KR20180051013A - 사물인터넷 기반 네비게이션 - Google Patents

사물인터넷 기반 네비게이션 Download PDF

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Abstract

현재 개발된 전기자동차 예를 들어 EV(Electric Vehicle), PHEV(Plug in Hybrid EV) 등은 충전 인프라의 구축의 한계로 인해 충전소가 충분히 보급되어 있지 않으며, 특성상 충전시간이 오래 걸리는 등 충전소를 이용하여 전기자동차를 충전하는 과정 자체가 매우 번거롭다. 더욱이 충전 피크시간에는 충전소에 도착하더라도 순서를 기다려야 하는 등 여러 가지 불편함이 있다.
본 발명의 사물인터넷 기반 네비게이션에서는 이동형 충전차에는 관리 네비게이션을 장착하고 충전차의 충전서비스를 필요로 하는 전기자동차에는 회원 네비게이션을 장착하는 바, 이 두 종류 네비게이션의 연동작용에 의해 이동형 충전차들은 충전을 필요로 하는 전기차들의 위치와 배터리 잔량에 관한 정보를 알 수 있으며 이를 바탕으로 우선순위를 정하여 일일이 전기자동차들을 찾아가 선제적으로 충전함으로써 상기와 같은 문제점을 해결하는 것을 특징으로 한다.

Description

사물인터넷 기반 네비게이션 {Internet of Things based navigation}
본 발명은 네비게이션 시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 충전이 필요한 특정 전기자동차들의 위치와 배터리 잔량을 파악하여 이동형 충전차가 우선순위별로 일일이 찾아다니며 충전할 수 있게 하는 네비게이션 시스템에 관한 것이다.
현재 개발된 EV(Electric Vehicle), PHEV(Plug in Hybrid EV) 등은 충전 인프라의 구축의 한계로 인해 충전소가 충분히 보급되어 있지 않으며, 비용 문제로 충분한 인프라가 구축되는 데는 많은 시간이 소요될 것으로 예상된다. 전기자동차는 충전이 필요할 때 전기충전소가 주행가능거리(DTE: Distance to empty) 내에 없을 경우 주행 중 완전 방전이 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 방전을 방지하기 위해 클러스터에서 배터리 SOC(state of charge) 표시로 충전 경고를 해주고 있다. 더 나아가 전기자동차에서 배터리의 전압 상태를 파악하여 일정치 이하로 떨어지면 지리정보시스템을 이용하여 현재의 자동차 위치로부터 최단 경로에 위치하고 최적의 서비스를 제공하는 전기충전소에 대한 정보를 운전자에게 제공하여 효과적으로 재충전을 할 수 있는 시스템이 제안되고 있으나, 여전히 충전소 절대수가 부족하여 가까운 위치에 있는 충전소의 위치 정보를 확인하기 어렵고 특성상 충전시간이 오래 걸리는 등 충전소를 이용하여 전기자동차를 충전하는 과정 자체가 매우 번거롭다. 더욱이 충전 피크시간에는 충전소에 도착하더라도 순서를 기다려야 하는 등 여러 가지 불편함이 있다. 이를 개선하기 위해 일일이 전기차를 찾아가 충전서비스를 하는 이동형 충전차가 제시되었으나, 이 방법 역시 언제 어떤 전기차가 어느 위치에서 충전을 필요로 하는 지 알 수가 없어 전기자동차 운전자가 연락을 해 오기
전에는 이동형 충전차가 찾아갈 수 없는 불편한 점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 특정 전기자동차들이 언제 어디서 전기가 필요한지, 또는 배터리 잔량이 얼마나 남았는지를 파악하여 완전 방전이 되기 전에 선제적으로 미리 충전할 수 있도록 함에 목적이 있다.
