KR20130021910A - 차량용 공조장치 - Google Patents

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KR20130021910A
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drowsiness
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백창현
김영민
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이정훈
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한라공조주식회사
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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 운전자의 졸음 여부를 보다 정밀하게 감지하여 운전자의 졸음 운전을 보다 효과적으로 예방할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내기를 도입하기 위한 내기모드위치와, 외기를 도입하기 위한 외기모드위치로 제어되는 인테이크 도어 및, 내,외기를 흡입하여 차실내로 송풍하는 블로어를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 운전자를 촬상하여 운전자로부터 방사되는 적외선을 감지하며, 촬상된 운전자의 이미지를 매트릭스 형태의 이미지셀(Image Cell)들로 나누는 매트릭스 적외선 이미지센서(Matrix Infrared Rays Image Sensor)와; 매트릭스 적외선 이미지센서에서 입력된 운전자 이미지셀 중, 적외선 방사가 감지된 이미지셀을 통해 운전자의 체온분포를 분석하고, 분석된 운전자의 체온분포 중 특정부분의 체온이 미리 설정된 시간동안 변화될 시에 운전자가 졸음 운전하는 것으로 판별하여 졸음신호를 출력하는 판별부와; 판별부의 졸음신호에 따라 인테이크 도어를 외기모드위치로 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 운전자의 졸음 여부를 보다 정밀하게 감지하여 운전자의 졸음 운전을 보다 효과적으로 예방할 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
졸음 운전은, 교통사고의 가장 큰 원인이 된다. 특히, 고속도로에서의 졸음 운전은 대형사고를 유발하여 치명적인 결과를 가져온다. 따라서, 졸음 운전을 예방하는 것이 중요하다.
졸음 운전의 가장 큰 원인으로는, 차실내의 공기오염이 있다. 그 일례로서, 에어컨 작동시 차실내의 냉방효율을 향상시키기 위해서 "내기모드"로 전환시키는 경우에 있는데, 이러한 경우, 차실내의 공기가 쉽게 혼탁해지고 이산화탄소(CO2) 농도가 점차 높아져 차실내의 공기가 오염된다. 따라서, 운전자의 졸음을 유발한다.
한편, 최근 들어, 운전자의 졸음 운전을 방지하기 위한 기술들이 다양하게 개발되고 있다. 그 일례로서, 차실내의 공기오염 여부에 따라 차실내의 공기를 자동으로 환기시켜주는 환기장치가 있다.
이 기술은, 차실내의 이산화탄소 농도를 감지한 다음, 감지된 차실내의 이산화탄소가 "기준농도" 이상일 경우, 공조장치를 외기모드로 전환시키는 구조이며, 이러한 구조를 통해 차실내의 공기를 환기시켜 운전자의 졸음 운전을 방지한다.
그런데, 이러한 종래의 기술은, 차실내의 이산화탄소 농도를 기준으로 하여 차실내의 공기를 환기시키는 구조이므로, 정확성이 떨어지는 단점이 있다.
특히, 운전자의 졸음을 유발하는 이산화탄소 농도는, 운전자의 신체조건, 건강상태 등에 따라 각기 다른 바, 오직 하나의 "기준농도"를 기준으로 운전자의 졸음 여부를 판단하는 종래의 기술로는 운전자의 졸음 운전을 효과적으로 방지할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 운전자의 졸음 여부를 정확하게 감지함으로써, 운전자의 졸음 운전을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 운전자의 졸음 운전을 방지할 수 있도록 구성함으로써, 졸음 운전으로 인한 안전사고를 예방할 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차량용 공조장치는, 내기를 도입하기 위한 내기모드위치와, 외기를 도입하기 위한 외기모드위치로 제어되는 인테이크 도어 및, 내,외기를 흡입하여 차실내로 송풍하는 블로어를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 운전자를 촬상하여 운전자로부터 방사되는 적외선을 감지하며, 촬상된 운전자의 이미지를 매트릭스 형태의 이미지셀(Image Cell)들로 나누는 매트릭스 적외선 이미지센서(Matrix Infrared Rays Image Sensor)와; 상기 매트릭스 적외선 이미지센서에서 입력된 