KR20110034248A

KR20110034248A - 차량용 공조 제어장치

Info

Publication number: KR20110034248A
Application number: KR1020090091718A
Authority: KR
Inventors: 김영민
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-04-05

Abstract

본 발명은 일사량에 따른 실내 온도를 보정 제어하는 공조제어장치에 관한 것으로, 탑승자의 상체의 표면온도를 분할 영역으로 감지하는 적외선센서(10)와; 상기 적외선센서(10)를 통해 감지되는 온도의 변화에 따라 일사의 유무와 고저 및 편일사 여부를 판단하여 공조장치의 온도를 보상하는 제어부(20)로 구성되되; 상기 적외선센서(20)는 운전석과 조수석의 탑승자의 상체를 상, 하, 좌, 우의 4부분으로 분할하여 표면온도를 감지하는 것을 기술적 특징으로 한다.

이에 의해 탑승자의 표면온도를 감지하여 일사의 유무와 함께 일사 방향에 따른 온도를 보상 제어하여 실내의 쾌적성이 향상된다.

적외선센서, 일사센서, 표면온도

Description

차량용 공조 제어장치 {A conditioner control system for vehicle}

본 발명은 차량용 공조 제어장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 탑승자의 표면온도를 매트릭스 적외선센서를 이용해 분할 감지하고, 감지된 표면온도의 온도 분포에 따라서 일사의 유무와 일사방향을 판단하여 온도를 보상 제어하는 차량용 공조 제어장치에 관한 것이다.

차량에는 실내온도를 감지하는 실내온도센서(incar senser)와 실외온도를 감지하는 실외온도센서 및 차량의 실내로 비추는 일사량을 감지하는 일사센서와 같은 다수의 센서가 장착되어 실내의 온도를 감지 및 제어하고 있다.

상기한 센서들은 실내외 온도를 감지함으로써 실내의 현재온도와 실내로 토출되는 온도 등을 연산함으로써 사용자가 설정한 목표온도를 유지하게 되는데, 이때 일사센서는 대시보드 또는 탑승자의 표면온도를 감지하여 차량의 실내로 투과되는 일사량을 감지함으로써, 햇빛으로 인한 탑승자의 체감온도 변화에 대응하여 실내온도를 조절하도록 하고 있다.

이러한 목적의 일사센서는 차량의 유리를 통해 투과되는 위치(통상 차량의 앞유리창 실내쪽)에 설치되어 투과되는 일사량을 직접 감지하고 있는데, 이는 실내의 탑승자가 느끼는 체감온도가 반영되는 것이 아니고, 일사량의 투과방향을 고려하지 않는 것으로, 이를 이용해 실내온도를 정확하게 제어하기에는 어려움이 있다.

이러한 문제를 해소하기 위해 일본공개특허 제1998-197348호(열화상의 처리방법)이 개시되어 있다.

상기 기술은 매트릭스형 적외선 센서를 이용한 온도분포의 측정장치로 측정된 열화상의 온도 테이터로부터 일사의 유무나 일사의 방향이나 일사의 강약을 비교하는 방법으로, 도 1에서와 같이 온도분포의 측정장치로 측정된 열화상의 각 메트릭스 요소의 온도 테이터와 소정의 기준온도의 차이로부터 측정대상물의 일사의 유무를 판단함과 동시에, 일사의 유무에 의해 구별된 열화상의 일사 패턴을 작성하고, 이 일사패턴으로부터 일사의 방향을 추정한다. 또한 일사패턴의 온도 테이터 소정의 기준온도와의 차이로부터 측정대상물의 일사의 강약을 추정한다.

그러나 상기 기술은 차량 내에서 탑승자의 이동에 따른 온도 변화로 인해 일사 방향을 잘못 추정하는 문제가 있고, 태양의 고도와 방향에 따른 편일사에 대한 온도 보상을 고려하지 않고 있어 탑승자가 쾌적함을 느끼는 온도로 공조제어를 유지하기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명은 매트릭스 적외선센서를 이용해 탑승자의 표면온도를 분할하여 감지하고, 분할 감지되는 온도 영역의 변화에 따른 일사의 유무와 고도 및 편일사 여부를 판단하여 온도를 보상 제어하는 차량용 공조 제어장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적에 따른 본 발명은 탑승자의 상체의 표면온도를 분할 영역으로 감지하는 적외선센서와; 상기 적외선센서를 통해 감지되는 온도의 변화에 따라 일사의 유무와 고저 및 편일사 여부를 판단하여 공조장치의 온도를 보상하는 제어부로 구성되되; 상기 적외선센서는 운전석과 조수석의 탑승자의 상체를 상, 하, 좌, 우의 4부분으로 분할하여 표면온도를 감지하는 것에 의해 달성된다.

