KR102655688B1 - 차량 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

차량 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 공조장치에서 발생하는 노이즈를 제거하는 기술에 관한 것이다.
일 실시예에 따른 차량은, 공조장치를 포함하는 차량에 있어서, 음향을 출력하는 스피커 장치, 공조장치에서 열교환된 공기를 송풍하는 송풍팬, 열교환된 공기가 차량 내부로 토출되는 토출량을 조절하는 에어벤트, 에어벤트의 개방 정도에 대응하여 결정되는 송풍팬의 노이즈 음향 신호를 감지하고, 감지된 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호를 생성하여 스피커 장치가 출력하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

차량 및 그 제어방법{VEHICLE AND METHOD FOR CONTROLLING THEREOF}
차량 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 공조장치에서 발생하는 노이즈를 제거하는 기술에 관한 것이다.
차량은, 도로나 선로를 주행하면서 사람이나 물건을 목적지까지 운반할 수 있는 장치를 의미한다. 차량은 주로 차체에 설치된 하나 이상의 차륜을 이용하여 여러 위치로 이동할 수 있다. 이와 같은 차량으로는 삼륜 또는 사륜 자동차나, 모터사이클 등의 이륜 자동차나, 건설 기계, 자전거 및 선로 상에 배치된 레일 위에서 주행하는 열차 등이 있을 수 있다.
일반적으로, 자동차용 공조(Heating Ventilating and Air Conditioning, HVAC) 시스템은, 자동차의 실내를 냉방하기 위한 냉방시스템과, 자동차의 실내를 난방하기 위한 난방시스템을 포함한다. 이러한 공조 시스템은 자동차의 동력장치를 이용하여 냉매를 압축하고 다시 외부 공기에 의해 응축하여 급격히 팽창후 증발을 시킴으로 냉매가 증발시 외부의 열을 빼앗아 차가워짐으로 증발기(Evaporator) 표면에 송풍을 하여 열 교환된 공기를 이용하여 찬바람을 얻게 되고, 동력 발생 장치에서 연료가 연소된 열을 이용하는데 엔진에 의해서 데워진 냉각수를 이용하여 난방기(Heater) 표면에 송풍을 하여 더운 바람을 얻는 방법을 기본으로 하여 차량 실내 공기를 제어하는 장치를 말한다.
공조 시스템으로부터 토출되는 공기는 차량 내부에 마련된 에어벤트(송풍구)를 통해 차량의 실내로 토출된다. 한편, 공조 시스템으로부터 발생하는 공기를 송풍하기 위한 송풍팬의 회전에 따라 소음이 발생한다. 또한, 에어벤트의 개방 또는 폐쇄 정도에 따라, 차량 내부로 토출되는 공기의 흐름에 제약이 발생하며 이는 공조 시스템으로부터 발생하는 소음 증가의 원인이 되기도 한다. 즉, 에어벤트의 개방 정도가 적을수록 공기의 유동이 원활하지 않으므로 공조 시스템으로부터 발생하는 소음이 증가한다.
최근에는 차량의 공조 시스템으로부터 발생하는 노이즈의 정도를 판단하여 노이즈를 제거하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
차량의 공조 시스템에 마련된 진동자 스피커를 통해 에어벤트의 개폐 정도를 판단하고, 그에 따른 공조 시스템의 노이즈를 파악하여 노이즈와 역위상의 음향 신호를 생성 및 출력함으로써 공조 시스템으로부터 발생하는 소음을 제거하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 차량은,
공조장치를 포함하는 차량에 있어서, 음향을 출력하는 스피커 장치, 상기 공조장치에서 열교환된 공기를 송풍하는 송풍팬, 상기 열교환된 공기가 상기 차량 내부로 토출되는 토출량을 조절하는 에어벤트, 상기 에어벤트의 개방 정도에 대응하여 결정되는 상기 송풍팬의 노이즈 음향 신호를 감지하고, 상기 감지된 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호를 생성하여 상기 스피커 장치가 출력하도록 제어하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 에어벤트의 개방 정도에 기초하여 변경되는 상기 스피커 장치의 스프링 상수를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 결정된 스피커 장치의 스프링 상수에 기초하여 변경되는 상기 스피커 장치의 공진 주파수를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 결정된 스피커 장치의 공진 주파수에 기초하여 변경되는 상기 스피커 장치의 전류 소모량을 결정하고, 상기 결정된 스피커 장치의 전류 소모량에 기초하여 상기 에어벤트의 개방 정도를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 에어벤트의 개방 정도가 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 열교환된 공기의 압력 증가에 대응하여 증가하는 상기 스피커 장치의 스프링 상수를 결정하고, 상기 증가된 스피커 장치의 스프링 상수에 대응하여 증가하는 상기 스피커 장치의 공진 주파수를 결정하고, 상기 증가된 스피커 장치의 공진 주파수에 기초하여 증가하는 상기 스피커 장치의 전류 소모량을 결정하고, 상기 결정된 스피커 장치의 전류 소모량에 대응하여 상기 에어벤트의 개방 정도를 결정할 수 있다.