운전자 이미지셀 중, 적외선 방사가 감지된 이미지셀을 통해 운전자의 체온분포를 분석하고, 분석된 운전자의 체온분포 중 특정부분의 체온이 미리 설정된 시간동안 변화될 시에 운전자가 졸음 운전하는 것으로 판별하여 졸음신호를 출력하는 판별부와; 상기 판별부의 졸음신호에 따라 상기 인테이크 도어를 외기모드위치로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 판별부는, 졸음 시에 발생되는 운전자 얼굴부분의 체온 변화가 미리 설정된 시간동안 지속될 경우에 운전자가 졸음 운전하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 판별부는, 졸음 시, 운전자 눈꺼풀의 깜박임으로 인한 눈부분의 체온변화가 미리 설정된 시간동안 지속될 경우에 운전자가 졸음 운전하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 판별부는, 상기 매트릭스 적외선 이미지센서에서 입력된 운전자 이미지셀 중, 운전자의 머리부분에 해당되는 이미지셀들이 미리 설정된 위치에서 미리 설정된 시간동안 위치 변화되었을 시에, 운전자가 머리부분을 꾸벅이며 졸음 운전하는 것으로 판별하는 것을 더 포함한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, 운전자가 졸 때에 발생되는 체온변화와 머리부분의 위치변화를 근거로하여 운전자의 졸음 여부를 판단하는 구조이므로, 운전자의 졸음 여부를 보다 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 운전자의 졸음 여부를 보다 정밀하게 감지할 수 있으므로, 운전자의 졸음 운전을 보다 효과적으로 예방할 수 있고, 이로써, 졸음 운전으로 인한 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 구성을 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 공조장치를 구성하는 매트릭스 적외선 이미지센서가 운전자의 모습을 매트릭스 형태로 나눈 상태를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 공조장치를 구성하는 분석부가 매트릭스 형태로 나눠진 운전자의 모습을 통해 졸음 운전하는 분석하는 제 1사례를 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 공조장치를 구성하는 분석부가 매트릭스 형태로 나눠진 운전자의 모습을 통해 졸음 운전하는 분석하는 제 2사례를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 공조장치를 구성하는 분석부가 매트릭스 형태로 나눠진 운전자의 모습을 통해 졸음 운전하는 분석하는 제 3사례를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 플로우챠트이다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 1을 참조하여 차량용 공조장치에 대해 간략하게 살펴본다.
차량용 공조장치는, 공조케이스(10)를 구비하며, 공조케이스(10)에는 외기를 도입하는 외기도입구(12)와, 내기를 도입하는 내기도입구(14) 및, 이들 내, 외기도입구(12, 14) 중 어느 하나를 선택적으로 개방하는 인테이크 도어(20)가 설치된다.
인테이크 도어(20)는, 내기모드위치(A) 또는 외기모드위치(B)로 회전운동하는데, 이때, 내기모드위치(A)에서는 내기도입구(14)를 개방하고, 외기모드위치(B)에서는 외기도입구(12)를 개방한다. 따라서, 내기 또는 외기가 선택적으로 도입될 수 있게 한다.
그리고 공조장치는, 블로어(30)를 구비한다. 블로어(30)는, 외기 또는 내기를 흡입하고, 흡입된 내, 외기를 차실내로 송풍한다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세하게 살펴본다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 운전자의 졸음여부를 판별하는 운전자 졸음 판별수단(40)을 구비한다.
운전자 졸음 판별수단(40)은, 운전자를 촬상하는 매트릭스 적외선 이미지센서(Matrix Infrared Rays Image Sensor)(42)와, 매트릭스 적외선 이미지센서(42)로부터 입력된 데이터를 통해 운전자의 졸음여부를 판별하는 판별부(44)를 구비한다.
매트릭스 적외선 이미지센서(42)는, 운전자로부터 방사되는 적외선을 감지하는 센서로서, 차량 내부의 앞쪽 상단부에 설치되어 있다. 바람직하게는, 운전자 우측 상단부에 설치되는 것이 좋다.
이러한 매트릭스 적외선 이미지센서(42)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 운전자를 촬상한 다음, 촬상된 운전자의 이미지를 매트릭스 형태의 이미지셀(Image Cell)(42a)들로 나누는 역할을 한다.
