KR102184359B1 - 차량용 맞춤형 자동 공조제어기 및 그것을 이용한 맞춤형 자동 공조제어방법 - Google Patents

차량용 맞춤형 자동 공조제어기 및 그것을 이용한 맞춤형 자동 공조제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수동모드에서 축적된 설정데이터를 이용하여 자동모드에서 빠르게 목표지점까지 도달할 수 있도록 한 차량용 맞춤형 자동 공조제어기 및 그것을 이용한 맞춤형 자동 공조제어방법에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명은, 사용자로부터 설정값을 입력받는 설정입력부; 주위환경에 대한 데이터를 측정하는 센서부; 상기 센서부에 의한 센서값과 상기 설정입력부에서 입력받는 설정값을 데이터화하여 저장하는 설정정보데이터베이스; 상기 설정정보데이터베이스 및 설정입력부에 의한 설정값을 기초로 하여 추정목표를 계산하는 추정목표계산부; 상기 추정목표계산부에 기초하여 공조기를 제어하는 공조제어부를 포함하여 구성되는 차량용 맞춤형 자동 공조제어기를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 사용자의 현재 상태에 맞추어 사용자가 원하는 공기 상태로 빠르게 도달하게 하여 주어 사용자의 만족감을 배가시킬 수 있다.

Description

차량용 맞춤형 자동 공조제어기 및 그것을 이용한 맞춤형 자동 공조제어방법{Adaptive automatic air control apparatus for vehicles and Adaptive automatic air control method using the same}
본 발명은 차량용 맞춤형 자동 공조제어기 및 그것을 이용한 맞춤형 자동 공조제어방법에 관한 것이며, 구체적으로 수동모드에서 축적된 설정데이터를 이용하여 자동모드에서 빠르게 목표지점까지 도달할 수 있도록 한 차량용 맞춤형 자동 공조제어기 및 그것을 이용한 맞춤형 자동 공조제어방법에 관한 것이다.
자동차의 운행이나 각종 편의장치들은 사용자의 조작에만 의존하는 방법에서 벗어나 사용자가 일일이 조작하지 않아도 자동으로 사용자의 의도에 맞추어 제어될 수 있도록 하는 방법이 많이 연구되고 있다.
자동차의 대표적인 편의장치라고 할 수 있는 에어컨이나 히터도 최근에는 자동으로 설정온도 및 세기 등을 조절할 수 있도록 하여 주는 기능을 탑재한 차량이 등장하고 있다.
이러한 방식들은 주로 자동차 외기온도 및 내기온도를 측정하여 그 온도차에 따라 에어컨이나 히터를 제어하여 주는 방법들이다.
공개특허공보 제2000-0055778호에 의하면, 일정기간 온도센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 사용자의 스위치 조작 패턴을 학습한 후,온도센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 학습된 패턴에 의해 구동부를 자동으로 동작시키는 구성이 기재되어 있다.
하지만, 이러한 방법은 학습을 하기 위하여 매우 많은 데이터가 필요하고, 실제 운용을 하기 위해서는 인공지능학습을 위한 별도의 서버가 필요하다. 이 뿐만 아니라, 자동차와 서버와의 통신도 필요하게 되어 매우 방대한 작업이 되어 버린다.
또한, 종래기술은 단지 실내 및 실외 온도에 따른 패턴을 학습하므로 통계적인 제어가 될 수는 있으나 현재 사용자의 상태에 따른 맞춤형 제어가 되기는 어렵고 사용자의 요구상태에 빠르게 도달하게 하여주는데에는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이며, 차량 내부에서 사용자가 진정으로 원하는 상태로 빠르게 도달하여 줄 수 있는 사용자 맞춤형 자동 공조장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 사용자로부터 설정값을 입력받는 설정입력부; 주위환경에 대한 데이터를 측정하는 센서부; 상기 센서부에 의한 센서값과 상기 설정입력부에서 입력받는 설정값을 데이터화하여 저장하는 설정정보데이터베이스; 상기 설정정보데이터베이스 및 설정입력부에 의한 설정값을 기초로 하여 추정목표를 계산하는 추정목표계산부; 상기 추정목표계산부에 기초하여 공조기를 제어하는 공조제어부를 포함하여 구성되는 차량용 맞춤형 자동 공조제어기를 제공한다.
