KR101020732B1 - 진동 감지수단을 이용한 온 보드 유닛의 이중 절전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진동 감지수단을 이용한 온 보드 유닛의 이중 절전장치에 관한 것으로서, 노변 기지국으로부터 송출되는 신호에 상응하는 감지신호를 발생시키는 신호 수신부, 상기 신호 수신부로부터 감지신호가 수신되는 경우 대기 상태의 온 보드 유닛 본체를 절환시키는 웨이크업 회로부, 차량의 일측에 설치되어 차량의 진동량을 검출하고, 검출된 차량의 진동량이 미리 설정된 기준을 초과하는 경우 진동 감지신호를 출력하는 진동 감지수단 및 상기 진동 감지수단과 웨이크업 회로부 간에 설치되어 상기 진동 감지수단으로부터 진동 감지신호가 수신되는 경우 상기 웨이크업 회로부를 동작시키는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 진동 감지수단을 이용하여 차량의 진동량이 기준값 이상인 경우에만 웨이크업 회로부를 구동하는 이중 절전회로를 제공함으로써 온 보드 유닛의 전력 소모량을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

하이패스, ETCS, 온보드유닛, OBU, 전자, 통행료, 결제, 진동, 압전소자.

Description

진동 감지수단을 이용한 온 보드 유닛의 이중 절전장치{A Double Lower Power Device For On-Board Unit Using Vibration Detecting Means}

본 발명은 전자 통행료 결제 시스템에 사용되는 차량 탑재 단말기인 온 보드 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동 감지수단을 이용하여 차량의 진동량이 기준값 이상인 경우에만 웨이크업 회로부를 구동하도록 함으로써 이중 절전회로를 제공하여 온 보드 유닛의 배터리 소모량을 현저하게 감소시킬 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 고속도로 통행료를 징수하기 위해서 고속도로의 진입로 및 진출로에 톨케이트를 설치하여 통행료를 수동으로 징수하는 방식이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 수동적인 통행료 징수 방식은 인건비의 증가, 업무처리 속도 저하, 차량 정체 등의 문제점이 있다.

따라서, 근래에는 지능형 교통 시스템의 일환으로 노변 기지국장치와 차량에 탑재된 온 보드 유닛 간의 무선통신을 통해 스마트카드로부터 통행요금을 징수하는 전자 통행료 징수 시스템(ETCS : Electronic Toll Collecting System)이 도입되어 고속도로의 대부분의 구간에서 사용되고 있으며, 점차 적용 구간을 확대하고 있는 추세이다.

온 보드 유닛은 차량의 전원단에 연결하여 사용하는 경우와 별도의 배터리를 사용하여 무배선 방식으로 사용하는 경우가 있다. 특히, 배터리를 이용한 휴대형 타입의 경우에는 배터리를 장시간 사용할 수 있도록 하는 것이 중요하며, 이를 위해 평소에는 절전 모드에서 동작하다가 노변 기지국장치와 통신을 수행하는 때에만 정상적으로 동작하도록 하는 방식이 주로 사용된다.

노변 기지국 장치와 온 보드 유닛 간의 통신 방식에는 RF 통신 방식과 적외선 통신 방식이 있으며, 도 1에는 적외선 통신방식을 이용하는 종래 온 보드 유닛의 절전 구조가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 온 보드 유닛의 절전 모드는 노변 기지국장치로부터 웨이크업을 위한 적외선 신호를 수신하는 적외선 수신부(11)와 적외선 수신부(11)에서 적외선 신호가 수신되는 경우 이를 감지하여 온 보드 유닛 본체(20)를 절환시켜 노변 기지국장치와의 통신 및 통행료 결제 처리를 수행하도록 하는 웨이크업 감지부(12)를 포함하는 웨이크업 회로부(10)에 의해 구현된다.

그러나, 이러한 종래 온 보드 유닛의 절전 구조는 웨이크업 회로부(10)의 동작에도 어느 정도의 전력이 소모되므로 무배선 방식의 온 보드 유닛에는 적합하지 않은 단점이 있을 뿐 아니라, 적외선 신호 수신 시 웨이크업 되므로 노변 기지국 장치외에도 적외선 신호를 수신할 수 있는 환경에 처한 경우 웨이크업 회로가 오동 작할 수 있는 가능성이 존재하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 진동 감지수단을 이용하여 차량의 진동량이 기준값 이상인 경우에만 웨이크업 회로부를 구동하는 이중 절전회로를 제공함으로써 온 보드 유닛의 전력 소모량을 현저하게 감소시킬 수 있도록 하는 것이다.

