KR101610968B1 - 차량 내 이산화탄소 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

터널의 진입 전, 차량 실내의 이산화탄소 발생량을 효과적으로 제어할 수 있는 차량 내 이산화탄소 제어 시스템 및 방법이 소개된다. 차량 내 이산화탄소 제어방법은, 차량 진행 방향 전방에 터널이 위치하는지를 판단하는 과정; 차량 전방에 터널이 위치한 경우 해당 터널의 통과시간을 예측하는 과정; 상기 터널 통과시간를 고려하여 차량이 터널 통과한 후 차량 실내에 증가될 이산화탄소 농도를 예측하는 과정; 및 상기 예측된 이산화탄소 농도를 고려하여 차량 실내의 현재 이산화탄소 농도가 감소되도록, 차량의 터널 진입 전 차량 실내로 유입되는 송풍량을 조절하는 과정을 포함한다.

Description

차량 내 이산화탄소 제어 시스템 및 방법{SYSTEM FOR CONTROLING CARBON DIOXIDE CONCENTRATION IN A VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량 전방에 터널이 존재하는지 여부 및 터널 길이를 고려하여 차량 실내의 이산화탄소 농도를 미리 조절하는 차량 내 이산화탄소 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 공조장치는 덕트에 설치된 송풍기를 통해 차량 실내의 공기를 강제 순환시키고, 덕트 내 설치된 증발기를 통해 차량 실내의 냉방을 구현하며, 증발기를 통과한 공기를 순간적으로 가열하는 히터를 통해 차량 실내의 난방을 구현한다.

그런데 공조장치를 작동시킨 상태에서 윈도우를 닫고 장시간 운전하게 되면, 차량 실내의 산소량은 부족하게 되는 반면에, 이산화탄소량은 증가되어 차량 실내의 공기가 탁해진다. 특히, 차량 실내에서 이산화탄소량이 증가되고 산소량이 감소되는 상태가 오래 지속되면, 졸음, 구토, 두통 등이 탑승자에게 발생될 수 있다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 종래에는 차량 실내의 이산화탄소 농도를 측정하여 송풍량을 조절하는 "차량 내부의 이산화탄소 농도 제어 시스템(공개번호: 10-2008-0095510(2008.10.29))"이 제안된 바 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 이산화탄소 농도 제어시스템은, 차량 내부의 이산화탄소 농도를 검출하는 이산화탄소 센서(10)와, 내외기도어(42) 및 송풍기(41)가 내부에 설치된 공조장치(40)와, 차량 내부의 이산화탄소 농도 크기에 비례하여 복수 개의 구간으로 등급을 설정하고 이 등급에 이산화탄소 센서(10)로부터 검출된 이산화탄소 농도가 해당하는지를 판정하는 판정수단(20)과, 판정수단에 의해 판정된 차량 내부의 이산화탄소 농도의 등급에 비례하여 외기도입구의 개방량, 또는 송풍기(41)의 송풍량이 커지도록 내외기도어(42) 또는 송풍기(41) 제어신호를 발생시키는 제어수단(30)으로 구성된다.

그러나 이러한 종래 기술의 경우, 차량이 터널과 같이 밀폐 공간에 진입하여 이동하는 과정에서, 차량 실내의 이산화탄소 농도가 낮아지게 되면, 제어수단(30)의 제어신호에 의해 외기도입구 및 송풍기가 외부의 탁한 공기를 차량 실내로 유입시키는바, 이때, 유입된 외부 공기는 차량 실내를 더욱 오염시킬 수 있다는 문제가 있었다.

한편, 종래에는 차량이 터널과 같은 밀폐 공간을 통과하게 되면, 센서가 외부 공기의 오염도를 감지하여 공조모드를 외기모드에서 내기모드로 자동 변환하는 기술이 제안되기도 하였다.

