KR100727352B1 - 차량용 공조시스템의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 공조시스템의 제어방법에 관한 것이며, 상세하게는 탑승자의 온열감에 영향을 주는 습도변화, 탑승자의 착의량, 복사온도 등의 요건을 종합적으로 예상 판단하여 탑승자가 느끼는 가장 쾌적한 상태를 유지하기 위한 것이다.

본 발명은 실내 공기의 온도를 감지하는 실내온도센서와, 외기온도를 감지하는 외기온도센서와, 일사량을 감지하는 일사센서, 및 수온을 감지하는 수온센서 등을 구비하고 있는 차량용 공조시스템의 제어방법에 있어서; 상기 센서들을 이용하여 차량의 내부환경과 외부환경에 대한 데이터를 수집하는 제 1 과정과; 상기 제 1 과정을 통해 수집되어진 데이터를 기준으로 기류속도, 복사온도, 활동량, 의복의 단열값에 따른 변수값을 추정하는 제 2 과정과; 상기 제 2 과정을 통해 추정되어진 변수값들을 이용해 수학식

에 따라 의복 표면온도(tcl)를 산출하고, 이를 기준으로 예상 온열감(PMV)을 수학식

에 의해 산출하는 제 3 과정(상기 수학식에서, 변수 M은 활동량을 나타내며, 변수 W는 외부 일을 나타내고, 변수 Icl은 의복의 단열값을 나타내며, 변수 fcl은 나체일 경우 인체 표면적에 대한 착의시 인체 표면적 비율을 나타내고, 변수 ta은 공기온도을 나타내며, 변수 tr은 평균 복사온도를 나타내고, 변수 var은 상대 기류속도를 나타내며, 변수 Pa은 수증기 분압을 나타내고, 변수 hc은 대류 열전달 계수를 나타내며, 변수 tcl은 의복의 표면온도를 나타냄); 및 상기 제 3 과정에서 산출되어진 현 상태의 예상 온열감(PMV)을 설정된 기준 예상 온열감(PMV)과 비교하여 그 차가 기 설정된 예상 불만족(PPD)의 범주에 속하는가에 따라 차량 내부의 온도를 조정하는 제 4 과정을 포함한다.

예상 온열감(PMV), 예상 불만족(PPD), 공조, ECU

Description

차량용 공조시스템의 제어방법 {CONTROL METHOD OF AIR CONDITION SYSTEM FOR VEHICLE}

도 1은 본 발명에 따른 차량용 공조시스템의 제어방법의 동작 순서도

도 2는 일반적인 자동식 공기조화 제어시스템의 구성 예시도

도 3은 기존의 온열 환경 지표인 PMV 및 PPD를 도시한 그래프

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 실내온도센서 4 : 외기온도센서 6 : 일사센서

8 : 수온센서 12 : 압축기 14 : 증발기

16 : 송풍기 18 : 히터 코어 22 : 물밸브

32 : 흡출구 댐퍼 34 : 공기혼합 댐퍼

42 : 온도설정용 스위치 50 : 전자제어장치(ECU)

본 발명은 차량용 공조시스템의 제어방법에 관한 것이며, 상세하게는 탑승자의 온열감에 영향을 주는 습도변화, 탑승자의 착의량, 복사온도 등의 요건을 종합적으로 예상 판단하여 탑승자가 느끼는 가장 쾌적한 상태를 유지토록 한 것이다.

일반적으로, 차량에는 공기조화장치, 즉 냉ㆍ난방장치가 설치되며, 이는 차량의 운행중 차내 탑승자의 쾌적함 및 안락함을 증대시키고, 안전운행을 도모하기 위한 장치로 주위의 환경변화에 따른 온도 및 습도와 공기환경을 적당하게 유지함으로써 탑승자에게 쾌적한 느낌을 줄 수 있도록 하는 것이다.

일례로 냉방장치 즉, 에어컨 시스템은 차내에 존재하는 인체 발열량, 복사 발열량, 대류열, 그리고 자연 환기열 등의 열적 부하를 대기의 열과 교환시킴으로써 실내의 온도를 낮게하여 쾌적한 온도를 유지하게 한다.