상기 차량용 맞춤형 자동 공조제어기는 수동모드 및 자동모드를 선택할 수 있는 모드변환부를 더 포함하며, 상기 설정정보데이터베이스는 수동모드에 의한 센서값과 설정값을 저장하고, 상기 추정목표계산부는 자동모드에서 추정목표온도, 추정목표바람세기 또는 추정목표습도를 계산하는 것이 바람직하다.
상기 설정정보데이터베이스는 온도상향횟수 및 온도하향횟수를 포함하고, 상기 추정목표계산부는 추정목표온도를 현재설정온도 + (온도상향횟수 × 0.5 - 온도하향횟수 × 0.5)로 계산할 수 있다.
상기 설정정보데이터베이스는 설정온도별로 온도상향횟수 및 온도하향횟수를 저장하고, 상기 추정목표계산부는 추정목표온도를 현재설정온도 + (설정온도별 온도상향횟수 × 0.5 - 설정온도별 온도하향횟수 × 0.5)로 계산하는 것이 바람직하다.
상기 차량용 맞춤형 자동 공조제어기는 체감온도를 산출하는 체감온도산출부를 더 포함하며, 상기 공조제어부는 상기 체감온도를 상기 추정목표온도에 도달하도록 제어하는 체감온도제어단계 및 상기 체감온도제어단계 후 내기온도를 상기 추정목표온도에 도달하도록 제어하는 내기온도제어단계를 순차적으로 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의하면, 설정입력부로부터 사용자로부터 설정값을 입력받는 단계; 센서부에 의하여 주위환경에 대한 데이터를 측정하는 단계; 상기 센서부에 의한 센서값과 상기 설정입력부에서 입력받는 설정값을 설정정보데이터베이스에 데이터화하여 저장하는 단계; 추정목표계산부에 의하여 상기 설정정보데이터베이스 및 설정입력부에 의한 설정값을 기초로 하여 추정목표를 계산하는 단계; 공조제어부는 상기 추정목표계산부에 기초하여 공조기를 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 맞춤형 자동 공조제어방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 사용자의 현재 상태에 맞추어 사용자가 원하는 공기 상태로 빠르게 도달하게 하여 주어 사용자의 만족감을 배가시킬 수 있다.
또한, 사용자의 현재 상태에 따라 효율적인 공조제어가 이루어져 전력효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 차량용 맞춤형 자동 공조제어기의 구성을 나타내는 구성도;
도 2 및 도 3은 도 1에서 설정정보데이터베이스의 예를 나타내는 예시도;
도 4는 본 발명에 의한 맞춤형 자동공조제어방법을 나타내는 순서도.
본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 차량용 맞춤형 자동 공조제어기는 설정입력부(100), 공조제어부(200), 설정정보데이터베이스(300), 추정목표계산부(400), 체감온도산출부(500), 모드변환부(600), 센서부(700)를 포함한다.
본 실시에에 의한 차량용 맞춤형 자동 공조제어기는 수동모드 및 자동모드를 포함하여 구성된다. 상기 수동모드는 바람세기, 에어컨 온오프, 바람방향, 공기순환방법 등을 사용자가 직접 수동으로 제어하는 모드이며, 상기 자동모드는 바람세기, 에어컨 온오프, 바람방향, 공기순환방법 등을 온도설정만으로 자동으로 제어하는 모드이다.
상기 모드변환부(600)는 수동모드 및 자동모드를 전환하여 주는 역할을 한다.
상기 설정입력부(100)는 사용자로부터 설정온도, 바람세기, 바람방향, 공기순환방법 등의 설정을 입력받을 수 있는 입력부이다. 상기 설정입력부(100)는 버튼으로 구성될 수도 있고 터치패널로 구성될 수도 있다. 또한, 수동모드 설정입력부 및 자동모드 설정입력부가 별도로 구비될 수도 있다.
수동모드에서 설정온도는 미리 정해진 몇 개의 단계로 설정되도록 구비될 수 있으며, 예를 들어, 설정온도는 0단계부터 10단계로 구비되어 0단계는 에어컨이 오프되도록 설정되고 10단계는 가장 높은 온도로 설정되도록 구비될 수 있다.
자동모드에서 설정온도는 직접 온도를 입력하도록 구비될 수 있으며, 예를 들어, 설정온도는 25℃로 설정될 수 있다.