판별부(44)는, 적외선 분석 프로그램을 내장하고 있는 것으로, 매트릭스 적외선 이미지센서(42)로부터 매트릭스 형태의 운전자 이미지셀(42a)들이 입력되면, 입력된 운전자 이미지셀(42a) 중, 적외선 방사가 감지된 이미지셀(42a)을 통해 운전자의 체온분포를 분석하고, 분석된 운전자의 체온분포 중 특정부분의 체온분포가 미리 설정된 시간동안 변화될 경우, 차량의 운전자가 졸음 운전하는 것으로 판별하여 "졸음신호"(C)를 출력한다.
바람직하게는, 판별부(44)는, 운전자의 체온분포 중, 얼굴부분에 대응되는 체온분포가 미리 설정된 시간동안 변화될 경우, 차량의 운전자가 졸음 운전하는 것으로 판별한다.
이렇게 구성한 이유는, 졸음 시에 발생되는 인체의 "체온 저하 현상"을 이용하기 위한 것으로, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 운전자가 졸음 운전할 경우, 운전자 얼굴부분에서 발생되는 체온변화를 통해 운전자의 졸음 운전 여부를 판별하기 위함이다.
또한, 판별부(44)는, 운전자의 체온분포 중, 눈부분의 체온분포가 설정시간동안 변화될 경우, 차량의 운전자가 졸음 운전하는 것으로 판별하기도 한다.
이렇게 구성한 이유는, 졸음 시, 운전자 눈꺼풀의 깜박임으로 인한 눈부분의 체온변화를 이용하기 위한 것으로, 도 2와 도 4에 도시된 바와 같이, 운전자가 졸음 운전할 경우, 운전자의 눈부분에서 발생된 체온변화를 통해 운전자의 졸음 운전 여부를 판별하기 위함이다.
한편, 판별부(44)는, 도 2와 도 5에 도시된 바와 같이, 운전자의 적외선 방사가 감지된 이미지셀(42a) 중, 운전자의 특정부분에 해당되는 이미지셀(42a), 예를 들면, 머리부분에 해당되는 이미지셀(42a)들이 미리 설정된 위치에서 미리 설정된 시간동안 위치 변화되었을 경우, 차량의 운전자가 졸음 운전하는 것으로 판별하여 "졸음신호"(C)를 출력하기도 한다.
이렇게 구성한 이유는, 졸음 시, 운전자의 머리부분이 하측방향으로 꾸벅이며 위치 변화되는 현상을 통해서 운전자의 졸음 운전 여부를 판별하기 위함이다.
다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 제어부(50)를 구비한다.
제어부(50)는, 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 운전자 졸음 판별수단(40)으로부터 "졸음신호"(C)가 입력되면, 입력된 "졸음신호"(C)에 따라 인테이크 도어(20)를 제어한다.
특히, 인테이크 도어(20)를 외기모드위치(B)로 강제 회전시킨다. 따라서, 공조장치를 "외기모드"로 전환시킨다. 이로써, 외부의 신선한 공기가 차실내에 도입될 수 있게 한다. 그 결과, 차실내의 공기가 환기되고, 차실내의 이산화탄소 농도가 낮아지면서 쾌적한 상태를 유지할 수 있게 한다. 이에 따라, 운전자의 졸음을 방지한다.
한편, 제어부(50)는, 운전자 졸음 판별수단(40)으로부터 "졸음신호"(C)가 입력될 시에, 블로어(30)의 회전속도도 증가시킨다. 따라서, 많은 량의 외기가 차실내로 도입될 수 있게 한다. 이로써, 차실내의 공기가 더욱 빠르고 신속하게 환기될 수 있게 한다. 그 결과, 운전자의 졸음예방효과를 극대화시킨다.
다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 졸음방지기능 온오프 버튼부(60)를 더 구비한다.
졸음방지기능 온오프 버튼부(60)는, 운전자 전방의 센터 페시아 패널(Center Facia Panel)에 설치되며, 운전자가 누름 조작하면, "온,오프 신호"(D)를 번갈아가며 출력한다.
한편, 제어부(50)는, 졸음방지기능 온오프 버튼부(60)에서 "온,오프 신호"(D)가 입력되면, 입력된 "온,오프 신호"(D)에 따라 운전자 졸음 판별수단(40)을 온,오프시킨다. 따라서, 본 발명의 운전자 졸음 방지기능을 온,오프시킨다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 공조장치의 작동예를 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 1과 도 6을 참조하면, 졸음방지기능이 온(ON)되었는지를 판단한다(S101). 판단 결과, 졸음방지기능이 "온"되었으면, 매트릭스 적외선 이미지 센서(42)는 운전자의 이미지를 매트릭스 형태로 촬상한다(S103).
