KR20130127068A

KR20130127068A - 전기 자전거 및 그 충전 수단

Info

Publication number: KR20130127068A
Application number: KR1020120050682A
Authority: KR
Inventors: 송준규
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2013-11-22

Abstract

저용량 충전 장치를 사용하여 급속 충전이 가능하게 하는 전기 자전거 및 그
충전 수단이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거는 외부 충전 장치와 연결되는 적어도 2개
이상의 충전 단자, 및 배터리와 적어도 2개 이상의 충전 단자의 사이에 설치되고,
배터리의 충전 단자를 전기적으로 분기하여 적어도 2개 이상의 충전 단자와
연결시키는 분기 커넥터를 포함한다.

Description

전기 자전거 및 그 충전 수단 {ELECTRICAL BICYCLE AND CHARGER MEANS THEREOF}

본 발명은 전기 자전거 및 그 충전 수단에 관한 것으로, 보다 상세하게는

저용량 충전 장치를 사용하여 배터리의 충전이 가능한 전기 자전거 및 그 충전 수단에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 근거리 이동 수단의 하나로서, 다양한 목적에 따라 운동용 또는 취미용으로 널리 사용되고 있다.

최근에는 동력 전달 장치가 없는 전기 자전거가 개발되어 사용되고 있다.

이러한 전기 자전거는 구동륜인 후륜을 회전시키는 모터와 모터에 전원을 공급하는

배터리를 구비하고, 모터의 구동에 의해 후륜을 회전시키는 방식으로 주행이 이루어 진다. 이 때, 배터리는 페달과 연결된 발전기가 페달의 회전 동작에 의해

구동됨으로써 충전이 가능하다.

또한, 이러한 전기 자전거는 외부의 충전 장치를 통해 배터리의 충전이

가능한데, 이와 같은 외부의 충전 장치는 저용량 충전기와 고용량 충전기로 구별될 수 있다. 일반적으로 저용량 충전기는 가격이 저렴한데 비하여 고용량 충전기는 그

용량에 따라 가격이 급상승 하는 특징이 있다.

고용량 충전기는 사용자의 선택에 따라 전기 자전거의 완속 충전 또는 급속

충전을 수행할 수 있다. 그러나, 급속 충전은 배터리를 짧은 시간 내에 충전시킬 수 있는 반면 배터리의 수명이 단축되는 점에서 그 사용이 자제되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 적어도 2개 이상의 저용량 충전기를 병렬로 연결하여 배터리의 급속 충전이 가능한 전기 자전거 및 그 충전 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거는 외부 충전 장치와 연결되는 적어도 2개 이상의 충전 단자, 및 배터리와 상기 적어도 2개 이상의 충전 단자의 사이에 설치되고, 상기 배터리의 충전 단자를 전기적으로 분기하여 상기 적어도 2개 이상의 충전 단자와 연결시키는 분기 커넥터를 포함한다.

상기 배터리는 외부 충전 장치와 접속될 수 있도록 하나의 충전 단자만이

마련된다.

상기 외부 충전 장치는 저용량의 전기 에너지를 상기 배터리에 축전시키는

저용량 충전기이다.

본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 충전 수단은 전기 자전거의 배터리와 연결되는2접속 단자, 외부 충전 장치와 연결되는 적어도 2개 이상의 충전 단자, 및 상기 배터리의 충전 단자를 전기적으로 분기하여 상기 적어도 2개 이상의 충전 단자와 연결시키는 분기 커넥터를 포함한다.

마련된다.

저용량 충전기이다.

본 발명에 따르면, 전기 자전거의 배터리에 적어도 2개 이상의 저용량 충전기를 병렬로 연결하여 충전시킬 수 있으므로, 충전기의 사용에 따른 가격 상승을

최소화하고 배터리의 급속 충전이 수행될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 힌지 결합구조를 개략적으로
도시한 분해도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 배터리의 충전 구조의 제1 예를
개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 배터리의 충전 구조의 제2 예를
개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 배터리의 충전 방식을
개략적으로 도시한 블록도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하면 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 힌지 결합구조를 개략적으로 도시한 분해도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거는 프런트

프레임(10), 센터 프레임(20), 새들 프레임(30) 및 리어 프레임(40)을 구비한다.

상기 프레임들(10, 20, 30, 40)은 힌지 축(50)에 의해 순차적으로 축 결합되어 힌지 축(50)을 중심으로 전후로 회동 가능하게 마련되는 힌지 플레이트(60)와 결합된다.

