KR101646405B1 - 차량의 개별 공조 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 개별 공조 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 실내의 개별공조 시 전체공조 시와 유사한 쾌속성을 확보하면서 공조 소모 동력을 축소할 수 있는 차량의 개별 공조 제어 장치에 관한 것이다.
이에 본 발명에서는, 차량 실내의 공조 모드를 선택하기 위한 사용자의 조작시에 그 신호를 발생하는 개별공조버튼; 상기 개별공조버튼의 신호를 기반으로 사용자가 선택한 공조 모드를 판단하고, 자동 개별공조 모드시에는 공조 부하의 연산 결과를 기반으로 개별공조 수행 또는 전체공조 수행을 결정하는 공조 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 개별 공조 제어 장치를 제공한다.

Description

차량의 개별 공조 제어 장치 {Individual air conditioning control device}

본 발명은 차량의 개별 공조 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 실내의 개별공조 시 전체공조 시와 유사한 쾌속성을 확보하면서 공조 소모 동력을 축소할 수 있는 차량의 개별 공조 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 공조장치는 차량 실내의 공기조화를 위한 것으로, 통상 자동차 실내를 냉방하는 냉방장치와 자동차 실내를 난방하는 난방장치를 포함한다.

최근 들어 내연기관 차량들은 연비가 핫이슈로 대두되고 친환경 차량은 주행거리가 핫이슈로 대두되고 있어, 공조 소모 동력을 최소화하면서 실내 쾌적성을 유지하려는 공조 시스템 개발에 대한 연구가 이루어지고 있다.

이에 최근 자동차에는 차량 실내에 필요한 곳에만 부분적으로 온도를 조절할 수 있는 개별 공조 시스템이 적용되고 있으며, 상기 개별 공조 시스템으로는 차량 실내의 각 좌석마다 개별적으로(독립적으로) 풍량 및 풍향 또는 냉방 및 난방을 제어하기 위한 개별식 공조장치, 차량의 전석과 후석을 개별적으로(독립적으로) 풍량 및 풍향 또는 냉방 및 난방을 제어하기 위한 전후 독립식 공조장치, 차량 실내의 좌측과 우측을 개별적으로(독립적으로) 풍량 및 풍향 또는 냉방 및 난방을 제어하기 위한 좌우 독립식 공조장치 등이 개발 및 적용되고 있다.

이러한 개별 공조 시스템에 의하면 운전자는 물론이고 운전자 이외의 탑승객이 원하는 바에 따라 독립적, 선택적으로 냉방 및 난방된 공기를 공급받을 수 있게 된다.

그러나, 이러한 개별 공조 시스템이 미적용된 기존의 차량들은 실내로 투입되는 공조 열량을 최소화하면서 동시에 탑승자의 쾌적성을 만족시키는 것이 불가하며, 항시 차량 실내의 모든 존(영역)으로 냉방된 공기 또는 난방된 공기가 토출되고 있어 효율적으로 공조 에너지를 소비하지 않아 주행거리를 증대할 수 있는 개선의 여지를 줄이고 있다. 즉, 실내 전체로 공조 에너지를 공급하여 공조 소모 동력이 증대되며, 이에 주행거리에 직접적인 영향을 주는 배터리 충전량이 감소하게 된다.

또한 개별 공조 시스템이 미적용된 기존의 차량은 운전자 이외의 탑승객의 공조 작동 및 미작동에 대한 선택권이 없어 편의성 및 상품성이 저하되고, 탑승객 중 냉방이나 난방된 공기가 직접적으로 자신에게 토출되기를 원하지 않는 탑승객의 경우 불만감을 가지게 된다.

한편, 종래 개별 공조 시스템이 적용된 차량에는 통상 개별공조의 작동 및 작동해제를 선택하기 위한 개별공조버튼이 구비되어 있으며, 이 개별공조버튼의 조작을 통해 개별공조 모드로 진입하거나 또는 개별공조 모드를 해제하고 전체공조 모드로 전환하게 된다.

