KR20050114014A - 차량 윈도우 포깅 검출장치 및 방법 - Google Patents

차량 윈도우 포깅 검출장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 윈도우 포깅(fogging) 검출에 관한 것으로, 특히 차량 유리면 주위의 온도와 습도, 그리고 차량 유리면의 온도를 검출하여 포깅을 보다 정밀하게 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이러한 차량 윈도우 포깅 검출장치는 차량 유리면 주위 습도를 검출하기 위한 유리면 주위 습도 검출센서와; 차량 유리면 온도를 검출하기 위한 유리면 온도 검출센서와; 차량 유리면 주위 온도를 검출하기 위한 유리면 주위온도 검출센서와; 상기 차량 유리면 주위온도와 유리면 온도로부터 차량 실내온도를 추정하고, 그 추정된 차량 실내온도와 차량 유리면 주위 습도를 연산하여 얻어진 이슬점 온도를 상기 유리면 온도와 비교하여 포깅 검출신호를 선택적으로 발생시키는 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.

Description

차량 윈도우 포깅 검출장치 및 방법{APPARATUS FOR DETECTING A WINDOW FOGGING STATUS}
본 발명은 차량 윈도우 포깅(fogging) 검출에 관한 것으로, 특히 차량 유리면의 온도와 차량 유리면의 주변온도 및 습도를 검출하여 포깅을 보다 정밀하게 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 유리면(windshield)의 포깅(fogging) 방지를 위한 센서들 혹은 센서모듈이 설치되어 있다. 이러한 센서들 혹은 센서모듈은 공조 시스템과 연계되어 차량 유리면에 형성되기 시작하는 포깅을 자동으로 제거해 줌으로서, 운전자가 안전운행을 할 수 있도록 하여 준다.
유리면 포깅 방지를 위한 센서장치의 일예로서 델파이(Delphi)사에서 특허등록받은 글라스 부착형 포그센서가 USP 6,422,062호에 개시되어 있다. 상기 글라스 부착형 포그센서는 유리온도센서와 상대습도센서 및 차량 실내온도센서를 포함하되, 보다 정확한 이슬점 온도를 산출하기 위해 상기 상대습도센서와 차량 실내온도센서를 인접시켜 동일 지점에서의 습도와 온도를 측정하고 있다.
그러나 차량 실내의 환경조건은 위치에 따라 서로 다르게 나타난다. 특히 HVAC(차량 공조 제어장치) 구동 등에 의해서 차량내 공기 유동은 더욱 더 불규칙적으로 변화하기 때문에 어느 한 지점에서 측정된 온도와 습도가 차량 실내의 온도 및 습도를 대표한다고는 할 수 없다.
따라서 예시한 포그센서는 차량 유리면의 포깅조건을 보다 정확히 예측하는데 있어서 오류를 발생할 확률이 높다고 할 수 있다.
이에 본 발명의 목적은 이슬점 온도 산출에 이용되는 차량의 실내온도 대표값을 보다 정확히 획득함으로서 차량 유리면의 포깅을 보다 정확하게 예측할 수 있는 차량 윈도우 포깅 검출장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량 윈도우 포깅 검출장치는,
차량 윈도우 포깅 검출장치에 있어서,
차량 유리면 주위 습도를 검출하기 위한 유리면 주위 습도 검출센서와;
차량 유리면 온도를 검출하기 위한 유리면 온도 검출센서와;
차량 유리면 주위 온도를 검출하기 위한 유리면 주위온도 검출센서와;
상기 차량 유리면 주위온도와 유리면 온도로부터 차량 실내온도를 추정하고, 그 추정된 차량 실내온도와 차량 유리면 주위 습도를 연산하여 얻어진 이슬점 온도를 상기 유리면 온도와 비교하여 포깅 검출신호를 선택적으로 발생시키는 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.