프런트 프레임(10)의 일단은 앞 바퀴(11)와 핸들부(17)가 연결되는 핸들

스테이(12)가 결합되는 헤드 튜브(13)의 후방에 결합된다. 여기서, 프런트 프레임(10)과 헤드 튜브(13)는 일체형으로 이루어질 수도 있다.

핸들부(17)는 핸들 스테이(12)의 상단에 결합되는 핸들 스템(14), 상기 핸들

스템(14)에 결합되는 핸들바(15), 상기 핸들바(15)에 설치되는 핸들 그립(16)을

포함한다. 여기서, 핸들 스템(14)은 핸들부(17)의 높이 조절을 위해 마련된다.

핸들바(15)는 자전거의 조향을 결정하기 위해 마련된다. 핸들 그립(16)에는

후술할 센터 프레임(20)의 발전기(21)를 통한 답력을 조절하는 동시에 후술할 리어

프레임(40)의 전동기(44)의 구동속도를 조절할 수 있도록 조절 유닛(미도시)이

마련된다.

핸들 스테이(12)의 하단 일측에는 앞 바퀴(11)가 회전 가능하게 결합된다. 본 발명의 실시예에서 앞 바퀴(11)는 전기 자전거를 후방에서 바라볼 때를 기준으로 핸들 스테이(12)의 하단 우측에 결합될 수 있으며, 앞 바퀴(11)는 도시되지는 않았지만 통상적인 자전거처럼 포크 형상으로 이루어진 핸들 스테이에 결합될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거를 후방에서 바라볼 때를 기준 방향으로 하여 설명한다.

프런트 프레임(10)의 타단은 상술한 바와 같이 제1 힌지 플레이트(61)와 결합된다. 제1 힌지 플레이트(61)는 그 중심에 힌지 축(50)이 삽입되는 축공을 가진다.

또한, 본 발명의 실시예에서 프런트 프레임(10)과 제1 힌지 플레이트(61)는 개별적으로 마련되지만, 프런트 프레임(10)과 제1 힌지 플레이트(61)는 일체로 형성될

수도 있다.

센터 프레임(20)의 일단에는 발전기(21)가 마련되고, 발전기(21)의 양 측에는 페달(23)이 회전 가능하게 장착된다. 본 발명의 실시예에서 사용자가 페달(23)을 회전시키면 상기 페달(23)의 회전력을 발전기(21)에서 전기적 에너지로 변환되고, 상기 발전기(21)의 전기적 에너지는 배터리(45)에 충전될 수 있다.

센터 프레임(20)의 타단은 제1 힌지 플레이트(61)의 우측에 배치되는 제2 힌지 플레이트(62)와 결합된다. 상기 제2 힌지 플레이트(62)는 제1 힌지 플레이트(61)와 마찬가지로 그 중심에 힌지축(50)이 삽입되는 축공을 가진다. 또한, 본 발명의 실시예에서 센터 프레임(20)과 제2 힌지 플레이트(62)는 개별적으로 마련되지만, 센터프레임(20)과 제2 힌지 플레이트(62)는 일체로 형성될 수도 있다.

새들 프레임(30)의 일단에는 사용자가 안착되는 안장(31)이 장착된다. 상기

새들 프레임(30)은 사용자의 체격에 따라 힌지축(50)을 중심으로 회전폭을 조정할 수있다. 또한, 새들 프레임(30)과 안장(31)의 연결 부위에는 안장(31)이 항상 수평

상태를 유지할 수 있도록 각도를 조정하는 각도 조절 부재(미도시)가 장착될 수 있다.

새들 프레임(30)의 타단은 제2 힌지 플레이트(62)의 우측에 배치되는 제3 힌지 플레이트263)에 결합된다. 상기 제3 힌지 플레이트(63)는 제1, 제2 힌지 플레이트(61,62)와 마찬가지로 그 중심에 힌지축(50)이 삽입되는 축공을 가진다. 또한, 본 발명의 실시예에서 새들 프레임(30)과 제3 힌지 플레이트(63)는 개별적으로 마련되지만, 새들 프레임(30)과 제3 힌지 플레이트(63)는 일체로 형성될 수도 있다.

리어 프레임(40)의 일단 좌측에는 뒷 바퀴(41)가 회전 가능하게 장착된다. 또한, 뒷 바퀴(41)는 도시되지는 않았지만 통상적인 자전거와 같이 포크 형상으로 마련되는 리어 프레임(40)에 장착될 수도 있다.