본 발명의 사물인터넷 기반 네비게이션에서는 이동형 충전차에는 관리 네비게이션을 장착하고 충전차의 충전서비스를 필요로 하는 전기자동차에는 회원 네비게이션을 장착하는 바, 이 두 종류 네비게이션의 연동작용에 의해 이동형 충전차들은 충전을 필요로 하는 전기차들의 위치와 배터리 잔량에 관한 정보를 알 수 있으며 이를 바탕으로 우선순위를 정하여 일일이 전기자동차들을 찾아가 선제적으로 충전함으로써 상기와 같은 문제점을 해결하는 것을 특징으로 한다
상기와 같이 구성된 본 발명의 사물인터넷 기반 네비게이션에서는 어떤 전기자동차가 언제 어디서 충전이 필요하며, 배터리 잔량이 얼마나 남았는지를 알 수 있음으로 이동형 충전차들이 우선순위별로 일일이 찾아가 선제적으로 미리 충전서비스를 하는 것이 가능해지며 따라서 전기자동차 운전자를 위해 고정형 충전소를 건설할 필요가 없게 되며, 전기자동차 운전자가 인근 충전소를 찾아야만 하는 부담감이 없으며, 이동형 충전차로부터
충전서비스를 받는 동안 다른 일을 할 수 있기 때문에 번거롭게 기다려야 하는 불편함을 해소할 수 있는 사물인터넷 기반 네비게이션을 제공하게 되는 것이다.
1.도 1는 본 발명의 관리 네비게이션 시스템 블록도.
2.도 2는 본 발명의 회원 네비게이션 시스템 블록도.
본 발명의 사물인터넷 기반 네비게이션(1)(2)은 이동형 충전차가 전기자동차를 대상으로 충전서비스를 원활하게 할 수 있도록 하는 시스템으로서, 이동형 충전차의 관리 네비게이션(1)과 이에 의해 관리되는 회원 전기자동차의 회원 네비게이션(2), 이 서로 다른 두 종류의 네비게이션이 고유주파수를 가진 무선통신을 수단으로 서로 연동될 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
이하, 서로 다른 두 종류의 네비게이션이 연동하는 구조로 형성된 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 첨부 도면을 참조하고자 한다. 첨부도면 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 이동형 충전차에 장착되는 관리 네비게이션 시스템의 구성을 나타내는 블록도이고 도2는 회원 전기자동차에 장착되는 회원 네비게이션의 블록도인 바, 우선 상기 두 종류 네비게이션의 공통 구성에는 패널 스위치 조작부(110), LCD 입력부(112), GPS 입력부(130), 속도 검출부(140), 회전각 검출부(150), 지리정보 저장부(160), LCD 표시부(180), 음성 출력부(190)가 있으며, 각각의 기능을 살펴보면 상기 패널 스위치 조작부(110)는 다수의 키를 구비하고, 차량 운행자의 키입력에 따라 키데이터를 발생하는 기능을 수행한다.
상기 LCD 입력부(112)는 차량 운행자가 터치 펜(touch pen) 또는 손가락을 이용하여 LCD 화면상에 해당 지점을 클릭(click)함으로써, 클릭된 지점에 대응되는 키데이터를 발생하는 기능을 수행한다.
상기 패널 스위치 조작부(110)는 상기 LCD 입력부(112)와 별도로 다수의 버튼으로 구성되거나, 상기 LCD 입력부(112)의 내에 다수의 아이콘(ICON)으로 구성될 수 있다.
상기 GPS 입력부(130)는 GPS 위성으로부터 발신되는 GPS신호를 GPS안테나를 통해 수신하는 기능을 수행한다.
상기 속도 검출부(140)는 차량에 장착된 스피드 센서(speed sensor)를 이용하여 차량의 이동속도를 검출하는 기능을 수행하고, 상기 회전각 검출부(150)는 차량에 장착된 자이로 센서(gyro sensor)를 이용하여 차량의 회전 각도를 검출하는 기능을 수행한다. 결국, 상기 속도 검출부(140)와 회전각 검출부(150)의 신호를 이용하여 차량의 속도변화 및 방향전환을 확인할 수 있게 된다.
상기 지리정보 저장부(160)는 시스템 초기화 프로그램 및 각종 응용 프로그램, 음성 데이터, 그리고 지도 및 각종 부대정보를 저장하는 기능을 수행한다.