본 발명의 사용으로 매트릭스 적외선센서를 이용해 탑승자의 표면온도를 분할하여 감지하고, 분할 감지되는 온도 영역의 변화에 따른 일사의 유무와 고도 및 편일사 여부를 판단하여 온도를 보상 제어하게 되어 실내온도의 쾌적하게 유지할 수 있다.

더욱이 탑승자의 움직임에 의한 표면온도 변화를 추정하여 제어함으로 온도 보상 제어의 정확성이 향상되고, 일사의 고저에 따른 보상량을 선택하므로 실내의 쾌적성이 향상된다.

이하에서 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면을 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 도 2에서와 같이 차량의 전면유리(1)와 양측면 유리(2, 2')를 통해 실내로 조사되는 일사량에 의해 탑승자의 신체 온도가 상승하여 발생하는 불쾌감을 해소하기 위해 일사의 고저 및 편일사를 추정하고, 더욱이 탑승자의 움직임을 고려하여 공조장치를 제어하는 차량용 공조 제어장치를 제공하고자 한다.

이를 위해 도 3에서와 같이 탑승자의 상체의 표면온도를 분할 영역으로 감지하는 적외선센서(10)와; 상기 적외선센서(10)를 통해 감지되는 온도의 변화에 따라 일사의 유무와 고저 및 편일사 여부를 판단하여 공조장치의 온도를 보상하는 제어부(20)로 구성되되; 상기 적외선센서(20)는 운전석과 조수석의 탑승자의 상체를 상, 하, 좌, 우의 4부분으로 분할하여 표면온도를 감지한다.

적외선센서(20)는 운전석과 조수석의 탑승자의 상체를 매트릭스로 분할하여 온도를 감지하는 메트릭스 적외선센서인데, 본 발명은 탑승자의 상반신의 가슴과 배 부분을 각각 2부분으로 영역을 분할하여 상, 하 좌, 우측 총 4개소의 영역을 감 지한다.

이러한 예로서 도 3에서와 같이 운전석과 조수석에 탑승한 탑승자의 신체의 표면온도를 감지하기 위해 상, 하, 좌, 우를 분할하여 감지영역(A, B, C, D, A', B', C', D')을 설정하고 각각의 온도 변화를 모니터링하여 후술하는 제어부(20)로 송출한다.

제어부(20)는 적외선센서(10)를 통해 감지되는 탑승자의 표면온도 변화를 통해 일사량과 일사 방향을 추정하여 공조장치에서 토출되는 공기 온도를 보상 제어한다.

이를 위해 제어부(20)는 적외선선세(10)의 각 감지영역(A, B, C, D, A', B', C', D')에서 입력되는 온도의 변화를 통해 일사량과 일사 방향 등을 추정할 필요가 있는데, 태양이 탑승자의 정면에 위치되는 경우와 수직 방향에 위치되는 경우, 최저 고도에 위치되는 경우와 편일사인 경우에 따라서 각 감지영역의 온도가 다르게 변하기 때문에 이를 이용하여 일사방향과 고저를 판단한다.

이에 더해 본 발명은 탑승자의 움직임에 의한 감지영역의 온도변화를 추정하여 이에 의한 오작동이 발생하지 않도록 제어된다.

상기 제어부(20)는 적외선센서(10)를 통해 감지되는 온도가 공조제어와 무관하게 전체적으로 상승하는 경우, 일사방향이 차량 상부인 것으로 판단하여 온도를 보상 제어하고, 적외선센서(10)를 통해 감지되는 온도가 공조제어와 무관하게 상체 의 상부 좌우측 부분은 상승하고, 하부 좌우측의 온도 상승률은 적은 경우, 일사방향이 탑승자 정면인 것으로 판단하여 운전석과 조수석 탑승자 각각의 온도를 보상 제어하며, 운전석과 조수석 중에서 좌우측 중 일측의 상부 온도가 상승하는 경우에는 편일사로 판단하여 해당 위치의 온도를 보상 제어한다.