뒷 바퀴(41)에는 상기 뒷 바퀴(41)를 회전시켜 자전거를 전진시키기 위한

전동기(44)가 장착된다. 전동기(44)에는 사용자가 조절 유닛의 조작으로 인해 뒷

바퀴(41)의 회전속도를 변화시킬 수 있도록 변속기(미도시)가 장착될 수 있다.

리어 프레임(40)의 일단 좌측에 장착되는 뒷 바퀴(41)는, 전기 자전거를 펼칠 경우 프런트 프레임(10)에 결합되는 핸들 스테이(12)의 하단 우측에 결합되는 앞 바퀴(11)와 일직선 상에 배치되도록 마련된다. 이를 위해 리어 프레임(40)은 뒷

바퀴(41)과 앞 바퀴(11)가 일직선 상에 배치될 수 있도록 리어 프레임(40)의 타단에서 외측으로 굽은 형상을 가진다.

또한, 센터 프레임(20)에 장착되는 발전기(21)의 중심 즉, 발전기(21)의 양

측에 장착되는 페달(23)의 중심, 새들 프레임(30)에 장착되는 안장(31)의 중심 및

핸들 스테이(12)에 연결되는 핸들바(15)의 중심은 앞 바퀴(11)와 뒷 바퀴(41)를

연장하는 일직선 상에 배치된다. 이를 위해 센터 프레임(20) 역시 상술한 리어

프레임(40)과 같이 외측으로 굽은 형상을 가질 수 있다.

리어 프레임(40)의 타단은 제3 힌지 플레이트의 우측에 배치되는 제4 힌지

플레이트(64)에 결합된다. 상기 제4 힌지 플레이트(64)는 제1, 제2, 제3 힌지

플레이트(61, 62, 63)와 마찬가지로 그 중심에 힌지축(50)이 삽입되는 축공을 가진다.

또한, 본 발명의 실시예에서 리어 프레임(40)과 제4 힌지 플레이트(64)는 개별적으로 마련되지만, 리어 프레임(40)과 제4 힌지 플레이트(64)는 일체로 형성될 수도 있다.

본 발명의 실시예에서 각 힌지 플레이트(61, 62, 63, 64)는 원형으로

도시되었지만, 이와 같이 원형으로 한정되는 것이 아닌 다른 현상으로 마련될 수도

있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 프런트 프레임(10)과 센터 프레임(20)의 사이에는 제1 와이어 부재(71)가 설치되고, 센터 프레임(20)과 리어 프레임(40)의 사이에는 제2 와이어 부재(73)가 설치된다.

상기 제1 와이어 부재(71)와 제2 와이어 부재(73)는 센터 프레임(20)을

중심으로 서로 마주보게 설치되는데, 제1, 제2 와이어 부재(71, 73)는 지면을

기준으로 할 때 동일한 경사를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.

제1, 제2 와이어 부재(71, 73)는 각 프레임(10, 20, 30, 40)이 사용자의 체중으로 인해 발생되는 하중을 견딜 수 있도록 하는 역할을 한다. 이를 위해 제1, 제2 와이어 부재(71, 73)는 전기 자전거를 펼쳤을 때 최대로 인장되도록 마련된다.

본 발명의 실시예에서 힌지 플레이트(60)를 관통하는 힌지축(50)에는 각 힌지 플레이트(61, 62, 63, 64)에 형성되는 축공 중 힌지축(50)이 관통되는 첫 번째 힌지 플레이트(64)에 형성되는 축공에 마련된 회전 방지홈에 대응되는 회전 방지

돌기(50a)가 마련된다.

또한, 힌지축(50)에는 이 힌지축(50)의 풀림을 방지하는 너트 부재(51)가

결합된다. 너트 부재(51)는 힌지축(50)이 마지막으로 관통되는 힌지 플레이트 즉, 본 발명의 일 시시예의 제1 힌지 플레이트(61)의 외측에 마련된다. 너트 부재(51)와 제1 힌지 플레이트(61)의 사이에는 상기 너트 부재(51)가 힌지축(50)과 원활히 결합되도록 와셔(52)와 베어링(53)이 배치된다. 베어링(53)은 스러스트 베어링일 수 있다. 와셔(52)는 너트부재(51)와 일체로 이루어질 수도 있다.