그러나 이 경우 내기모드로 변환된 상태는 차량이 터널을 통과하는 동안 지속적으로 유지되는 바, 터널 구간이 길어져 내기모드 상태가 길어지게 되면, 차량 실내에서 증가된 이산화탄소가 탑승자에게 졸음, 구토, 두통 등을 발생시킬 수 있다는 문제가 있었다

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 차량의 운행 조건을 고려하여 차량 실내의 이산화탄소 발생량을 효과적으로 제어할 수 있도록 하는 차량 내 이산화탄소 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차량의 이산화탄소 제어방법은, 차량 진행 방향 전방에 터널이 위치하는지를 판단하는 과정; 차량 전방에 터널이 위치한 경우 해당 터널의 통과시간을 예측하는 과정; 상기 터널 통과시간를 고려하여 차량이 터널 통과한 후 차량 실내에 증가될 이산화탄소 농도를 예측하는 과정; 및 상기 예측된 이산화탄소 농도를 고려하여 차량 실내의 현재 이산화탄소 농도가 감소되도록, 차량의 터널 진입 전 차량 실내로 유입되는 송풍량을 조절하는 과정;을 포함한다.

본 발명에 따른 차량의 이산화탄소 제어시스템은, GPS 위치 정보를 수신하는 GPS 수신기; 외기도입구의 개방크기와 송풍기의 송풍강도의 조절을 통해 차량 실내로 유입되는 송풍량이 조절되는 공조유닛; 및 상기 GPS 수신기로부터의 위치 정보와 맵 데이터를 이용하여 차량의 전방에 터널이 위치하는지를 판단하고, 차량 전방에 터널이 위치한 경우 해당 터널의 예상 통과시간을 예측하고, 이 터널 통과시간을 고려하여 터널 통과 후 차량 실내의 증가된 이산화탄소 농도를 예측하고, 예측된 이산화탄소 농도를 고려하여 차량 실내의 현재 이산화탄소 농도가 감소되도록 차량의 터널 진입 전 상기 공조유닛의 송풍량을 조절하는 제어부;를 포함한다.

본 발명에 의하면, 차량의 운행 조건을 고려하여 차량 실내의 이산화탄소 농도를 효과적으로 제어할 수 있다는 이점이 있다.

특히, 본 발명은 GPS 수신 데이터, 맵 데이터 및 실내 이산화탄소 농도 측정데이터 등을 이용하여 차량이 터널과 같은 밀폐공간에서 공조모드가 내기모드로 지속되는 경우를 미리 예측하여, 차량 실내의 이산화탄소 농도를 미리 적정 수준으로 조절함으로써, 쾌적한 차량 실내 환경을 유지하는 동시에, 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 차량 내부의 이산화탄소 농도 제어 시스템을 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 차량 내 이산화탄소 제어 시스템을 개략적으로 도시한 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 차량 내 이산화탄소 제어 시스템을 도시한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 차량 내 이산화탄소 제어 시스템에서 차량 내 탑승 인원별 이산화탄소 농도의 증가 추이를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명에 따른 차량 내 이산화탄소 제어방법을 도시한 블록도.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량 내 이산화탄소 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 차량 내 이산화탄소 제어 시스템을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 차량 내 이산화탄소 제어 시스템에서 차량 내 탑승 인원별 이산화탄소 농도의 증가 추이를 나타낸 그래프이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 이산화탄소 제어시스템은, 차량이 터널에 진입하기 전에 미리 차량 실내의 이산화탄소 농도를 감소시킴으로써, 터널 통과로 인한 이산화탄소 농도의 증가를 미연에 방지할 수 있도록 한다.

이를 구현하기 위한 차량 내 이산화탄소 제어시스템은, 이산화탄소 감지센서(320), 차속센서(310), GPS 수신기(100), 공조유닛(200) 및 제어부(400)를 포함하여 구성된다. 여기서, 이산화탄소 감지센서(320)는 차량 실내의 이산화탄소 농도를 측정하고, 차속센서(310)는 차량의 차속을 감지하는 통상적인 기술이 사용되므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 GPS 수신기(100)는 지피에스(GPS:Global Position System)로부터 차량의 현재 위치 정보를 수신한다. 제어부(400)는 GPS 수신기(100)에서 수신된 위치 정보를 미리 저장되어 있는 맵데이터에 맵 매칭을 통해 차량의 진행 경로를 추적하며, 특히 맵데이터에는 터널들의 위치 정보와 길이 정보가 포함된다. 본 실시예에서 제어부(400)는 네비게이션 제어부와 차량 ECU를 포괄하는 개념으로 사용되었다.

