KR20000055778A - 자동차의 공조 시스템 - Google Patents

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문승기
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Abstract

스위칭 조작이 필요 없이 각 운전자가 공조 시스템을 동작시키는 특성에 따라 자동적으로 공조 시스템을 동작시켜 자동차 내부의 쾌적한 환경을 유지할 수 있도록 하기 위하여, 일정 기간 동안 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 운전자가 공조 시스템을 동작시키기 위한 스위치를 조작하는 패턴을 학습한 후, 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 학습된 패턴에 의해 구동부를 학습 제어하여 공조 시스템을 자동으로 동작시키는 것으로, 운전자의 스위칭 조작이 없어도 자동적으로 자동차의 공조 시스템을 동작시켜 자동차 내부의 쾌적한 운행 환경을 유지할 수 있으므로 운전자의 운행 편의성을 향상시킨다.

Description

자동차의 공조 시스템{AIR CONDITIONING SYSTEM OF VEHICLE}
본 발명은 자동차의 공조 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 내부 공간을 난방 또는 냉방하기 위한 공조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 공조 시스템은 자동차의 내부 공간을 난방 또는 냉방시켜 운전자가 항상 쾌적한 환경에서 자동차를 주행할 수 있도록 하여 운행의 편의성을 증대시키는 것이다.
이러한 자동차의 공조 시스템에서 종래에는 운전자가 자동차의 운행중, 자동차의 내부 공간을 쾌적하게 하여 운행의 편의성을 향상시키기 위하여 스위칭 조작에 따라 히터 또는 에어컨을 동작시켜 자동차 내부 공간이 적정 온도에 유지되도록 하거나, 스위칭 조작에 따라 원하는 내부 공간 온도를 설정하면 제어부가 히터 또는 에어컨을 구동하여 내부 공간이 설정 온도에 유지되도록 한다.
그러나, 이와 같은 종래의 자동차 공조 시스템에서는 운전자가 직접 스위칭 조작을 통해 히터 또는 에어컨을 동작시키므로 불편할 뿐만 아니라, 일정 온도를 설정하여 자동으로 공조 시스템이 동작되도록 하였을 경우에도 자동차의 내부 환경의 변화에 따라 설정된 온도를 재설정하기 위하여 스위칭 조작을 하여야 하므로 불편하다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 스위칭 조작이 필요 없이 각 운전자가 공조 시스템을 동작시키는 특성에 따라 자동적으로 공조 시스템을 동작시켜 자동차 내부의 쾌적한 환경을 유지할 수 있도록 하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 공조 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이고,
도 2는 본 발명에 따른 자동차의 공조 시스템의 동작 과정을 개략적으로 도시한 동작 순서도이고,
도 3은 본 발명에 적용되는 일반적인 신경망 이론을 설명하기 위한 신경망 모델이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일정 기간 동안 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 운전자가 공조 시스템을 동작시키기 위한 스위치를 조작하는 패턴을 학습한 후, 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 학습된 패턴에 의해 구동부를 학습 제어하여 공조 시스템을 자동으로 동작시키는 것을 특징으로 한다.
상기에서 학습 제어 중, 시스템 설정 스위치 신호가 인가되면, 일정 기간 동안 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 운전자가 스위치를 조작하는 패턴을 새로이 학습한 후, 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 새로이 학습된 패턴에 의해 구동부를 학습 제어하거나, 일정 기간 동안 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 운전자가 스위치를 조작하는 패턴을 학습하여 이전에 학습된 패턴을 보정한 후, 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 보정된 학습 패턴에 의해 구동부를 학습 제어하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 공조 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도로, 시스템 설정 스위치(1)와 에어컨 스위치(2), 히터 스위치(3), 실내 온도 센서(4), 실외 온도 센서(5), 제어부(6), 에어컨 구동부(7), 히터 구동부(8)로 이루어진다.
시스템 설정 스위치(1)는 자동차의 운행중 공조 시스템의 작동을 자동으로 하기 위한 운전자의 스위칭 조작에 따른 전기적인 신호를 출력한다.
에어컨 스위치(2)는 자동차의 운행중 자동차의 내부 공간을 냉방시키거나, 냉방 정도를 설정하기 위한 운전자의 스위칭 조작에 따른 전기적인 신호를 출력한다.
히터 스위치(3)는 자동차의 운행중 자동차의 내부 공간을 난방시키거나, 난방 정도를 설정하기 위한 운전자의 스위칭 조작에 따른 전기적인 신호를 출력한다.
실내 온도 센서(4)는 자동차의 내부 공간에 설치되어 자동차 내부 공간의 온도를 검출한다.
실외 온도 센서(5)는 자동차의 외부 공간에 설치되어 자동차 외부 공간의 온도를 검출한다.