상기 LCD 표시부(180)는 TFT-LCD로 구성됨이 바람직하고,
상기 음성 출력부(190)는 오디오 증폭부 및 좌우측 스피커를 통하여 안내 멘트나 멜로디 등의 음성신호를 증폭 및 출력하는 기능을 수행한다.
이하, 이동형 충전차에 장착되는 관리 네비게이션(1)만의 추가 구성을 살펴보면, 수신부(120), 관리차량 중앙부(170)가 추가 되는데, 수신부(120)는 회원 전기자동차의 회원 네비게이션(2) 송신부(121)와 통신을 수행하여 회원 전기자동차의 배터리 잔량정보, 차량번호 및 위치정보 등을 수신하는 기능을 수행하는데 이때에는 고유주파수를 사용하여 회원 전기자동차가 아닌 다른 전기자동차들과의 혼선이 되는 것을 방지하며, 두 차량 간 장애물로 인하여 통신이 원활하지 않을 때에는 인근 기지국을 매체로 사용할 수도 있다. 관리차량 중앙부(170)는 패널 스위치 조작부(110) 또는 LCD 입력부(112)를 이용한 충전차 운행자의 요구에 따라 상기 GPS 입력부(130)에 의해 수신된 GPS 정보, 상기 속도 검출부(140) 및 회전각 검출부(150)에 의해 검출된 차량의 운행정보, 그리고 상기 지도정보 저장부(160)에 저장된 지도정보를 이용하여 생성된 차량의 위치정보가 LCD 표시부(180)에 의해 화면으로 출력되도록 제어하고, 화면출력 도중 음성 출력부(190)를 통해 소정의 음성신호가 출력되도록 제어하는 기능을 수행한다.
특히 상기 관리차량 중앙부(170)는 패널 스위치 조작부(110) 또는 LCD 입력부(112)를 이용한 충전차 운행자의 요구에 따라 수신부(120)를 통해 들어온 회원 전기자동차들의 차량번호, 위치정보 및 배터리잔량 정보 등을 LCD 표시부(180)에 의해 화면으로 출력되도록 제어할 수 있는데 이때, 회원 전기 자동차의 배터리 잔량 정도에 따라 등급을 설정한 후 등급별로 색상을 달리하여 출력한다.
또한, 화면이 복잡해지는 것을 피하기 위하여 상기 관리차량 중앙부(170)는 배터리 잔량이 여유 있게 남아있는 회원 전기자동차 또는 주행 중인 회원 전기자동차는 일시적으로 표시하지 않을 수도 있다.
한편, 회원 전기자동차에 장착되는 회원 네비게이션(2)만의 추가 구성을 살펴보면, 배터리 점검부(164), 송신부(120), 자기정보 저장부(162), 회원차량 중앙부(171)가 추가되는데, 배터리 점검부(164)는 배터리 잔량 감지센서를 수단으로 전기자동차의 배터리 잔량을 실시간으로 체크한 후 송신부(121)를 통해 충전차의 관리 네비게이션(1) 시스템으로 전송할 수 있다.
송신부(121)는 관리 네비게이션 수신부(120)와 고유주파수의 무선통신을 수단으로 직접 혹은 기지국을 매체로 통신하여 자기차량의 배터리잔량 정보, 차량번호 및 위치정보 등을 송신하고, 자기정보 저장부(162)는 차량번호를 저장하는 기능을 수행하며, 역시 송신부(121)를 통해 충전차의 관리 네비게이션(1) 시스템으로 차량번호를 전송할 수 있다.
또한, 회원차량 중앙부(171)는, 패널 스위치 조작부(110) 또는 LCD 입력부(112)를 이용한 전기자동차 운전자의 요구에 따라 상기 GPS 입력부(130)에 의해 수신된 GPS 정보, 상기 속도 검출부(140) 및 회전각 검출부(150)에 의해 검출된 차량의 운행정보, 그리고 상기 지리정보 저장부(160)에 저장된 지도정보를 이용하여 생성된 자기 차량의 위치정보가 LCD 표시부(180)에 의해 화면으로 출력되도록 제어하고, 화면출력 도중 음성 출력부(190)를 통해 소정의 음성신호가 출력되도록 제어하는 기능을 수행한다.