상기 공조유닛(200)은 차량 실내의 공기 조화를 구현하는 구성으로, 통상의 증발기, 히터코어, 내외기, 송풍기 등을 포함하며, 제어부(400)의 전기적 신호에 따라 외기도입구(210)의 개방크기와 송풍기(220)의 송풍강도를 조절함으로써, 외부에서 차량 실내로 유입되는 에어량이 조절되도록 한다.

특히, 공조유닛(200)은 후술하는 제어부(400)의 조절등급에 따라 단계적인 송풍량 조절이 이루어지도록 구성된다. 예를 들어, 외기도입구(210)의 개방크기를 "1/3개방", "2/3개방", "완전개방"과 같이 3단계로 나누고, 송풍기(220)의 송풍강도를 "강풍", "중풍", "약풍"과 같이 3단계로 나누어, 제어부(400)의 조절등급에 따라 송풍량 조절이 이루어지게 할 수 있다.

본 실시예에서는 외기도입구(210)의 개방크기를 3단계로 나누고, 송풍기(220)의 송풍강도를 3단계로 나누어 송풍량을 조절하는 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 이들 단계들은 외기도입구(210)의 실제크기나, 송풍기(220)의 용량 등에 따라 다양하게 나누어질 수 있을 것이다.

상기 제어부(400)는 GPS 수신기(100)로부터의 위치 정보 및 맵데이터를 이용하여 터널이 차량의 전방에 위치하는지를 판단하고, 터널이 차량의 전방에 위치되면 터널에 대한 차량의 터널 통과 시간을 예측한다. 터널에 대한 차량의 터널 통과 시간은, 맵 데이터에 저장된 터널 길이(L)에 대한 정보와, 차속센서(310)로부터 인가된 현재 차량의 주행속도 정보를 통해 예측될 수 있다.

예컨대, 차량의 주행속도가 100Km/h(=1666m/min)이고, 터널이 차량 전방의 500m 지점에 위치하며, 터널 길이(L)가 10Km(10000m)인 경우, 차량이 터널을 통과하는데 소요되는 시간은 6분(10000(m)/1666(m/min)=6min)이 되고, 차량이 터널이 입구 지점까지 이동하는데 소요되는 시간은 0.3분(500(m)/1666(m/min)=0.3min)이 된다.

여기서, 터널을 통과한 후 차량 실내의 이산화탄소 농도는, 현재 이산화탄소 농도보다 증가될 것으로 예상되므로, 차량이 터널에 진입하기 전에 이산화탄소 농도를 낮을 필요가 있다.

이를 위해, 제어부(400)는 차량의 터널 통과 시간을 이용하여 터널 통과 후 차량 실내에서 증가된 이산화탄소 농도를 예측한 후, 차량이 터널 입구에 진입되기 전에 공조유닛(200)의 송풍량을 조절함으로써, 차량 실내의 현재 이산화탄소 농도가 감소되도록 한다.

즉, 제어부(400)는 차량 내 탑승 인원별 이산화탄소 농도의 증가 추이를 나타낸 데이타(도 4)를 참고하여, 터널을 통과한 시간 동안 차량 실내에서 증가될 이산화탄소 농도를 예측한다. 이때, 차량 시트에는 착석한 탑승자의 인원수를 감지하기 위한 탑승자 감지센서(미도시)가 설치될 수 있다.

예를 들어, 도 4에서 보듯이, 탑승자가 2인인 경우, 본 실시예에서 차량이 터널을 통과하는데 소요되는 시간이 6분(360초)이면, 이산화탄소 농도는 1000ppm에서 대략 1900ppm까지 900ppm 정도 증가함을 확인할 수 있다. 그리고 현재 차량의 이산화탄소 농도가 2000ppm라고 가정한다면, 터널을 통과하는데 소요되는 시간인 6분(min)이 경과된 후 차량의 이산화탄소 농도는 2900ppm로 증가될 것으로 예상되므로, 차량이 터널에 진입하기 전에 이산화탄소 농도를 현 시점과 대비하여 900ppm 낮출 필요가 있는 것이다.

