KR20220000738A - 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템 및 방법 - Google Patents

스마트락 단말기의 배터리 충전시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

대여소를 이용하는 공유 자전거에 탑재된 스마트락(Smart Lock) 단말기들끼리 배터리를 상호 무선 충전하여 배터리의 교체 주기를 연장하고, 배터리의 미교체로 인한 유지보수 비용을 절감할 수 있도록 한 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템 및 방법에 관한 것으로서, 반납시 스마트락 단말기는 대여소 비콘으로부터 전송된 다른 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 확인하여 무선충전을 위한 마스터 또는 슬레이브 충전모드를 판단하고, 충전모드 판단정보를 대여소 비콘으로 전송하며, 대여소 비콘으로부터 전송된 무선충전 설정정보에 따라 무선충전 역할을 설정한 후 내장된 배터리를 충전하거나 다른 스마트락 단말기의 배터리를 충전해주며, 대여소 비콘은 최종 반납 스마트락 단말기에 이전에 반납된 모든 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 전송하고, 스마트락 단말기에서 전송된 충전모드 판단정보에 따라 스마트락 단말기 및 무선충전 역할을 하는 스마트락 단말기에 무선충전 설정정보를 전송하여, 대여소에 반납된 모든 스마트락 단말기의 배터리의 잔량을 평준화하여, 전체적인 배터리 교체시기를 연장시킨다.

Description

스마트락 단말기의 배터리 충전시스템 및 방법{Battery charging system and method of smart lock terminal}
본 발명은 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 대여소를 이용하는 공유 자전거에 탑재된 스마트락(Smart Lock) 단말기들끼리 배터리를 상호 무선 충전하여 배터리의 교체 주기를 연장하고, 배터리의 미교체로 인한 유지보수 비용을 절감할 수 있도록 한 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 친환경 이동수단의 하나로 자전거, 전기 자전거, 공유 자전거, 공유 전기 자전거 등이 사용되고 있으며, 이러한 이동수단은 최근 취미활동은 물론 운동기구로서도 활용되면서 널리 보급되어 있다. 이하, 자전거라 함은 일반 개인 자전거, 전기 자전거, 공유 자전거 및 공유 전기 자전거를 통칭한다.
특히, 자전거의 원활한 이용 및 장려를 위하여 집 주변이나 각 지역단체에서 마련된 지하철역이나 버스정류장 등과 같은 공공장소에는 자전거 거치대(대여소)가 구비된다.
자전거는 누구나 쉽게 사용할 수 있음은 물론 다른 이동수단에 비해 가벼운 장점이 있는 반면, 아직 등록제가 활성화되지 않은 우리나라에서는 고유번호 등 인식을 위한 별도의 표시가 없어 도난이나 분실이 높은 단점을 가진다.
이러한 자전거의 도난이나 분실을 방지하지 하기 위해 근래에는 잠금장치를 스마트락 단말기로 구현하고, 이를 자전거의 소정 위치에 장착하고, 통신을 통해 대여 및 반납 처리를 하며, 대여 및 반납 처리 동작에 따라 자동으로 잠금장치를 개폐한다.
스마트락 단말기에는 동작 전원을 공급하기 위한 배터리가 내장되며, 이러한 배터리의 교체주기는 기본적으로 약 60일 정도로 설정되지만, 자주 사용하는 자전거나 운영환경에 따라 배터리의 소모량이 달라 일부분의 스마트락 단말기는 배터리의 사용일이 60일을 보장하지 못하는 경우도 많다.
스마트락 단말기에 장착된 배터리는 서비스 담당자가 스마트락 단말기로부터 배터리를 분리하고 다른 배터리로 교체를 하는 방식을 사용하므로 유지보수 비용이 많이 소요된다. 아울러 스마트락 단말기로부터 배터리를 분리할 때 커넥터 또는 전원 케이블의 손상 등을 유발하여, 추가 유지보수 비용도 발생하는 문제가 있다.
일부 공유 자전거에는 허브다이나모를 활용한 충전 장치가 장착된 경우도 있으나, 그 충전 효율이 높지 않아 배터리는 미리 설정된 교체주기에 교체해주는 방식을 주로 활용한다.
아울러 스마트락 단말기의 배터리를 교체하기 위해서는 관리 서버에서 각각의 스마트락 단말기의 배터리 교체시기를 관리해야 하는 불편함도 있다.