또한, 상기 에어벤트 개방 정도에 대응하여 결정되는, 상기 송풍팬의 노이즈 음향 신호의 크기를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 상기 저장부는, 상기 스피커 장치의 전류 소모량에 대응하여 결정되는 상기 에어벤트 개방 정도에 대한 데이터를 저장할 수 있다.
또한, 상기 스피커 장치는, 진동판의 진동으로 소리가 출력되는 진동자 스피커 장치를 포함하고, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호를 출력하여 상기 송풍팬의 노이즈 음향 신호를 상쇄할 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 차량 제어방법은,
송풍팬으로부터 열교환된 공기가 차량 내부로 토출되는 토출량을 조절하기 위해 에어벤트의 개방 정도를 조절하고, 상기 에어벤트의 개방 정도에 대응하여 결정되는 상기 송풍팬의 노이즈 음향 신호를 감지하고, 상기 감지된 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호를 생성하고, 상기 생성된 음향 신호가 스피커 장치를 통해 출력되도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 에어벤트의 개방 정도에 기초하여 변경되는 상기 스피커 장치의 스프링 상수를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 결정된 스피커 장치의 스프링 상수에 기초하여 변경되는 상기 스피커 장치의 공진 주파수를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 결정된 스피커 장치의 공진 주파수에 기초하여 변경되는 상기 스피커 장치의 전류 소모량을 결정하고, 상기 결정된 스피커 장치의 전류 소모량에 기초하여 상기 에어벤트의 개방 정도를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 에어벤트의 개방 정도가 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 열교환된 공기의 압력 증가에 대응하여 증가하는 상기 스피커 장치의 스프링 상수를 결정하고, 상기 증가된 스피커 장치의 스프링 상수에 대응하여 증가하는 상기 스피커 장치의 공진 주파수를 결정하고, 상기 증가된 스피커 장치의 공진 주파수에 기초하여 증가하는 상기 스피커 장치의 전류 소모량을 결정하고, 상기 결정된 스피커 장치의 전류 소모량에 대응하여 상기 에어벤트의 개방 정도를 결정하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 에어벤트 개방 정도에 대응하여 결정되는, 상기 송풍팬의 노이즈 음향 신호의 크기를 저장하는 것을 더 포함하고, 상기 스피커 장치의 전류 소모량에 대응하여 결정되는 상기 에어벤트 개방 정도에 대한 데이터를 저장하는 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호가 출력되도록 제어하여 상기 송풍팬의 노이즈 음향 신호를 상쇄하는 것을 포함할 수 있다.
차량의 공조 시스템에 마련된 진동자 스피커를 통해 에어벤트의 개폐 정도를 판단하고, 그에 따른 공조 시스템의 노이즈를 파악하여 노이즈와 역위상의 음향 신호를 생성 및 출력함으로써 공조 시스템으로부터 발생하는 소음을 제거하는 효과가 있다. 또한, 공조 시스템으로부터 발생하는 노이즈가 제거됨으로써 차량 내부의 미디어 음향, 네비게이션 음향 및 경고음 등 차량의 제어와 관련된 음향이 효과적으로 전달될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량 내부의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따라 차량에 마련된 공조장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 HVAC 를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 차량의 제어 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 공조 장치 및 스피커 장치가 마련된 차량의 내부 구성도이다.
도 6 내지 도 7은 일 실시예에 따른 에어벤트의 개방 정도에 따라 열교환된 공기가 유동하는 모습을 도시한 것이다.
도 8은 일 실시예에 따른 차량의 제어방법을 도시한 순서도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량 내부의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 차량(1)은 본체의 내부에 탑승자가 앉는 시트(S1~S4), 기어박스(20), 센터페시아(30) 및 스티어링 휠(40) 등이 마련된 대시보드(dashboard)를 포함할 수 있다.
시트(S1~S4)는 운전자가 편안하고 안정적인 자세로 차량(1)을 조작할 수 있도록 하며, 운전자가 착석하기 위한 운전석 시트(S1), 운전석 시트(S1)와 함께 본체 내 전방에 위치하는 보조석(S2) 시트, 본체 내 후방에 위치하는 좌측 시트(S3)와 우측 시트(S4)를 포함할 수 있다.
기어박스(20)에는 차량(1) 변속을 위한 변속 기어(21)가 설치될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 것처럼, 사용자가 네비게이션 장치(31)나 차량(1)의 주요 기능의 수행을 제어하기 위한 입력장치(22)들 기어박스(20)에 설치될 수 있다.