그런데, 종래의 개별 공조 시스템은 공조부하의 고저에 상관없이 단순히 개별공조버튼의 조작에 의해서만 개별공조 모드와 전체공조 모드를 선택하여 차량 실내를 냉방 및 난방하게 되므로, 단지 공조 소모 동력을 축소하기 위해 개별공조 모드를 선택하는 경우 실내 일부 영역(예를 들어, 운전석 등)으로만 공조 공기(냉방 또는 난방된 공기)를 토출하게 되고, 이 경우 요구되는 공부 부하가 높은 조건(예를 들어, 고냉방 또는 고난방 조건)에서 실내온도가 원하는 온도에 너무 늦게 도달하게 되는 문제점을 유발할 수 있으며, 이는 곧 탑승객의 쾌적성을 저하시키는 역효과를 초래하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량 실내의 개별공조시에도 전체공조시와 유사한 쾌속성을 확보하면서 공조 소모 동력을 축소할 수 있는 최적 공조 제어가 가능한 차량의 개별 공조 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 차량 실내의 공조 모드를 선택하기 위한 사용자의 조작시에 그 신호를 발생하는 개별공조버튼; 상기 개별공조버튼의 신호를 기반으로 사용자가 선택한 공조 모드를 판단하고, 자동 개별공조 모드시에는 공조 부하의 연산 결과를 기반으로 개별공조 수행 또는 전체공조 수행을 결정하는 공조 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 개별 공조 제어 장치를 제공한다.

본 발명의 구현예에 의하면, 상기 공조 제어부는 사용자가 개별공조버튼을 조작할 시마다 개별공조버튼에서 전송되는 신호를 누적 카운트하여 자동 개별공조 모드와 수동 개별공조 모드 및 전체공조 모드 중에서 사용자가 선택한 공조 모드를 결정하며, 사용자가 개별공조버튼을 조작하여서 차량 실내의 공조 모드가 전체공조 모드로 복귀된 이후에는 개별공조버튼의 신호 카운트 횟수를 초기화한다.

또한 본 발명의 구현예에 의하면, 상기 공조 제어부는 차량 실내의 공조 모드를 자동 개별공조 모드로 판단하는 경우, 차량 실내의 공조 부하를 연산한 결과 공조 부하 값이 사전 설정된 고부하 범위 내에 포함되면 전체공조를 수행하는 것으로 결정하고, 공조 부하 값이 사전 설정된 고부하 범위 내에 미포함되면 개별공조를 수행하는 것으로 결정한다.

구체적으로, 상기 공조 제어부는 차량 실내의 공조 부하 값을 "OFFSET + Kamb*외기온 + Kincar*실내온 + Kset*설정온도 + Ksun*일사량"으로 연산하며, 여기서 상기 OFFSET, Kamb, Kincar, Kset, Ksun은 모두 사전 설정된 상수 값이다.

또한 본 발명의 구현예에 의하면, 상기 개별공조버튼에는 자동 개별공조 모드의 작동 및 작동해제를 표시하는 오토 인디케이터와 수동 개별공조 모드의 작동 및 작동해제를 표시하는 메뉴얼 인디케이터가 시각적으로 인지할 수 있게 각각 구비되어 있다.

본 발명에 따른 차량의 개별 공조 제어 장치에 의하면, 차량 실내의 공조 부하의 고저를 판단하여 개별공조 모드 또는 전체공조 모드로 진입하게 되므로 개별공조시에도 전체공조시와 유사한 쾌속성을 확보하는 동시에 공조 소모 동력을 축소할 수 있는 이점이 있으며, 이에 의해 연비 향상과 주행거리 및 상품성 증대의 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 개별 공조 제어 장치를 나타낸 구성도
도 2는 본 발명에 따른 개별공조버튼에 구비된 인디케이터의 작동 형태를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 차량의 개별 공조 제어 방법을 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 차량의 개별 공조 제어시 고냉방 부하와 고난방 부하의 범위 및 공조 모드의 진입 해제시 히스테리시스를 나타낸 예시도

기존의 공조 시스템은 공조 소모 동력 축소를 위한 개별공조 모드의 구현이 불가하거나 개별공조 모드를 구현하더라도 공조 소모 동력을 축소하는 동시에 전체공조시와 대비하여 실내 쾌속성을 동등 수준으로 확보 유지하는 것이 불가하였다.

이에, 본 발명에서는 공조 소모 동력을 줄이면서 실내 쾌속성도 전체공조시 대비 동등 수준으로 구현할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에서는 개별 공조 시스템의 공조 모드 선택을 위한 개별공조버튼을 개선하여 시각적으로 자동 개별공조 모드, 수동 개별공조 모드, 개별공조 모드 오프(즉, 전체공조 모드)를 탑승객이 쉽게 인식할 수 있도록 함으로써 개별공조버튼의 조작/선택시 공조 시스템의 작동 모드에 대한 탑승객의 혼동을 방지할 수 있도록 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 개별 공조 제어 장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 차량의 개별 공조 제어 장치는 개별 공조 시스템의 실내 공조 모드를 선택 및 결정하기 위하여 개별공조버튼(10)과 공조 제어부(20)를 포함하여 구성된다.