한편, 상기와 같은 배터리 교체의 문제를 해결하기 위해서 자전거 잠금장치를 충전하는 종래기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 은 자전거를 잠금하기 위한 잠금장치로 전원 공급과 전력선 통신 및 잠금 기능을 동시에 처리할 수 있어 간단한 구성으로 구현할 수 있고, 잠금 상태에서 안정적으로 배터리 충전하고, 자전거 단말에서 구동 전원을 안정적으로 확보할 수 있다. 또한, 거치대에 잠금된 자전거 도난을 방지할 수 있을 뿐 아니라 자전거를 자기 잠금 시 단선 감지하여 경보할 수 있으며, 단일 거치대에 복수의 자전거를 체인 연결하여 잠금할 수 있어 주차 공간을 효율적으로 이용하고 잠금장치의 하드웨어 구성을 줄일 수 있다.
그러나 이러한 종래기술은 배터리의 충전을 위해 별도의 전력선 통신 방식을 이용하므로, 충전용 전력선을 잠금장치에 구비해야 하는 복잡함이 있다.
대한민국 공개특허 10-2012-0010156(2012.02.02. 공개)(충전식 자전거 잠금장치 및 그 제어방법)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 공유 자전거에 장착된 스마트락 단말기의 배터리 교체에 따른 문제점 및 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 대여소를 이용하는 공유 자전거에 탑재된 스마트락(Smart Lock) 단말기들끼리 배터리를 상호 무선 충전하여 배터리의 교체 주기를 연장하고, 배터리의 미교체로 인한 유지보수 비용을 절감할 수 있도록 한 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 반납된 자전거에 탑재된 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 검출하여, 가장 잔량이 많은 스마트락 단말기를 마스터(master)로 설정하고, 가장 잔량이 적은 스마트락 단말기를 슬레이브(slave)로 설정하여, 마스터에서 슬레이브를 무선으로 충전하는 방식으로 배터리를 충전하여, 전체 스마트락 단말기의 배터리 잔량의 평준화를 구현하고, 이를 통해 공유 자전거의 사용 시간을 공평화하여 공유 자전거의 수명 연장도 도모할 수 있도록 한 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "스마트락 단말기의 배터리 충전시스템"은,
자전거에 장착되며, 반납시 대여소에 설치된 대여소 비콘으로부터 전송된 다른 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 확인하여 무선충전을 위한 마스터 또는 슬레이브 충전모드를 판단하고, 충전모드 판단정보를 대여소 비콘으로 전송하며, 대여소 비콘으로부터 전송된 무선충전 설정정보에 따라 무선충전 역할을 설정한 후 내장된 배터리를 충전하거나 다른 스마트락 단말기의 배터리를 충전해주는 스마트락 단말기; 및
상기 스마트락 단말기에 반납된 모든 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 전송하고, 상기 스마트락 단말기에서 전송된 충전모드 판단정보에 따라 상기 스마트락 단말기 및 무선충전 역할을 하는 스마트락 단말기에 무선충전 설정정보를 전송하는 대여소 비콘을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스마트락 단말기는 대여소 위치 정보 및 배터리 잔량을 전송하며, 상기 대여소 비콘으로부터 전송된 다른 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 확인하여 무선충전을 위한 마스터 또는 슬레이브 충전모드를 판단하고, 충전모드 판단정보를 대여소 비콘으로 전송하며, 대여소 비콘으로부터 전송된 무선충전 설정정보에 따라 무선충전 모드를 제어하는 메인 보드; 상기 메인 보드의 제어에 따라 마스터 또는 슬레이브 충전모드를 설정하고, 마스터 충전모드 설정시 배터리에 충전된 전력을 무선으로 송신하며, 슬레이브 충전모드 설정시 다른 마스터 스마트락 단말기로부터 무선으로 송신된 전력을 수신하여 상기 배터리를 충전하는 무선 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스마트락 단말기는 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하여 상기 배터리를 충전하는 태양광 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스마트락 단말기는 상기 대여소 비콘으로부터 마스터 또는 슬레이브 설정 정보가 수신되지 않으면, 무선 충전 동작을 수행하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스마트락 단말기는 공유된 배터리 잔량과 자신의 배터리 잔량을 비교하여, 그 대소 유무로 자신의 충전모드와 충전대상 스마트락 단말기를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 스마트락 단말기의 배터리 충전방법은,