센터페시아(30)에는 공조 장치로부터 열교환된 공기를 차량(1) 내부로 토출하는 에어벤트(air vent, 33), 시계, 오디오 장치(32) 및 네비게이션 장치(31) 등이 설치될 수 있다.
에어벤트(33)는 개폐 정도에 따라 차량(1) 내부의 온도, 습도, 공기의 청정도, 공기의 흐름을 조절하여 차량(1)의 내부를 쾌적하게 유지한다. 에어벤트(33)는 센터페시아(30)에 설치될 수 있고, 공기를 토출하는 적어도 하나의 토출구를 포함할 수 있다.
에어벤트(33)는 토출구에 마련된 복수 개의 가림막의 이동에 따라 토출구가 개방될 수도 있고, 폐쇄될 수도 있다. 즉, 에어벤트(33)의 개방 또는 폐쇄 정도에 따라, 공조 시스템으로부터 열교환된 공기가 원활하게 토출될 수도 있고, 토출되지 않을 수도 있다.
이러한 에어벤트(33)는 차량(1)의 탑승자가 개폐 정도를 조절할 수 있고, 제어부(100, 도 4참조)의 제어에 따라 자동으로 개폐될 수도 있다.
센터페시아(30)에는 공조 장치 등을 제어하기 위한 버튼이나 다이얼 등이 설치될 수 있다. 운전자 등의 사용자는 센터페시아(30)에 배치된 버튼이나 다이얼을 이용하여 차량(1)의 공조 장치를 제어할 수 있다.
실시예에 따라서 센터페시아(30)에는 네비게이션 장치(31)가 설치될 수 있다. 네비게이션 장치(31)는 차량(1)의 센터페시아(30) 내부에 매립되어 형성될 수 있다. 센터페시아(30)에는 일 실시예에 의하면 네비게이션 장치(31)를 제어하기 위한 입력부가 설치될 수도 있다. 실시예에 따라서 네비게이션 장치(31)의 입력부는 센터페시아(30)가 아닌 다른 위치에 설치될 수도 있다. 예를 들어 네비게이션 장치(31)의 입력부는 네비게이션 장치(31)의 디스플레이부 주변에 형성될 수도 있다. 또한 다른 예로 네비게이션 장치(31)의 입력부는 기어박스(20) 등에 설치될 수도 있다.
오디오 장치(32)는 다양한 기능을 수행하기 위한 다수의 버튼들이 마련된 조작패널을 포함한다. 오디오 장치는 라디오 기능을 제공하는 라디오 모드와 오디오 파일이 담긴 다양한 저장매체의 오디오 파일을 재생하는 미디어 모드를 제공할 수 있다. 오디오 장치(32)의 조작패널에 형성된 버튼들은 라디오 모드의 수행과 관련된 기능을 제공하는 버튼들과 미디어 모드의 수행과 관련된 기능을 제공하는 버튼들과 두 모드에 공통적으로 사용되는 버튼들로 나뉠 수 있다.
오디오 장치(32)는 본체 내부에 마련되는 스피커를 통해 음향을 송출할 수 있다. 스피커는 운전석 시트(S1)의 좌측 도어에 마련되는 스피커(34)와, 보조석 시트(S2)의 우측 도어에 마련되는 스피커(35)와, 뒷자석에 마련되는 스피커를 포함할 수 있다.
스티어링 휠(40)은 차량(1)의 주행 방향을 조절하기 위한 장치로, 운전자에 의해 파지되는 림 및 차량(1)의 조향장치와 연결되고 림과 조향을 위한 회전축의 허브를 연결하는 스포크를 포함할 수 있다. 실시예에 따라서 스포크에는 차량(1) 내의 각종 장치, 일례로 오디오 장치 등을 제어하기 위한 조작 장치가 형성될 수 있다.
또한 대시보드는 실시예에 따라서 차량(1)의 주행 속도, 엔진 회전수 또는 연료 잔량 등을 표시할 수 있는 각종 계기판 및 각종 물건을 수납할 수 있는 글로브 박스(globe box) 등을 더 포함할 수도 있다.
입력 장치(110)는 도 1에 도시된 것처럼, 차량 내의 기어박스(20)에 설치될 수 있다. 기어박스(20)는 일반적으로 차량 내부의 운전석(S1)과 조수석(S2) 사이에 설치되어 있을 수 있으며, 변속을 위한 기어 스틱(21) 및 변속과 관련된 다양한 부품이 설치 또는 내장되어 있을 수 있다.
실시예에 따라서 각종 버튼이 기어박스(20)의 외부에 설치되어 있을 수 있다. 입력 장치(110)는 사용자가 손으로 잡을 수 있고 회전 조작이 가능한 노브(knob) 타입으로 마련될 수 있다. 즉, 입력 장치(110)는 실시예에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 다이얼 조작 장치 형태로 구현될 수 있다.
