KR20170098395A - 자가발전 자전거 무인대여 서비스 제공 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 자가발전 자전거 무인대여 서비스 제공 시스템 및 방법은 사용자가 자전거를 이용하며 생산하는 에너지를 축전하였다가 자전거 반환 시에 축전된 전력을 수거하여 공원 내 전력시설에 공급해 에너지 사용 절감 효과를 얻고 사용자는 발전된 전력만큼 요금 할인이나 포인트 적립 등을 통해 이득을 볼 수 있는 시스템 및 방법이다. 모바일 연동을 통해 사용자에게 서비스 이용 정보, 건강 정보나 CO₂절감량 등의 제공을 통해 서비스 이용을 장려하고 운영의 자동화 등을 통해 운영비용을 절감 할 수 있다.
또한, 친환경 교통수단인 자전거를 통해 전력을 생산하여 공원 내 전력 시설에 공급하고 사용자로 하여금 환경보호와 에너지 절약에 일조하였다는 자부심을 가지게 하여 서비스 이용을 장려한다는 점에서 기존의 자전거 대여 서비스 대비 경제성 뿐 만 아니라 일반인에게 에너지 절약 인식을 심어줄 수 있다는 장점을 가지고 있다.
또한, 친환경 교통수단인 자전거를 통해 전력을 생산하여 공원 내 전력 시설에 공급하고 사용자로 하여금 환경보호와 에너지 절약에 일조하였다는 자부심을 가지게 하여 서비스 이용을 장려한다는 점에서 기존의 자전거 대여 서비스 대비 경제성 뿐 만 아니라 일반인에게 에너지 절약 인식을 심어줄 수 있다는 장점을 가지고 있다.
Description
본 발명은 에너지생산 및 이용 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공원내 무인대여 자전거 사용자가 자전거를 이용하면서 만들어 내는 에너지를 자전거 내에 축전하였다가 반환 시에 축전된 전력을 수거하여 공원 내 전력시설에 공급, 에너지 사용 절감 효과를 얻고 사용자는 발전된 전력만큼 요금 할인이나 포인트 적립 등을 통해 이득을 볼 수 있으며 또한 여기에 블루투스를 통한 모바일 연동을 통해 사용자에게 서비스 이용 정보, 소모 칼로리 같은 건강 정보와 CO₂절감 량 등의 정보 제공을 통해 사용자의 서비스 이용을 장려하고 서비스 운영의 자동화 등을 통해 운영비용을 절감 할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 가속화되고 있는 지구 온난화로 인하여 지구촌에는 가상이변이 수시로 발생하고 있다. 지구 온난화의 대표적인 요인은 이산화탄소의 증가인데 최근 세계 각국은 이산화탄소의 저감을 위하여 최근 Post-2020 신기후체계 협약(파리협약)을 하게 되었다. 우리나라도 근래에 들어 차량이 증가하여 교통체증 및 환경오염이 심해지는 등의 이유로 인해 근거리 이동에는 자전거가 점차 많이 이용되고 있으며 "저탄소 녹색성장"의 일환인 '자전거타기 운동'이 전국적으로 전개되고 있는 추세이다.
자전거는 운행에 따른 환경오염의 걱정이 없고, 이용자의 건강에도 도움이 되는 교통수단으로서, 도로 공간 이용이 효율적이고 도로가 혼잡할 때에도 개인의 이동성을 높여 줄 수 있는 장점을 지닌다.
따라서, 자동차 에너지 소비로 인한 환경저해, 출퇴근 시 운동, 고유가로 인한 소비억제 등을 목적으로 자전거 이용이 활성화되면서 자전거 보관시설물이 운영되고 있으나 종래 자전거 대여 보관시설물 및 시스템을 보면, 일반적으로 평면 주륜용 1단, 2단 거치대에 자전거를 보관하도록 되어 있으며 사전 또는 현장에서 등록을 하고 정해진 시간만큼 주행하는 형태로 운영이 되고 있다.