(a) 스마트락 단말기에서 대여소에 자전거를 반납하면 대여소 비콘 스캔 후 대여소 위치 정보와 배터리 잔량을 서버에 전송하는 단계;
(b) 상기 대여소 비콘에서 대여소에 반납된 모든 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 상기 스마트락 단말기에 전송하고, 상기 스마트락 단말기에서 공유한 배터리 잔량과 자신의 배터리 잔량을 기초로 충전모드를 판단하고, 충전모드 판단정보를 대여소 비콘으로 전송하는 단계;
(c) 상기 대여소 비콘에서 충전모드 판단정보를 기초로 무선충전 설정정보를 상기 스마트락 단말기 및 무선충전 대상 스마트락 단말기에 전송하는 단계; 및
(d) 상기 스마트락 단말기 및 무선충전 대상 스마트락 단말기에서 무선 충전부의 충전 모드를 설정하고, 마스터로 설정된 스마트락 단말기는 배터리에 충전된 전력을 무선으로 송신하며, 슬레이브로 설정된 스마트락 단말기는 무선으로 송신된 전력을 수신하여 배터리를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (b)단계의 스마트락 단말기는 공유된 배터리 잔량과 자신의 배터리 잔량을 비교하여, 그 대소 유무로 자신의 충전모드와 충전대상 스마트락 단말기를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 대여소를 이용하는 공유 자전거에 탑재된 스마트락(Smart Lock) 단말기들끼리 배터리를 상호 무선 충전하여 배터리의 교체 주기를 연장할 수 있으며, 이를 통해 배터리의 미교체로 인한 유지보수 비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 반납된 자전거에 탑재된 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 검출하여, 가장 잔량이 많은 스마트락 단말기를 마스터(master)로 설정하고, 가장 잔량이 적은 스마트락 단말기를 슬레이브(slave)로 설정하여, 마스터에서 슬레이브를 무선으로 충전하는 방식으로 배터리를 충전하여, 전체 스마트락 단말기의 배터리 잔량의 평준화를 구현하고, 이를 통해 공유 자전거의 사용 시간을 공평화하여 공유 자전거의 수명 연장을 도모할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 스마트락 단말기의 배터리 충전방법을 보인 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템의 구성도로서, 대여소에 설치된 대여소 비콘(100), 원격에 설치되어 공유 자전거의 대여 및 반납을 관리하는 서버(300), 자전거에 장착된 스마트락 단말기(211, 221, 231)를 포함한다.
여기서 본 발명은 스마트락 단말기를 3개로 설명하였으나, 이것은 하나의 실시 에에 불과할 뿐, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 더 적은 수의 스마트락 단말기 또는 더 많은 수의 스마트락 단말기에서도 동일하게 적용됨을 당해 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 자명하다 할 것이다.
서버(300)는 원격에 위치하며, 대여소 비콘(100)과 통신을 통해 대여소 정보를 획득하며, 자전거(210, 220, 230)에 탑재된 잠금장치인 스마트락 단말기(211, 221, 231)와 무선 통신(LTE, 5G)을 통해 배터리의 잔량 및 대여소 위치 정보를 수신하고, 대여 및 반납에 대해 제어동작을 수행한다.
스마트락 단말기(211, 221, 231)는 자전거(210, 220, 230)에 각각 장착되며, 반납시 대여소에 설치된 대여소 비콘(100)으로부터 전송된 다른 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 확인하여 무선충전을 위한 마스터 또는 슬레이브 충전모드를 판단하고, 충전모드 판단정보를 대여소 비콘(100)으로 전송하며, 대여소 비콘(100)으로부터 전송된 무선충전 설정정보에 따라 무선충전 역할을 설정한 후 내장된 배터리를 충전하거나 다른 스마트락 단말기의 배터리를 충전해주는 역할을 한다. 여기서 배터리 잔량은 배터리 잔량 정보를 의미한다.
이러한 스마트락 단말기(211, 221, 231)는 대여소 위치 정보 및 배터리 잔량을 전송하며, 상기 대여소 비콘(100)으로부터 전송된 다른 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 확인하여 무선충전을 위한 마스터 또는 슬레이브 충전모드를 판단하고, 충전모드 판단정보를 대여소 비콘으로 전송하며, 대여소 비콘(100)으로부터 전송된 무선충전 설정정보에 따라 무선충전 모드를 제어하는 메인 보드(211a, 221a, 231a), 상기 메인 보드(211a, 221a, 231a)의 제어에 따라 마스터 또는 슬레이브 충전모드를 설정하고, 마스터 충전모드 설정시 배터리에 충전된 전력을 무선으로 송신하며, 슬레이브 충전모드 설정시 다른 마스터 스마트락 단말기로부터 무선으로 송신된 전력을 수신하여 상기 배터리를 충전하는 무선 충전부(211b, 221b, 231b)를 포함한다.