특히, ETCS 레인 상에 형성된 요철면을 통과할 때 발생하는 수준의 진동량 이상에서만 웨이크업 회로를 구동하도록 하는 경우, 톨게이트 구간에서만 웨이크업 회로가 동작하도록 함으로써 웨이크업 회로부의 동작 시간을 최소화하여 배터리 소모량을 극소화할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 진동 감지수단으로서 압전소자를 사용하여 차량진동으로 인해 압전소자에서 발생되는 전기신호를 진동 감지부의 구동전원으로 사용함으로써 절전모드에서 실질적인 전력 소모가 0에 가까워 배터리를 보다 장기간 사용할 수 있도록 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 노변 기지국으로부터 송출되는 신호에 상응하는 감지신호를 발생시키는 신호 수신부, 상기 신호 수신부로부터 감지신호가 수신되는 경우 대기 상태의 온 보드 유닛 본체를 절환시키는 웨이크업 회로부, 차량의 일측에 설치되어 차량의 진동량을 검출하고, 검출 된 차량의 진동량이 미리 설정된 기준을 초과하는 경우 진동 감지신호를 출력하는 진동 감지수단 및 상기 진동 감지수단과 웨이크업 회로부 간에 설치되어 상기 진동 감지수단으로부터 진동 감지신호가 수신되는 경우 상기 웨이크업 회로부를 동작시키는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 감지수단을 이용한 온 보드 유닛의 이중 절전장치가 제공된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일측면에 따르면, 노변 기지국으로부터 송출되는 신호에 상응하는 감지신호를 발생시키는 신호 수신부, 상기 신호 수신부로부터 감지신호가 수신되는 경우 웨이크업 신호를 출력하는 웨이크업 회로부, 차량의 일측 또는 온 보드 유닛의 내부 일측에 설치되어 차량의 진동량을 검출하고, 검출된 차량의 진동량이 미리 설정된 기준을 초과하는 경우 진동 감지신호를 출력하는 진동 감지수단 및 상기 웨이크업 회로부 및 진동 감지수단으로부터 웨이크업 신호 및 진동 감지신호가 모두 수신되는 경우에 스위칭 대기 상태의 온 보드 유닛 본체를 절환시키는 스위칭 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 감지수단을 이용한 온 보드 유닛의 이중 절전장치가 제공된다.

여기서, 상기 진동 감지수단은 상기 웨이크업 회로부의 동작 후 일정 시간 이상 차량의 진동이 감지되지 않는 경우 스위치 오프 제어신호를 상기 스위치부로 전송하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 진동 감지수단은 차량의 진동에 상응하는 전기신호를 출력하는 압전센서 및 상기 압전소자에서 출력되는 전기신호가 기준값을 초과하는 경우 진동 감지신호를 출력하는 진동 감지부를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 진동 감지부는 차량 진동 시 상기 압전센서로부터 인가되는 전기신호에 의해 구동되는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 진동 감지신호를 출력하기 위한 차량 진동량의 기준값은 차량이 ETCS 레인 상에 형성된 요철면을 통과할 때 발생되는 진동량에 기초하여 결정되는 것이 더욱 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 진동 감지수단을 이용하여 차량의 진동량이 기준값 이상인 경우에만 웨이크업 회로부를 구동하는 이중 절전회로를 제공함으로써 온 보드 유닛의 전력 소모량을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, ETCS 레인 상에 형성된 요철면을 통과할 때 발생하는 수준의 진동량 이상에서만 웨이크업 회로를 구동하도록 하는 경우, 톨게이트 구간에서만 웨이크업 회로가 동작하도록 함으로써 웨이크업 회로부의 동작 시간을 최소화하여 배터리 소모량을 극소화할 수 있는 장점이 있다.