상기 에이컨 시스템과 같은 자동차의 공기조화시스템의 제어방식은 수동식(manual)과 자동식(auto)의 두 가지 방법이 사용되고 있는데, 먼저 수동식은 운전자의 직접적인 스위치 작동에 의해 차내의 온도를 변화시키는 것으로, 이러한 수동식 제어방법은 차내 환경이 변화할 경우 운전자가 그때마다 스위치를 작동하여야만 차내의 온도조절이 가능해지므로 그 작업이 매우 번거로움은 물론, 온도조절 스위치를 바꿀때마다 운전자의 시야가 확보되지 못하여 사고가 발생 될 수 있는 위험요소가 존재하였다.

또한, 자동차의 고급화 추세에 따라 자동차의 공기조화시스템에 있어서도 보다 쾌적한 공간을 창출하기 위한 하이테크(High Tech)화가 추진되고 있으며, 그 중 하나가 자동식 공기조화 제어시스템이다.

상기한 자동식 공기조화 제어시스템은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 실내 공기의 온도를 감지하는 실내온도센서(2), 외기온도를 감지하는 외기온도센서(4), 일사량을 감지하는 일사센서(6), 수온을 감지하는 수온센서(8) 등으로 이루어지는 센서류; 압축기(12), 증발기(14), 송풍기(16), 히터 코어(18) 등으로 이루어지는 기구류; 물밸브(22) 등으로 이루어지는 각종 밸브류; 흡출구 댐퍼(32), 공기혼합 댐퍼(34) 등으로 이루어지는 각종 댐퍼류; 온도설정용 스위치(42)와 다수개의 스위치, 예를 들면 오토(auto) 스위치, 이코노(economic) 스위치 등으로 구성되어 다양한 냉(난)방 모드를 설정토록 하는 모드 스위치부(44) 등을 포함하여 이루어지는 스위치류; 및 상기 센서류와 스위치류의 신호를 입력받아 추론된 정보를 근거로 상기 기구류, 밸브류 및 댐퍼류를 제어하여 차 실내의 온도를 조정하는 전자제어장치(50)(electronic control unit, 이하 ECU라 약칭한다)를 포함하여 이루어진다.

미설명 도면부호 52, 54, 56, 58 각각은 흡입구 변환댐퍼, 전위차계, 전원 서보(servo), 흡출구 변환 다이어프램이다. 상기한 ECU(50)는 잘 알려진 바와 같이 자동차의 공기조화를 위한 알고리즘이 프로그램화되어 내장되는 마이크로컴퓨터와 각종 전기전자소자로 구성된다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

상기와 같이 구성된 종래의 자동식 공기조화 제어시스템은, 운전자가 임의로 차내 탑승자의 발열량과 주위환경을 판단하여 적당한 온도를 온도설정용 스위치(42)를 이용하여 설정하면, 상기 센서류에서 감지된 신호는 ECU(50)에 입력되고, 상기 입력된 신호에 따라 ECU(50)에서는 상기 기구류, 댐퍼류 및 밸브류 등을 구동시켜 풍량을 조절하면서 차내의 온도를 항상 상기한 설정 온도로 유지한다.

또한, 종래의 자동식 공기조화 제어시스템에 있어서, 풍량은 블로워 모터(송풍기)(16)에 인가되는 전압을 제어하여 모터(16)의 회전수를 바꿈으로써 조정되는데, 이 경우 풍량 뿐만이 아니고, 미 도시된 벤틸레이터 장치(ventilator system) 의 제어를 통해서 풍향도 자동으로 제어된다.

