 회전축의 회전수가 기준 회전수보다 높으면 상기 제어부는 상기 하이브리드 SR모터를 온시키도록 하는 하이브리드 SR모터의 제어장치를 제공하는 것이다.
부가적으로, 상기 하이브리드 SR모터의 회전축의 회전수가 기준 회전수보다 낮으면 상기 제어부는 상기 하이브리드 SR모터를 오프시키도록 하는 하이브리드 SR모터의 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 하이브리드 SR모터의 권선상의 출력전압에 의해 생성되는 전류의 크기에 따라서 하이브리드 SR모터의 동작 또는 정지(on/off)를 제어하게 됨으로써 필요한 시점에만 하이브리드 SR모터가 구동할 수 있도록 하여 충전지의 1회 충전당 주행거리를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전동보조 자전거용 고효율 하이브리드 SR모터의 제어장치의 일 실시예를 나타내는 구조도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모터 속도 입력부의 일실시예를 나타내는 회로도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 모터 속도 입력부
120: 제어부
이하, 첨부된 도면들을 통하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전동보조 자전거용 고효율 하이브리드 SR모터의 제어장치의 일 실시예를 나타내는 구조도이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 하이브리드 SR모터의 제어장치는 모터 속도 입력부(110) 및 제어부(120)를 포함한다.
모터 속도 입력부(110)는 하이브리드 SR모터의 권선(U, V, W) 상에서 발생된 출력 전압(Vu, Vv, Vw) 및 제어전압(Vc)을 입력받는다. 따라서, 하이브리드 SR모터의 권선 상에 흐르는 전류를 직접 전달받기 때문에 하이브리드 SR모터의 속도를 감지할 수 있다.
제어부(120)는 모터 속도 입력부(110)에서 입력된 속도에 대응하여 모터의 구동을 제어한다. 제어부(120)는 하이브리드 SR모터의 구동시 하이브리드 SR모터의 권선(U, V, W) 상에서 발생된 전압(Vu, Vv, Vw)에 의해 생성되는 전류의 크기가 소정 크기 이상이 되면 하이브리드 SR모터가 구동되도록 하고 또는 그 미만이 되면 정지되도록 한다.
즉, 제어부(120)는 하이브리드 SR모터의 회전축의 회전수가 소정의 기준 회전수보다 높으면 하이브리드 SR모터가 동작(on)하도록 하는 반면에 회전축의 회전수가 기준 회전수보다 낮으면 하이브리드 SR모터를 정지(off)시키도록 한다.
예를 들면, 하이브리드 SR모터가 자전거에 설치되고, 하이브리드 SR모터의 회전축이 자전거의 체인링에 연결된 경우에, 자전거가 오르막을 오르게 되면 탑승자는 패달을 밟아 가속하게 된다. 이때, 패달의 회전속도가 증가하면 체인링의 회전속도도 증가하게 되면서 하이브리드 SR모터의 회전축의 회전속도도 증가하게 된다. 하이브리드 SR모터의 회전축의 회전속도가 기준 속도를 초과하게 되면 제어부는 하이브리드 SR모터가 동작(on)하도록 제어동작한다. 결과적으로, 탑승자는 자전거의 패달을 수월하게 밟으면서 편안하게 오르막을 오를 수 있게 된다.
또한, 평지에서 소정 속도 이상으로 자전거가 주행하거나 또는 내리막을 주행하는 때 탑승자가 패달을 밟지 않거나 패달에 힘을 덜 주는 경우, 하이브리드 SR모터의 회전축의 회전속도는 기준 속도 미만으로 되고 이 경우 제어부는 하이브리드 SR모터를 정지(off)시킨다.
도 2는 도 1에 도시된 모터 속도 입력부의 일실시예를 나타내는 회로도이다. 도 2를 참조하여 설명하면, 모터 속도 입력부(110)는 제1트랜지스터(Q1), 제2트랜지스터(Q2), 발광다이오드(PD) 및 컨트롤러(110a)를 포함한다.
제1트랜지스터(Q1)는 에미터, 베이스, 컬렉터의 3개의 단자를 포함하며, 베이스로부터 입력되는 전류에 대응하여 에미터에서 컬렉터 방향으로 전류가 흐르게 된다. 제1트랜지스터(Q1)의 베이스에 모터의 속도에 대응한 권선의 전압이 입력되는 입력단과 연결되어 권선의 전압에 대응하여 온오프가 결정된다. 이때, 제1트랜지스터(Q1)의 베이스에 연결되어 있는 저항(R)은 내부저항이다.
발광다이오드(PD)는 애노드에서 캐소드 방향으로 전류가 흐르게 되면 전류의 크기에 대응하여 빛을 발광한다. 발광다이오드(PD)는 애노드가 제 1 전원(Vcc) 연결되고 캐소드는 제 1 트랜지스터(Q1)의 에미터에 연결된다. 이때, 제1트랜지스터(Q1)의 에미터와 발광다이오드(PD)사이에 연결된 저항(R)은 내부저항이다.
따라서, 제1트랜지스터(Q1)가 온 상태가 되면, 제 1 전원(Vcc)에서 접지 방향으로 전류가 흐르게 되어 발광다이오드(PD)에 전류가 흐르게 되어 빛을 발광한다.
제2트랜지스터(Q2)는 에미터, 베이스, 컬렉터의 3개의 단자를 포함하며, 베이스로부터 입력되는 빛에 대응하여 에미터에서 컬렉터 방향으로 전류가 흐르게 된다. 즉, 제2트랜지스터(Q2)는 발광다이오드(PD)에서 발광되는 빛에 의해 온 또는 오프 상태가 된다. 그리고, 제2트랜지스터(Q2)가 온 상태가 되면 제2트랜지스터(Q2)의 에미터에서 컬렉터의 방향으로 전류가 흐르게 된다.
컨트롤러(110a)는 제 1 단자가 제2트랜지스터(Q2)의 에미터와 연결되고 제 2 단자는 컬렉터에 연결되어 제 1 단자에서 제 2 단자로 전류가 흐르게 되면 모터의 구동을 결정한다. 즉, 컨트롤러(110a)는 제 1 단자에서 제 2 단자로 전류가 흐르게 되면 모터의 구동을 결정하는 제어신호를 출력한다. 제어부(120)는 모터 속도 입력부(110)의 컨트롤러(110a)로부터 출력되는 제어신호에 따라서 하이브리드 SR모터가 턴온 또는 턴오프되도록 제어한다.
또한, 도 2에서는 권선(U)에 대한 것만 입력되는 것으로 도시되어 있지만 권선(V), 권선(W) 도 동일하게 구성할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며 해당분야에서 통상의 지식을 가진자는 다음의 특허청구의 범위에 정의된 본 발명의 기술적 사상이나 범위를 일탈하지 않고 여러 가지의 변형 및 수정이 가능함을 이해할 수 있다.