더 나아가 상기 센서들은 하나의 포깅 검출센서 모듈로 집적되어 유리면에 부착되되, 상기 유리면 주위 습도 검출센서와 상기 유리면 주위온도 검출센서는 충분한 거리로 이격 배치됨을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 이슬점 온도 산출에 이용되는 차량의 실내온도값을 차량 유리면 주위 온도와 유리면 온도의 평균치로 설정함으로서, 차량 유리면의 포깅을 보다 정확하게 예측할 수 있게 되는 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
우선 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 윈도우 포깅 검출장치의 블럭구성도를 도시한 것이며, 도 2는 도 1중 포깅 검출센서 모듈(100)의 분해 사시도를 도시한 것이며, 도 3은 도 2에 도시한 PCB 어세이(150)의 배면도를 도시한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량 윈도우 포깅 검출장치는,
차량 유리면 주위 습도를 검출하기 위한 유리면 주위습도 검출센서(110)와,
차량 유리면 온도를 검출하기 위한 유리면 온도 검출센서(120),
그리고 차량 유리면 주위 온도를 검출하기 위한 유리면 주위온도 검출센서(130) 및;
상기 차량 유리면 주위 온도와 유리면 온도로부터 차량 실내온도를 추정하고 그 추정된 차량 실내온도와 차량 유리면 습도를 연산하여 얻어진 이슬점 온도를 상기 유리면 온도와 비교하여 포깅 검출신호를 선택적으로 발생시키는 MCU(200)를 포함한다.
상기 MCU(200)에서 발생된 포깅 검출신호는 포깅 제거를 위해 구동되어야 하는 공조제어장치(300)로 입력되며, 포깅 발생상태를 경보하기 위한 경보표시장치로 출력되기도 한다.
한편 상기 센서들(110,120,130) 각각은 차량 유리면에 포그(fog)가 발생되는 조건을 검출하기 위한 수단으로서 구비되는 것인데, 이러한 센서들(110,120,130)은 서로 독립된 모듈로서 유리면에 부착될 수도 있지만 하나의 포깅 검출센서 모듈(100)로서 집적화되어 유리면에 부착되는 것이 바람직하다. 이러한 경우 상기 유리면 주의습도 검출센서(110)와 유리면 주위온도 검출센서(130)는 충분한 거리로 이격 배치된다.
하나의 모듈로서 집적화된 포깅 검출센서 모듈(100)의 분해 사시도를 도 2에 예시하였다.
도 2에 도시한 바와 같이 하나의 모듈로서 집적화된 포깅 검출센서 모듈(100)은 크게 상부 케이스(140)와 PCB 어세이(150), 하부 케이스(160) 및 마운트(170)로 분리 가능하다.
도 2를 참조해 보면, 우선 하부 케이스(160)의 상부면 중앙에는 열전도성 부재(162), 보다 구체적으로는 열전도성 실리콘(162)을 부착하기 위한 부착 홈이 형성되어 있고 그 부착홈 내부에는 관통 홀이 형성되어 있으며, 그 상부면의 측벽에는 다수의 공기 유입홀(166)이 형성되어 있는 센서 관통부(168)가 돌출 형성되어 있다. 그리고 상기 하부 케이스(160)의 내부에는 후술할 PCB 어세이(150)를 고정하는 동시에 상부 케이스(140)와 결합하기 위해 사용되는 가이드 봉이 각 테두리에 형성되어진다.
상기 열전도성 실리콘(162)은 양면 테이프와 같은 접착수단에 의해 센서 관통부(168) 상부면에 형성되어 있는 부착홈에 부착된다. 상기 열전도성 실리콘(162)은 열전도성이 우수한 스틸 재질로 구현할 수도 있으나, 윈도우 유리면이 곡선임을 고려해 볼때 소프트성 재질(고무, PVC)을 사용하는 것이 바람직하다.
한편 하부 케이스(160) 내부에 결합되는 PCB 어세이(150)의 각 모서리에는 상기 하부 케이스(160) 내부에 형성되어 있는 다수의 가이드 봉에 결합되는 홀(152)들이 형성되어 있다. 그리고 그 PCB 어세이(150) 중앙, 즉 상기 하부 케이스(160)에 형성되어 있는 관통 홀 내부로 삽입되어야 하는 위치에는 센서 홀더(154)가 부착되어 있다. 상기 센서 홀더(154)상에는 상기 열전도성 실리콘(162)과 직접 접촉되는 유리면 온도 검출 센서(120)가 위치하는 동시에 유리면 주위 습도 검출센서(110)도 위치한다. 상기 유리면 주위 습도 검출센서(110)는 상기 열전도성 실리콘(162)과 소정 거리 이격 위치함으로서 차량 유리면의 주위 습도를 검출한다. 미설명된 참조 부호 156은 전기적인 신호의 입출력을 위한 커넥터 핀을 나타낸 것이다.