더불어서, 종래의 자동식 공기조화 제어시스템은, 차내 온도가 설정 온도에 도달했을 때와 같은 상황에서 압축기(12)를 자동적으로 오프하는 자원절약제어; 공기혼합 댐퍼(34)를 통해 공기 흡입상태를 외기, 내외기 혼합, 내기로 자동적으로 변환하는 흡입구 제어; 모드 스위치부(44)를 통해 풍량을 오토(auto)로 설정할 때 블로워 모터(16)의 변속을 무단계로 하는 풍량 무단계 변환제어; 공기 토출상태를 벤트(vent), 바이-레벨(bi-level), 풋(foot)으로 자동적으로 변환시키는 토출구 제어; 에어컨 및 압축기(12)를 오프로 하여도 실내온도제어가 가능할 때에는 차내 온도를 일정하게 유지하는 에어컨/압축기 오프시 수정제어; 블로워(16)가 오프라도 토출온도와 토출구를 제어하는 블로워 오프시 제어; 일사센서(6)를 통해 차내 공조 분위기를 수정제어하는 일사수정제어; 수온센서(8)에 의해 감지되는 엔진 수온에 따라 블로워의 온/오프 및 풍량을 제어하는 웜업(warm-up)시 풍량제어; 가 이루어지며, 운전자가 온도설정용 스위치(42)를 통하여 적당한 온도를 설정하면, 차내의 온도를 항상 설정 온도로 유지하도록 한다.

첨부한 도 2를 구성하는 각종 구성부재들은 널리 공지되어 있고, 당업자에게 자명한 것이기 때문에 이들에 대한 상세한 설명은 생략하였다. 또한, 종래의 자동식 공기조화 제어시스템에 있어서, 상기 다양한 제어방식도 당업자에게 이미 공지되어 있는 상태이기 때문에 이들에 대한 상세한 설명도 생략한다.

그런데, 상기와 같은 종래의 자동식 공기조화 제어시스템은 어느 정도의 효 과를 기대할 수 있으나, 이는 주위의 환경과는 무관하게 단순히 운전자에 의한 설정 온도를 수치적으로 유지하는 것일 뿐, 탑승자의 체감온도에 적극적으로 대응할 수 없기 때문에 차량의 운행중 발생할 수 있는 환경의 변화, 예를 들어 운전자 및 탑승자(승원)의 활동으로 인해 발생할 수 있는 인체 발열량의 변화 즉, 체감온도의 상승 및 하강에 능동적으로 대처할 수 없다.

따라서 탑승자의 온열감에 영향을 미치는 인자는 단순히 차내 기류온도(종래기술이 제어하려고 하는 인자)에 의해서만 영향을 받는 것이 아니라, 습도, 기류속도, 일사에 의한 복사온도, 착의량 등에 의해서도 영향을 받는다.

예컨대, 여름철에는 23도 근처가 쾌적한 온도라면 겨울철에는 20도 근처가 쾌적한 온도 환경이 되는데 이는 탑승자의 착의량, 복사온도 등이 영향을 미치기 때문이다. 종래기술은 온열감에 미치는 영향이 가장 큰 기류온도만을 제어하므로 본질적인 의미의 온열감 최적 제어라고 할 수 없으며 이는 습도변화, 복사온도 등의 변화에 따른 신체의 온열감 변화를 반영할 수 없다는 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 신체 온열감을 정량화한 지표인 PMV(Predicted Mean Vote)를 차량에 탑재된 기존 센서들을 활용하여 실시간으로 연산하고 이를 이용하여 종래의 온도 대신 PMV를 일정하게 유지하도록 냉ㆍ난방 모드 및 풍량을 조절하도록 하는 신체 온열감 예상 변동에 따른 차량용 공조시스템의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 실내 공기의 온도를 감지하는 실내온도센서와, 외기온도를 감지하는 외기온도센서와, 일사량을 감지하는 일사센서, 및 수온을 감지하는 수온센서 등을 구비하고 있는 차량용 공조시스템의 제어방법에 있어서; 상기 센서들을 이용하여 차량의 내부환경과 외부환경에 대한 데이터를 수집하는 제 1 과정과; 상기 제 1 과정을 통해 수집되어진 데이터를 기준으로 기류속도, 복사온도, 활동량, 의복의 단열값에 따른 변수값을 추정하는 제 2 과정과; 상기 제 2 과정을 통해 추정되어진 변수값들을 이용해 수학식

