KR101539434B1 - 개선된 일광 보정을 구비한 차량용 공기 조화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 공기 조화 시스템에 관한 것으로서, 이 시스템은 승객 격실(2) 내의 온도를 설정점 온도(θc)로 조절하는 공기 조화 그룹의 제어를 위한 모듈(1)을 포함하고, 상기 제어 모듈(1)은 승객 격실(2) 내의 받아들여진 일광 값에 기초하여 승객 격실(2) 내의 온도 조절을 보정할 수 있는데, 그 시스템은 특히 구름낀 조건에서 승객 격실(2) 내의 온도 조절의 보정을 개선하기 위하여 일광 값을 보정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

개선된 일광 보정을 구비한 차량용 공기 조화 시스템{Air-conditioning system for vehicle with improved sunshine correction}

본 발명은 차량용 공기 조화 시스템에 관한 것인데, 그 시스템은 승객 격실(passenger compartment) 내부의 온도를 설정점 온도(setpoint temperature)를 향하여 조절하기 위한 공기 조화 유니트 제어 모듈(air-conditioning unit control module)을 포함하고, 상기 제어 모듈은 승객 격실 내에 받게 되는 일사열(insolation)의 값의 함수로서 승객 격실 내의 온도의 조절(regulation)을 보정할 수 있다.

공기 조화는 현대의 차량들에 있어서 표준적인 장비가 되고 있는데, 특히 "컴퓨터 제어식" 형태의 공기 조화는 사용자가 공기 조화 유니트의 제어 모듈에 설정점을 입력함에 의하여 원하는 안락 레벨(comfort level)을 설정하는 것을 가능하게 한다.

이와 같은 컴퓨터 제어식 공기 조화 시스템은, 승객 격실 내로 상당한 양의 열을 전달할 수 있고 승객 격실의 유리 부분을 통하여 받게 되는 일사열에 무관하게, 안락 설정점에 신속하고 정확히 도달할 필요가 있다.

예를 들어 미국특허 US　4　760　772 에 기술된 일부 시스템들은, 적외선 광센 서를 이용해서, 받게 된 일사열을 고려하여, 탑승자들에 의해 느껴지는 열적 안락도에 대한 태양광의 영향을 보상하고, 특히 지평선 위 태양의 위치와 조사 각도를 고려한다.

이 시스템들은 맑은 날씨에서는 만족스러운 것으로 나타날 지 몰라도, 하늘이 흐린 때(구름이 낀 때)에는, 일사열이 낮음에도 불구하고 그 광센서가 구름없는 하늘에서 처럼 입사광(특히, 가시광선 스펙트럼)의 양에 관하여 동일한 정보를 전달한다. 그러면 이것은, 온도 조절의 과잉 보상으로 귀결되는데, 이것으로 인하여 지나치게 차가운 온도인 송풍 공기 때문에 탑승자들이 안락하지 못한 느낌을 갖게 된다.

본 발명의 목적은, 앞서 언급된 종래 기술의 시스템들을 개선하고 그들의 단점을 해결하는 것으로서, 특히 맑은 하늘에서나 구름낀 하늘에서나 만족스러운 공기 조화의 조절 보상을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 목적은, 앞서 언급된 형태의 차량용 공기 조화 시스템을 제공하는 것인데, 그것은 특히 날씨가 흐린 때(구름이 낀 때)에 승객 격실 내의 온도 조절의 보정을 개선하기 위하여 일사열 값을 보정하는 수단을 포함한다.

이와 같은 공기 조화 시스템은, 구름이 끼었는지의 여부에 관계없이 입사광을 위한 승객 격실 내의 온도의 조절의 과잉 보상으로 인하여 탑승객이 안락하지 못함을 경험하는 것을 방지한다.

어떤 특정의 실시예에 따르면, 그 공기 조화 시스템은 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함한다:

- 제어 모듈에 공급되는 일사열 값은, 가시광선 스펙트럼에서의 적어도 하나의 일사열 값과 적외선 스펙트럼에서의 하나의 일사열 값으로부터 결정되는 보정된 일사열 값이다.