회원차량 중앙부(171)의 또 다른 주요 기능은 주행 중 배터리 잔량이 소진되어 일정치 이하로 내려가면 음성 출력부(190)를 통해 충전차와 접선이 용이한 가상 충전소의 위치를 안내하는 음성신호가 출력되도록 제어하는 기능을 수행한다. 이때, 가상 충전소의 장소는 시내의 공터, 한가한 도로 가장자리, 고속도로 휴게소, 졸음쉼터, 넓은 갓길 등이 될 수 있다.
한편, 회원 네비게이션(2)은 회원 전기자동차가 시동을 OFF하였을 때, 패널 스위치 조작부(110), LCD 입력부(112), LCD 표시부(180), 음성 출력부(190)는 자동적으로 작동을 멈추고, 반면에 송신부(120), GPS 입력부(130),속도 검출부(140), 회전각 검출부(150), 지리정보 저장부(160), 자기정보 저장부(162)는 별도의 전원에 의해 여전히 가동되는 이원적 OFF시스템으로 구성함으로써, 시동을 끄거나, 시동이 꺼진 상태로 견인차에 견인 되는 상황에서도 충전차가 그 위치를 알 수 있게 된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 사물인터넷 기반 네비게이션(1)(2)의 사용 실시예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 이동형 충전차에 장착된 관리 네비게이션(1)의 스위치를 ON 하면,
관리차량 중앙부(170)가 가동하면서 수신부(120)를 통해 들어온 회원 전기자동차들의 정보를 제어하여 LCD 표시부(180)에 회원 전기자동차들이 배터리 잔량에 따라 등급별로 고유의 색상으로 표시되는 바, 우선 정지 상태에 있는 회원 전기자동차를 충전하는 방법을 설명한다.
우선 일단계로 관리차량 중앙부(170)는 패널 스위치 조작부(110) 또는 LCD 입력부(112)를 이용한 충전차 운행자의 요구에 따라 LCD 표시부(180)에서 주행 중인 전기자동차를 제외한 정지 상태에 있는 회원 전기자동차만을 표시할 수 있다.
이단계로 관리차량 중앙부(170)는 패널 스위치 조작부(110) 또는 LCD 입력부(112)를 이용한 충전차 운행자의 요구에 따라 LCD 표시부(180)에서 배터리 잔량이 여유가 있어 우선순위에서 제외되는 회원 전기자동차를 제거할 수 있다.
삼단계로 충전차 운행자는 LCD 표시부(180)에 표시되는 회원 전기자동차의 색상, 즉 배터리 잔량과 운행경로를 고려하여 우선순위를 결정한 다음, 터치 펜(touch pen) 또는 손가락을 이용하여 LCD 화면상의 최우선 전기자동차를 클릭(click)함으로써, 클릭된 회원 전기자동차 지점으로 경로 안내를 받을 수 있게 되고 도착 후 충전하면 되는 것이다. 이런 과정을 우선순위별로 반복하면서 정지상태의 회원 전기자동차를 모두 충전할 수 있게 되는 것이다.
상기의 과정을 보충 설명하면, 전기자동차들이 충전차 LCD 표시부(180)에 위치가 표시될 때 각각의 배터리 잔량에 따라 설정된 등급에 따라 파란색, 노란색, 붉은색 등으로 표기된다. 충전차 운행자는 이 색상과 현재의 경로를 참작하여 충전순서를 설정하게 되고 이후 터치 펜(touch pen) 또는 손가락을 이용하여 LCD 화면상에 최우선 전기자동차를 클릭(click)함으로써, 클릭된 지점에 대응되는 키데이터를 발생하여 경로 안내가 시작되는것이다.
한편, 주행 중인 회원 전기자동차를 충천할 경우를 설명하면, 회원 전기자동차의 주행거리가 증가함에 따라 배터리 잔량이 점점 소진되어 일정 수치에 이르면 수신부(120)를 통해 이를 감지한 해당 구간의 충전차 관리 네비게이션 LCD 표시부(180)에 표시되는 색상이 변하게 되어 충전차 운행자가 이를 감지할 수 있게 되고 이후 추적을 시작할 수 있다.
