KR100989678B1 - 자전거에 장착 가능한 자가 충전이 가능한 단말 장치 - Google Patents

자전거에 장착 가능한 자가 충전이 가능한 단말 장치 Download PDF

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Abstract

대여 자전거가 보관되는 자전거 보관대에 관한 것으로, 보관 상태 자전거의 배터리와 전극 인터페이스를 형성하는 전극 인터페이스부와 전극 인터페이스부를 통해 자전거의 배터리로 충전 전원을 공급하는 전원 공급부와, 보관 상태 자전거와 전극 인터페이스를 통해 데이터 통신을 수행하는 전력선 통신(PLC) 모듈을 포함하는 자전거의 전원 충전이 가능한 자전거 보관대에 의해 배터리가 탑재된 대여용 자전거의 배터리 충전을 용이하게 효율적으로 수행할 수 있어 배터리 교체의 불편을 해결하여 사용상 편이성을 제공할 수 있다.
자전거, 보관대, 전력선 통신, 충전, PLC

Description

자전거에 장착 가능한 자가 충전이 가능한 단말 장치{Bicycle rack and terminal for bicycle, and power charge apparatus}
본 발명은 자전거 보관대에 관한 것으로, 특히 대여 자전거가 보관되는 자전거 보관대에 관한 것이다.
환경 오염을 줄이고 에너지를 절약하기 위한 차원에서 대중교통과 연계하여 자전거가 널리 이용되고 있다. 특히 지하철역이나 정류장에 자전거 보관소가 설치되고, 나아가 지방자치단체들은 주민 편의를 제공하기 위해 공영 자전거 대여 서비스를 제공하는 경우도 많다.
한편, 이용자 편의를 위해 자전거에 GPS 모듈, 속도계와 같은 전자 장치들이 탑재되고 있으며 이 경우에는 이 장치들을 구동하기 위해 자전거에 배터리가 별도로 탑재되어야 한다. 이 같은 배터리가 장착된 자전거를 이용하는 경우, 자전거에 탑재되는 배터리 상태를 일일이 파악하고 교체하는 것은 다소 번거로움이 있다. 특히, 대여 서비스에 제공되는 자전거의 배터리 상태를 체크하기 위해서는 관리자가 일일이 모든 자전거의 배터리 상태를 체크하고, 정비해야 한다는 불편함이 있 다.
본 발명은 이 같은 배경에서 도출된 것으로, 자전거에 탑재되는 배터리 혹은 단말 장치의 자동 충전이 가능한 자전거 보관대를 제공하여 전기 자전거의 사용의 편이성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 별도 단자 혹은 통신 케이블 없이 보관 자전거의 주행 정보의 파악이 가능한 자전거 보관대를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제는 보관 상태 자전거의 배터리와 전극 인터페이스를 형성하는 전극 인터페이스부와 전극 인터페이스부를 통해 자전거의 배터리로 충전 전원을 공급하는 전원 공급부와, 보관 상태 자전거와 전극 인터페이스를 통해 데이터 통신을 수행하는 전력선 통신(PLC) 모듈을 포함하는 자전거의 전원 충전이 가능한 자전거 보관대에 의해 달성된다.
일 양상에 따라 자전거 보관대는 전력선 통신 모듈을 통해 보관 상태 자전거들의 자전거의 주행 정보를 취합하는 주행 정보 취합부와, 취합된 보관 상태 자전거의 주행 정보를 상기 전력선 통신 모듈을 통해 외부의 관리 서버로 전송하는 주행 정보 전송부를 더 포함한다.
또한, 자전거 일측에 결합되는 보관용 키가 수용되는 수용부가 형성된 것으로, 보관용 키가 상기 수용부에 일정 깊이 삽입되면, 보관용 키를 고정시키는 잠금부 및 잠금부를 구동시키는 구동부를 더 포함한다.
한편, 상기 기술적 과제는 구동 전원을 공급하는 배터리와, 자전거 보관대에 결합시에 자전거 보관대의 전극과 전극 인터페이스를 형성하는 전극 인터페이스부와, 전극 인터페이스로 공급되는 충전 전원을 상기 배터리에 충전하는 충전부를 포함하는 자전거에 장착 가능한 자가 충전이 가능한 단말 장치에 의해서도 달성된다.
일 양상에 따라 단말 장치는 자전거 주행 정보를 저장하는 주행정보 저장부와, 속도계의 감지 결과 및 수신되는 GPS 신호에 따라 자전거 주행 정보를 모니터링하고 주행정보 저장부에 저장하는 주행정보 모니터링부와, 주행정보 저장부에 저장된 주행정보를 전극 인터페이스부를 통해 자전거 보관대로 보고하는 주행 정보 보고부를 포함한다.