상기 센서부(700)는 주위환경에 대한 데이터를 측정하는 역할을 한다. 즉, 센서부는 주위의 온도, 습도, 풍속 등을 측정할 수 있으며, 차량 내부 및 외부의 온도를 각각 측정하는 내기온도센서, 외기온도센서, 차량 내부 및 외부의 습도를 각각 측정하는 내기습도센서, 외기습도센서 등을 포함할 수 있다.
상기 설정정보데이터베이스(300)는 상기 센서부(700)에서 검출된 센서값 및 설정입력부(100)를 통해 입력된 설정값을 데이터화하여 저장한다.
예를 들면, 외기온도센서로부터의 센서값이 -5℃, 내기온도센서로부터의 센서값이 0℃, 내기습도센서로부터의 센서값이 60%이고, 설정입력부(100)로부터 수동모드에서 온도설정단계가 6단계, 바람세기 5단계, 풍향 하향, 공기순환 내기, 에어컨 작동 온으로 설정값이 입력된 경우 설정정보데이터베이스(300)에는 도 2와 같이 저장된다.
또한, 도 3을 참조하면, 설정정보데이터베이스(300)에는 설정온도에 따라 온도상향횟수 및 온도하향횟수가 저장된다.
상기 온도상향횟수는 내기온도가 설정온도에 도달한 후 설정입력부를 통해 설정온도가 올라간 횟수를 의미한다. 반대로, 상기 온도하향횟수는 내기온도가 설정온도에 도달한 후 설정입력부를 통해 설정온도가 내려간 횟수를 의미한다.
그리고, 설정정보데이터베이스(300)에는 설정습도에 따라 에어컨 온(ON) 횟수 및 에어컨 오프(OFF) 횟수가 저장될 수 있다. 상기 에어컨 온(ON) 횟수 및 에어컨 오프(OFF) 횟수도 내기습도가 설정습도에 도달한 후 설정입력부를 통해 입력된 횟수가 저장될 수 있다.
또한, 설정정보데이터베이스(300)에는 바람세기에 따라 세기상향횟수 및 세기하향횟수가 저장될 수 있다. 상기 세기상향횟수는 설정입력부를 통해 설정바람세기에서 바람세기를 강하게 한 횟수를 의미하고, 세기하향횟수는 설정입력부를 통해 설정바람세기에서 바람세기를 약하게 한 횟수를 의미한다.
설정정보데이터베이스(300)에서 상기 풍향은 상향/중향/하향/ 및 좌/중/우 등으로 설정되거나 상하각도 및 좌우각도로 설정될 수 있으며, 공기순환은 내기 및 외기로 설정될 수 있다.
이러한 설정정보데이터베이스(300)에 저장되는 데이터는 사용자에 의해 설정입력부에 입력된 데이터를 기초로 실시간으로 저장되는 것이 바람직하다.
상기 추정목표계산부(400)는 상기 설정정보데이터베이스(300) 및 설정입력부(100)에 의한 설정값을 기초로 하여 추정목표를 계산한다. 구체적으로, 상기 추정목표계산부에서는 추정목표온도, 추정바람세기, 추정바람방향, 추정목표습도 등을 계산할 수 있다.
사용자가 설정입력부를 통해 입력하는 설정온도는 실제 사용자가 원하는 온도와 다를 수 있다. 상기 추정목표계산부에서 계산하는 추정목표온도는 사용자의 실제 조작데이터를 기초로 하여 실제로 사용자가 원하는 환경에 더욱 빠르게 도달하여 주기 위한 것이다.
본 실시예에서 자동모드에서 상기 추정목표온도는 현재설정온도 + ((온도상향횟수 × 0.5 - 온도하향횟수 × 0.5)/전체횟수)로 계산된다.
수동모드에서 상기 추정목표온도는 현재온도설정단계 + ((온도상향횟수 × 0.5 - 온도하향횟수 × 0.5)/전체횟수)로 계산될 수 있다. 이때, 소수점 이하는 반올림 되게 하는 것이 바람직하다. 상기 전체횟수는 온도상향횟수+온도하향횟수이다.
또한, 추정바람세기는 현재설정세기 + ((세기상향횟수 × 0.5 - 세기하향횟수 × 0.5)/전체횟수)로 계산된다.
자동모드에서 상기 현재설정세기는 설정정보데이터베이스를 기초로 하여 산출될 수 있다. 즉, 설정정보데이터베이스에서 설정온도에 대응하는 데이터 행을 검출한 후 대응하는 바람세기 중 가장 많은 바람세기 또는 그 평균값을 현재설정세기로 산출할 수 있다.