에 따라 의복 표면온도(tcl)를 산출하고, 이를 기준으로 예상 온열감(PMV)을 수학식

에 의해 산출하는 제 3 과정(상기 수학식에서, 변수 M은 활동량을 나타내며, 변수 W는 외부 일을 나타내고, 변수 Icl은 의복의 단열값을 나타내며, 변수 fcl은 나체일 경우 인체 표면적에 대한 착의시 인체 표면적 비율을 나타내고, 변수 ta은 공기온도을 나타내며, 변수 tr은 평균 복사온도를 나타내고, 변수 var은 상대 기류속도를 나타내며, 변수 Pa은 수증기 분압을 나타내고, 변수 hc은 대류 열전달 계수를 나타내며, 변수 tcl은 의복의 표면온도를 나타냄); 및 상기 제 3 과정에서 산출되어진 현 상태의 예상 온열감(PMV)을 설정된 기준 예상 온열감(PMV)과 비교하여 그 차가 기 설정된 예상 불만족(PPD)의 범주에 속하는가에 따라 차량 내부의 온도 를 조정하는 제 4 과정을 포함하여 구성한 것이다.

우선, 본 발명에서 작용하고자 하는 기술적 사상을 첨부한 도 3을 참조하여 간략히 살펴보면, 도 3은 기존의 온열 환경 지표인 예상 온열감(Predicted Mean Vote : PMV) 및 예상 불만족률(PredictedPercentage of Dissatisfied : PPD)를 도시한 그래프로서, PMV란 1970년 덴마크의 P. Ole. Fanger가 열적중립 부근의 온열감 예측에 관하여 PMV이론을 발표하여 이것을 1984년에 ISO-7730으로 국제규격화 되었다.

PMV는 대사량(Met)과 착의상태(Clo)와 4가지 온열요소(기온, 습도, 기류, MRT)의 조합으로서 피험자에 의해 열적 감각을 7단계의 정신-물리적 척도(Psycho-Physical Scale)로 정량화한 지표이며, 7단계 온열감 척도(+3 : hot, +2 : warm, +1 : slightly warm, 0 : neutral, -1 : slightly cool, -2 : cool, -3 : cold)에 대한 많은 사람들의 의사 표시(vote, 혹은 신고로 번역하기도 함, 이후 의사 표시로 표기)의 평균치를 예측하는 것이다.

PMV 지표는 활동량(metabolic rate), 착의량(thermal resistance)과 온도(air temperature), 평균 복사온도(mean radiant temperature), 상대 기류 속도(relative air velocity), 수증기 분압(partial water vapour pressure)을 알면 구할 수 있으며, 이러한 PMV 지표는 인체의 열평형에 기초하고 있다(ISO 7726 참조).

사람은 인체 내 열생산량이 주위 환경으로의 열손실량과 일치하면 열평형 상 태에 있게 된다. 온화한 환경에서 인체의 열조절 시스템은, 열평형 유지를 위해, 자동적으로 피부 온도를 조절하고 땀을 분비하게 된다. PMV 지표는, 인체 열조절 시스템의 생리적 반응을 1,300명 이상의 사람으로부터 수집된 온열감 의사 표시와 통계학적으로 연관시킨 것이다.

PMV는 다음의 수학식 1에 의해 구할 수 있다.

[수학식 1]

상기 수학식 1에서 tcl은 아래의 수학식 2로 정의된다.

[수학식 2]

상기 수학식 1과 수학식 2에서 사용되어진 변수에 대해 정의하여 살펴보면, 변수 M은 활동량(metabolic rate)을 나타내며, 변수 W는 외부 일(external work; 대부분의 활동에서 0)을 나타내고, 변수 Icl은 의복의 단열값(thermal resistance of clothing)을 나타내며, 변수 fcl은 나체일 경우 인체 표면적에 대한 착의시 인체 표면적 비율을 나타내고, 변수 ta은 공기온도(air temperature)를 나타내며, 변수 tr은 평균 복사온도(mean radiant temperature)를 나타내고, 변수 var은 상대 기류속도(relative air velocity)를 나타내며, 변수 Pa은 수증기 분압(partial water vapour pressure)을 나타내고, 변수 hc은 대류 열전달 계수(convective heat transfer coefficient)를 나타내며, 변수 tcl은 의복의 표면온도(surface tem perature of clothing)를 나타낸다.