또한, 입력 장치(110)의 주변에 입력 장치(110)의 기능을 보조하거나 별도의 독립적인 기능을 수행하는 각종 버튼이 마련될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따라 차량에 마련된 공조장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 일 실시예에 따른 HVAC 를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 차량(1)은 차량의 외관을 형성하는 본체(2), 차량(1)을 이동시키는 차륜(3), 차륜(3)을 회전시키는 구동 장치(미도시) 및 차륜(3)의 제어하는 스티어링 휠을 포함한다. 구체적으로 구동 장치는 본체(2)가 전방 또는 후방으로 이동하도록 차륜(3)에 회전력을 제공한다. 이와 같은 구동 장치는 화석 연료를 연소시켜 회전력을 생성하는 엔진(engine) 또는 축전기 등으로부터 전원을 공급받아 회전력을 생성하는 모터(motor)를 채용할 수 있다.
한편, 차량(1)은 구동 장치 이외에도 차량(1)의 실내의 공기를 조절하는 공조 장치(10)를 더 포함한다. 본체(2) 내부의 좌석 등에 탑승한 사용자는 공조 장치(10)가 제어하는 공기를 토출하는 토출구(59) 및 입력 버튼(미도시) 등을 볼 수 있다. 그러나 공조 장치(10)는 공기 제어를 위한 다양한 구성을 포함하고 있다.
공조 장치(10)를 통해 열교환된 공기는 토출구(59)를 거쳐 에어벤트(33)를 통해 차량(1) 내부로 토출될 수 있다.
구체적으로 공조 장치(10)는 본체(2)의 전방에서 차량(1) 외부의 공기를 흡입하는 유입부(11), 공기를 여과하는 필터부(12), 외부 공기가 고온의 냉매를 냉각시켜 액화 상태로 만드는 응축기(13), 발생한 열의 일부를 냉각수를 통해 외부로 방출시키는 라디에디터(14), 냉매를 순환시키고 압축시켜 압력을 증가시키는 압축기(15), 냉매의 저장, 기포 분리 등의 기능을 수행하는 리시버(16) 및 팽창 밸브(미도시)로부터 유입되는 액체 냉매를 저온저압의 냉매 상태로 만들고, 열교환을 통해 본체(2) 내부의 공기를 냉각시키는 증발기(미도시) 등을 포함한다.
한편, 도 1에서 도시된 바와 같이, 증발기는 탑승자가 위치하는 차량(1)의 실내에 마련된 센터페시아 뒷편에 마련될 수 있다.
공조 장치(10)는 전술한 증발기와 함께 사용자가 탑승한 실내의 공기를 제어하기 위해서 공기조화설비, 즉 HVAC(Heating, Ventilation, Air Conditioning, 50)를 더 포함한다.
도 3을 참조하면, 운전석에서 바라보는 HAVC(50)는 본체(2)의 전면 유리를 향해 공기를 토출하는 제1 토출구(52), 탑승자의 가슴 방향으로 공기를 배출하는 제 2토출구(53), 파이프를 통해 차량(1)의 뒷좌석으로 공기를 토출하는 제 3토출구(54), 조수석 등에 탑승한 사용자의 발 쪽으로 공기를 토출하는 제 4토출구(55) 및 본체(2) 내부의 실내 공기를 유입하는 덕트(56), 유입된 실내 공기를 필터링하는 향균 필터(57), 전술한 실내 공기의 흐름을 제어하는 모터(58) 및 증발기를 포함한다.
공조 장치(10)가 냉방을 수행하는 경우, 도 2에서 전술한 바와 같이, 증발기는 덕트(56)와 연결되어 공기를 냉방시킨다. 구체적으로 덕트(56)를 통해 유입되는 실내 공기는 모터(58)에 의해서 향균 필터(57)를 통과한 후, 증발기로 흐른다.
한편, 공조 장치(10)가 난방을 수행하는 경우, 증발기를 지난 공기는 히터 코어(미도시)에 도달한다. 히터 코어는 엔진의 냉각수를 이용해 공기를 난방시킨다. 엔진에 의해서 뜨거워진 냉각수는 히터 코어에 의해서 온도가 상승된다.
공조 장치(10)에 의해 열교환된 공기는 송풍팬(70, 도 4참조)을 통해 송풍될 수 있고, 전술한 바와 같이 에어벤트(33)를 통해 차량(1) 실내로 토출될 수 있다. 이 때, 송풍팬(70)으로부터 발생하는 노이즈(noise)에 의해 차량(1) 내부에서 블루투스 통화음에 대한 음성 인식률이 저하될 수 있고, 탑승자가 음악을 청취하는 경우에도 방해를 받는다.