또한, 스마트락 단말기(211, 221, 231)는 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하여 상기 배터리(211c, 221c, 231c)를 충전하는 태양광 충전부(212, 222, 232)를 포함할 수 있다.
여기서 각각의 스마트락 단말기(211, 221, 231)는 공유된 배터리 잔량과 자신의 배터리 잔량을 비교하여, 그 대소 유무로 자신의 충전모드와 충전대상 스마트락 단말기를 판단한다.
대여소 비콘(100)은 상기 스마트락 단말기(211)에 반납된 모든 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 전송하고, 상기 스마트락 단말기(211)에서 전송된 충전모드 판단정보에 따라 상기 스마트락 단말기(211) 및 무선충전 역할을 하는 충전대상 스마트락 단말기(예를 들어, 221)에 무선충전 설정정보를 전송하는 역할을 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 이용자가 이용한 자전거(예를 들어, 210)의 반납 요청이 발생하면, 자전거를 대여소에 반납하기 위해, 자전거(210)에 탑재된 스마트락 단말기(300)의 메인 보드(211a)는 대여소 비콘(100)을 스캔하여 대여소 위치 정보를 획득한다. 이어, 획득한 대여소 위치 정보와 배터리 잔량 및 반납 데이터를 무선 통신 모듈(예를 들어, LTE모듈, 5G 모듈)을 이용하여 원격에 위치한 서버(300)로 전송한다.
서버(300)는 수신한 반납 정보를 확인하여 정상적인 반납 상태이면, 정상적인 반납 응답 데이터를 스마트락 단말기(211)로 전송한다.
정상적인 반납 응답 데이터를 수신한 스마트락 단말기(211)는 잠금장치를 록킹하고 반납 처리를 완료하며, 이후, 메인 보드(211a)는 대여소 비콘(110)과 BLE통신을 통해 대여소에 반납된 모든 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 공유한다. 여기서 스마트락 단말기(211)에는 배터리 충전량 검출장치가 구비된 것으로 가정한다.
이어, 스마트락 단말기(211)의 메인 보드(211a)는 공유되는 다른 스마트락 단말기의 배터리 잔량과 자신의 배터리 잔량을 비교하여, 자신의 충전 모드를 판단한다. 예컨대, 자신의 배터리 잔량이 가장 많으면 자신을 마스터 스마트락 단말기로 판단하고, 배터리 잔량이 가장 적은 스마트락 단말기를 슬레이브 스마트락 단말기로 설정한다. 만약, 자신의 배터리 잔량이 가장 적으면 자신을 슬레이브 스마트락 단말기로 판단하고, 배터리 잔량이 가장 많은 스마트락 단말기를 마스터 스마트락 단말기라고 판단한다. 또한, 자신의 배터리 잔량이 다른 스마트락 단말기와 유사할 경우에는 별로도 충전 모드를 판단하지 않는다.
이렇게 충전모드를 판단하면, 충전모드 판단정보를 블루투스 모듈을 통해 대어소 비콘(100)에 전달한다. 여기서 충전모드 판단정보는 마스터 스마트락 단말기의 고유정보(ID)와 슬레이브 스마트락 단말기의 고유정보(ID)를 포함할 수 있다.
여기서 마스터 스마트락 단말기는 자신의 배터리 전력을 무선 충전 방식으로 다른 자전거에 장착된 스마트락 단말기로 전송하여 다른 자전거에 장착된 스마트락 단말기의 배터리를 충전해주는 스마트락 단말기를 의미한다. 아울러 슬레이브 스마트락 단말기는 마스터 스마트락 단말기로부터 무선으로 전송된 무선전력을 수신하여 내장된 배터리를 충전하는 스마트락 단말기를 의미한다.
대여소 비콘(100)은 반납 대상 스마트락 단말기(211)로부터 충전모드 판단정보를 수신하면, 이를 기초로 해당 스마트락 단말기에 무선충전 설정정보를 전송한다. 여기서 무선충전 설정정보는 마스터와 슬레이브를 설정하는 정보이다.
예컨대, 대여소 비콘(100)은 스마트락 단말기(211)를 마스터 스마트락 단말기로 설정하고, 스마트락 단말기(221)를 슬레이브 스마트락 단말기로 설정할 수 있다.