참고적으로 상기 유리면 주위 습도 검출센서(110)와 유리면 온도 검출센서(120)의 구성 및 동작특성은 이미 2002년도에 본원 출원인에 의해 선출원된 "차량용 윈도우 포깅 검출장치"에 상세히 개시되어 있는 바 이에 대한 부연 설명은 생략하기로 한다.
한편 상기 PCB 어세이(150)의 배면을 도시한 도 3을 참조해 보면 또 하나의 온도 검출센서(130)가 장착되어 있는 것을 알 수 있다. 이 센서는 유리면 주위 온도를 검출하기 위한 센서(130)로서 유리면 주위 온도를 검출하는 역할을 수행한다. 이러한 유리면 주위온도 검출센서(130)는 센서 홀더(154)가 돌출되어 있는 PCB 어세이(150)면에 위치할 수도 있으며, 도 3과 같이 센서 홀더(154)가 돌출되어 있는 PCB 어세이(150) 배면에 위치할 수도 있다. 중요한 사실은 유리면 주위의 온도를 검출하기 위한 것이므로 열전도성 실리콘(162)에 접촉되어서는 아니된다는 것이다.
이하 PCB 어세이(150) 결합된 하부 케이스(160)와 결합되는 상부 케이스(140)에 대해 설명하면, 상부 케이스(140)의 내부 측벽에는 상기 하부 케이스(160)의 후크 홈들과 결합되는 다수의 후크들이 형성되어 있음은 물론, 각 모서리 부분과 중앙에 리브들(142)이 형성되어 있다.
이러한 리브들(142)은 하부 케이스(160)의 가이드 봉에 결합되는 PCB 어세이(150)를 수직방향으로 압착 고정시키기 위한 것으로, 특히 중앙에 위치하는 리브(142)는 센서 홀더(154)의 상부면이 열전도성 실리콘(162)에 압착되도록 하여 주는 역할을 수행한다. 이러한 형상을 가지는 상부 케이스(140)의 일측 끝단에는 PCB 어세이(150)에 형성되어 있는 커넥터가 삽입 가능한 커넥터 홈(144)이 형성되어 있다.
이상에서 설명한 포깅 검출센서 모듈(100)의 구조을 참조해 볼때, 우선 열전도성 부재인 실리콘(162)은 하부 케이스(160) 상부면에 돌출 형성되어 있는 센서 관통부(168)의 상부면에 부착되고, 실리콘(162) 부착된 하부 케이스(160)의 내부에는 PCB 어세이(150)가 결합된다. 그리고 PCB 어세이(150) 결합된 하부 케이스(160)는 가이드 봉들과 후크들에 의해 상부 케이스(140)와 결합되는데, 이때 PCB 어세이(150)상에 위치하는 센서 홀더(154)는 상부 케이스(140) 내부에 돌출되어 있는 리브들(142)에 의해 열전도성 실리콘(162)이 부착되어 있는 방향으로 압착되기 때문에, 센서 홀더(154) 상부면에 위치하는 유리면 온도 검출센서(120)는 열전도성 실리콘(162)에 압착될 수 있는 것이다.
따라서 유리면 온도 검출센서(120)를 통해서는 유리면 온도가 검출되어 출력되는 것이며, PCB 어세이(150) 배면에 위치한 유리면 주위온도 검출센서(130)를 통해서는 차내 공기 유동에 따라 변화되는 유리면 주위의 온도가 검출되어 출력되는 것이다. 그리고 유리면 주위 습도 검출센서(110)를 통해서는 유리면 습도가 검출되어 출력된다.
도 2에서 미 설명된 참조 부호 170은 마운트를 나타낸 것이다. 하기에서 설명의 편의상 상/하부 케이스(140/160) 결합된 것을 차량 윈도우 포깅 검출장치의 본체로 명명하기로 한다.