이 경우, 송풍팬(70)의 회전 속도가 증가할수록 송풍팬(70)으로부터 발생하는 노이즈는 증가한다.
또한, 사용자가 에어벤트(33)를 일정 부분 폐쇄하여 공조 장치(10)로부터 열교환된 공기가 차량(1) 내부로 원활하게 토출되지 않는 경우, 공조 장치(10)가 위치하는 공간의 공기의 압력이 높아지고 그에 따라 송풍팬(70)으로부터 발생된 노이즈도 증가한다.
즉, 에어벤트(33)가 개방되어 있는 정도나 폐쇄되어 있는 정도에 따라, 송풍팬(70)으로부터 발생되어 차량(1) 내부로 유입되는 노이즈의 크기가 달라질 수 있다.
따라서, 개시된 발명의 일 실시예에 따른 차량 및 그 제어방법에 의하면, 에어벤트(33)의 개방 정도를 판단하여 그에 대응하는 노이즈의 크기를 결정하고, 감지된 노이즈와 위상이 반대인 신호를 생성하여 출력함으로써 송풍팬(70)으로부터 발생되는 노이즈를 제거할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 차량의 제어 블록도이다. 도 5는 일 실시예에 따른 공조 장치 및 스피커 장치가 마련된 차량의 내부 구성도이다. 도 6 내지 도 7은 일 실시예에 따른 에어벤트의 개방 정도에 따라 열교환된 공기가 유동하는 모습을 도시한 것이다. 도 8은 일 실시예에 따른 차량의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 차량(1)은 송풍팬(70), 스피커 장치(80), 저장부(90) 및 제어부(100)를 포함한다.
도 5를 참고하면, 송풍팬(70)은 공조 장치(10)로부터 열교환된 공기가 송풍되도록 한다. 송풍팬(70)으로부터 송풍된 공기는 에어벤트(33)를 통해 차량(1) 실내로 토출되는데, 송풍팬(70)으로부터 발생하는 노이즈에 의해 차량(1) 내부에 소음이 발생한다.
송풍팬(70)으로부터 발생하는 노이즈는 송풍팬(70)의 회전 속도가 증가할수록 커지며, 전술한 바와 같이 에어벤트(33)의 개방 정도가 적을수록 노이즈도 증가한다.
스피커 장치(80)는 도 5에 도시된 바와 같이 차량(1) 내부의 미리 정해진 위치에 마련될 수 있고, 공조 장치(10) 근처에 위치하여 음향을 출력할 수 있다.
이러한 스피커 장치(80)는 진동판의 진동으로 소리가 출력되는 진동자 스피커로 구현될 수 있고, 진동자 스피커로부터 출력된 음향은, 공조 장치(10)로부터 열교환된 공기가 유동하는 에어덕트(85)를 통해 진동하여 음향을 출력할 수 있다.
스피커 장치(80)는 후술할 바와 같이, 송풍팬(70)으로부터 발생되는 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호를 출력하여 송풍팬(70)의 노이즈 음향 신호를 상쇄할 수도 있다.
즉, 제어부(100)는 송풍팬(70)으로부터 발생되는 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호를 생성하여 스피커 장치(80)를 통해 출력되도록 제어함으로써, 송풍팬(70)으로부터 발생된 노이즈가 차량(1) 내부로 유입되기 전에 노이즈 신호를 제거하여 공조 장치(10)로부터 발생되는 소음을 감소시킬 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 에어벤트(33)는 토출구에 마련된 복수 개의 가림막의 이동에 따라 토출구가 개방될 수도 있고, 폐쇄될 수도 있다. 즉, 에어벤트(33)의 개방 또는 폐쇄 정도에 따라, 공조 시스템으로부터 열교환된 공기가 원활하게 토출될 수도 있고, 토출되지 않을 수도 있다.
도 6에서와 같이, 에어벤트(33)가 전체적으로 개방되어 있는 경우에는, 공조 장치(10)로부터 열교환된 공기가 차량(1) 내부로 원활하게 토출될 수 있으므로, 송풍팬(70) 자체에서 발생하는 노이즈가 존재하기는 하지만 에어벤트(33)가 공기의 흐름을 제한함으로 인해 발생하는 노이즈는 상대적으로 적게 된다.
반면, 도 7에서와 같이, 에어벤트(33)가 전체적으로 폐쇄되어 있는 경우에는, 공조 장치(10)로부터 열교환된 공기가 차량(1) 내부로 원활하게 토출될 수 없으므로, 송풍팬(70) 자체에서 발생하는 노이즈와 더불어 에어벤트(33)가 공기의 흐름을 제한함으로 인해 발생하는 노이즈도 상대적으로 크게 된다.