상기 수학식 1을 통해 서로 다른 활동량, 착의량, 온도, 평균 복사온도, 기류속도, 습도의 조합에 대한 PMV를 계산할 수 있으며, 변수 tcl과 hc에 관한 방정식은 반복해법에 의해 풀 수 있을 것이다.

그러나 PMV 제어를 위해서는 PMV를 실시간으로 연산하여 제어 변수로 사용해야 하는데, 자동차에 적용되는 공조 제어기의 마이크로프로세서는 원가절감 등의 이유로 일반적으로 8비트 급의 저가형을 사용함에 따라 상기 수학식 2와 같이 반복해법에 의해 의복 표면온도(tcl)를 구해야 하는 경우 연산부담이 커서 제어 동작이 원활히 진행될 수 없다.

이때, 수학식 2의 적용을 위한 문제점은 반복적인 연산인데 그 주요 구성이 마지막 항은 피복 외피와 주위와의 대류 및 복사에 의한 열전달량이다. 이러한 반복 연산 구간을 반복해법이 필요없는 다른 해석법을 적용한다면 현재의 마이크로 프로세서로서도 충분한 제어 알고리즘을 수행할 수 있을 것이라는데 착안한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 신체 온열감 예상 변동에 따른 차량용 공조시스템의 제어방법의 동작 순서도이다.

본 발명에서는 수학식 2의 연산과정을 단축하기 위해 아래의 수학식 3과 같이 대체 식을 적용함으로써 반복해법이 아닌 일회의 연산으로 의복 표면온도(tcl)를 구할 수 있게 하였다.

[수학식 3]

이는 수학식 2의 마지막 항은 피복 외피와 주위와의 대류 및 복사에 의한 열전달량이며 이는 땀, 호흡, 표피에서의 수분 확산 등에 의한 열전달량과 같기 때문에 반복해법이 필요 없는 이점이 있는 수학식 3의 마지막 항으로 대체되었다.

첨부한 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 신체 온열감 예상 변동에 따른 차량용 공조시스템의 제어과정을 살펴보면, 기존 차량 공조시스템에 구비되어 있는 각종 센서[실내 공기의 온도를 감지하는 실내온도센서(2), 외기온도를 감지하는 외기온도센서(4), 일사량을 감지하는 일사센서(6), 수온을 감지하는 수온센서(8) 등]로부터 PMV연산에 필요한 각종 감지데이터를 입력받는다(S10).

이후 스텝 S15의 과정을 통해 수학식 1과 수학식 3으로부터 PMV를 계산하려면 기류속도, 복사온도, 활동량 및 의복의 단열값을 알 수 있어야 하기 때문에 스텝 S11 내지 스텝 S14의 과정을 통해 기류속도, 복사온도, 활동량, 의복의 단열값을 추정하게 된다.

PMV는 주로 온열감에 대한 연구 지표로만 사용되어 왔으나 정량적 지표의 편리성을 공조 제어 목적에 활용하기 위해서는 상기의 물리량을 측정하거나 추정할 수 있는 알고리즘이 필요하다.

지금까지 PMV 지표가 일반 공조 제어기기에 활용되지 못한 이유 중의 하나는 이러한 물리량 측정 장비가 고가이고 복잡하며 설치가 불편하기 때문이다. 그러나 자동차 실내와 같이 운전 목적으로 활동량이 거의 정해져 있는 경우에는 이러한 물리량을 직접 측정하지 않고 간접적으로 추정하는 것이 가능하다.

우선, 일교차 등에 의한 착의량 변동을 줄이기 위해 착의량 결정을 위한 외기온도의 결정(S11)은 다음의 알고리즘을 따른다.

제어기의 외기온은 차속이 시속 10 km/h 이상이고 시동 후 10분 이후에 유효한 값으로 간주한다.

유효한 외기온도의 평균치를 운전 기간 동안 평균한다. 평균치는 주기적으로 eeprom에 저장한다.

매 운전시마다 계산된 외기온도 평균치를 최근 10회분을 보관한다.