한편, 자전거 보관대와 전극 인터페이스부를 형성하는 제 1 전극 인터페이스부, 전극과 자전거에 장착 가능한 배터리와 전극 인터페이스를 형성하는 제 2 전극 인터페이스부, 제 1 전극 인터페이스부로 공급되는 충전 전원을 제 2 전극 인터페이스부를 통해 자전거에 장착 가능한 배터리에 충전하는 충전부, 및 제 1 전극 인터페이스부와 제 2 전극 인터페이스부를 통해 데이터 통신을 수행하도록 하는 전력선 통신(PLC) 모듈을 포함하는 전원 충전 장치에 의해서도 달성된다.
본 발명에 따르면, 배터리가 탑재된 대여용 자전거의 배터리 충전을 용이하게 효율적으로 수행할 수 있어 배터리 교체의 불편을 해결하여 사용상 편이성을 제공할 수 있다는 효과가 있다.
이에 따라 자전거에 부착되는 대시 보드와 같은 단말 장치, 혹은 전기 자전 거의 경우 자전거 자체의 구동 전원을 위해 배터리를 교환하거나 일일이 충전 상태를 파악하여 충전해야하는 번거로움을 없앨 수 있다.
또한,전력선 통신(PLC)을 이용하여 자전거 주행 정보를 획득하고, 외부 관리 서버로 전송함으로써, 보관 자전거의 주행 정보를 획득하고, 이를 취합하여 외부 관리 서버로 보고하기 위해 별도의 통신 단자 혹은 케이블을 구비하지 않아도 된다는 효과가 도출된다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면들을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통해 더욱 명확해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예들을 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 보관대의 구성을 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 자전거 보관대는 전극 인터페이스부(100), 전원 공급부(110), 전력선 통신(PLC) 모듈(120), 주행 정보 취합부(130) 및 주행 정보 전송부(140)를 포함한다.
전극 인터페이스부(100)는 보관 상태 자전거의 배터리와 전극 인터페이스를 형성한다.
일 실시예에 있어서, 자전거 보관대는 자전거 잠금 핀을 수용하기 위한 수용부를 포함한다. 전극 인터페이스부(100)는 자전거에 장착되는 잠금핀이 수용부에 삽입되고 체결되는 경우에 자전거의 배터리와 전극 인터페이스를 형성하는 형태로 구현된다.
전원 공급부(110)는 전극 인터페이스부(100)를 통해 보관 상태 중인 자전거의 배터리로 충전 전원을 공급한다. 본 실시예에 있어서 전원 공급부(110)는 전력선을 통해 외부로부터 공급되는 전원을 전달하는 구성일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다.
전력선 통신(PLC) 모듈(120)은 보관 상태 자전거와 전극 인터페이스부(100)를 통해 데이터 통신을 수행한다. 본 실시예에 있어서, 전력선 통신 모듈(120)은 전극 인터페이스부(100)의 전력선을 이용하여 자전거에 장착되는 단말 장치와 데이터 통신을 가능케 한다. 뿐만 아니라 전력선 통신 모듈(120)은 외부의 관리 서버와 연결된 전력선을 통해서도 데이터 통신을 가능케 한다. 이에 따라 자전거 주행 정보 전송을 위한 별도의 케이블 혹은 통신 모듈 등을 구비하지 않아도 된다는 효과가 도출된다.
일 실시예에 있어서, 주행 정보 취합부(130) 및 주행 정보 전송부(140)는 마이크로프로세서 모듈 및 그에 저장되고 실행되는 프로그램에 의해 구현될 수 있다.
주행 정보 취합부(130)는 전력선 통신 모듈(120)을 통해 보관상태 자전거에 대한 자전거 주행 정보를 취합한다. 본 실시예에 있어서, 자전거 보관대는 다수의 전극 인터페이스부(100)를 포함하여, 다수의 자전거의 보관이 가능하다. 주행 정보 취합부(130)는 보관 상태의 다수의 자전거들로부터 주행 정보를 취합한다. 추가적으로 저장부를 더 포함하여 주행 정보 취합부(130)는 취합되는 주행 정보들을 저장한다. 추가적으로 단말 장치는 주행 정보 저장부를 더 포함하여, 주행 정보 취합부(130)는 취합된 주행 정보들을 주행정보 저장부에 저장할 수 있다.