한편, 충전차에 의해 추적되는 주행 전기자동차의 회원 네비게이션 음성 출력부(190)는 충전이 용이한 가상충전소 위치를 알림과 동시에 충전을 위해 정차할 것을 권하는 안내 방송하게 된다. 이때의 가상 충전소는 시내의 공터, 한가한 도로 가장자리, 고속도로 휴게소, 졸음쉼터, 넓은 갓길 등이 될 수 있으며 안내 방송에 따라 해당 전기자동차가 정차를 하면 추적하던 충전차가 접근하여 충전서비스를 하게 되는 것이다.
1,2 : 충전 관리 네비게이션
1 : 관리 네비게이션 2 : 회원 네비게이션
170 : 관리차량 중앙부 171 : 회원차량 중앙부
110 : 패널 스위치 조작부 112 : LCD 입력부
120 : 수신부 121 : 송신부
130 : GPS 입력부 140 : 속도 검출부
150 : 회전각 검출부 160 : 지리정보 저장부
162 : 자기정보 저장부 164 : 배터리 점검부
180 : LCD 표시부 190 : 음성 출력부

Claims (6)

  1. 충전차의 관리 네비게이션(1)과 전기자동차의 회원 네비게이션(2)이 고유주파수를 가진 무선통신을 수단으로 연동할 수 있도록 구성함으로써, 충전차가 회원 전기자동차들을 우선순위별로 일일이 방문하여 충전서비스를 할 수 있도록 한 사물인터넷 기반 네비게이션(1)(2).
  2. 위 청구항 1의 사물인터넷 기반 네비게이션에서 관리 네비게이션(1)에는 수신부(120)를 회원 네비게이션에(2)는 송신부(121)를 설치하여 충전차가 일방적으로 회원 전기자동차를 방문하게 함으로써 서로 찾으러 다니는 혼선을 방지한 사물인터넷 기반 네비게이션(1)(2).
  3. 위 청구항 1의 사물인터넷 기반 네비게이션(1)에서 회원 네비게이션(2)에 배터리 점검부(164)를 구비하여 배터리 잔량 정보를 송신부(121)를 통해 관리 네비게이션(1)으로 전송함으로써 이동형 충전차가 운선순위를 정할 수 있게 한 충전 관리 네비게이션(1)(2).
  4. 위 청구항 3의 관리 네비게이션(1)에서 LCD 표시부(180)에 회원 전기 자동차의 위치를 표시할 때, 회원 전기자동차 배터리 잔량 정도에 따라 등급을 설정한 후 등급별로 색상을 달리하여 표시함으로써 충전차 운행자가 용이하게 우선순위를 결정할 수 있도록 한 충전 관리 네비게이션(1)(2).
  5. 위 청구항 1의 회원 네비게이션(2)에서 회원 전기자동차가 시동을 OFF하였을 때, 패널 스위치 조작부(110), LCD 입력부(112), LCD 표시부(180), 음성 출력부(190)는 자동적으로 작동을 멈추고, 반면에 송신부(120), GPS 입력부(130),속도 검출부(140), 회전각 검출부(150), 지리정보 저장부(160), 자기정보 저장부(162)는 별도의 전원에 의해 여전히 가동되는 이원적 OFF시스템으로 구성함으로써, 시동을 끄거나, 시동이 꺼진 상태로 견인차에 견인 되는 상황에서도 충전차 운행자가 그 위치를 알 수 있게 한 사물인터넷 기반 네비게이션(1)(2).
  6. 위 청구항 1의 회원 네비게이션(2)에서 주행 중인 회원 전기자동차의 배터리 잔량이 점점 소진되어 일정 수치에 이르면 음성 출력부(190)는 충전이 용이한 가상충전소 위치를 알림으로써 전기자동차 운행자가 정차할 수 있게 하는 사물인터넷 기반 네비게이션(1)(2).

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