즉, 에어벤트(33)가 공기의 흐름을 제한하는 경우, 공조 장치(10)가 위치하는 공간의 공기의 압력이 높아지고 그에 따라 송풍팬(70)으로부터 발생된 노이즈도 증가한다.
따라서, 제어부(100)는 에어벤트(33)의 개방 정도를 파악하여, 그에 따라 송풍팬(70)에서 발생하는 노이즈 신호를 제거하기 위한 반대 위상 신호를 생성할 수 있다.
구체적으로, 송풍팬(70)이 동작하고, 에어벤트(33)의 개방 정도가 조절되면(1000), 제어부(100)는 에어벤트(33)의 개방 정도에 대응하여 결정되는 송풍팬(70)의 노이즈 음향 신호를 감지할 수 있다.
즉, 제어부(100)는 송풍팬(70)의 동작에 의한 노이즈를 감지할 수 있고, 나아가 에어벤트(33)의 개방 정도에 따라 달라지는 노이즈를 감지할 수 있다. 제어부(100)가 감지하는 노이즈 신호는, 노이즈 신호의 크기, 노이즈 신호의 위상 및 노이즈 신호의 파형을 포함할 수 있다.
에어벤트(33)의 개방 정도는 사용자에 의해 수동으로 조절될 수도 있고, 제어부(100)의 제어에 따라 자동으로 조절될 수도 있다.
제어부(100)는 에어벤트(33)의 개방 정도에 기초하여 변경되는 스피커 장치(70)의 스프링 상수를 결정할 수 있다(1100).
전술한 바와 같이, 스피커 장치(70)는, 진동판의 진동으로 소리가 출력되는 진동자 스피커 장치로 구현된다.
따라서, 이러한 진동자 스피커 장치는 내부에 마련된 진동자 구조에 따라 스프링 상수 값을 갖는데, 진동자 스피커 장치의 스프링 상수 값 자체는 변하지 않지만, 열교환된 공기의 유동 상태에 따라 공조 장치(10)가 위치하는 공간의 공기의 압력이 변경되면 이로 인해 진동자 스피커 장치의 스프링 상수 값이 변경될 수 있다.
즉, 스피커 장치(80)의 스프링 상수 값 자체를 'Kspk'라 하고, 공기의 압력이 변함에 따라 변경되는 스프링 상수 값을 'Kair'라 하면, 스피커 장치(80)의 전체 스프링 상수 값은 'Kspk + Kair '로 표현될 수 있다.
도 7에서와 같이, 에어벤트(33)가 전체적으로 폐쇄되어 있는 경우에는, 에어벤트(33)가 공기의 흐름을 제한하여 공조 장치(10)가 위치하는 공간의 공기의 압력이 높아지고, 압력이 증가함에 따라 스프링 상수 값 'Kair'이 커지게 된다.
즉, 제어부(100)는 진동자 스피커 장치의 스프링 상수 값에 대한 데이터를 획득할 수 있고, 스피커 장치(80)의 스프링 상수에 기초하여 변경되는 스피커 장치(80)의 공진 주파수를 결정할 수 있다(1200).
스피커 장치(80)의 공진 주파수(f)는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
이 때, 'Mspk'는 스피커 장치(80)의 질량이고, 'Kspk'는 스피커 장치(80)의 스프링 상수 값 자체이고, 'Kair'는 공조 장치(10) 내부의 공기 압력의 변화에 따라 변경되는 스프링 상수 값이다.
수학식 1에 기초할 때, 에어벤트(33)가 공기의 흐름을 제한하여 공조 장치(10)가 위치하는 공간의 공기 압력이 높아지는 경우에는 'Kair'가 증가하므로, 이에 따라 스피커 장치(80)의 공진 주파수가 증가한다.
스피커 장치(80)의 공진 주파수는 미리 정해져 있는 값으로 설정되어 있으나, 전술한 바와 같이 공기의 흐름에 따라 스피커 장치(80)의 공진 주파수가 변하게 된다.
제어부(100)는 수학식 1에 기초하여, 스피커 장치(80)의 변경된 공진 주파수 값에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
제어부(100)는 스피커 장치(80)의 공진 주파수 값에 기초하여, 스피커 장치(80)의 전류 소모량을 결정할 수 있다(1300).
스피커 장치(80)의 공진 주파수가 증가하면, 스피커 장치(80)에서 소모하는 전류량은 증가한다. 구체적으로, 스피커 장치(80)의 공진 주파수와 사용 주파수가 동일한 경우에 전류 소모가 최소가 되는데, 사용 주파수는 변하지 않는 상태로 공진 주파수가 증가하게 되면 스피커 장치(80)에서 소모하는 전류량은 증가하게 된다.