그 결과 사용자의 운동에너지가 버려지고 있으며 단거리 이동수단 사용에 대한 유인이 부족한 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자가 요금을 지급하고 자전거를 대여 및 반환 시에 축전된 전력을 회수하기 위한 장치가 구비되어, 사용자의 운동에너지를 전력으로 변환하고 사용자의 편의를 위하여 모바일 연동 할 수 있는 자가발전 무인대여 서비스 시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자가발전 자전거 무인대여 서비스 제공 시스템 및 방법은, 사용자가 요금을 지급하고 자전거를 대여 한 경우 전력을 충전하기 위한 장치와 반환 시에 축전된 전력을 회수하기 위한 장치가 구비되어 있는 자전거 거치대(이하 거치대)와 사용자의 움직임을 전력으로 변환할 수 있는 발전기 및 전력 변환·계산 회로, 축전지 와 모바일 연동, 사용자의 편의를 위한 제어장치와 센서 등이 내장되어있는 발전모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 전력을 충전하기 위한 장치는 사용자가 서비스를 이용하는 동안 자전거에 부착된 발전기를 통해 생산된 전력이 축전지에 저장되는 것을 특징으로 한다.
상기 발전모듈 내의 제어장치는 탑재된 센서를 통해 발전량, 분당회전수 등의 정보를 바탕으로 연결된 블루투스모듈과 LCD디스플레이를 통해 모바일 기기 혹은 사용자에게 이동거리, 속도, 소모 칼로리, CO₂절감 량 등의 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 거치대는 사용자가 거치대에 부착된 인터페이스를 통해 사용 시간 등을 입력하고 요금을 지급하면 장금장치가 풀리며, 사용자가 자전거를 반환할 시 자전거의 발전모듈부터 전송 받은 발전량 등의 정보를 바탕으로 할인료를 계산하여 제어장치에 전달하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 자가발전 자전거 무인대여 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
환경과 에너지 측면에서, 자전거는 승용차 대비 km당 약 210g 정도의 CO2 절감 효과를 가지게 되며 본 발명에서는 자전거를 대여할 때 사용자가 발전한 양에 따라 할인이 가능하므로 강변 자전거로, 통근자가 많은 구역에 설치한다면 지자체의 온실가스 배출 감소를 기대할 수 있는 효과가 있다.
그리고 자전거에 배터리를 부착해 거치대에 연결되면 가로등과 같은 공공시설로 전기를 보내게 되는데, 이로서 자전거 대여 설비에 사용되는 전기나 도처의 가로등과 같은 시설물들의 전기 수요는 일정량 이상 충당하는 것이 가능한 효과가 있다.
또한, 접근성과 인센티브 측면에서, 사용자에게 칼로리 소모량과 절감하는 CO2 양을 중앙의 LCD 화면에 보여줌으로서 운동량 체크가 가능하며 흥미 유발로 인한 사용자의 증가, 할인을 통해서 저렴한 가격에 서비스를 제공하므로 이용량의 증가를 기대할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 자가발전 자전거 무인대여 시스템 구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 발전모듈 제어장치
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 발전모듈 충전장치
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 사용자 인터페이스 화면
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 거치대 충전을 위한 Boost-up Converter
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 FDTI Serial 드라이버를 사용한 통
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 발전모듈 제어장치
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 발전모듈 충전장치
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 사용자 인터페이스 화면
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 거치대 충전을 위한 Boost-up Converter
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 FDTI Serial 드라이버를 사용한 통
이하 본 발명에 의한 자가발전 자전거 무인대여 시스템 및 방법의 구성을
첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 자가발전 자전거 무인대여 시스템 구성도이다.
¹발전모듈, 자전거에 부착되는 부분이며 기존 자전거와의 호환성 및 경제성을 고려하여 기존 자전거에 부착 가능한 모듈로서 설계하였다.
²자전거 뒷바퀴 휠에 부착할 발전기, 레버를 부착하여 사용자의 의사에 따라 분리할 수 있도록 설계하였다.