-보정된 일사열 값은, 적외선 스펙트럼에서의 일사열 값을 가시광선 스펙트럼에서의 일사열 값의 함수로서 보정하기 위한 계수를 포함하는 찾기표로부터 얻어진다.

- 적외선에서의 일사열 값이 미리 결정된 문턱값을 초과하는 때 및/또는 가시광선에서의 일사열 값이 미리 결정된 문턱값 미만인 때에, 적외선 스펙트럼에서의 일사열 값에 보정이 적용된다.

- 한편으로 가시광선 방사에 감응적인 일사열 센서의 제1 셀의 흡수 스펙트럼, 및 적외선 방사에 감응적인 일사열 센서의 제2 셀의 흡수 스펙트럼은, 무시할 수 있을 만큼만의 겹침 영역을 가지며, 바람직하게는 떨어져 있다.

- 가시광선 스펙트럼에서의 일사열 값은, 350 내지 800　nm 사이의 파장에서 승객 격실 내에 받아들여진다.

- 적외선 스펙트럼에서의 일사열 값은, 850 내지 950　nm 사이의 파장에서 승객 격실 내에 받아들여진다.

본 발명의 다른 대상은 차량 승객 격실의 공기 조화 방법인데, 여기에서는 일사열 값들은 가시광선에서의 일사열 값 및 적외선에서의 일사열 값을 감지하는 센서를 이용하여 측정되고, 보정된 일사열 값을 얻기 위하여, 적외선에서의 일사열 값은 가시광선에서의 일사열 값의 함수로서 보정되며, 송풍 공기 온도, 통풍 유량, 및 송풍 공기 유량의 배분을 나타내는 값들 중의 적어도 하나가 보정된 일사열 값의 함수로서 결정되고, 공기 조화 유니트 제어 모듈은, 차량의 승객 격실의 온도를 설정점 온도로 적합하게 하기 위하여, 송풍 공기 온도, 통풍 유량, 및 송풍 공기 유량의 배분을 나타내는 값들 중의 적어도 하나를 이용하여 제어된다.

어떤 특정의 실시예에 따르면, 그 공기 조화 방법은 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함한다:

- 적외선에서의 일사열 값은, 찾기표를 이용하여 보정된 일사열 값을 얻기 위하여, 가시광선에서의 일사열 값의 함수로서 보정된다.

- 송풍 공기 온도, 통풍 유량, 및 송풍 공기 유량의 배분을 나타내는 값들 중 적어도 하나는, 개별의 찾기표들을 이용하여 보정된 일사열 값의 함수로서 결정된다.

본 발명의 목적은 전술된 형태의 차량을 위한 공기 조화 시스템을 제안하는 것이다.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 하기의 도면을 참조로 하여 설명되는 비제한적인 실시예에 관한 하기의 설명을 읽음으로써 명확하게 될 것인데, 그 도면은 본 발명에 따른 일사열 센서가 공기 조화 시스템의 제어를 보정하기 위하여 이용되는 방식을 도시하는 블록 다이어그램이다.

하기의 설명에서 신호 Sx 는 물리적인 값 x 를 나타내는 신호이라는 점이 이해되어야 할 것이다.

비제한적인 예로서 도시된 도면에는, 공기 조화 시스템의 제어를 보정하기 위하여 본 발명에 따른 일사열 센서가 이용되는 방식에 관한 블록 다이어그램이 도시되어 있다.

컴퓨터, 및 가열 통풍 공기조화 유니트(heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) unit)을 포함하는 공기 조화 유니트 제어 모듈(1)은, 송풍 공기 혼합 플랩(blown air mixing flap)의 위치를 그에 가해지는 파라미터들에 따라서 변화시킴에 의하여, 자동차의 승객 격실(2) 내의 온도를 변화시키는데에 이용될 수 있다.

그 시스템은 일사열 센서(insolation sensor)도 포함하는데, 그것은 가시광선 스펙트럼에서 방출되는 빛에 감응하는 제1 셀(first cell), 및 근적외선 스펙트럼에서 방출되는 빛에 감응하는 제2 셀(second cell)을 포함한다.