마스터 스마트락 단말기의 설정 정보를 수신한 스마트락 단말기(211)의 메인보드(211a)는 무선 충전부(211b)를 마스터 충전모드로 제어하고, 슬레이브 스마트락 단말기의 설정 정보를 수신한 스마트락 단말기(221)의 메인보드(221a)는 무선 충전부(221b)를 슬레이브 모드로 설정한다.
이때, 마스터 또는 슬레이브 모드가 설정되지 않는 스마트락 단말기(예를 들어, 230)의 무선 충전부(231b)는 무선 충전 동작을 수행하지 않는다. 여기서 무선 충전 동작을 수행하지 않는다는 의미는 무선전력이 수신되어도 이를 수신하여 내장된 배터리를 충전하지 않는다는 것이다.
마스터 모드로 설정된 스마트락 단말기(211)의 무선 충전부(211b)는 배터리(211c)에 충전된 전력을 무선전력으로 변환하여 송신을 한다.
이때, 슬레이브 모드로 설정된 스마트락 단말기(221)의 무선 충전부(221b)는 상기 마스터 스마트락 단말기(211)로부터 무선으로 송신된 전력을 수신하여, 내장된 배터리(221c)를 충전한다.
여기서 본 발명은 마스터 스마트락 단말기와 슬레이브 스마트락 단말기 간에는 무선으로 전력을 송수신할 수 있는 거리에 위치하는 것으로 가정한다. 예컨대, 대여소가 직렬 형태로 이루어져 있어도, 맨 좌측에 있는 스마트락 단말기와 맨 우측에 있는 스마트락 단말기 간에는 정상적으로 무선 전력이 송수신되는 거리에 있다. 여기서 본 발명은 자기공진 방식의 무선 충전 방식을 이용한다. 자기공진 방식의 무선충전방식은 코일간 공진 현상을 이용한 무선 충전 방식으로서, 무선 충전 분야에 이미 널리 알려진 기술이므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 다만, 자기 공진 방식의 무선 충전 방식은 거리가 가까울수록 충전 효율이 높으므로, 이를 고려하여 마스터와 슬레이브를 설정하는 것이 바람직할 수 있다.
이와 같이 배터리 충전량이 가장 높은 스마트락 단말기에서 배터리의 충전량이 가장 낮은 스마트락 단말기의 배터리를 무선 충전 방식으로 충전해 줌으로써, 각각의 스마트락 단말기의 배터리 충전 상태를 평준화할 수 있다. 여기서 배터리의 충전 상태 평준화는 배터리의 교체주기를 연장시키는 작용을 한다. 배터리의 교체주기의 연장은 배터리 미교체에 따른 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서, 각각의 스마트락 단말기(211, 221, 231)에 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하여 각자 내장된 배터리(211c, 221c, 231c)를 충전하는 태양광 충전부(212, 222, 232)를 구비한 것이다.
이를 통해 내장된 배터리(211c, 221c, 231c)를 태양광 발전을 통해 부가적으로 충전을 함으로써, 더욱 배터리의 교체주기를 연장시켜, 유지보수 비용을 더욱 절감할 수 있게 된다. 여기서 태양광 충전부(212)는 실제 대용량의 태양광 패널을 사용하면 충전 효율을 높으나, 무게나 크기에 의해 자전거를 이용하는 이용자가 불편을 느낄 수 있어, 소용량의 태양광 패널을 이용한다. 따라서 태양광 발전으로 배터리를 충전해주는 방식으로 배터리를 만충전하는 것은 극히 어려우며, 다만 부가적으로 배터리를 충전하여 배터리가 완전 방전하여 발생할 수 있는 문제를 해결하는 용도로만 활용된다. 특히, 태양광은 환경에 따라 효율이 달라지므로, 태양 광량이 줄어드는 밤이나 겨울철 등에서는 그 효율이 매우 미약하여, 이를 배터리 충전 전용으로 사용하기에는 부족하다.
한편, 상기와 같은 방식으로 무선 충전을 통해 자전거 대 자전거 간에 충전을 수행하는 도중에, 슬레이브 스마트락 단말기의 충전이 완료되면(예를 들어, 배터리 잔량이 95%), 마스터 스마트락 단말기(211) 및 슬레이브 스마트락 단말기(221)는 충전을 종료한다.