즉, 스피커 장치(80)의 공진 주파수가 변경되면 특정 사용 주파수에서 스피커 장치(80)의 전류 소모량은 증가한다. 제어부(100)는 스피커 장치(80)의 공진 주파수가 증가함에 대응하여 증가하는 전류 소모량에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
제어부(100)는 획득한 스피커 장치(80)의 전류 소모량에 기초하여 에어벤트(33)의 개방 정도를 결정할 수 있다(1400).
저장부(90)는 스피커 장치(80)의 전류 소모량에 대응하는 에어벤트(33) 개방 정도에 대한 데이터를 저장하고 있다.
저장부(90)는 스피커 장치(80)가 소모하는 전류 소모량에 따라 그에 매칭되는 에어벤트(33)의 개방 정도에 대한 데이터 테이블을 저장하고 있으며, 제어부(100)는 전술한 바와 같은 방식으로 스피커 장치(80)의 전류 소모량을 결정하면 저장부(90)에 저장되어 있는 데이터 테이블의 내용과 매칭하여 현재 에어벤트(33)의 개방 정도를 결정할 수 있다.
저장부(90)에 저장되어 있는 데이터 테이블은 차량(1) 설계상에서 미리 설정되어 저장된 값일 수도 있고, 실험을 통해 획득된 실험 데이터에 대한 값일 수도 있다.
즉, 제어부(100)는 현재 스피커 장치(80)가 전류를 얼마나 소모하고 있는지에 기초하여, 에어벤트(33)가 얼마나 개방되어 있는지에 대한 데이터를 획득할 수 있다.
한편, 제어부(100)는 에어벤트(33)의 개방 정도가 결정되면, 에어벤트(33) 개방 정도에 대응하여 송풍팬(70)의의 노이즈 음향 신호의 크기를 결정할 수 있다(1500).
저장부(90)는 에어벤트(33) 개방 정도에 대응하여 결정되는 송풍팬(70)의 노이즈 음향 신호의 크기 값 데이터 테이블 형태로 저장하고 있으며, 제어부(100)는 에어벤트(33)의 개방 정도가 결정되면 저장부(90)에 저장되어 있는 데이터 테이블의 내용과 매칭하여 현재 송풍팬(70)의 노이즈 음향 신호의 크기를 결정할 수 있다.
즉, 제어부(100)는 현재 에어벤트(33)가 얼마나 개방되어 있는지에 기초하여, 송풍팬(70)으로부터 발생된 노이즈 신호의 크기가 얼마나 큰지 결정할 수 있다.
제어부(100)는 송풍팬(70)의 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호를 생성할 수 있다(1600). 즉, 제어부(100)는 송풍팬(70)으로부터 발생되는 노이즈 음향 신호의 크기 및 위상에 기초하여, 이러한 노이즈 음향 신호를 제거하기 위한 역위상 신호를 생성할 수 있다.
제어부(100)가 송풍팬(70)의 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호를 생성하는 방법 중 하나는 LMS(Least Mean Square) 알고리즘이 사용될 수 있다. 이러한 LMS 알고리즘은, 데이터를 획득하는 경우에 잡음이 혼합된 데이터에서 노이즈 캔슬링을 수행하는 방법으로서, 일반적으로 사용되는 기술에 해당합니다.
제어부(100)는 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호를 생성하여 스피커 장치(80)를 통해 출력되도록 제어함으로써(1700), 송풍팬(70)으로부터 발생되는 노이즈 음향 신호를 상쇄하여 잡음을 제거할 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 스피커 장치(80)는 제어부(100)의 제어에 따라 생성된 역위상의 음향 신호를 출력함으로써 송풍팬(70)으로부터 생성되는 노이즈를 제거할 수 있고, 이에 따라 송풍팬(70)으로부터 발생된 노이즈는 차량(1) 내부로 유입되지 않고 사용자에게 잡음으로 들리지 않게 된다.
스피커 장치(80)가 역위상의 음향 신호를 출력하면, 송풍팬(70)으로부터 발생되는 노이즈와 결합되어 잡음이 상쇄됨으로써 에어벤트(33) 부근에서 노이즈가 제거될 수 있다.
이와 같이, 차량(1)의 공조 장치(10)에 마련된 스피커 장치(80)를 통해 에어벤트(33)의 개폐 정도를 판단하고, 그에 따른 송풍팬(70)의 노이즈를 파악하여 노이즈와 역위상의 음향 신호를 생성 및 출력함으로써 공조 장치(10)로부터 발생하는 소음을 제거하는 효과가 있다.