바람직하게는, 제1 셀은 350 내지 800　nm 사이의 파장으로 방출되는 빛에 감응한다. 그러면 이 스펙트럼에서 방사되는 파워(power)는 하늘에의 구름 존재의 함수일 것이고, 그러므로 이 파워는 구름이 존재하는 때에 감소된다.

바람직하게는, 제2 셀은 850 내지 950　nm 사이의 파장으로 방출되는 빛에 감응한다. 그러므로, 이 스펙트럼에서 방사되는 파워는 하늘에 구름이 존재하든지 말든지 일정할 것이다.

유리하게는, 한편으로는 제1 셀의 흡수 스펙트럼과 다른 한편으로는 제2 셀 의 흡수 스펙트럼이 무시할수 있을 만큼만의 겹침 영역을 가지고, 바람직하게는 흡수 스펙트럼이 떨어져 있는 것이 바람직하다. 그 셀들의 감응성 재료들이 앞서 언급된 범위보다 넓은 폭의 범위에 걸쳐서 연장된 흡수 스펙트럼을 갖는다면, 그 셀들은 앞서 언급된 범위에 적합하게 된 대역통과 광학 필터(passband optical filter)를 구비할 수 있다.

이 센서는, 입사하는 태양 방사를 받기 위하여 하늘을 향해 지향되고, 바람직하게는 탑승자들의 시야를 막지 않도록 앞유리창의 후방 시야 거울의 베이스(base)에 설치된다.

그러므로 이 센서는 가시광선 스펙트럼(visible spectrum; SOLvis)에서 제1 셀에 의해 받게 되는 일사열에 비례하는 신호(SSOLvis), 및 근적외선 스펙트럼(near infrared spectrum; SOLir)에서 제2 셀에 의하여 받게 되는 일사열에 비례하는 신호(SSOLir)를 전달한다.

이 일사열 값들(SOLir, SOLvis)로부터, 송풍 공기 온도(θa), 통풍 유량(ventilation flow rate; Dvent), 및 배분(distribution; Rep)의 값들을 결정하는 것을 가능하게 하는 보정된 일사열 값(SOLcor)이 결정된다. 이 값들은, 찾기표(look-up table)들인 LUTθa, LUTDvent, 및 LUTRep 을 이용하여 결정되는 것이 바람직한데, 그 표들은 예를 들어 일사열 보상을 수행하기 위하여 적외선(SOLir)에서의 일사열 값만이 이용되는 때에 일반적으로 결정되는 방식으로 미리 결정된다. 일반적으로, 일사열이 증가함에 따라서, 송풍 공기 온도(θa)의 저감, 송풍 공기 유량(Dvent)의 증가, 및 배분(Rep)의 변화를 포함하는 작동들 중의 적어도 하나가 수행된다.

보정된 신호(SSOLcor)는, 가시광선에서의 일사열 신호(SSOLvis)와 적외선에서의 일사열 신호(SSOLir) 중의 적어도 하나에 기초하여 찾기표(LUTcor)로부터 얻어진다.

이 찾기표는, 가시광선에서의 일사열 값(SOLvis)의 함수로서 적외선에서의 일사열 값(SOLir)에 가해지고 바람직하게는 0 내지 1 의 범위를 갖는 보정 계수를 포함한다.

그 계수는 가시광선에서의 일사열 값(SOLvis)과 적외선에서의 일사열 값(SOLir)의 범위에 걸쳐서 스캐닝(scanning)함에 의한 캘리브레이션(calibration)과, 하늘이 완전히 흐린 때에 공기 조화 시스템이 일사열을 그 보정 값으로 보상하는 것, 즉 보상을 감소시키는 것을 가능하게 할 대응되는 계수 값을 결정함에 의하여 결정된다.

유리하게는, 표(LUTcor)의 크기는, 가시광선에서의 일사열 값(SOLvis)이 미리 결정된 문턱값(threshold) 미만인 때에, 그리고/또는 미리 결정된 문턱값을 초과하는 적외선에서의 일사열 값(SOLir)을 넘고 초과하여서만 보정을 가함에 의하여, 축소될 수 있다.