이러한 과정을 통해 모든 스마트락 단말기의 무선 충전이 종료되면, 모든 스마트락 단말기는 슬립 모드로 진입하여, 불필요한 전력 소모를 방지한다.
도 3은 본 발명에 따른 "스마트락 단말기의 배터리 충전방법"을 보인 흐름도로써, (a) 스마트락 단말기(211)에서 대여소에 자전거를 반납하면 대여소 비콘(100) 스캔 후 대여소 위치 정보와 배터리 잔량을 서버(300)에 전송하는 단계(S101 - S102), (b) 상기 대여소 비콘(100)에서 대여소에 반납된 모든 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 상기 스마트락 단말기(211)에 전송하고, 상기 스마트락 단말기(211)에서 공유한 배터리 잔량과 자신의 배터리 잔량을 기초로 충전모드를 판단하고, 충전모드 판단정보를 대여소 비콘(100)으로 전송하는 단계(S103), (c) 상기 대여소 비콘(100)에서 충전모드 판단정보를 기초로 무선충전 설정정보를 상기 스마트락 단말기 및 무선충전 대상 스마트락 단말기에 전송하는 단계(S104 - S106), (d) 상기 스마트락 단말기 및 무선충전 대상 스마트락 단말기에서 무선 충전부의 충전 모드를 설정하고, 마스터로 설정된 스마트락 단말기는 배터리에 충전된 전력을 무선으로 송신하며, 슬레이브로 설정된 스마트락 단말기는 무선으로 송신된 전력을 수신하여 배터리를 충전하는 단계(S107 - S111)를 포함한다.
상기 (b)단계의 스마트락 단말기는 공유된 배터리 잔량과 자신의 배터리 잔량을 비교하여, 그 대소 유무로 자신의 충전모드와 충전대상 스마트락 단말기를 판단한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 스마트락 단말기의 배터리 충전방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 단계 S101에서 이용자가 이용한 자전거(예를 들어, 210)를 반납하기 위해 반납 요청을 하면, 단계 S102에서 자전거(210)에 탑재된 스마트락 단말기(211)의 메인 보드(211a)는 대여소 비콘(100)을 스캔하여 대여소 위치 정보를 획득한다. 이어, 획득한 대여소 위치 정보와 배터리 잔량 및 반납 데이터를 무선 통신 모듈(예를 들어, LTE모듈, 5G 모듈)을 이용하여 원격에 위치한 서버(300)로 전송한다.
서버(300)는 수신한 반납 정보를 확인하여 정상적인 반납 상태이면, 정상적인 반납 응답 데이터를 스마트락 단말기(211)로 전송한다.
정상적인 반납 응답 데이터를 수신한 스마트락 단말기(211)는 잠금장치를 록킹하고 반납 처리를 완료하며, 이후, 메인 보드(211a)는 단계 S103에서 대여소 비콘(110)과 BLE통신을 통해 대여소에 반납된 모든 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 공유한다. 여기서 스마트락 단말기(211)에는 배터리 충전량 검출장치가 구비된 것으로 가정한다.
이어, 스마트락 단말기(211)의 메인 보드(211a)는 공유되는 다른 스마트락 단말기의 배터리 잔량과 자신의 배터리 잔량을 비교하여, 자신의 충전 모드를 판단한다. 예컨대, 자신의 배터리 잔량이 가장 많으면 자신을 마스터 스마트락 단말기로 판단하고, 배터리 잔량이 가장 적은 스마트락 단말기를 슬레이브 스마트락 단말기로 설정한다. 만약, 자신의 배터리 잔량이 가장 적으면 자신을 슬레이브 스마트락 단말기로 판단하고, 배터리 잔량이 가장 많은 스마트락 단말기를 마스터 스마트락 단말기라고 판단한다. 또한, 자신의 배터리 잔량이 다른 스마트락 단말기와 유사할 경우에는 별로도 충전 모드를 판단하지 않는다.
이렇게 충전모드를 판단하면, 충전모드 판단정보를 블루투스 모듈을 통해 대어소 비콘(100)에 전달한다. 여기서 충전모드 판단정보는 마스터 스마트락 단말기의 고유정보(ID)와 슬레이브 스마트락 단말기의 고유정보(ID)를 포함할 수 있다.
여기서 마스터 스마트락 단말기는 자신의 배터리 전력을 무선 충전 방식으로 다른 자전거에 장착된 스마트락 단말기로 전송하여 다른 자전거에 장착된 스마트락 단말기의 배터리를 충전해주는 스마트락 단말기를 의미한다. 아울러 슬레이브 스마트락 단말기는 마스터 스마트락 단말기로부터 무선으로 전송된 무선전력을 수신하여 내장된 배터리를 충전하는 스마트락 단말기를 의미한다.