이 10회분의 외기온도 평균값을 근거로 의복의 단열값을 추정한다.

상술한 알고리즘을 통해 외기온도가 결정되면, 의복의 단열값(S12)은 착의량에 의해 결정되는데 착의량은 주로 외기의 함수이다. 외기 함수에 따른 착의량 특성을 실험적으로 구해 놓으면 외기량에 의해 의복 단열값을 결정할 수 있다.

이후, 운전자 주변의 기류속도(S13)는 주로 팬 풍량에 의해 결정되고 팬 풍량은 제어기 출력이므로 정보를 얻을 수 있으므로 다음과 같은 수학식 4를 실험을 통하여 구한다.

[수학식 4]

복사온도는 수학식 5의 측정 또는 추정 가능한 물리량으로부터 계산이 가능하다.

[수학식 5]

활동량은 운전의 경우 약 1.4 met 로 알려져 있으며 보다 정확한 데이터가 필요하면 실차 실험을 통해 얻을 수 있다.

수증기압 Pa는 실내 상대습도RH(%), 포화수증기압 Ps와 아래의 수학식 6과 같은 관계를 갖으며 포화 수증기압 Ps는 공기 온도 ta에 의해 임의적으로 결정된다.

[수학식 6]

이후 스텝 S14의 과정을 통해 피복온도를 산출하고서, 상기 스텝 S11 내지 스텝 S14의 과정을 통해 추정되어진 데이터를 기준으로 상기 수학식 1과 수학식 3으로부터 PMV를 계산하게 된다.

PMV는 공기온도, 기류속도, 습도 등 다양한 물리량이 반영된 정량 지표이지만 가장 영향도가 높은 인자는 공기온도이고 다른 물리량은 공기온도에 다소 종속적이거나 영향이 상대적으로 작다.

따라서 PMV가 설정 값에 수렴하도록 공기온도 제어의 경우처럼 차내 공기에 열에너지를 가감하면 충분히 제어가 가능하다.

따라서 보편적인 PID 제어, 퍼지제어 등 온도 제어와 동일한 제어 알고리즘을 적용한다.

이렇게 산출되어진 현 상태의 PMV값을 기준으로 스텝 S16의 과정에서 상기 스텝 S15에서 산출되어진 값에서 첨부한 도 3을 기준으로 설정되어진 표준 PMV값을 감산하고 이를 허용오차범위인가를 판단한다.

즉, 허용불감대 PPD의 범주보다 크다고 판단되면 스텝 S17로진행하여 냉방모드이고 외기조건인가를 판단한다.

이때 산출된 PMV값과 설정된 표준 PMV의 값의 차이가 허용불감대 PPD의 범주보다 크며 외기조건의 냉방모드가 아니면 현 상태가 겨울철 차량 내부온도가 높은 상태이므로 차량 내부의 난방용량(히터 작동)을 낮추는 스텝 S18의 과정으로 진행한다.

반면에, 산출된 PMV값과 설정된 표준 PMV의 값의 차이가 허용불감대 PPD의 범주보다 크며 외기조건의 냉방모드인 경우이면 현 상태가 여름철 차량 내부온도가 높은 상태이므로 차량 내부의 냉방용량(에어콘 작동)을 높이도록 스텝 S19의 과정으로 진행한다.

상기 스텝 S16의 과정에서 산출된 PMV값과 설정된 표준 PMV의 값의 차이가 허용불감대 PPD의 범주보다 작다고 판단되면, 스텝 S20으로 진행하는데, 상기 스텝 S20에서는 산출된 PMV값과 설정된 표준 PMV의 값의 차이가 허용불감대 PPD의 범주 보다 작은가를 판단한다.

상기 스텝 S20에서 산출된 PMV값과 설정된 표준 PMV의 값의 차이가 허용불감대 PPD의 범주보다 작다고 판단되면 스텝 S21로진행하여 냉방모드이고 외기조건인가를 판단한다.