예를 들어, 적외선에서의 일사열 값(SOLir)이 미리 결정된 제1 문턱값을 초과하고 가시광선에서의 일사열 값(SOLvis)이 미리 결정된 제2 문턱값의 미만인 때에는, 일사열로 인한 보상이 공기 조화 시스템에서 수행되는데, 보정된 일사열 값(SOLcor)은 적외선에서의 일사열 값(SOLir)에, 대응되는 표(LUTcor)로부터의 계 수를 곱한 것과 같다. 그러면 이에 의하여, 적외선에서의 일사열 값(SOLir)과 같거나 그보다 낮은 보정된 일사열 값(SOLcor)이 산출된다.

하기의 표는 찾기표(LUTcor)의 일 예를 제공하는데, 여기에는 SOLir 및 SOLvis 의 값들의 함수로서 계수들이 제시되어 있다.

SOLir [W/m2] SOLvis [W/m2]	0	100	400	600	1000
0	0	1	3/4	2/3	3/5
50	0	1	1	5/6	7/10
100	0	1	1	1	1

대조적으로, 가시광선에서의 일사열 값(SOLvis)과 적외선에서의 일사열 값(SOLir)이 미리 결정된 문턱값을 초과하는 때에는, 공기 조화 시스템에서 일사열로 인한 보상이 수행되지 않는다.

상기 센서의 제2셀은 제1 서브셀과 제2 서브셀을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 하는데, 이 제1 서브셀 및 제2 서브셀은 근적외선 스펙트럼에 감응하며, 가시광선에서 방출되는 빛에 감응하는 상기 제1 셀의 양 옆에 개별적으로 측방향으로 배치된다. 그러면 이와 같은 센서는 승객 격실(2)의 좌측 측부와 우측 측부에서 공기 조화 시스템에 의한 송풍 공기의 온도들을 차별화시킬 수 있을 것이다. 그러면 제어 모듈(1)은 좌측 측부와 우측 측부에서 상이한 온도들을 발생시킬 수 있을 것이다.

유리하게는, 가시광선에서의 일사열 값(SOLvis)과 적외선에서의 일사열 값(SOLir)을 제공하는데에 이용되는 센서는, 앞유리 와이퍼의 시작을 위한 시스템 및/또는 라이트(light)의 스위치-온(switching-on)을 제어하는 시스템을 위하여 이용될 수 있다.

Claims (12)

1. 차량용 공기 조화 시스템으로서, 그 시스템은 승객 격실(2) 내의 온도를 설정점 온도(θc)를 향하여 조절하기 위한 공기 조화 유니트 제어 모듈(1)을 포함하고, 상기 제어 모듈(1)은 승객 격실(2) 내의 온도 조절을 승객 격실(2) 내에 받아들여진 일사열의 값의 함수로서 보정할 수 있으며, 상기 시스템은 승객 격실(2) 내의 온도 조절의 보정을 개선하기 위하여 그 일사열 값을 보정하는 수단을 포함하고,

   제어 모듈(1)에 공급되는 일사열 값은, 가시광선 스펙트럼에서의 적어도 하나의 일사열 값(SOLvis) 및 적외선 스펙트럼에서의 적어도 하나의 일사열 값(SOLir)으로부터 결정되는 보정된 일사열 값(SOLcor)이며,