여기서, 개별 공조 시스템은 차량 실내 영역을 사전에 구획 설정한 바에 의해 개별공조를 수행하거나 또는 전체공조를 수행하는 공지의 공조장치로서, 앞서 설명한 바와 같이 차량 실내의 각 좌석마다 개별적으로 냉방 및 난방 등을 제어하기 위한 개별식 공조장치, 차량의 전석과 후석을 개별적으로 냉방 및 난방 등을 제어하기 위한 전후 독립식 공조장치, 차량 실내의 좌측과 우측을 개별적으로 냉방 및 난방 등을 제어하기 위한 좌우 독립식 공조장치 등이 있다.

이러한 개별 공조 시스템은 사용자의 개별공조버튼 조작에 의해 선택된 실내 공조 모드로 진입하여 실내 공조를 수행하게 된다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 개별공조버튼(10)은 그 표면에 자동 개별공조 모드의 작동 및 작동해제를 표시하는 오토 인디케이터(12)와 수동 개별공조 모드의 작동 및 작동해제를 표시하는 메뉴얼 인디케이터(14)가 시각적으로 인지할 수 있게 각각 구비되어 있다.

상기 개별공조버튼(10)은 배터리 온(on) 시 기본적으로 오프 상태로서 오토 인디케이터(12)와 메뉴얼 인디케이터(14)가 모두 오프 상태로 해제되어 있다. 이때 운전자 및 탑승자는 시스템이 개별공조 모드를 해제하고 전체공조 모드로 진입하여 작동중임을 알 수 있다.

운전자가 오프 상태의 개별공조버튼(10)을 1회 선택/조작시 오토 인디케이터(12)가 점등되고 메뉴얼 인디케이터(14)는 소등 상태가 유지된다. 이때 운전자 및 탑승자는 시스템이 자동 개별공조 모드로 진입하여 작동중임을 알 수 있다.

또한, 운전자가 오토 인디케이터(12)가 점등된 개별공조버튼(10)을 1회 더 선택/조작시, 다시 말해 운전자가 오프 상태의 개별공조버튼(10)을 총 2회 선택/조작시, 오토 인디케이터(12)는 소등되고 메뉴얼 인디케이터(14)는 점등된다. 이때 운전자 및 탑승자는 시스템이 수동 개별공조 모드로 진입하여 작동중임을 알 수 있다.

그리고, 운전자가 메뉴얼 인디케이터(14)가 점등된 개별공조버튼(10)을 1회 더 선택/조작시, 다시 말해 운전자가 오프 상태의 개별공조버튼(10)을 총 3회 선택/조작시, 오토 인디케이터(12)는 소등 상태가 유지되고 메뉴얼 인디케이터(14)는 소등되어 개별공조버튼(10)은 배터리 온 시 기본 사양의 오프 상태(전체공조 모드)로 복귀하게 된다. 이때 운전자 및 탑승자는 시스템이 개별공조 모드를 해제하고 전체공조 모드로 진입하여 작동중임을 알 수 있다.

즉, 상기의 개별공조버튼(10)은 운전자가 1회 조작/선택시마다 오토 인디케이터(12)와 메뉴얼 인디케이터(14)가 순차적으로 온/오프되어 자동 개별공조 모드, 수동 개별공조 모드, 전체공조 모드로의 시스템 진입을 운전자 및 탑승자가 시각적으로 인식할 수 있도록 한다.

기존 공조 시스템에서 사용된 개별공조버튼은 단지 개별공조 모드의 선택 및 해제만 인지할 수 있는 구조이기에, 자동 개별공조 모드가 선택된 경우 탑승자가 운전석 이외의 영역에도 공조 공기(냉방된 공기 또는 난방된 공기)가 토출된다는 불만을 제기할 수 있는데, 상기와 같은 개별공조버튼(10)을 채택함으로써 탑승자가 시각적으로 자동 개별공조 모드, 수동 개별공조 모드, 개별공조 모드 오프(즉, 전체공조 모드)를 탑승객이 쉽게 인식할 수 있게 된다.

또한, 개별공조버튼(10)은 차량 실내의 공조 수행을 위한 공조 모드를 선택하기 위한 운전자의 조작시 그에 따른 신호를 발생하며, 상기 신호를 기반으로 공조 제어부(20)는 운전자가 선택한 공조 모드를 판단 결정한다.