Claims (3)

  1. 전동보조 자전거의 체인링에 회전축이 연결되어 있는 하이브리드 SR모터의 작동을 제어하는 장치에 있어서,
    상기 하이브리드 SR모터의 권선 상의 출력전압을 전달받아 전류를 생성하는 모터 속도 입력부와 상기 전류에 의해 상기 하이브리드 SR모터의 구동을 결정하는 제어부를 포함하고;
    상기 모터속도 입력부는 상기 권선 상의 출력전압을 입력받아 온오프가 결정되는 제1트랜지스터와, 상기 제1트랜지스터에 의해 전류가 흐르는 발광다이오드와, 상기 발광다이오드에서 발광하는 빛에 대응하여 온오프가 결정되는 제2트랜지스터와, 상기 제2트랜지스터와 연결되어 제어신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하고;
    상기 모터 속도 입력부에서 생성되는 전류의 크기가 소정 크기 이상이 되면 상기 제어부는 상기 하이브리드 SR모터가 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동보조 자전거용 하이브리드 SR모터의 제어장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08251980A (ja) * 1995-03-15 1996-09-27 Seiko Epson Corp 駆動力補助装置および駆動力補助装置の制御方法
KR20020079225A (ko) * 2001-04-13 2002-10-19 정양범 자전거 보조 구동장치

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