또한 운전석 또는 조수석 탑승자의 좌우측 중 일측의 상하부 온도가 상승하되 타측 상하부 온도의 변화가 없는 경우, 탑승자의 이동에 의한 온도변화로 추정하여 변화가 없는 타측 상하부 온도로 공조장치를 제어한다.

이하에서는 상기 제어부(20)의 실시예를 통해 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

<실시예>

본 발명은 도 4에서와 같이 자동온도조절장치가 작동됨에 따라 탑승자가 설정한 실내 온도에 맞춰 공조장치를 제어하여 실내온도를 유지하고(S100), 적외선센서(10)를 작동하여 탑승자의 표면온도를 분할하여 감지한다(S200).

이때 감지되는 탑승자의 표면온도 즉, 상, 하, 좌, 우 각각의 감지영역(A, B, C, D, A', B', C', D')의 온도가 상승하는 경우에는 일사량에 의한 탑승자의 표면온도가 상승하는 것으로 판단하게 되는데, 이에 앞서 감지영역(A, B, C, D, A', B', C', D')의 온도 상승이 공조장치의 템프도어 조작에 따른 상승인지 아닌지를 미리 판단하게 된다(S300).

이때 템프도어의 제어에 따른 상승이면 탑승자가 설정한 온도를 유지하기 위함이므로 일사량과는 무관하고, 따라서 탑승자의 표면온도 감지를 지속한다(S1).

반면, 템프도어의 조작 없이 상승하는 경우에는 일사량에 따른 상승이기 때문에 토출 공기의 온도를 보상제어할 필요가 있고, 따라서 각 감지영역(A, B, C, D, A', B', C', D')의 온도 변화 상태를 온도를 보상 제어한다.

이때 각 감지영역(A, B, C, D, A', B', C', D')의 온도가 전체적으로 상승하고(S400) 이 상승률이 기준온도 상승률에 비하여 크면 태양이 정오에 위치한 수직방향으로 추정하여 온도를 보상한다(S500).

여기서 온도를 보상하는 기준은 최대 일사량일 경우, 최대로 보상하는 온도를 기준으로 하여 적정의 비율을 적용하게 되는데, 상기와 같이 태양이 정오에 위치하면 차량의 지붕에 의해 태양의 일사가 어느 정도 차단되기 때문에 설정되는 보상온도의 75%를 적용하여 온도를 보상한다.

한편, 도 5에서와 같이 감지영역(A, B, A', B')의 온도가 상승하며, 이 상승률이 기준온도 상승률보다 크고, 감지영역(C, D, C', D')의 상승률이 기준온도의 상승률보다 작으면 탑승자의 가슴 부위에 일사량이 집중되는 것을 의미하는데(S410), 이 경우에는 일사 방향이 탑승자의 정면인 경우이므로 불쾌감을 가장 많이 느끼게 되고, 따라서 설정된 보상온도의 최대값을 적용하여 제어한다(S510).

또한 감지영역(A, B, A', B')의 상승률이 기준온도의 상승률보다 크고 감지영역(C, D, C', D')의 온도의 변화가 없는 경우에는(S420), 일사방향이 저고도인 경우이고, 이때에는 일사량에 따른 탑승자의 불쾌감이 가장 적으므로 설정된 보상 온도의 45%를 적용하여 온도를 보상한다(S520).

한편, 운전석 또는 조수석에 탑승한 탑승자 중 어느 일측으로 편일사가 있는 경우에는, 감지영역(A, B)의 상승률이 기준온도 상승률보다 크고, 감지영역(A', B')의 상승률이 기준온도 상승률보다 작으면(S430), 조수석 편일사로 추정하여 조수석의 온도를 보상제어하고, 이와 반대로 감지영역(A', B')의 상승률이 기준온도 상승률보다 크고, 감지영역(A, B)의 상승률이 기준온도 상승률보다 작으면(S440), 운전석의 편일사로 추정하여 운전석의 온도를 보상한다(S540).

이상과 같이 일사의 방향과 고저를 탑승자의 표면온도 변화에 의해 추정하여 이에 맞춰 공조장치의 온도를 보상제어함으로서 탑승자가 더욱 쾌적함을 느끼게 된다.