또한, 진동 감지수단으로서 압전소자를 사용하여 차량진동으로 인해 압전소자에서 발생되는 전기신호를 진동 감지부의 구동전원으로 사용함으로써 절전모드에서 실질적인 전력 소모가 0에 가까워 배터리를 보다 장기간 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 온 보드 유닛의 이중절전 구조를 도시한 것이다. 도 2의 실시예에서는 노변 기지국장치와의 통신 방식으로서 적외선 통신 방식을 예시적으로 설명하고 있으나, 그 외에 RF 방식을 이용하는 경우에도 동일하게 적용가능하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 온 보드 유닛의 이중절전 구조는 웨이크업 회로부(10), 진동 감지수단(30) 및 스위치부(40)에 의해 구현된다.

웨이크업 회로부(10)는 미도시된 노변 기지국으로부터 송출되는 적외선 신호에 상응하는 감지신호를 발생시키는 적신호 수신부(11)와 적신호 수신부(11)로부터 감지신호가 수신되는 경우 대기 상태의 온 보드 유닛 본체를 절환시키는 웨이크업 회로부(12)로 구성되는 것으로서 이는 도 1의 종래기술과 동일하다.

진동 감지수단(30)은 차량의 일측 또는 온 보드 유닛의 내부에 설치되어 차량의 진동량을 검출하고, 검출된 차량의 진동량이 미리 설정된 기준을 초과하는 경우 진동 감지신호를 출력하는 것으로서, 차량의 진동에 상응하는 전기신호를 출력하는 압전센서(31)와 압전센서(31)에서 출력되는 전기신호가 기준값을 초과하는 경우 진동 감지신호를 출력하는 진동 감지부(32)를 포함하여 구성된다.

본 실시예에서는 차량의 진동을 감지하기 위한 감지 센서로서 압전 센서를 예시적으로 설명하였으나 그 외에 가속도 센서, 자이로 센서, 중력 센서 등 각종 센서를 사용하는 것이 가능하다. 다만, 압전 센서를 이용하는 경우 차량 진동에 따라 압전 센서에서 발생되는 전기신호를 진동감지부(32)의 구동전원으로 사용할 수 있다는 점에서 압전소자를 사용하는 것이 온 보드 유닛의 배터리의 전력 소모 최소화라는 본 발명의 목적에 보다 부합될 것이다.

스위치부(40)는 진동 감지수단(30)과 웨이크업 회로부(10) 간에 결합되어 진동 감지수단(30)으로부터 진동 감지신호가 수신되는 경우 웨이크업 회로부(10)를 동작시킨다.

여기서, 미리 설정된 기준 즉, 진동 감지신호를 출력하기 위한 차량 진동량의 기준값은 차량의 운행을 감지하기 위한 정도의 수준과 톨게이트의 ETCS 레인의 노면 상에 설치된 요철면을 차량이 통과할 때 발생되는 정도의 수준 중 어느 하나일 수 있다.

전자의 경우 차량이 운행중인 경우 압전센서(31)가 외부 진동에 의해 전압을 발생시키고, 잔동 감지부(32)가 발생한 전압을 감지해 차량 운행 시점을 파악한 후 차량 운행이 감지된 시점부터 일정 시간동안 온 보드 유닛 본체(20)를 구동하며, 차량 정지가 일정시간 이상 감지되면 모든 동작을 정지하고 절전모드로 진입하게 된다.

후자의 경우에는 차량이 노면이 양호한 도로를 주행하여 톨게이트의 ETCS 레인 상의 요철면 통과시의 진동량보다 작은 진동만이 발생하였다고 가정하면 웨이크업 회로는 전혀 동작하지 않다가 ETCS 레인 상의 요철면 통과시에 동작한 후 일정시간 경과 후 다시 절전모드로 진입하게 된다. 차량이 주행 중에 과속 방지턱 등 을 통과하는 경우에는 차량 진동이 클 수 있으므로 이러한 경우에도 웨이크업 회로부(10)가 일시 동작한 후 기준 시간 경과 시 다시 비활성화된다.

도 3은 본 발명에 따른 이중절전 장치를 이용하여 차량 통행료 결제 처리가 이루어지는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 차량 진동을 검출하기 위한 구성 즉, 진동 감지수단(30) 외의 모든 회로가 비활성화된 초절전 상태에서 진동 감지수단(30)만이 구동되고(S300), 그에 따라 진동 감지수단(30)에 의해 차량의 진동량이 검출된다(S310). 이 때, 상술한 바와 같이, 웨이크업 회로부(10)는 비활성화된 상태이며, 진동 감지부(32)만이 동작하게 되는데 진동 감지부(32)의 동작에 소요되는 전력은 웨이크업 회로부(10)에 의해 소모되는 전력보다 훨씬 작으므로 전력 소모가 현저하게 감소될 뿐 아니라, 상술한 바와 같이 압전센서(31)를 이용하는 경우 압전센서(31)에서 발생되는 전압으로 진동 감지부(32)를 구동하는 경우 전력 소모가 거의 없게 된다. 따라서, 특히, 축전기를 사용하는 무배선 타입의 온 보드 유닛에 매우 적합한 특징을 갖는다.