힌지 플레이트(60)를 관통하는 베어링(53)과 제1 힌지 플레이트(61)의 사이에는 힌지축(50)과 축 결합되어 각 힌지 플레이트(61, 62, 63, 64)를 잠그거나 풀게 하는 제1 캠부재(54)와 제2 캠부재(55)가 마련된다. 제1 캠부재(54)와 제2 캠부재(55)는 서로 대응되는 형상의 캠을 갖도록 마련되어 제1 캠부재(54)의 회전 시 각 프레임(10, 20, 30, 40) 사이의 간격을 벌어지게 하여 각 힌지 플레이트(61, 62, 63, 64)를 힌지축(50)을 중심으로 회전 가능하게 한다.

이를 위해 제1 캠부재(54)는 도시된 바와 같이 원형의 캠(54a)과 이 캠(54a)로부터 일측으로 연장되는 레버(54b)를 포함한다. 제2 캠부재(55)에는 제 1캠부재(54)의 캠(54a)과 대응되는 캠(미도시)를 가지며 제1 힌지 플레이트(61)의

축공에 안착되어 제2 캠부재(55)의 회전을 방지하는 회전 방지 돌기(55a)가 형성된다.

한편, 본 발명의 실시예에서 배터리(45)는 전동기(44)를 구동시키도록 전원을 제공하는 동시에 발전기(21)를 통해 발전된 전기적 에너지를 축전시키는 역할을 한다.

여기서, 배터리(45)는 후술하는 바와 같이 내장형 배터리로 마련된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 배터리의 충전 구조의 제1 예를

개략적으로 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 배터리의 충전

구조의 제1 예에서, 프런트 프레임(10)에는 배터리245), 분기 커넥터(46), 전자 제어 유닛(미도시)이 내장되어 설치된다.

배터리(45)는 전기적 에너지를 축전시키는 역할을 하며, 전자 제어 유닛은

발전기(21)와 배터리(45)와 전동기(44)를 전기적으로 제어하는 역할을 수행한다.

본 발명의 실시예에서 사용자는 페달(23)을 회전시켜 발생시킨 발전기(21)의

전기적 에너지를 배터리(45)에 축전시킬 수 있고, 외부 충전기 또는 충전 케이블을

전기 자전거에 연결하여 외부 충전기 또는 충전 케이블로부터 공급되는 전기적

에너지를 배터리(45)에 축전시킬 수도 있다.

이를 위해, 프런트 프레임(10)의 일 면에는 2개의 충전 단자(18a, 18b)가

마련되며, 상기 충전 단자(18a, 18b)에는 외부 충전기 또는 충전 케이블의 접속

단자가 삽입될 수 있다. 그리고, 일반적으로 배터리(45)에는 외부 장치와 연결될 수 있도록 하나의 충전 단자(미도시)가 마련된다. 본 발명의 실시예에서 프런트

프레임(10)에 마련되는 충전 단자(18a, 18b)는 2개이나, 이에 한정되는 것은 아니고 적어도 2개 이상 마련될 수 있다.

분기 커넥터(46)는 프런트 프레임(10)에 내장되어 배터리(45)와 충전 단자(18a, 18b)의 사이에 설치된다. 분기 커넥터(46)는 배터리(45)의 충전 단자를 전기적으로 분기하여 프런트 프레임(10)에 마련된 2개의 충전 단자(18a, 18b)와 연결시킨다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 배터리의 충전 구조의 제2 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 배터리의 충전

구조의 제2 예에서, 프런트 프레임(10)에는 배터리(45)와 전자 제어 유닛(미도시)이 내장되어 설치된다.

프런트 프레임(10)의 일 면에는 하나의 충전 단자(18c)가 마련되며, 상기 충전 단자(18c)에는 외부 충전기 또는 충전 케이블의 접속 단자가 삽입될 수 있다.

분기 커넥터(46)는 프런트 프레임(10)에 내장되지 않고 외장된 형태로 설치될 수 있다. 이 경우 분기 커넥터(46)에는 프런트 프레임(10)에 접하여 설치될 수 있도록 접속 단자(19c)가 마련된다. 분기 커넥터(46)의 접속 단자(19c)가 프런트

프레임(10)의 충전 단자(18c)에 삽입됨에 따라 분기 커넥터(46)와 프런트 프레임(10)이 결합될 수 있고, 분기 커넥터(46)의 접속 단자(19c)가 배터리(45)의 충전 단자와 전기적으로 연결된다.

여기서, 분기 커넥터(46)는 전기 자전거와 별도로 구비되어 어셈블리 형태로

마련될 수도 있다.