이에 더해 탑승자의 움직임에 의해 감지영역(A, B, C, D, A', B', C', D')의 온도변화가 발생할 수 있는데, 이러한 움직임에 의한 온도변화를 추정함으로서 온도 보상제어의 신뢰성을 향상한다.

이를 위해 도 6에서와 같이 감지영역(B', D')의 온도 변화율이 기준온도 변화율보다 크고, 감지영역(A', C')의 온도 변화율이 기준온도 변화율보다 작으면(S450), 운전자가 우측방향으로 움직인 것으로 추정하고(S550), 이와 반대로 감 지영역(A', C')의 온도 변화율이 기준온도 변화율보다 크고, 감지영역(B', D')의 온도 변화율이 기준온도 변화율보다 작으면(S450), 운전자가 좌측방향으로 움직인 것으로 추정한다(S560).

또한 감지영역(B, D)의 온도 변화율이 기준온도 변화율보다 크고, 감지영역(A, C)의 온도 변화율이 기준온도 변화율보다 작으면(S470), 조수석 탑승자가 우측 방향으로 움직인 것으로 추정하고(S570), 반대로 감지영역(A, C)의 온도 변화율이 기준온도 변화율보다 크며, 감지영역(B, D)의 온도 변화율이 기준온도 변화율보다 작으면 탑승자가 좌측 방향으로 움직인 것으로 추정한다(S580).

이와 같이 탑승자의 움직임인 것으로 추정되면 변화가 없는 온도를 기준으로 하여 공조 제어를 유지한다.

이상과 같은 본 발명은 차량의 전면유리와 좌우측 유리를 통해 투과되는 일사량에 따라 탑승자의 표면온도가 상승하고, 이온도 상승률과 변화율을 이용해 태양의 고저와 일사 방향 및 탑승자의 움직임을 추정하여 공조를 제어할 수 있으며, 이에 따라 차량의 실내온도를 더욱 쾌적하게 유지할 수 있다.

도 1은 종래의 열화상 처리 방법의 예를보인 구성도,

도 2는 햇빛의 고도와 방향에 다른 일사 방향의 변화의 예를 보인 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 적외선센서의 감지 예를 보인 구성도,

도 4, 5, 6은 본 발명에 따른 제어부의 순서도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10: 적외선센서 20: 제어부

A, A', B, B', C, C', D, D': 감지영역

Claims

적외선센서를 이용해 탑승자의 표면온도를 감지하여 공조장치를 제어하는 차량용 공조 제어장치에 있어서,

탑승자의 상체의 표면온도를 분할 영역으로 감지하는 적외선센서(10)와;

상기 적외선센서(10)를 통해 감지되는 온도의 변화에 따라 일사의 유무와 고저 및 편일사 여부를 판단하여 공조장치의 온도를 보상하는 제어부(20)로 구성되되;

상기 적외선센서(20)는 운전석과 조수석의 탑승자의 상체를 상, 하, 좌, 우의 4부분으로 분할하여 표면온도를 감지하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 제어장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제어부(20)는 적외선센서(10)를 통해 감지되는 온도가 공조제어와 무관하게 전체적으로 상승하는 경우, 일사방향이 차량 상부인 것으로 판단하여 온도를 보상 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 제어장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제어부(20)는 적외선센서(10)를 통해 감지되는 온도가 공조제어와 무관하게 상체의 상부 좌우측 부분은 상승하고, 하부 좌우측의 온도 상승률은 적은 경우, 일사방향이 탑승자 정면인 것으로 판단하여 운전석과 조수석 탑승자 각각의 온도를 보상 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 제어장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제어부(20)는 운전석과 조수석 중에서 좌우측 중 일측의 상부 온도가 상승하는 경우에는 편일사로 판단하여 해당 위치의 온도를 보상 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 제어장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 선택된 어느 한 항에 있어서,

상기 제어부(20)는 운전석 또는 조수석 탑승자의 좌우측 중 일측의 상하부 온도가 상승하되 타측 상하부 온도의 변화가 없는 경우, 탑승자의 이동에 의한 온도변화로 추정하여 변화가 없는 타측 상하부 온도로 공조장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 제어장치.