상기 공조 제어부(20)는 운전자가 개별공조버튼(10)을 조작할 시마다 개별공조버튼(10)에서 전송되는 신호를 누적 카운트하여 운전자가 선택한 공조 모드를 판단한다.

구체적으로 설명하면, 공조 제어부(20)는 배터리 온 시 초기 상태의 공조 모드를 전체공조 모드로 판단하는 동시에 개별공조 모드가 해제된 상태인 것으로 판단하고, 운전자가 개별공조버튼(10)을 1회 조작/선택시마다 입력되는 신호를 누적 카운팅하여 자동 개별공조 모드와 수동 개별공조 모드 및 전체공조 모드 중에서 순차적으로 공조 모드를 선택 판단하고 각 모드로의 진입을 결정하며, 전체공조 모드로 진입 복귀한 이후에는 카운트 횟수를 초기화하고 다시 개별공조버튼(10)의 신호를 카운트하여 공조 모드를 선택 판단하게 된다.

도 3을 참조하여 예를 들면, 상기 공조 제어부(20)는, 운전자가 오프 상태의 개별공조버튼(10)을 1회 조작/선택시 개별공조버튼(10)의 신호를 수신하여 자동 개별공조 모드(또는 수동 개별공조 모드)로 공조 모드를 선택 판단하고, 이 자동 개별공조 모드(또는 수동 개별공조 모드) 상태에서 운전자가 개별공조버튼(10)을 1회 더 조작/선택시 개별공조버튼(10)의 신호를 수신하여 수동 개별공조 모드(또는 자동 개별공조 모드)로 공조 모드를 선택 판단하고, 이 수동 개별공조 모드(또는 자동 개별공조 모드) 상태에서 사용자가 개별공조버튼(10)을 1회 더 조작/선택시 전체공조 모드로 공조 모드를 복귀시킨다.

이러한 공조 제어부(20)는 수동 개별공조 모드로 공조 모드를 선택 판단하는 경우 개별공조를 수행하는 것으로 판단 결정하고, 전체공조 모드로 공조 모드를 선택 판단하는 경우 전체공조를 수행하는 것으로 판단 결정한다.

그리고, 상기 공조 제어부(20)는 자동 개별공조 모드로 공조 모드를 선택 판단하는 경우, 차량 실내의 공조를 위한 실내 공조 부하 값을 기반으로 개별공조 또는 전체공조의 수행을 판단 결정하며, 구체적으로 실내 공조 부하 값을 연산하여 고부하 조건을 만족시에는 전체공조를 수행하는 것으로 결정하고 고부하 조건(고냉방 또는 고난방 조건)을 해제하여 불만족시에는 개별공조를 수행하는 것으로 결정한다.

상기 공조 제어부(20)는 실내 공조 부하의 산출에 필요한 데이터를 차량의 각종 센서로부터 취득하며, 설정온도, 외기온, 내기온, 일사량 등을 기반으로 실내 공조 부하 값을 연산하고, 상기 연산한 값이 사전 설정된 고부하 범위 내에 포함되는 경우(즉, 사전 설정된 고부하 범위를 만족하는 경우) 고부하 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 상기 연산한 값이 사전 설정된 고부하 범위 내에 미포함되는 경우(즉, 사전 설정된 고부하 범위를 불만족하는 경우) 고부하 조건을 불만족하는 것으로 판단한다.

이때, 상기 실내 공조 부하 값은 아래 식 1과 같이 연산할 수 있다.

식 1 : 실내 공조 부하 = OFFSET + Kamb*외기온 + Kincar*실내온 + Kset*설정온도 + Ksun*일사량

여기서, 상기 OFFSET, Kamb, Kincar, Kset, Ksun은 모두 사전 설정된 상수이고, 상기 외기온은 차량 실외의 공기온도이고, 상기 실내온은 차량 실내의 공기온도이고, 상기 설정온도는 난방 또는 냉방 등의 실내 공조를 통해 차량 실내 온도가 도달하고자 하는(목표로 하는) 시스템의 공조 목표온도이고, 일사량은 차체가 받는 일사량이다.

그리고, 상기 고부하 범위는 통상적인 공조 시스템의 고부하 범위로 설정되거나 또는 실차 조건에서 실험 등을 통해 도출된 값으로 설정된다.