제어부(6)는 시스템 설정 스위치(1) 신호가 있을 경우, 에어컨 스위치(2)와 히터 스위치(3), 실내 온도 센서(3), 실외 온도 센서(4)의 신호에 따라 운전자가 공조 시스템을 동작시키는 상태를 학습하여 공조 시스템 동작 패턴을 설정한 후, 실내 온도 센서(4)와 실외 온도 센서(5)의 신호에 따라 운전자의 특성에 맞게 공조 시스템을 동작시키기 위한 제어 신호를 출력한다.
에어컨 구동부(7)는 제어부(6)의 제어 신호에 따라 동작하여 자동차 내부 공간을 냉방시킨다.
히터 구동부(8)는 제어부(6)의 제어 신호에 따라 동작하여 자동차 내부 공간을 난방시킨다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차의 공조 시스템을 도 2를 참조하여 그 동작 과정에 따라 상세히 설명한다.
자동차의 운행중 운전자가 자신의 특성에 맞게 공조 시스템이 자동적으로 동작하도록 하기 위하여 시스템 설정 스위치(1)를 "온"하면(S1), 제어부(6)는 학습 제어 또는 신경망 제어(neural network)를 통해 에어컨 스위치(2), 히터 스위치(3), 실내 온도 센서(4) 및 실외 온도 센서(5)의 신호에 따라 일정 기간, 바람직하게는 2주 내지 3주 동안 운전자가 공조 시스템을 동작시키는 특성 패턴을 학습한다(S2, S3, S4, S5).
즉, 시스템 설정 스위치(1)가 "온"된 상태에서 운전자가 자동차 내부 공간의 난방 또는 냉방을 통해 쾌적한 운행 환경을 조성하기 위하여 에어컨 스위치(2) 또는 히터 스위치(3)를 "온"하면 제어부(6)는 에어컨 구동부(7) 또는 히터 구동부(8)를 동작시켜 자동차 내부 공간을 냉방 또는 난방하며, 냉방 또는 난방 정도를 설정하기 위한 운전자의 에어컨 스위치(7) 또는 히터 스위치(3) 신호에 따라 제어부(6)는 에어컨 구동부(7) 또는 히터 구동부(8)를 제어하여 자동차 내부 공간의 냉방 또는 난방 정도를 조절한다. 그리고, 이때 제어부(6)는 에어컨 스위치(2) 또는 히터 스위치(3)의 신호에 따른 에어컨 또는 히터의 작동 상태를 검출하고(S2), 실내 온도 센서(4)의 신호에 따라 에어컨 또는 히터의 작동 상태에 따른 자동차 내부 공간의 온도 및 실외 온도 센서(5)의 신호에 따른 자동차 외부 공간의 온도를 검출한다(S3).
그리고, 제어부(6)는 자동차의 내부 및 외부 공간의 온도에 따라 운전자가 에어컨 또는 히터를 동작시키는 상태를 분석하고, 이를 학습한다(S4). 일 예로 실외 온도 센서(5)로부터 검출되는 자동차 외부 공간의 온도가 32℃이고, 실내 온도 센서(4)로부터 검출되는 자동차 내부 공간의 온도가 30℃일 경우, 운전자가 자동차의 내부 공간을 냉방하여 쾌적한 운행 환경을 유지하기 위하여 에어컨 스위치(2)를 통해 에어컨을 4단으로 1분 동안 동작시켜 자동차 내부 공간의 온도를 26℃가 되게 하고, 재차 에어컨 스위치(2)를 조작하여 에어컨을 2단으로 5분 동안 동작시켜 자동차 내부 공간의 온도를 24℃가 되도록 한 다음, 에어컨 스위치(2)를 조작하여 에어컨이 1단으로 동작되도록 하였다면, 제어부(6)는 실내 온도 센서(4) 및 실외 온도 센서(5)로부터 검출되는 자동차 내부 및 외부 공간 온도에 따른 운전자의 에어컨 스위치(2) 조작 상태 및 조작된 스위치 위치에서의 유지 시간을 에어컨 동작을 위한 운전자의 하나의 동작 패턴으로 간주한다.
이와 같은 방법에 의해 제어부(6)는 실내 온도 센서(4) 및 실외 온도 센서(5)로부터 검출되는 자동차 내부 및 외부 공간 온도에 따른 운전자의 에어컨 스위치(2) 및 히터 스위치(3) 조작에 의한 에어컨 및 히터의 동작 상태를 분석하고 학습(S4)하는 동작을 일정 기간, 바람직하게는 2주 내지 3주 동안 학습한(S5) 후, 학습 제어를 위한 패턴을 설정한다(S6).
이때, 제어부(6)에서 학습 제어를 위한 패턴을 설정하는 동작(S6)을 도 3의 기본적인 신경망 모델(뉴런 ; neuron)을 통해 설명하면, 실내 온도 센서(4) 및 실외 온도 센서(5)의 신호에 따라 학습된 운전자의 에어컨 스위치(2) 또는 히터 스위치(3) 조작 패턴 결과에 따라 신경망의 기본적인 정보 처리 단위인 뉴런에서 기본적인 구성 요소인 시넵스(synapses) 또는 연결 링크(connecting links)(11)의 가중치 또는 연결강도(synaptic weights)(Wk)를 결정하고, 설정된 임계값(θk)에 따른 활성화 함수(activation function)(13)를 결정한다.