주행 정보 전송부(140)는 주행 정보 취합부(130)에서 취합된 보관 상태 자전거들의 주행 정보를 전력선 통신 모듈(120)에 의해 전력선을 통해 외부의 관리 서버로 전송한다. 일 실시예에 있어서 주행 정보 전송부(140)는 주기적으로 주행 정보 저장부에 업데이트되어 저장되는 주행 정보들을 전송한다. 그러나 이에 한정되지 않고, 주행 정보 전송부(140)는 취합되는 주행 정보에 새로 갱신되는 내용이 있을 경우에, 갱신되는 내용을 전송할 수 있다. 예를 들어 새로운 자전거가 보관되는 경우에 새로 보관된 자전거로부터 취합된 주행 정보만을 전송한다.
주행 정보는 그 자전거의 대여 시간 정보, 주행 거리, 주행 평균 속도 정보, 처음 대여 위치 정보, 대여 상태에서 주행한 위치 이력 정보 등을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않는다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거에 장착가능한 단말 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 자가 충전이 가능한 단말 장치는 배터리(220), 전극 인터페이스부(200), 충전부(210), 주행정보 저장부(240), 주행정보 모니터링부(260), 주행정보 보고부(250), 및 충전상태 모니터링부(280)를 포함한다.
배터리(220)는 단말 장치의 구동 전원을 공급하며, 재충전이 가능한 형태로 구현된다. 전극 인터페이스부(200)는 자전거 보관대에 결합시에 자전거 보관대의 전극과 전극 인터페이스를 형성한다. 전극 인터페이스부(200)는 전극을 포함하도록 구현되며, 이에 의해 보관 상태일 경우에 보관대의 전극 인터페이스부에 연결되어 충전 전원을 공급받을 수 있다.
충전부(210)는 전극 인터페이스부(200)로 공급되는 충전 전원을 배터리(220)에 충전한다. 충전부(210)는 자전거 보관대로부터 전극 인터페이스부(200)를 통해 공급되는 전기 에너지를 정전압 특성을 갖는 전력으로 변환한다. 이때 충전부(210)는 정전류 회로와 DC/DC 컨버터를 포함하는 공지된 구성일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않는다.
주행정보 저장부(240)는 메모리와 같은 저장장치로 구현되며, 본 실시예에 있어서, 장착된 자전거의 주행 정보를 저장한다. 이때 주행 정보는 자전거의 대여 시간 정보, 주행 거리, 주행 평균 속도 정보, 처음 대여 위치 정보, 대여 상태에서 주행한 위치 이력 정보 등을 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정되지는 않는다.
주행정보 모니터링부(260)는 속도계(270) 및 GPS 수신부(275)로 수신되는 GPS 수신 정보에 기초하여 전술한 것과 같은 자전거 주행정보를 모니터링하고, 이를 주행 정보 저장부(240)에 저장한다.
주행정보 보고부(250)는 자전거 보관 상태일 경우에 주행정보 저장부(240)에 저장된 주행정보를 전극 인터페이스부(200)를 통해 결합된 자전거 보관대로 보고한다. 본 실시예에 있어서 주행정보 보고부(250)는 전극 인터페이스부(200)의 전력선(power line)을 통해 주행 정보 데이터들을 전송할 수 있다.
추가적인 양상에 따라 충전부(210)는 자전거 주행시에 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양광 모듈(230) 혹은 자전거 바퀴의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 다이나모 허브(235)로부터 공급되는 전기 에너지를 배터리에 충전한다. 일 실시예에 있어서 충전부(210)는 태양광 모듈(230) 혹은 다이나모 허브(235)에서 발전된 전기 에너지를 일정한 전압 및 전류로 정류하여 배터리(220)로 공급한다. 이에 따라 주행시에는 자가 발전이 가능하여 배터리 전력 소모를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
태양광 모듈(230)은 다수의 태양전지 셀들을 포함한다. 일 실시예에 있어서 태양전지 셀은 실리콘(N/P)반도체 혹은 화합물로 이루어질 수 있으며, 태양광 중에서 가시광선 영역 내 일부 영역의 주파수 파장을 흡수하여 전기 에너지로 변환한다. 다이나모(dynamo) 허브(235)는 자전거 바퀴에 장착되며, 주행시에 바퀴의 회전에 의한 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력한다.