대여소 비콘(100)은 단계 S104에서 반납 대상 스마트락 단말기(211)로부터 충전모드 판단정보를 수신하면, 이를 기초로 해당 스마트락 단말기에 무선충전 설정정보를 전송한다. 여기서 무선충전 설정정보는 마스터와 슬레이브를 설정하는 정보이다. 여기서 반납된 모든 스마트락 단말기의 배터리가 완충된 상태이면, 단계 S105로 이동하여 모든 스마트락 단말기는 슬립 모드로 진입을 한다.
아울러, 스마트락 단말기의 충전이 필요한 경우, 대여소 비콘(100)은 단계 S106으로 이동하여 스마트락 단말기(211)를 마스터 스마트락 단말기로 설정하고, 스마트락 단말기(221)를 슬레이브 스마트락 단말기로 설정한다.
단계 S107에서 마스터 스마트락 단말기의 설정 정보를 수신한 스마트락 단말기(211)의 메인보드(211a)는 무선 충전부(211b)를 마스터 충전모드로 제어하고, 슬레이브 스마트락 단말기의 설정 정보를 수신한 스마트락 단말기(221)의 메인보드(221a)는 무선 충전부(221b)를 슬레이브 모드로 설정한다.
이때, 마스터 또는 슬레이브 모드가 설정되지 않는 스마트락 단말기(예를 들어, 230)의 무선 충전부(231b)는 무선 충전 동작을 수행하지 않는다. 여기서 무선 충전 동작을 수행하지 않는다는 의미는 무선전력이 수신되어도 이를 수신하여 내장된 배터리를 충전하지 않는다는 것이다.
단계 S108에서 마스터 모드로 설정된 스마트락 단말기(211)의 무선 충전부(211b)는 배터리(211c)에 충전된 전력을 무선전력으로 변환하여 송신을 한다.
이때, 슬레이브 모드로 설정된 스마트락 단말기(221)의 무선 충전부(221b)는 상기 마스터 스마트락 단말기(211)로부터 무선으로 송신된 전력을 수신하여, 내장된 배터리(221c)를 충전한다.
여기서 본 발명은 마스터 스마트락 단말기와 슬레이브 스마트락 단말기 간에는 무선으로 전력을 송수신할 수 있는 거리에 위치하는 것으로 가정한다. 예컨대, 대여소가 직렬 형태로 이루어져 있어도, 맨 좌측에 있는 스마트락 단말기와 맨 우측에 있는 스마트락 단말기 간에는 정상적으로 무선 전력이 송수신되는 거리에 있다. 여기서 본 발명은 자기공진 방식의 무선 충전 방식을 이용한다. 자기공진 방식의 무선충전방식은 코일간 공진 현상을 이용한 무선 충전 방식으로서, 무선 충전 분야에 이미 널리 알려진 기술이므로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 다만, 자기 공진 방식의 무선 충전 방식은 거리가 가까울수록 충전 효율이 높으므로, 이를 고려하여 마스터와 슬레이브를 설정하는 것이 바람직할 수 있다.
이와 같이 배터리 충전량이 가장 높은 스마트락 단말기에서 배터리의 충전량이 가장 낮은 스마트락 단말기의 배터리를 무선 충전 방식으로 충전해 줌으로써, 각각의 스마트락 단말기의 배터리 충전 상태를 평준화할 수 있다. 여기서 배터리의 충전 상태 평준화는 배터리의 교체주기를 연장시키는 작용을 한다. 배터리의 교체주기의 연장은 배터리 미교체에 따른 유지보수 비용을 절감할 수 있다.
한편, 상기와 같은 방식으로 무선 충전을 통해 자전거 대 자전거 간에 충전을 수행하는 도중에, 단계 S109 내지 S111과 같이 슬레이브 스마트락 단말기의 충전이 완료되면(예를 들어, 배터리 잔량이 95%), 마스터 스마트락 단말기(211) 및 슬레이브 스마트락 단말기(221)는 충전을 종료한다.