도 4를 참조하면, 일례로, 차량의 공조 부하 범위는 0 ~ 255라고 가정하면, 고냉방을 위한 공조 부하 범위로 판단되는 고부하 범위는 0~50이고, 고난방을 위한 공조 부하 범위로 판단되는 고부하 범위는 200~255일 수 있다. 그리고, 이때 자동 개별공조 모드의 진입 해제시 히스테리시스는 10일 수 있다.

자동 개별공조 모드의 진입 해제시, 즉 수동 개별공조 모드 또는 전체공조 모드로의 진입시, 공조 부하의 히스테리시스가 발생한다.

여기서, 개별 공조 시스템은 상기 공조 제어부에 의해, 개별공조 모드로 진입시 차량 실내 영역을 사전 설정된 바에 따라 구분/구획하여 영역별로 공조를 수행하는 개별공조를 수행하고, 개별공조를 미수행하는 전체공조 모드로 진입시 차량 실내 영역에 대해 전체적으로 공조를 수행하는 전체공조를 수행한다.

또한 여기서, 상기 공조 제어부(20)는 개별 공조 시스템의 제어를 위한 차량 내 제어부일 수 있다.

이와 같은 개별 공조 제어 장치에 의하면 다음과 같은 이점이 있다.

1. 탑승자가 오토 인디케이터를 점등시킨 자동 개별공조 모드시에 고부하 조건에서는 전체공조를 수행하게 되어 실내 쾌속성 향상을 도모하고 고부하 조건이 해제되면 개별공조를 수행하게 되어 공조 소모 동력 축소를 도모한다.

2. 탑승자가 메뉴얼 인디케이터를 점등시킨 수동 개별공조 모드시에는 실내 공조 부하에 관계없이 개별공조를 수행하여 쾌속성에 관계없이 공조를 오프(OFF)하고자 하는 운전석 이외의 탑승자에게 선택권을 부여할 수 있다.

이에 의해, 운전자를 포함한 전 탑승자의 공조 작동에 대한 선택권을 부여하는 편의성과 상품성을 향상시킬 수 있다.

3. 개별공조버튼에 오토 인디케이터와 메뉴얼 인디케이터를 분리하는 구성을 통하여, 개별공조 작동에 대한 탑승자의 혼동을 최소화할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10 : 개별공조버튼
12 : 오토 인디케이터
14 : 메뉴얼 인디케이터
20 : 공조 제어부

Claims (6)

1. 차량 실내의 공조 모드를 선택하기 위한 사용자의 조작시에 그 신호를 발생하는 개별공조버튼;
   상기 개별공조버튼의 신호를 기반으로 사용자가 선택한 공조 모드를 판단하고, 자동 개별공조 모드시에는 공조 부하의 연산 결과를 기반으로 개별공조 수행 또는 전체공조 수행을 결정하는 공조 제어부;
   를 포함하고,
   상기 공조 제어부는 사용자가 개별공조버튼을 조작할 시마다 개별공조버튼에서 전송되는 신호를 누적 카운트하여 자동 개별공조 모드와 수동 개별공조 모드 및 전체공조 모드 중에서 사용자가 선택한 공조 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 개별 공조 제어 장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 공조 제어부는 사용자가 개별공조버튼을 조작하여서 차량 실내의 공조 모드가 전체공조 모드로 복귀된 이후에는 개별공조버튼의 신호 카운트 횟수를 초기화하는 것을 특징으로 하는 차량의 개별 공조 제어 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 공조 제어부는 차량 실내의 공조 모드를 자동 개별공조 모드로 판단하는 경우, 차량 실내의 공조 부하를 연산한 결과 공조 부하 값이 사전 설정된 고부하 범위 내에 포함되면 전체공조를 수행하는 것으로 결정하고, 공조 부하 값이 사전 설정된 고부하 범위 내에 미포함되면 개별공조를 수행하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 개별 공조 제어 장치.
   
5. 청구항 1 또는 4에 있어서,
   상기 공조 제어부는 차량 실내의 공조 부하 값을 "OFFSET + Kamb*외기온 + Kincar*실내온 + Kset*설정온도 + Ksun*일사량"으로 연산하며, 상기 OFFSET, Kamb, Kincar, Kset, Ksun은 모두 사전 설정된 상수인 것을 특징으로 하는 차량의 개별 공조 제어 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 개별공조버튼에는 자동 개별공조 모드의 작동 및 작동해제를 표시하는 오토 인디케이터와 수동 개별공조 모드의 작동 및 작동해제를 표시하는 메뉴얼 인디케이터가 시각적으로 인지할 수 있게 각각 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 개별 공조 제어 장치.
   

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