충전 상태 모니터링부(280)는 충전부(210)에서 변한되는 전력 생산량 및 배터리(220)의 충전 상태를 모니터링한다. 그리고 모니터링 결과를 전극 인터페이스부(200)를 통해 자전거 보관대로 전송한다. 이때 충전 상태 모니터링부(280)는 모니터링 결과와 함께 자전거의 식별 정보를 자전거 보관대로 전송한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 보관대에 전원 충전 장치의 결합 상태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 에 도시된 바와 같이 일 실시예에 있어서 자전거 보관대에 결합하기 위 해 자전거 잠금 기능이 부가된 전원 충전 장치(30)가 부착된다. 전원 충전 장치(30)는 자전거에 고정시키기 위한 프레임 고정부(310)와, 자전거 보관대의 수용부(150)에 삽입되어 고정되거나 분리되는 보관용 키(300)와 자전거 보관대의 전극 인터페이스부(100)에 연결되어 전극 인터페이스를 형성하는 제 1 전극 인터페이스부(320), 및 자전거에 탑재되는 단말 장치(20) 혹은 배터리와 전극 인터페이스를 형성하는 제 2 전극 인터페이스부(205)를 포함한다. 이때 제 2 전극 인터페이스부(205)는 전력선 형태로 구현될 수 있다.
추가적으로 일 실시예에 따른 전원 충전 장치는 충전부 및 전력선 통신(PLC) 모듈을 더 포함한다. 충전부는 자전거 보관대로부터 제 1 전극 인터페이스부로 공급되는 충전 전원을 제 2 전극 인터페이스부를 통해 자전거에 장착 가능한 배터리로 충전한다. 본 실시예에 있어서 충전부는 정전류 회로와 DC/DC 컨버터를 포함하는 공지된 구성일 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않는다. 또한, 전력선 통신(PLC) 모듈은 제 1 전극 인터페이스부(320)와 제 2 전극 인터페이스부(205)를 통해 자전거와 자전거 보관대 간에 데이터 통신을 수행하도록 한다.
자전거 보관대에는 수용부(150)가 자전거에 탑재되는 전원 충전 장치(30)의 보관용 키(300)가 삽입되는 방향으로 개구되게 형성된다. 또한, 전극 인터페이스부(100)는 수용부(150)에 보관용 키(300)가 삽입되어 체결될 경우에 자전거의 전원 충전 장치(30)의 제 1 인터페이스부(320)와 맞닿도록 형성된다.
이하 도 4 를 참조하여 전원 충전 장치와 자전거 보관대의 결합 구조에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전원 충전 장치는 자전거에 결합되는 보관용 키(300)를 고정하여 사용자가 자전거를 보관할 수 있도록 하다가 사용자가 보관된 자전거를 사용하기 원할 때에 보관용 키(300)를 분리시켜 자전거를 사용할 수 있도록 한다.
보다 상세히 설명하면, 자전거 보관대는 전원 충전 장치와의 결합을 위해 잠금부(1210)와 구동부(1220)를 구비한다.
잠금부(1210)는 전원 충전 장치의 보관용 키(300)를 고정시키는 역할을 한다. 본 실시예에 있어서 잠금부(1210)는 보관용 키(300)가 수용부(150) 내에 일정 깊이 삽입되면, 보관용 키(300)를 고정 시킨다. 잠금부(1210)는 보관용 키(300)를 사이에 두고 보관용 키(300)의 좌 우측에 각각 배치되는 것도 가능하다.
구동부(1220)는 잠금부(1210)를 구동시키는 역할을 한다. 이 같은 자전거 보관대는 자전거에 결합된 보관용 키(300)를 고정하여 사용자가 자전거를 보관할 수 있게 하다가, 사용자가 보관된 자전거를 사용하기 원할 때는 보관용 키(300)를 자전거 보관대로부터 분리시켜, 사용자가 자전거를 사용할 수 있도록 한다.
먼저 전원 충전 장치의 보관용 키(300)에는 제 1 고정홈(302)이 형성될 수 있고, 구동부(1220)는 위치감지센서(1230)를 구비할 수 있으며, 잠금부(1210)는 잠금핀(1215)을 구비할 수 있다. 제 1 고정홈(302)은 보관용 키(300)의 둘레를 따라 형성된다. 위치감지센서(1230)는 수용부(150)에 배치되어 보관용 키(300)가 수용부(150) 내에 삽입되면 구동신호를 발생시킨다. 잠금핀(1215)은 구동부(1220)에 의해 제 1 고정홈(302)에 삽입되거나 제 1 고정홈(302)으로부터 이탈된다.