³홀센서, 기존의 자전거 속도계와 동일한 원리, 휠에 부착된 자석의 움직임을 감지하여 제어장치()에 바퀴의 회전 정보를 전달한다.
⁴충전, 전압 조절 및 전력계산회로, 발전기로부터 발전된 전력을 축전지 전압에 알맞게 변환 및 전지의 과 충전 방지, 저항 사이의 전압 강하 및 분압저항을 통해 전압 감지,제어장치에 발전량 정보 전달, 모바일 사용자의 기기 충전을 위해 모바일 충전회로를 구비하였다.
발전기로부터 발전된 전력을 리튬 이온 전지에 저장하는 역할을 한다.
발전모듈 제어장치 발전량, 회전속도 등의 정보를 바탕으로 이동거리, 속도, 소모 칼로리,CO₂절감 량 등을 계산, 블루투스 모듈(¹)을 통해 사용자의 모바일기기(¹) 혹은 LCD디스플레이()에 전송, 거치대와 연결될시 ISP통신(¹²)을 통해 거치대에 총 발전량 등을 전송, 거치대 제어장치(¹³)
로부터 전송받은 이용시간 초과 시 장금장치() 작동, 자전거 도난 방지를 하는 역할을 한다.
사용자 인터페이스, 이동거리 및 소모 칼로리 리셋, 목표치 설정 등의 서비스를 제공하는 역할을 한다.
장금장치, 자전거 뒷바퀴 휠에 부착, 사용시간 초과 시 사용자에게 알람을 통해 장금장치 작동 경고, 도난방지를 위해 휠의 회전을 막는 장금장치 작동을 하는 역할을 한다.
LCD 디스플레이, 모바일 기기를 사용하지 않는 사용자를 위해 이동거리, 속도, 소모 칼로리, CO₂절감 량 등의 정보를 사용자에게 제공할 수 있도록 한다.
¹사용자의 모바일기기(¹)와 블루투스 모듈을 통하여 통신하도록 한다.
¹¹전력 커넥터, 사용자가 거치대에 자전거를 반납 할 시 자동으로 연결, 거치대의 전력 회수 장치에 전력을 전달할 수 있도록 한다.
¹²거치대 제어장치(¹³)와 ISP통신을 하기 위한 커넥터 역시 사용자가 거치대에 자전거를 반납 할 시 자동으로 연결, 거치대로부터 이용시간 등의 정보를 전송받고 발전량 정보를 전달하는 역할을 한다.
¹³거치대 제어장치, 발전모듈 제어장치와 ISP통신을 통해 이용시간 등의 정보를 전달, 자전거 회수 시 발전량 정보를 전달받아 할인료 계산, 연결 장치(¹)로부터 자전거의 연결여부 감지, 거치대 잠금장치 및 전력 회수 회로(¹⁴)작동, 거치대 LCD디스플레이(¹)를 통해 사용자에게 서비스 이용 방법, 요금 등의 정보를 제공하는 역할을 한다.
¹⁴자전거에 설치된 리튬 이온 전지()로부터 전력을 회수할 전력 회수 회로, 전력 탱크의 충전을 위한 부스트 업 회로, 과충전 방지 회로 등으로 구성된다.
¹전력 탱크, 사용자가 발전한 전력을 저장하였다가 필요시에 전력시설에 공급할 수 있도록 한다.
¹거치대 사용자 인터페이스, 이용시간 입력, 반환여부 선택 등의 서비스를 제공하는 역할을 한다.
¹거치대 LCD디스플레이, 이용자에게 서비스 이용방법, 요금, 할인료 등의 정보를 제공하는 역할을 한다.
¹연결 장치, 자전거의 반환 여부를 감지하는 스위치 및 장금장치로 구성된다.