이때, 산출된 PMV값과 설정된 표준 PMV의 값의 차이가 허용불감대 PPD의 범주보다 작으며 외기조건의 냉방모드가 아니면 현 상태가 겨울철 차량 내부온도가 낮은 상태이므로 차량 내부의 난방용량(히터 작동)을 높이는 스텝 S22의 과정으로 진행한다.

반면에, 산출된 PMV값과 설정된 표준 PMV의 값의 차이가 허용불감대 PPD의 범주보다 작으며 외기조건의 냉방모드인 경우이면 현 상태가 여름철 차량 내부온도가 낮은 상태이므로 차량 내부의 냉방용량(에어콘 작동)을 낮추도록 스텝 S23의 과정으로 진행한다.

이상의 과정을 수행한 후 다시 상기 스텝 S10의 과정으로 재진행하여 상술한 동작을 반복적으로 수행하게 된다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상과 같이 본 발명은 차내의 쾌적한 환경 유지가 효율적으로 이루어지고, 종래와 같이 차내의 온도변화를 위해 운전자가 직접 온도를 재조정하거나 풍향을 조절하기 위한 불필요한 작업이 소거되게 된다.

Claims (3)

1. 실내 공기의 온도를 감지하는 실내온도센서와, 외기온도를 감지하는 외기온도센서와, 일사량을 감지하는 일사센서, 및 수온을 감지하는 수온센서 등을 구비한 차량용 공조시스템의 제어방법에 있어서;

   상기 센서들을 이용하여 차량의 내부환경과 외부환경에 대한 데이터를 수집하는 제 1 과정과; 상기 제 1 과정을 통해 수집되어진 데이터를 기준으로 기류속도, 복사온도, 활동량, 의복의 단열값에 따른 변수값을 추정하는 제 2 과정과; 상기 제 2 과정을 통해 추정되어진 변수값들을 이용해 수학식

   

   에 따라 의복 표면온도(tcl)를 산출하고, 이를 기준으로 예상 온열감(PMV)을 수학식

   

   에 의해 산출하는 제 3 과정(상기 수학식에서, 변수 M은 활동량을 나타내며, 변수 W는 외부 일을 나타내고, 변수 Icl은 의복의 단열값을 나타내며, 변수 fcl은 나체일 경우 인체 표면적에 대한 착의시 인체 표면적 비율을 나타내고, 변수 ta은 공기온도을 나타내며, 변수 tr은 평균 복사온도를 나타내고, 변수 var은 상대 기류 속도를 나타내며, 변수 Pa은 수증기 분압을 나타내고, 변수 hc은 대류 열전달 계수를 나타내며, 변수 tcl은 의복의 표면온도를 나타냄); 및

   상기 제 3과정에서 산출되어진 현 상태의 예상 온열감(PMV)을 설정된 기준 예상 온열감(PMV)과 비교하여 그 차가 기 설정된 예상 불만족(PPD)의 범주에 속하는가에 따라 차량 내부의 온도를 조정하는 제 4 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템의 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 과정은 일교차 등에 의한 착의량 변동을 줄이기 위해 착의량 결정을 위한 외기온도를 결정하는 알고리즘을 수행하는 제 1 단계와;

   운전자 주변의 기류속도를 팬 풍량에 의해 결정하는 제 2 단계와;

   복사온도는 수학식

   

   에 의해 산출하는 제 3 단계와;

   활동량은 운전의 경우 약 1.4 met로 설정하며, 수증기압 Pa는 실내 상대습도RH(%), 포화수증기압 Ps을 기준으로

   

   의 관계식을 기준으로 산출하며 포화 수증기압 Ps는 공기 온도 ta에 의해 임의적으로 결정하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템의 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 단계는 외기온은 차속이 시속 10 km/h 이상이 고 시동 후 10분 이후에 유효한 값으로 간주하는 제 1 스텝과;

   유효한 외기온도의 평균치를 운전 기간 동안 평균한다. 평균치는 주기적 저장하는 제 2 스텝과;

   매 운전시마다 계산된 외기온도 평균치를 최근 10회분을 보관하는 제 3 스텝과;

   상기 제 3 스텝의 기온도 평균값을 근거로 의복의 단열값을 추정하는 제 4 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조시스템의 제어방법.

Images