즉, 상/하부 케이스(140/160) 결합된 본체는 마운트(170)에 결합되어 사용될 수 있다. 물론 마운트(170) 없이 본체만을 직접 유리면에 부착하여 사용할 수도 있다. 이러한 경우에는 열전도성 실리콘(162)이 부착되어 있는 하부 케이스(160)의 면이 유리면과 접착되어야 하는데, 만약 차량 윈도우를 교체해야 한다면 접착되어 있는 하부 케이스(160)의 손상을 초래할 수 있으며, 윈도우 교체시 본체를 일일이 분해해야 하는 작업상의 번거로움을 수반할 수 있다.
이러한 문제 및 단점을 해결하기 위해 마운트(170)를 이용하는 것이 바람직하다. 마운트(170)를 이용한다면 윈도우 교체시에도 단순히 마운트(170)로부터 제품 본체를 착탈할 수 있는 편리함이 있음은 물론 하부 케이스(160)의 손상을 사전에 방지할 수도 있기 때문이다.
도 2를 참조해 보면, 마운트(170)의 중앙에는 하부 케이스(160)에 형성된 열전도성 실리콘(162)이 삽입 가능하도록 관통 홀(172)이 형성되어 있으며, 측면 및 후방에 각각 후크들(174)이 형성되어 있어 상/하부 케이스 결합된 본체와 결합되는데 이용된다. 아울러 관통 홀(172) 주변의 마운트 면(176)에는 양면 테이프를 접착시킴으로서 마운트(176) 면과 유리면은 견고하게 접착될 수 있다.
이하 상술한 구성 및 구조를 가지는 포깅 검출센서 모듈(100)로부터 검출되는 각각의 센서신호를 이용하여 차량 윈도우의 포깅(fogging) 발생을 사전에 검출하는 과정을 설명하기로 한다.
우선 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 윈도우 포깅 검출 흐름도를 도시한 것이며, 도 5는 차량 윈도우에 포그(fog)가 발생되는 조건을 설명하기 위한 환경인자 특성 변화 예시도를 도시한 것이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이 차량 윈도우 포깅 검출장치의 MCU(200)는 우선적으로 포깅 검출센서 모듈(100)을 구성하는 각 센서(110,120,130)로부터 센서값을 리드(read)(400단계)한다. 리드되는 센서값은 센서 종류에 따라 차량 유리면의 온도, 차량 유리면의 주위온도, 유리면 주위의 습도값일 것이다.
각 센서(110,120,130)를 통해 센서값이 리드되면 MCU(200)는 리드된 유리면 주위 온도와 유리면 온도를 연산하여 차량 실내온도 추정(410단계)한다. 보다 구체적으로 MCU(200)는 차량 유리면 주위 온도와 유리면 온도에 각각 가중치를 부여하여 얻어진 값들의 평균치를 차량 실내온도로 설정한다.
상기 가중치는 유리면 주위온도 검출센서(130)와 차량 유리면의 거리에 따라 가변되는 값으로서 실험에 의해 최적의 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
또한 상기 가중치는 차량 공조 제어장치(HVAC)의 구동 상태에 따라 다르게 부여할 수 있다. 예를 들면 공조 제어장치가 1단일 때 유리면 온도 가중치를 0.6, 2단일때 0.5, 3단일때 0.4와 같이 공조 제어장치의 구동상태에 따라 서로 다른 가중치를 부여하여 차량 실내온도를 추정할 수 있다. 이와 같이 하는 이유는 차량 공조 제어장치의 구동에 따른 실내 공기의 흐름이 다르게 나타나기 때문이다.
한편 410단계에서 차량 실내온도 추정이 완료되면 MCU(200)는 추정된 실내온도와 400단계에서 리드된 차량 유리면 습도를 하기 수학식 1로 연산하여 이슬점 온도()를 산출(420단계)한다.
상기 수학식 1에서 EW는 를 나타낸다.