진동 감지부(32)는 검출된 차량의 진동량과 미리 설정된 기준값을 비교하여 차량의 진동량이 더 큰 경우 웨이크업 회로부(10)를 구동시킨다(S320). 상술한 바와 같이, 기준값은 차량 운행 감지 또는 요철면 통과에 따라 달라질 수 있으며, 요철면 통과의 경우 소형 차량의 저속 운행 시에 발생되는 정도의 진동량으로 설정하는 것이 바람직할 것이다.

웨이크업 회로부(10)의 동작이 개시되면 타이머를 초기화하여 웨이크업 회로 의 동작 시간을 계수하고(S330), 동작 시간을 계수하여 기준시간을 초과한 경우 웨이크업 회로부(10)가 다시 비활성화된다(S340).

웨이크업 회로부(10)의 동작이 개시된 후 동작 시간을 계수하여 기준시간이 경과하지 않은 상태에서 적외선 신호가 수신되면 웨이크업 회로부(10)는 온 보드 유닛 본체를 구동하고(S350), 이에 따라 온 보드 유닛 본체는 노변 기지국장치와의 통신을 통해 통행료 결제처리를 수행하게 된다(S360).

통행료 결제처리가 완료되면 온 보드 유닛 본체는 다시 비활성화되어 대기상태로 돌아가게 된다(S370). 이때, 웨이크업 회로부(10)도 비활성화되어 초절전 상태를 유지하게 된다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 온 보드 유닛의 이중절전 구조를 도시한 것이다.

제 2 실시예는 차량의 진동 감지시에만 웨이크업 회로부(10)를 구동하여 2단계로 온 보드 유닛 본체(20)의 동작을 제어하는 제 1 실시예와 달리 차량의 진동 감지신호와 웨이크업 신호가 모두 감지되는 경우에만 온 보드 유닛 본체(10)를 구동시키도록 하는 것이 특징이다.

즉, 웨이크업 회로부(10)와 진동 감지수단(30)의 출력단이 스위칭 제어부(50)의 입력단에 연결되고 스위칭 제어부(50)의 출력단이 온 보드 유닛 본체(20)의 전원 제어입력단에 연결된다.

스위칭 제어부(50)는 2개의 입력신호를 갖고 2개의 입력신호가 모두 HIGH인 경우 HIGH신호를 출력하는 낸드 게이트(51)와 낸드 게이트(51)에서 HIGH 신호가 출력되는 경우 동작하여 온 보드 유닛 본체(20)를 구동하는 스위치부(53)를 포함하여 구성될 수 있다.

제 2 실시예에서 앤드 게이트(51)와 스위치부(53)를 포함하는 스위칭 제어부(50)의 구성은 예시적인 것으로서, 웨이크업 신호와 진동 감지신호가 둘다 수신되는 경우에만 온 보드 유닛 본체(20)를 구동하기 위한 각종 회로가 적용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이중절전 장치를 이용하여 차량 통행료 결제 처리가 이루어지는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 차량 진동을 검출하기 위한 진동 감지수단(30)과 웨이크업 을 위한 적외선 신호 수신을 위한 웨이크업 회로부(10)만이 구동되고(S500, S510), 그 외의 모든 회로가 비활성화된 상태에서 진동 감지수단(30)에 의해 차량의 진동량이 검출된다(S520). 즉, 제 1 실시예와 달리 제 2 실시예에서는 진동 감지수단(30)과 웨이크업 회로부(10)가 같이 활성화된 상태에서 차량의 진동 감지와 웨이크업 신호 검출이 동시에 이루어지게 된다.