그리고, 추정목표습도는 현재습도 + (에어컨 온 횟수 × 0.5 - 에어컨 오프 횟수 × 0.5)/전체횟수)로 계산된다.
추정바람방향은 설정정보데이터베이스에 저장된 내외기 온도차(외기온도-내기온도) 및 내기습도 데이터를 기초로 하여 산출될 수 있다. 내외기 온도차를 구할 때 내기온도는 상당외기온도로 대체될 수 있다.
구체적으로, 추정목표계산부(400)에서는 추정바람방향을 산출할 때 현재 내외기 온도차 및 내기습도 정보를 검출하고, 설정정보데이터베이스에서 상기 내외기 온도차 및 내기습도와 일치하는 데이터 행을 검출한다. 그후, 일정 범위에서 일치하는 데이터 행에 저장된 풍향을 검출하여 가장 많은 풍향을 추정바람방향으로 결정할 수 있다. 또한, 풍향이 상하각도 및 좌우각도로 설정되는 경우에는 일정 범위에서 일치하는 데이터 행에 저장된 풍향을 평균하여 추정바람방향으로 결정할 수도 있다.
여기서, 일정 범위는 최근 100개의 데이터 또는 최근 한달 동안의 데이터 등으로 되어 데이터의 범위를 한정시킬 수 있다.
상기 공조제어부(200)에서는 사용자가 설정입력부를 통해 설정온도 및 설정세기를 입력하면 추정목표계산부(400)에서 산출된 결과를 기초로 하여 에어컨(800), 히터(900) 또는 환기구(950) 등의 공조기를 제어한다.
즉, 공조제어부(200)에서는 추정목표계산부에서 산출된 추정목표온도, 추정바람세기, 추정바람방향, 추정목표습도에 따라 공조제어가 이루어지도록 한다.
예를 들어, 수동모드에서 사용자가 온도단계를 0~10단계 중 선택을 하고 바람세기단계를 0~10단계 중 선택을 하면 상기 공조제어부(200)에서는 곧바로 수동모드에서의 해당 온도단계 및 바람세기단계에 대응하는 바람으로 동작하도록 제어하는 것이 아니라, 상기 추정목표계산부(400)에서 산출된 결과에 대응하는 바람으로 동작하도록 제어하게 된다.
따라서, 공조제어부에서는 상황에 따라 설정온도단계보다 더 차가운 바람이 나오도록 제어될 수 있으며, 설정바람세기단계보다 더 센 바람이 나오도록 제어될 수도 있다.
상기 체감온도산출부(500)는 사용자가 원하는 환경에 빠른속도로 도달시키기 위해 체감온도를 산출하여 공조제어가 단계적으로 이루어지도록 한다. 그리고, 공조제어부에서는 체감온도를 목표온도에 빠르게 도달할 수 있도록 바람세기와 방향을 결정하게 된다.
다만, 사용자의 체감온도가 갑자기 급격하게 변하는 것을 방지하기 위해 공조제어부는 빠르지만 점진적으로 바람의 온도 및 세기, 방향을 제어할 수 있다.
상기 체감온도산출부(500)에서는 송풍구에서 나오는 바람의 온도 및 바람의 속도를 이용하여 체감온도를 산출할 수 있다. 즉, 체감온도는 바람의 온도가 체온보다 낮은 경우에 바람의 온도 + (-0.6 × 바람의 속도)로 계산될 수 있다. 상기 바람의 온도 및 바람의 속도는 별도의 센서를 이용하거나 공조기에 따라 미리 만들어진 데이터를 이용할 수도 있다.
상기 체감온도는 바람의 방향까지 고려하여 체감온도 = 바람의 온도 + (-0.6 × 바람의 속도 - 방향계수)로 계산될 수도 있다. 상기 방향계수는 바람의 방향이 사용자(주로 운전자) 방향을 향하고 있는지에 따라 정해지는 숫자로서 사용자 방향을 향할 수록 방향계수는 높아지며, 사용자 방향에서 멀어질 수록 방향계수는 작아진다.
예를 들어, 바람의 방향이 사용자의 얼굴을 향할 수록 방향계수가 높아질 수 있으며, 구체적인 방향과 수치는 사용환경에 따라 정해질 수 있다.