상기 수학식에 의거하여 이슬점 온도()가 산출되면 MCU(200)는 산출된 이슬점 온도()를 400단계에서 리드된 유리면 온도와 비교(430단계)한다. 비교결과 이슬점 온도()가 유리면 온도 이상의 값을 가지게 되면 MCU(200)는 차량 유리면에 포깅이 발생하는 것으로 예측하여 포깅 검출신호를 출력(440단계)한다. 이러한 포깅 검출신호는 예를 들어 차량 공조제어장치(300)로 입력되어 에어컨을 구동시킴으로서, 포그 발생을 사전에 방지할 수 있게 되는 것이다. 경우에 따라서는 윈도우를 개폐하여 포그 방지를 유도할 수도 있을 것이다.
즉, MCU(200)는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 이슬점 온도()가 유리면 온도 이상의 값을 가지는 구간에서 포깅 검출신호를 발생하여 출력함으로서, 차량 유리면에 포그가 발생되는 것을 사전에 예방할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량 윈도우 포깅 검출장치는 차량 유리면의 온도와 유리면 주위온도로부터 차량 실내온도를 추정하기 때문에, 이슬점 온도 산출에 이용되는 차량의 실내온도 값을 보다 정확히 산출할 수 있어 결과적으로는 차량 유리면의 포깅을 보다 정확하게 예측할 수 있게 되는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 이슬점 온도 산출에 이용되는 차량의 실내온도 대표값을 보다 정확히 획득함으로서 차량 유리면의 포깅발생환경을 보다 정확하게 검출할 수 있는 장점이 있다.
한편 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들면 본 발명의 실시예에서는 두 개의 온도를 차량 실내온도 추정에 이용하였지만, 보다 많은 수의 센서를 통해 유리면 주변 온도를 감지하게 되면 보다 정확한 실내온도를 추정할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 윈도우 포깅 검출장치의 블럭구성도.
도 2는 도 1중 포깅 검출센서 모듈(100)의 분해 사시도.
도 3은 도 2에 도시한 PCB 기판(150)의 배면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 윈도우 포깅 검출 흐름도.
도 5는 차량 윈도우에 포그(fog)가 발생되는 조건을 설명하기 위한 환경인자 특성 변화 예시도.

Claims (5)

  1. 차량 윈도우 포깅 검출장치에 있어서,
    차량 유리면 주위 습도를 검출하기 위한 유리면 주위 습도 검출센서와;
    차량 유리면 온도를 검출하기 위한 유리면 온도 검출센서와;
    차량 유리면 주위 온도를 검출하기 위한 유리면 주위온도 검출센서와;
    상기 차량 유리면 주위온도와 유리면 온도로부터 차량 실내온도를 추정하고, 그 추정된 차량 실내온도와 차량 유리면 주위 습도를 연산하여 얻어진 이슬점 온도를 상기 유리면 온도와 비교하여 포깅 검출신호를 선택적으로 발생시키는 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 차량 윈도우 포깅 검출장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 센서들은 하나의 포깅 검출센서 모듈로 집적되어 유리면에 부착되되, 상기 유리면 주위 습도 검출센서와 상기 유리면 주위온도 검출센서는 충분한 거리로 이격 배치됨을 특징으로 하는 차량 윈도우 포깅 검출장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제어부는;
    상기 차량 유리면 주위 온도와 유리면 온도에 각각 가중치를 부여하여 얻어진 값들의 평균치를 차량 실내온도 추정치로 설정함을 특징으로 하는 차량 윈도우 포깅 검출장치.
  4. 차량 윈도우의 포깅(fogging)을 검출하는 방법에 있어서,
    유리면 온도 검출센서, 유리면 주위온도 검출센서, 유리면 주위 습도 검출센서 각각으로부터 차량 유리면의 온도, 유리면의 주위온도, 유리면의 주위 습도를 리드하는 단계와;
    리드된 차량 유리면 주위 온도와 유리면 온도를 연산하여 차량 실내온도를 추정하는 단계와;
    추정된 차량 실내온도와 차량 유리면 주위 습도를 연산하여 이슬점 온도를 산출하는 단계와;
    산출된 이슬점 온도를 상기 유리면 온도와 비교하고 그 결과에 따라 포깅 검출신호를 출력하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 차량 윈도우 포깅 검출방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 리드된 상기 차량 유리면 주위 온도와 유리면 온도에 각각 가중치를 부여하여 얻어진 값들의 평균치를 상기 차량 실내온도 추정치로 설정함을 특징으로 하는 차량 윈도우 포깅 검출방법.
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