따라서, 제어부(400)는 증가된 이산화탄소 농도인 900ppm을 현재 이산화탄소 농도에서 미리 감소되도록 하기 위해, 차량이 터널 입구에 진입되기 전에 외기도입구(210) 완전개방크기를 "완전개방"하고, 송풍기(220)의 송풍강도를 "강"으로 조절하는 것이다.

이를 실험적으로 정리하면, 터널 길이(L)에 따라 조절등급(1~3등급)을 나누고 해당 조절등급에 대응되는 송풍량의 조절량을 다음과 같이 표시할 수 있다.

등급		1등급	2등급	3등급
터널길이		0~5km	5~10km	10km 이상
송풍량	외기도입구(210)의 개방크기	1/3 개방	2/3 개방	완전 개방
	송풍기(220)의 송풍강도	약풍	중풍	강풍

예컨대, 차량의 전방에 터널길이가 0~5Km인 터널이 위치되는 것으로 판단되면, 제어부는 터널 입구에 진입하기 전까지 외기도입구(210)의 개방크기를 "1/3개방"으로 개방하고, 송풍기(220)의 송풍강도를 "약풍"으로 조절하여 이산화탄소 농도를 감소시킨다.

그리고 차량의 전방에 터널길이가 5~10Km인 터널이 위치되는 것으로 판단되면, 제어부는 터널 입구에 진입하기 전까지 외기도입구(210)의 개방크기를 "2/3개방"으로 개방하고, 송풍기(220)의 송풍강도를 "중풍"으로 조절하여 이산화탄소 농도를 감소시킨다.

그리고 차량의 전방에 터널길이가 10Km 이상인 터널이 위치되는 것으로 판단되면, 제어부는 터널 입구에 진입하기 전까지 외기도입구(210)의 개방크기를 "완전개방"으로 개방하고, 송풍기(220)의 송풍강도를 "강풍"으로 조절하여 이산화탄소 농도를 감소시킨다.

이와 같이, 제어부(400)는 터널 길이(L)에 따라 조절등급(1~3등급)을 나누고, 이 조절등급에 따라 외기도입구(210)의 개방크기와 송풍기(220)의 송풍강도를 조절할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 차량 내 이산화탄소 제어방법을 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 차량 내 이산화탄소 제어방법은, 터널이 차량의 전방에 위치하는지를 판단하는 단계(S1)와, 차량의 터널 통과 시간을 예측하는 단계(S2)와, 차량이 터널 통과한 후 차량 실내에 증가될 이산화탄소 농도를 예측하는 단계(S3)와, 차량 실내의 현재 이산화탄소 농도가 감소되도록 차량 실내로 유입되는 송풍량을 조절하는 단계(S4)를 포함한다.

먼저, 터널이 차량의 전방에 위치하는지를 판단하는 단계(S1)는, 제어부(400)에서 GPS 위치 정보 및 맵데이터를 이용하여 차량의 예상 진행 경로 상에 터널이 위치하는지를 판단한다. 이때, 차량의 진행 경로상에 터널이 위치한 경우, 맵데이터로부터 해당 터널의 위치, 길이 등에 대한 정보를 입력받아 차량의 터널 통과 시간을 예측한다.

차량의 터널 통과 시간을 측정하는 단계(S2)는, 터널 길이 및 차량의 주행속도를 통해 차량의 터널 통과 시간을 예측한다. 이 터널 통과 시간은 맵 데이터 상의 터널 길이(L)에 대한 정보와, 차속센서로부터의 현재 차량의 주행속도 정보를 통해 예측된다. 터널 통과 시간이 예측되면, 차량이 터널 통과한 후 차량 실내에 증가된 이산화탄소 농도를 예측한다.