진동 감지부(32)는 검출된 차량의 진동량과 미리 설정된 기준값을 비교하여 차량의 진동량이 더 큰 경우 타이머를 초기화하여 웨이크업 회로의 동작 시간을 계수하고 동작 시간을 계수하여 기준시간을 초과한 경우 차량 진동량 검출을 위한 S520단계로 되돌아가고, 기준시간 내에 웨이크업을 위한 적외선 신호가 수신되면 온 보드 유닛 본체(20)를 구동시킨다(S530, S540). 상술한 바와 같이, 기준값은 차량 운행 감지 또는 요철면 통과에 따라 달라질 수 있으며, 요철면 통과의 경우 소형 차량의 저속 운행 시에 발생되는 정도의 진동량으로 설정하는 것이 바람직할 것이다.

온 보드 유닛 본체는 노변 기지국장치와의 통신을 통해 통행료 결제처리를 수행하게 되고(S550), 통행료 결제처리가 완료되면 온 보드 유닛 본체는 다시 비활성화되어 대기상태로 돌아가게 된다(S560).

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

도 1은 종래 온 보드 유닛의 절전 구조를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 온 보드 유닛의 이중절전 구조를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이중절전 장치를 이용하여 차량 통행료 결제 처리가 이루어지는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 온 보드 유닛의 이중절전 구조를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이중절전 장치를 이용하여 차량 통행료 결제 처리가 이루어지는 과정을 도시한 흐름도이다.

<주요도면부호에 관한 설명>

10 : 웨이크업 회로부 11 : 적외선 수신부

12 : 웨이크업 신호 감지부 20 : 온 보드 유닛 본체

30 : 진동 감지수단 31 : 압전센서

32 : 진동 감지부 40, 53 : 스위치부

50 : 스위칭 제어부 51 : 낸드 게이트

Claims (5)

1. 진동 감지수단을 이용한 온 보드 유닛(On-Board Unit)의 이중 절전장치에 있어서,

   노변 기지국으로부터 송출되는 신호에 상응하는 감지신호를 발생시키는 신호 수신부;

   상기 신호 수신부로부터 감지신호가 수신되는 경우 대기 상태의 온 보드 유닛 본체를 절환시키는 웨이크업 회로부;

   차량의 일측 또는 온 보드 유닛의 내부 일측에 설치되어 차량의 진동량을 검출하고, 검출된 차량의 진동량이 미리 설정된 기준을 초과하는 경우 진동 감지신호를 출력하는 진동 감지수단; 및

   상기 진동 감지수단과 웨이크업 회로부 간에 설치되어 상기 진동 감지수단으로부터 진동 감지신호가 수신되는 경우 상기 웨이크업 회로부를 동작시키는 스위치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 감지수단을 이용한 온 보드 유닛의 이중 절전장치.
2. 진동 감지수단을 이용한 온 보드 유닛(On-Board Unit)의 이중 절전장치에 있어서,

   노변 기지국으로부터 송출되는 신호에 상응하는 감지신호를 발생시키는 신호 수신부;

   상기 신호 수신부로부터 감지신호가 수신되는 경우 웨이크업 신호를 출력하는 웨이크업 회로부;

   차량의 일측 또는 온 보드 유닛의 내부 일측에 설치되어 차량의 진동량을 검출하고, 검출된 차량의 진동량이 미리 설정된 기준을 초과하는 경우 진동 감지신호를 출력하는 진동 감지수단;

   상기 웨이크업 회로부 및 진동 감지수단으로부터 웨이크업 신호 및 진동 감지신호가 모두 수신되는 경우에 스위칭 대기 상태의 온 보드 유닛 본체를 절환시키는 스위칭 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 감지수단을 이용한 온 보드 유닛의 이중 절전장치.
3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,

   상기 진동 감지수단은

   차량의 진동에 상응하는 전기신호를 출력하는 압전센서; 및

   상기 압전센서에서 출력되는 전기신호가 기준값을 초과하는 경우 진동 감지신호를 출력하는 진동 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 감지수단을 이용한 온 보드 유닛의 이중 절전장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 진동 감지부는 차량 진동 시 상기 압전센서로부터 인가되는 전기신호에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 진동 감지수단을 이용한 온 보드 유닛의 이중 절전장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 진동 감지신호를 출력하기 위한 차량 진동량의 기준값은 차량이 ETCS 레인 상에 형성된 요철면을 통과할 때 발생되는 진동량에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 진동 감지수단을 이용한 온 보드 유닛의 이중 절전장치.

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