또한 이동 부재(1270)는 수용부(150) 내에 전후 방향으로 이동 가능하도록 배치되어 수용부(150)의 입구를 폐쇄하는 것이다. 이러한 이동 부재(1270)의 측면에는 잠금핀(1215)이 삽입되는 적어도 하나의 제 2 고정홈(1260)이 형성된다. 이동부재(1270)는, 보관용 키(300)에 의해 수용부(150) 내에서 후방으로 이동된다.
탄성부재(1250)는 이동부재(1270)를 전방으로 탄성 바이어스 한다. 이러한 탄성부재(1250)는 이동부재(1270)가 후방으로 이동하면, 원위치로 이동시키는 힘을 가한다.
도 5 는 일 실시예에 따른 자전거 보관대에, 자전거에 결합된 상태의 전원 충전 장치의 결합 상태를 설명하기 위한 예시도이다.
전술한 바와 같이 자전거 보관대의 수용부(150)는 그 내부에 잠금부를 포함하여 수용부(150) 내에 삽입되는 보관용 키(300)를 고정시키는 역할을 한다. 일 실시예에 있어서, 잠금부는 보관용 키(300)가 수용부 내에 일정 깊이 이상 삽입되면, 보관용 키(300)를 고정시킨다. 이때 잠금부는 그 구조가 특정한 것으로 한정되지 않고, 다양한 변형예들을 포괄하도록 해석된다. 자전거 보관대(10)의 전극 인터페이스부(100)는 전력선(105)을 통해 전력선 통신 모듈에 연결된다.
도 5 에서 알 수 있듯이, 전원 충전 장치의 제 1 전극 인터페이스부(320)는 보관용 키(300)가 수용부(150)에 삽입되어 고정될 때, 자전거 보관대(10)의 전극 인터페이스부(100)에 맞닿도록 형성된다. 그리고 제 1 전극 인터페이스부(320)는 전력선으로 구현될 수 있는 제 2 전극 인터페이스부(205)를 통해 자전거에 탑재되 는 단말 장치(20)의 전극 인터페이스부(200)에 연결된다.
이에 따라 자전거에 탑재되는 단말 장치(20)의 전극 인터페이스부(200) 혹은 자전거 자체에 탑재되는 배터리와 전원 충전 장치(30)의 제 2 전극 인터페이스부(205)가 전력선을 통해 연결될 수 있다. 그리고 자전거 보관대(10)의 전극 인터페이스부(100)에 연결되는 전력선(105)에 의해 자전거 보관대와 전원 충전 장치 간에 전력선을 통한 데이터 통신이 가능하다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 보관대의 구성을 도시한 블록도,
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거에 장착가능한 단말 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 3 및 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거 보관대에 자전거의 결합 상태를 설명하기 위한 예시도,
도 5 는 일 실시예에 따른 자전거 보관대에, 자전거에 결합된 상태의 자전거 잠금 장치의 결합 상태를 설명하기 위한 예시도이다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 구동 전원을 공급하는 배터리;
    자전거 보관대와 전극 인터페이스를 형성하는 제1전극 인터페이스부와, 상기 배터리와 전극 인터페이스를 형성하는 제2전극 인터페이스부와, 제1전극 인터페이스부와 제2전극 인터페이스부를 통해 상기 배터리로 충전 전원을 전달하거나, 상기 자전거 보관대와 데이터 통신을 수행하는 전력선 통신(PLC) 모듈과, 자전거 프레임에 고정되는 프레임 고정부와, 상기 자전거 보관대의 수용부에 삽입되어 고정되거나 분리되는 보관용 키를 포함하는 전극 인터페이스부;
    상기 자전거 보관대와 연결되는 경우에는 상기 전극 인터페이스부로부터 전달되는 충전 전원을 상기 배터리에 충전하고, 자전거 주행시에는 태양광을 전기 에너지로 변환하는 태양광 모듈 혹은 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 다이나모 허브로부터 공급되는 전기 에너지로 상기 배터리를 충전하는 충전부;
    자전거 주행 정보를 저장하는 주행정보 저장부;
    속도계의 감지 결과 및 수신되는 GPS 신호에 따라 자전거 주행 정보를 모니터링하고 상기 주행정보 저장부에 저장하는 주행정보 모니터링부;
    상기 주행정보 저장부에 저장된 주행정보를 상기 전극 인터페이스부를 통해 자전거 보관대로 보고하는 주행 정보 보고부; 및
    상기 배터리의 충전 상태를 모니터링 하여 충전 상태 모니터링 결과를 전극 인터페이스부를 통해 자전거 보관대로 전송하는 충전 상태 모니터링부;를 포함하는 자전거에 장착 가능한 배터리의 충전이 가능한 단말 장치.
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