이러한 과정을 통해 모든 스마트락 단말기의 무선 충전이 종료되면, 모든 스마트락 단말기는 슬립 모드로 진입하여, 불필요한 전력 소모를 방지한다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
100: 대여소 비콘
210, 220, 230: 자전거
211, 221, 231: 스마트락 단말기
211a, 221a, 231a: 메인 보드
211b, 221b, 231b: 무선 충전부
211c, 221c, 231c: 배터리
212, 222, 232: 태양광 충전부
300: 서버

Claims (7)

  1. 자전거에 장착되어 잠금장치 역할을 하는 스마트락 단말기의 배터리를 충전하는 시스템으로서,
    자전거에 장착되며, 반납시 대여소에 설치된 대여소 비콘으로부터 전송된 다른 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 확인하여 무선충전을 위한 마스터 또는 슬레이브 충전모드를 판단하고, 충전모드 판단정보를 대여소 비콘으로 전송하며, 대여소 비콘으로부터 전송된 무선충전 설정정보에 따라 무선충전 역할을 설정한 후 내장된 배터리를 충전하거나 다른 스마트락 단말기의 배터리를 충전해주는 스마트락 단말기; 및
    상기 스마트락 단말기에 반납된 모든 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 전송하고, 상기 스마트락 단말기에서 전송된 충전모드 판단정보에 따라 상기 스마트락 단말기 및 무선충전 역할을 하는 스마트락 단말기에 무선충전 설정정보를 전송하는 대여소 비콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템.
  2. 청구항 1에서, 상기 스마트락 단말기는 대여소 위치 정보 및 배터리 잔량을 전송하며, 상기 대여소 비콘으로부터 전송된 다른 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 확인하여 무선충전을 위한 마스터 또는 슬레이브 충전모드를 판단하고, 충전모드 판단정보를 대여소 비콘으로 전송하며, 대여소 비콘으로부터 전송된 무선충전 설정정보에 따라 무선충전 모드를 제어하는 메인 보드; 상기 메인 보드의 제어에 따라 마스터 또는 슬레이브 충전모드를 설정하고, 마스터 충전모드 설정시 배터리에 충전된 전력을 무선으로 송신하며, 슬레이브 충전모드 설정시 다른 마스터 스마트락 단말기로부터 무선으로 송신된 전력을 수신하여 상기 배터리를 충전하는 무선 충전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템.
  3. 청구항 2에서, 상기 스마트락 단말기는 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하여 상기 배터리를 충전하는 태양광 충전부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템.
  4. 청구항 2에서, 상기 스마트락 단말기는 상기 대여소 비콘으로부터 마스터 또는 슬레이브 설정 정보가 수신되지 않으면, 무선 충전 동작을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템.
  5. 청구항 1에서, 상기 스마트락 단말기는 공유된 배터리 잔량과 자신의 배터리 잔량을 비교하여, 그 대소 유무로 자신의 충전모드와 충전대상 스마트락 단말기를 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 하나의 청구항에 기재된 스마트락 단말기의 배터리 충전시스템을 이용하여 자전거의 감금장치 역할을 하는 스마트락 단말기의 배터리를 충전하는 방법으로서,
    (a) 스마트락 단말기에서 대여소에 자전거를 반납하면 대여소 비콘 스캔 후 대여소 위치 정보와 배터리 잔량을 서버에 전송하는 단계;
    (b) 상기 대여소 비콘에서 대여소에 반납된 모든 스마트락 단말기의 배터리 잔량을 상기 스마트락 단말기에 전송하고, 상기 스마트락 단말기에서 공유한 배터리 잔량과 자신의 배터리 잔량을 기초로 충전모드를 판단하고, 충전모드 판단정보를 대여소 비콘으로 전송하는 단계;
    (c) 상기 대여소 비콘에서 충전모드 판단정보를 기초로 무선충전 설정정보를 상기 스마트락 단말기 및 무선충전 대상 스마트락 단말기에 전송하는 단계; 및
    (d) 상기 스마트락 단말기 및 무선충전 대상 스마트락 단말기에서 무선 충전부의 충전 모드를 설정하고, 마스터로 설정된 스마트락 단말기는 배터리에 충전된 전력을 무선으로 송신하며, 슬레이브로 설정된 스마트락 단말기는 무선으로 송신된 전력을 수신하여 배터리를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트락 단말기의 배터리 충전방법.
  7. 청구항 6에서, 상기 (b)단계의 스마트락 단말기는 공유된 배터리 잔량과 자신의 배터리 잔량을 비교하여, 그 대소 유무로 자신의 충전모드와 충전대상 스마트락 단말기를 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트락 단말기의 배터리 충전방법.






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