이후, 일정 기간 동안의 학습에 의해 제어부(6)에 운전자 공조 시스템 동작 패턴이 설정된 이후, 운전자가 자동차를 운행할 경우, 제어부(6)는 운전자의 에어컨 스위치(2) 또는 히터 스위치(3) 조작 신호가 없어도 실내 온도 센서(4)와 실외 온도 센서(5)로부터 검출되는 자동차 내부 공간 및 외부 공간의 온도를 기준으로 하여 학습된 패턴에 따라 에어컨 구동부(7) 또는 히터 구동부(8)를 제어하여 자동차의 공조 시스템을 작동시킴으로써 자동차 내부 공간을 쾌적하게 유지하여 운행의 편의성을 향상시키게 된다(S7). 즉, 제어부(6)는 패턴이 설정된 도 3의 신경망 모델을 통해 차량의 운행중 실내 온도 센서(4)와 실외 온도 센서(5)로부터 자동차 실내 공간 및 외부 공간의 온도가 검출되어 입력되면(X1, X2), 신경망 뉴런의 시넵스(11)에서 각 입력 신호(X1, X2)에 설정된 연결강도(Wk1, Wk2)를 곱하고, 입력 신호에 대한 합계(12)에서 입력 신호에 연결강도가 곱해진 각 시넵스의 값을 다음의 수학식 1에 의해 합산한다.
그리고, 수학식 1에 의해 합산된 값(Uk)으로부터 뉴런 결과의 크기를 제한하기 위하여 활성화 함수(13)를 통해 다음의 수학식 2와 같이 연산하고, 그 연산된 값에 따라 에어컨 구동부(7) 또는 히터 구동부(8)를 제어하여 에어컨 또는 히터를 동작시킴으로써 자동차 내부 운행 공간을 항상 쾌적하게 유지한다.
그리고, 이와 같이 학습된 패턴에 따라 자동차의 공조 시스템을 자동으로 작동시키는 상태에서, 운전자가 공조 시스템의 자동 동작 상태에 만족하지 못하거나 운전자가 변경되어 학습된 패턴을 재설정하기 위해서 시스템 설정 스위치(1)를 누르면 제어부(6)는 현재 설정된 학습 패턴을 무시하고 일정 기간 새로운 패턴을 학습하거나 현재 설정된 학습 패턴에 부가적으로 일정 기간 새로운 패턴을 학습 및 보정한 후, 자동차의 공조 시스템을 자동적으로 동작시킨다.
상기의 실시예에서 학습 제어 과정을 신경망 모델의 기본적인 정보 처리 단위인 뉴런으로 설명하였지만, 다층 퍼셉트론이나 역전파 훈련 알고리즘 등 다양한 방법으로 학습 제어를 실시할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 운전자의 스위칭 조작이 없어도 자동적으로 자동차의 공조 시스템을 동작시켜 자동차 내부의 쾌적한 운행 환경을 유지할 수 있으므로 자동차의 편의성을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 자동차의 운행중 자동차의 내부 공간을 공조하기 위한 운전자의 조작에 따른 전기적인 신호를 출력하는 스위치와;
    상기 스위치의 신호에 따라 공조 시스템을 동작 및 공조 정도를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부와;
    상기 제어부의 제어 신호에 따라 공조 시스템을 동작시키는 구동부를 포함하는 자동차 공조 시스템에 있어서,
    상기 공조 시스템의 작동을 자동으로 하기 위한 운전자의 스위칭 조작에 따른 전기적인 신호를 출력하는 시스템 설정 스위치와;
    자동차 실내 및 실외의 온도를 각각 검출하는 온도 센서를 더 포함하되,
    상기 제어부는 상기 시스템 설정 스위치 신호가 있을 경우, 일정 기간 동안 상기 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 운전자가 상기 스위치를 조작하는 패턴을 학습한 후, 상기 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 상기 학습된 패턴에 의해 상기 구동부를 학습 제어하여 상기 공조 시스템을 동작시키는 것을 특징으로 하는 자동차의 공조 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 공조 시스템을 학습 제어하는 중 상기 시스템 설정 스위치 신호가 인가되면, 일정 기간 동안 상기 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 운전자가 상기 스위치를 조작하는 패턴을 새로이 학습한 후, 상기 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 상기 새로이 학습된 패턴에 의해 상기 구동부를 학습 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차의 공조 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 시스템 설정 스위치 신호가 인가되면, 일정 기간 동안 상기 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 운전자가 상기 스위치를 조작하는 패턴을 학습하여 이전에 학습된 패턴을 보정한 후, 상기 온도 센서로부터 검출되는 자동차 실내 및 실외 온도에 따라 상기 보정된 학습 패턴에 의해 상기 구동부를 학습 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차의 공조 시스템.
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