또한, 공조 장치(10)로부터 발생하는 노이즈가 제거됨으로써 차량(1) 내부의 미디어 음향, 네비게이션 음향 및 경고음 등 차량(1)의 제어와 관련된 음향이 효과적으로 전달될 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1 : 차량
10 : 공조 장치
33 : 에어벤트
50 : HAVC
70 : 송풍팬
80 : 스피커 장치
90 : 저장부
100 : 제어부

Claims (14)

  1. 공조장치를 포함하는 차량에 있어서,
    음향을 출력하는 스피커 장치;
    상기 공조장치에서 열교환된 공기를 송풍하는 송풍팬;
    상기 열교환된 공기가 상기 차량 내부로 토출되는 토출량을 조절하는 에어벤트;
    상기 에어벤트의 개방 정도에 대응하여 결정되는 상기 송풍팬의 노이즈 음향 신호를 감지하고, 상기 감지된 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호를 생성하여 상기 스피커 장치가 출력하도록 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 스피커 장치의 공진 주파수에 기초하여 변경되는 상기 스피커 장치의 전류 소모량을 결정하고,
    결정된 상기 스피커 장치의 상기 전류 소모량에 기초하여 상기 에어벤트의 개방 정도를 결정하는 차량.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 에어벤트의 개방 정도에 기초하여 변경되는 상기 스피커 장치의 스프링 상수를 결정하는 차량.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 스피커 장치의 결정된 상기 스프링 상수에 기초하여 상기 스피커 장치의 공진 주파수를 결정하는 차량.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 에어벤트의 개방 정도가 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 열교환된 공기의 압력 증가에 대응하여 증가하는 상기 스피커 장치의 상기 스프링 상수를 결정하고, 상기 스피커 장치의 증가된 상기 스프링 상수에 대응하여 증가하는 상기 스피커 장치의 상기 공진 주파수를 결정하고, 상기 증가된 스피커 장치의 증가된 상기 공진 주파수에 기초하여 증가하는 상기 스피커 장치의 상기 전류 소모량을 결정하고, 상기 스피커 장치의 결정된 상기 전류 소모량에 대응하여 상기 에어벤트의 개방 정도를 결정하는 차량.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 에어벤트 개방 정도에 대응하여 결정되는 상기 스피커 장치의 노이즈 음향 신호의 크기를 저장하는 저장부;를 더 포함하고,
    상기 저장부는,
    상기 스피커 장치의 상기 전류 소모량에 대응하여 결정되는 상기 에어벤트 개방 정도에 대한 데이터를 저장하는 차량.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 스피커 장치는,
    진동판의 진동으로 소리가 출력되는 진동자 스피커 장치를 포함하고,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호를 출력하여 상기 송풍팬의 노이즈 음향 신호를 상쇄하는 차량.
  8. 송풍팬으로부터 열교환된 공기가 차량 내부로 토출되는 토출량을 조절하기 위해 에어벤트의 개방 정도를 조절하고;
    상기 에어벤트의 개방 정도에 대응하여 결정되는 상기 송풍팬의 노이즈 음향 신호를 감지하고;
    상기 감지된 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호를 생성하고;
    상기 생성된 음향 신호가 스피커 장치를 통해 출력되도록 제어하되,
    상기 스피커 장치의 공진 주파수에 기초하여 변경되는 상기 스피커 장치의 전류 소모량을 결정하고;
    상기 스피커 장치의 결정된 상기 전류 소모량에 기초하여 상기 에어벤트의 개방 정도를 결정하는 차량 제어방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 에어벤트의 개방 정도에 기초하여 변경되는 상기 스피커 장치의 스프링 상수를 결정하는 것;을 포함하는 차량 제어방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 스피커 장치의 결정된 상기 스프링 상수에 기초하여 상기 스피커 장치의 공진 주파수를 결정하는 것;을 포함하는 차량 제어방법.
  11. 삭제
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 에어벤트의 개방 정도가 미리 정해진 값 미만일 때, 상기 열교환된 공기의 압력 증가에 대응하여 증가하는 상기 스피커 장치의 상기 스프링 상수를 결정하고;
    상기 스피커 장치의 결정된 상기 스프링 상수에 대응하여 증가하는 상기 스피커 장치의 상기 공진 주파수를 결정하고;
    상기 스피커 장치의 결정된 상기 공진 주파수에 기초하여 증가하는 상기 스피커 장치의 전류 소모량을 결정하고;
    상기 스피커 장치의 결정된 상기 전류 소모량에 대응하여 상기 에어벤트의 개방 정도를 결정하는 차량 제어방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 에어벤트 개방 정도에 대응하여 결정되는 상기 스피커 장치의 노이즈 음향 신호의 크기를 저장하는 것;을 더 포함하고,
    상기 스피커 장치의 상기 전류 소모량에 대응하여 결정되는 상기 에어벤트 개방 정도에 대한 데이터를 저장하는 것;을 더 포함하는 차량 제어방법.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 노이즈 음향 신호와 위상이 반대인 음향 신호가 출력되도록 제어하여 상기 송풍팬의 노이즈 음향 신호를 상쇄하는 것;을 포함하는 차량 제어방법.
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