상기 공조제어부에서는 제어가 시작되면 상기 체감온도산출부(500)에서 산출되는 체감온도가 추정목표온도에 도달하도록 제어하는 체감온도제어단계를 우선 수행하고, 체감온도가 추정목표온도에 도달하면 일정한 시간 후에 내기온도를 상기 추정목표온도에 도달하도록 제어하는 내기온도제어단계를 순차적으로 수행할 수 있다.
예를 들어, 여름철에 공조제어부에서 제어가 시작되면 체감온도를 빠른 속도로 낮추기 위해 바람의 온도 및 세기, 방향을 제어하며 바람의 방향은 방향계수가 높은 방향으로 제어될 수 있다.
체감온도가 추정목표온도에 도달하면 공조제어부에서는 일정한 시간 후에 체감온도제어단계를 해제하고 내기온도제어단계로 넘어간다. 이때, 바람의 방향은 방향계수가 낮아지는 방향으로 제어될 수 있으며, 내기온도가 추정목표온도에 도달하도록 제어된다.
다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 차량용 맞춤형 자동 공조제어방법에 대해 설명한다.
본 발명에 의한 설정정보데이터베이스에서는 설정입력부를 통해 사용자의 설정이 입력되면 센서부를 통해 그 때의 내기온도, 외기온도, 내기습도, 외기습도 등의 센서값 및 설정값들을 저장한다. 이러한 센서값 및 설정값들은 실시간으로 저장될 수 있으며, 데이터는 누적될 수 있다.
많은 데이터가 축적된 경우 추정목표계산부에서는 추정목표를 계산한다. 추정목표는 추정목표온도, 추정바람세기, 추정바람방향, 추정목표습도 등을 포함할 수 있으며, 추정목표는 설정정보데이터베이스 및 설정입력부에 의한 설정값을 기초로 계산된다.
또한, 체감온도산출부에서는 체감온도를 산출한다. 체감온도는 송출되는 바람의 온도, 세기, 풍향 등에 의해 산출될 수 있다.
그러면, 공조제어부에서는 체감온도를 추정목표온도에 빠르게 도달시키기 위한 체감온도제어단계를 수행하고, 체감온도가 추정목표온도에 도달하면 체감온도제어단계를 해제하고 내기온도제어단계로 변환하여 공조제어를 수행하게 된다.
이렇게 본 발명에서는 사용자에 의한 설정온도가 아닌 추정목표를 기준으로 공조제어가 이루어지고, 체감온도제어단계를 통해 빠른 속도로 사용자가 원하는 환경에 도달하게 함으로써 전력효율을 향상시킴은 물론 사용자의 만족감을 배가시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 설정입력부 200 : 공조제어부
300 : 설정정보데이터베이스 400 : 추정목표계산부
500 : 체감온도산출부 600 : 모드변환부
700 : 센서부

Claims (5)

  1. 사용자로부터 설정값을 입력받는 설정입력부;
    주위환경에 대한 데이터를 측정하는 센서부;
    상기 센서부에 의한 센서값과 상기 설정입력부에서 입력받는 설정값을 데이터화하여 저장하는 설정정보데이터베이스;
    상기 설정정보데이터베이스 및 설정입력부에 의한 설정값을 기초로 하여 추정목표를 계산하는 추정목표계산부;
    상기 추정목표계산부에 기초하여 공조기를 제어하는 공조제어부를 포함하여 구성되며,
    수동모드 및 자동모드를 선택할 수 있는 모드변환부를 더 포함하며,
    상기 설정정보데이터베이스는 센서값과 설정값을 저장하고,
    상기 추정목표계산부는 추정목표온도, 추정목표바람세기 또는 추정목표습도를 계산하며,
    상기 설정정보데이터베이스는 온도상향횟수 및 온도하향횟수를 포함하고,
    상기 추정목표계산부는 추정목표온도를 현재설정온도 + ((온도상향횟수 × 0.5 - 온도하향횟수 × 0.5)/전체횟수)로 계산하는 차량용 맞춤형 자동 공조제어기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량용 맞춤형 자동 공조제어기는 체감온도를 산출하는 체감온도산출부를 더 포함하며,
    상기 공조제어부는 상기 체감온도를 상기 추정목표온도에 도달하도록 제어하는 체감온도제어단계 및 상기 체감온도제어단계 후 내기온도를 상기 추정목표온도에 도달하도록 제어하는 내기온도제어단계를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 맞춤형 자동 공조제어기.
  5. 삭제
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