   적외선에서의 일사열 값(SOLir)이 미리 결정된 제1 문턱값을 초과하는 때, 또는 가시광선에서의 일사열 값(SOLvis)이 미리 결정된 제2 문턱값 미만인 때, 또는 적외선에서의 일사열 값(SOLir)이 미리 결정된 제1 문턱값을 초과하고 가시광선에서의 일사열 값(SOLvis)이 미리 결정된 제2 문턱값 미만인 때에, 상기 보정이 적용되는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 조화 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 시스템은, 가시광선 스펙트럼에서의 일사열 값(SOLvis)과 적외선 스펙트럼에서의 일사열 값(SOLir)을 제공하기 위하여, 하늘을 향해 지향된 일사열 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 조화 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   보정된 일사열 값(SOLcor)은, 적외선 스펙트럼에서의 일사열 값(SOLir)을 가시광선 스펙트럼에서의 일사열 값(SOLvis)의 함수로서 보정하기 위한 계수를 포함하는 찾기표(LUTcor)로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 조화 시스템.
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   한편으로 가시광선 방사에 감응적인 일사열 센서의 제1 셀의 흡수 스펙트럼과 적외선 방사에 감응적인 일사열 센서의 제2 셀의 흡수 스펙트럼은, 떨어져 있는 흡수 스펙트럼을 가지는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 조화 시스템.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   가시광선 스펙트럼에서의 일사열 값은, 350 내지 800　nm 사이의 파장에서 승객 격실(2) 내에 받아들여지는 방사에 비례하는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 조화 시스템.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   적외선 스펙트럼에서의 일사열 값은, 850 내지 950　nm 사이의 파장에서 승객 격실(2) 내에 받아들여지는 방사에 비례하는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 조화 시스템.
8. 차량 승객 격실의 공기 조화 방법으로서,

   일사열 값들은 가시광선 스펙트럼에서의 일사열 값(SOLvis) 및 적외선 스펙트럼에서의 일사열 값(SOLir)을 감지하는 센서를 이용하여 측정되고;

   보정된 일사열 값(SOLcor)을 얻기 위하여, 적외선에서의 일사열 값(SOLir)은 가시광선에서의 일사열 값(SOLvis)의 함수로서 보정되며,

   송풍 공기 온도(θa), 통풍 유량(Dvent), 및 송풍 공기 유량의 배분(Rep)을 나타내는 값들 중의 적어도 하나가 보정된 일사열 값(SOLcor)의 함수로서 결정되고,

   공기 조화 유니트 제어 모듈(1)은, 차량의 승객 격실(2)의 온도를 설정점 온도(θc)를 향하여 조절하기 위하여, 송풍 공기 온도(θa), 통풍 유량(Dvent), 및 송풍 공기 유량의 배분(Rep)을 나타내는 값들 중의 적어도 하나를 이용하여 제어되며,

   적외선에서의 일사열 값(SOLir)이 미리 결정된 제1 문턱값을 초과하는 때, 또는 가시광선에서의 일사열 값(SOLvis)이 미리 결정된 제2 문턱값 미만인 때, 또는 적외선에서의 일사열 값(SOLir)이 미리 결정된 제1 문턱값을 초과하고 가시광선에서의 일사열 값(SOLvis)이 미리 결정된 제2 문턱값 미만인 때에, 상기 보정이 적용되는 것을 특징으로 하는, 차량 승객 격실의 공기 조화 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   적외선에서의 일사열 값(SOLir)은, 찾기표(LUTcor)를 이용하여 보정된 일사열 값(SOLcor)을 얻기 위하여, 가시광선에서의 일사열 값(SOLvis)의 함수로서 보정되는, 차량 승객 격실의 공기 조화 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    송풍 공기 온도(θa), 통풍 유량(Dvent), 및 송풍 공기 유량의 배분(Rep)을 나타내는 값들 중 적어도 하나는, 개별의 찾기표들(LUTθa)(LUTDvent)(LUTRep)을 이용하여 보정된 일사열 값(SOLcor)의 함수로서 결정되는, 차량 승객 격실의 공기 조화 방법.
11. 제 2 항에 있어서,

    상기 일사열 센서는 차량의 앞유리 와이퍼의 시작을 위한 시스템과 차량의 라이트(light)의 스위치-온(switching-on)을 제어하는 시스템 중 적어도 하나를 위하여도 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 조화 시스템.
12. 제 5 항에 있어서,

    상기 제2 셀은 근적외선 스펙트럼에 감응하는 제1 서브셀 및 제2 서브셀을 포함하고, 상기 제1 서브셀과 제2 서브셀은 개별적으로 상기 제1 셀의 양 옆에 측방향으로 배치되어서, 승객 격실의 좌측 측부와 우측 측부에서 공기 조화 시스템에 의하여 송풍되는 공기의 온도들이 차별화될 수 있는 것을 특징으로 하는, 차량용 공기 조화 시스템.

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