차량 실내에 증가된 이산화탄소 농도를 예측하는 단계(S3)는, 예측된 터널 통과 시간을 이용하여 터널을 통과한 과정 중에 증가될 이산화탄소 농도를 예측하는데, 이때, 탑승인원별 이산화탄소 농도의 증가 추이를 나타낸 데이타(도 4)가 참고된다. 차량이 터널을 통과한 후 차량 실내의 이산화탄소 농도가 예측되면, 예측된 이산화탄소 농도를 토대로 차량 실내의 송풍량을 조절한다.

송풍량을 조절하는 단계(S4)는, 차량의 터널 진입 전 차량 실내로 유입되는 송풍량을 조절함으로써, 차량 실내의 현재 이산화탄소 농도가 감소되도록 한다. 이때, 공조모드는 내기모드에서 외기모드로 전환되고, 증가된 이산화탄소 농도를 고려하여, 외기도입구의 개방크기와 송풍기의 송풍강도가 조절된다. 아울러, 터널 길이(L)에 따라 조절등급을 나누고, 조절등급에 따라 외기도입구의 개방크기와 송풍기의 송풍강도를 조절할 수도 있다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100: GPS 수신기 200: 공조유닛
210: 외기도입구 220: 송풍기
310: 차속센서 320: 이산화탄소 감지센서

Claims (6)

1. 차량 진행 방향 전방에 터널이 위치하는지를 판단하는 과정;
   차량 전방에 터널이 위치한 경우 해당 터널의 통과시간을 예측하는 과정;
   상기 터널 통과시간를 고려하여 차량이 터널 통과한 후 차량 실내에 증가될 이산화탄소 농도를 예측하는 과정; 및
   상기 예측된 이산화탄소 농도를 고려하여 차량 실내의 현재 이산화탄소 농도가 감소되도록, 차량의 터널 진입 전 차량 실내로 유입되는 송풍량을 조절하는 과정;을 포함하고,
   상기 송풍량을 조절하는 과정은, 공조모드를 내기모드에서 외기모드로 전환하면서 외기도입구의 개방크기를 조절하고, 송풍기의 송풍강도를 조절하는 것을 특징으로 하는 차량 내 이산화탄소 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 차량의 터널 통과 시간을 예측하는 과정은, 터널 길이 및 차량의 주행속도를 통해 차량의 터널 통과 시간을 예측하는 것을 특징으로 하는 차량 내 이산화탄소 제어방법.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 송풍량을 조절하는 과정은, 터널 길이에 따라 조절등급을 나누고, 상기 조절등급에 따라 외기도입구의 개방크기와 송풍기의 송풍강도를 조절하는 것을 특징으로 하는 차량 내 이산화탄소 제어방법.
5. GPS 위치 정보를 수신하는 GPS 수신기(100);
   외기도입구(210)의 개방크기와 송풍기(220)의 송풍강도의 조절을 통해 차량 실내로 유입되는 송풍량이 조절되는 공조유닛(200); 및
   상기 GPS 수신기(100)로부터의 위치 정보와 맵 데이터를 이용하여 차량의 전방에 터널이 위치하는지를 판단하고, 차량 전방에 터널이 위치한 경우 해당 터널의 예상 통과시간을 예측하고, 이 터널 통과시간을 고려하여 터널 통과 후 차량 실내의 증가된 이산화탄소 농도를 예측하고, 예측된 이산화탄소 농도를 고려하여 차량 실내의 현재 이산화탄소 농도가 감소되도록 차량의 터널 진입 전 상기 공조유닛(200)의 송풍량을 조절하는 제어부(400);를 포함하고,
   상기 제어부(400)는 공조모드를 외기모드로 설정하면서 외기도입구의 개방크기를 조절하고, 송풍기의 송풍강도를 조절함으로써 상기 공조유닛(200)의 송풍량을 조절하는 것을 특징으로 하는 차량 내 이산화탄소 제어 시스템.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제어부(400)는 터널 길이 및 차량의 주행속도를 통해 차량의 터널 통과 시간을 예측하는 것을 특징으로 하는 차량 내 이산화탄소 제어 시스템.

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