분기 커넥터(46)의 일 면에는 2개의 충전 단자(19a, 19b)가 마련되며, 상기

충전 단자(19a, 19b)에는 외부 충전기 또는 충전 케이블의 접속 단자가2삽입될 수

있다. 본 발명의 실시예에서 분기 커넥터(46)에 마련되는 충전 단자(19a, 19b)는 2개 이나, 이에 한정되는 것은 아니고 적어도 2개 이상 마련될 수 있다.

분기 커넥터(46)가 프런트 프레임(10)에 결합되는 경우, 분기 커넥터(46)는

배터리(45)의 충전 단자를 전기적으로 분기하여 2개의 충전 단자(19a, 19b)와

연결시킨다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 배터리의 충전 방식을

개략적으로 도시한 블록도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거의 배터리의 충전

방식에서, 배터리(45)는 제1 저용량 충전기(101) 및 제2 저용량 충전기(102)와

병렬적으로 연결될 수 있다. 여기서, 저용량 충전기(101, 102)는 전기 자전거를

충전시키는데 이용되는 1차 전지 또는 2차 전지로서, 저용량의 전기 에너지를

공급하여 배터리(45)를 축전시킬 수 있다.

분기 커넥터(46)는 저용량 충전기(101, 102)와 배터리(45) 사이에 설치된다.

그리고, 분기 커넥터(46)는 배터리(45)의 충전 단자를 전기적으로 분기하여 저용량

충전기(101, 102)에 연결시킨다 이에 따라, 하나의 충전 단자만이 마련된

배터리(45)의 경우에도 제1 저용량 충전기(101) 및 제2 저용량 충전기(102)와

병렬적으로 연결될 수 있다.

이와 같은 배터리(45)의 충전 구조에서, 사용자는 평상시 하나의 저용량

충전기를 이용하여 배터리(45)가 완속 충전되도록 할 수 있다. 또한, 사용자는 긴급시 2개의 저용량 충전기를 이용하여 배터리(45)가 급속 충전되도록 할 수도 있다.

예를 들어, 저용량 충전기가 공급하는 전기적 에너지가 3A 이고, 저용량

충전기로 배터리(45)를 충전하는데 2시간 가량 소모된다고 하면, 6A의 전기적

에너지를 공급하는 고용량 충전기의 경우, 배터리(45)의 충전 시간은 1시간 가량

소모될 수 있다. 이 때, 본 발명의 실시예에 따른 배터리(45)는 적어도 2개 이상의

충전기와 병렬적으로 연결될 수 있으므로, 동일한 저용량 충전기를 2개 연결하여

배터리(45)의 충전 시간을 1 시간 가량으로 단축시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 전기 자전거는 프런트 프레임(10)에

배터리(45)가 내장되어 설치되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며,

배터리(45)는 전기 자전거의 임의의 위치에 내장되거나 외장되어 설치될 수 있다.

46: 분기 커넥터 45: 배터리
101: 제1 저용량 충전기 102: 제2 저용량 충전기

Claims

외부 충전 장치와 연결되는 적어도 2개 이상의 충전 단자; 및
배터리와 상기 적어도 2개 이상의2충전 단자의 사이에 설치되고, 상기 배터리의 충전 단자를 전기적으로 분기하여 상기 적어도 2개 이상의 충전 단자와 연결시키는 분기 커넥터; 를 포함하는 전기 자전거.
제1항에 있어서,
상기 배터리는 외부 충전 장치와 접속될 수 있도록 하나의 충전 단자만이
마련되는 전기 자전거.
제2항에 있어서,
상기 외부 충전 장치는 저용량의 전기 에너지를 상기 배터리에 축전시키는
저용량 충전기인 전기 자전거.
전기 자전거의 배터리와 연결되는 접속 단자;
외부 충전 장치와 연결되는 적어도 2개 이상의 충전 단자; 및
상기 배터리의 충전 단자를 전기적으로 분기하여 상기 적어도 2개 이상의 충전 단자와 연결시키는 분기 커넥터; 를 포함하는 전기 자전거의 충전 수단.
제4항에 있어서,
상기 배터리는 외부 충전 장치와 접속될 수 있도록 하나의 충전 단자만이
마련되는 전기 자전거의 충전 수단.
제5항에 있어서,
상기 외부 충전 장치는 저용량의 전기 에너지를 상기 배터리에 축전시키는
저용량 충전기인 전기 자전거의 충전 수단.