¹사용자 모바일 기기, 사용자는 블루투스 통신을 통해 이동거리, 속도, 소모 칼로리, CO₂절감량 등을 전송받고 사용자는 운동 루틴이나 목표치 등을 입력하여 서비스 이용, 서비스 이용자의 등록을 통하여 포인트 적립을 할 수 있도록 한다.
²사용자가 요금을 지급하고 자전거를 대여 및 자전거 반환 시에 축전된 전력을 회수하기 위한 장치(¹⁴)가 구비되어 있는 자전거 거치대로 구성된다.
²¹전력 변환·계산 회로(⁴), 제어장치(), 블루투스 모듈(¹), 사용자 인터페이스() 등이 내장된 모듈로 구성된다.
²²발전기(²) 및 도난 방지를 위한 잠금장치()로 구성된다.
²³휠에 부착된 자석의 움직임을 감지하여 모듈(²¹) 내 제어장치()에 바퀴의 회전 정보를 전달하는 역할을 한다.
²⁴발전기로부터 생산된 전력을 리튬 이온 전지()에 저장하는 역학을 한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의하여 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있음은 자명하다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
Claims (4)
- 기존 자전거와의 호환성 및 경제성을 고려하여 기존 자전거에 부착하며 동력을 생성하는 발전모듈부와;
상기 발전모듈부로부터 발전된 전력을 충전, 전압 조절 및 전력계산, 저장할 리튬 이온 전지의 전압에 알맞게 변환 및 과 충전 방지, 모바일 사용자의 기기 충전을 위한 모바일 충전장치와;
상기 발전모듈 제어장치의 발전량, 회전속도 등의 정보를 바탕으로 이동거리, 속도, 소모 칼로리, CO₂절감 량 등을 계산, 블루투스 모듈을 통해 사용자의 모바일기기와 디스플레이에 전송하는 거치대와;
상기 제어부에 상단에 설치되어 사용자의 모바일기기와 통신할 수 있는 블루투스 모듈;
사용자간의 커뮤니케이션이 가능하도록 하는 모바일 어플리케이션 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전 자전거 무인대여 서비스 제공 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 사용자인터페이스는,
자전거에 부착된 발전기로부터 얻은 전력을 계산 및 저장하는 제어부;
상기 제어부의 일측에 구비되어, 홀센서를 통해 계산된 속도, 전압.전류 센서를 통해 계산된 전력을 디스플레이하는 표시부로 구성되는 것을 특징으로 하는 자가발전 자전거 무인대여 서비스 제공 시스템 - 제1항에 있어서 상기 거치대는, 도킹시 자전거와의 I2C 통신을 통해 전력량, 사용시간 등의 정보를 수신하는 수신부;
제공받은 정보를 바탕으로 요금계산, 사용자 인센티브를 지급하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 자가발전 자전거 무인대여 서비스 시스템 - 제 1항에 있어서,
상기 사용자 모바일 기기는 블루투스 통신을 통해 이동거리, 속도, 소모 칼로리, CO₂절감량 등의 정보를 읽고 변환하여 사용자에게 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 자가발전 자전거 무인대여 서비스 시스
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|---|---|---|---|---|
| CN108057235A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-05-22 | 上品家武汉有限公司 | 智能共享骑马机健身系统及装置 |
| WO2020013359A1 (ko) * | 2018-07-12 | 2020-01-16 | 유학성 | 물품 찾기 서비스 시스템 및 운영 방법 |
| KR20210130436A (ko) * | 2020-04-22 | 2021-11-01 | 양영석 | 자가발전 장치를 이용한 대중교통용 전력 생산 및 마일리지 제공 시스템 |
| CN115195929A (zh) * | 2022-07-15 | 2022-10-18 | 湖南山地电动车有限公司 | 一种具有势能回收功能的高续航山地电动车 |
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2016
- 2016-02-20 KR KR1020160020112A patent/KR20170098395A/ko unknown
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN115195929B (zh) * | 2022-07-15 | 2023-11-28 | 湖南山地电动车有限公司 | 一种具有势能回收功能的高续航山地电动车 |
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