그리고 운전자의 이미지가 촬상되면, 촬상된 매트릭스 형태의 운전자 이미지셀(42a)을 통해 운전자의 체온분포를 분석하고(S105), 분석된 운전자의 체온분포 중 특정부분, 예를 들면, 운전자의 얼굴부분과 눈부분 중 적어도 어느 한 부분의 체온분포가 미리 설정된 시간동안 변화되었는지를 판단한다(S107).
판단 결과, 특정부분의 체온분포가 미리 설정된 시간동안 변화되었으면, 판별부(44)는, 차량의 운전자가 졸음 운전하는 것으로 판별하여 "졸음신호"(C)를 출력한다(S109).
그리고 "졸음신호"(C)가 출력되면, 제어부(50)는, 공조장치의 인테이크 도어(20)를 외기모드위치(B)로 제어한다(S111). 따라서, 공조장치를 "외기모드"로 전환시킨다. 이로써, 외부의 신선한 공기가 차실내에 도입되면서 차실내를 환기시킨다. 그 결과, 운전자의 졸음을 예방한다.
경우에 따라, (S111) 단계에서, 블로어(30)의 회전수를 더 증가시키기도 한다. 따라서, 차실내로 도입되는 외기의 량이 더욱 더 증가되게 한다. 이로써, 운전자의 졸음예방효과를 더욱 증진시킨다.
한편, (S107) 단계에서, 특정부분의 체온이 미리 설정된 시간동안 변화되지 않았으면(S107-1), 판별부(44)는, 매트릭스 적외선 이미지 센서(42)를 통해 촬상된 매트릭스 형태의 운전자 이미지셀(42a) 중, 운전자의 특정부분에 해당되는 이미지셀(42a), 예를 들면, 머리부분에 해당되는 이미지셀(42a)들이 미리 설정된 위치에서 미리 설정된 시간동안 위치 변화되었는 지를 다시 판단한다(S113).
판단 결과, 특정부분의 이미지셀(42a)들이 미리 설정된 시간동안 위치 변화되었으면, 판별부(44)는 차량의 운전자가 꾸벅 꾸벅 졸면서 운전하는 것으로 판별하여 "졸음신호"(C)를 출력한다(S109).
그리고 "졸음신호"(C)가 출력되면, 제어부(50)는, 공조장치의 인테이크 도어(20)를 외기모드위치(B)로 제어하고, 블로어(30)의 회전수를 증가시킨다(S111). 따라서, 다량의 외기가 차실내에 도입되면서 차실내를 환기시킨다. 이로써, 운전자의 졸음을 효과적으로 예방한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 공조장치는, 운전자가 졸 때에 발생되는 체온변화와 머리부분의 위치변화를 근거로하여 운전자의 졸음 여부를 판단하는 구조이므로, 운전자의 졸음 여부를 보다 정확하게 감지할 수 있다.
또한, 운전자의 졸음 여부를 보다 정밀하게 감지할 수 있으므로, 운전자의 졸음 운전을 보다 효과적으로 예방할 수 있고, 이로써, 졸음 운전으로 인한 안전사고를 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
10: 공조케이스 12: 외기도입구
14: 내기도입구 20: 인테이크 도어(Intake Door)
30: 블로어(Blower) 40: 운전자 졸음 판별수단
42: 매트릭스 적외선 이미지센서(Matrix Infrared Rays Image Sensor)
42a: 이미지셀(Image Cell) 44: 판별부
50: 제어부 60: 졸음방지기능 온오프 버튼부
A: 내기모드위치 B: 외기모드위치
C: 졸음신호 D: 온,오프 신호

Claims (5)

  1. 내기를 도입하기 위한 내기모드위치(A)와, 외기를 도입하기 위한 외기모드위치(B)로 제어되는 인테이크 도어(20) 및, 내,외기를 흡입하여 차실내로 송풍하는 블로어(30)를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
    운전자를 촬상하여 운전자로부터 방사되는 적외선을 감지하며, 촬상된 운전자의 이미지를 매트릭스 형태의 이미지셀(Image Cell)(42a)들로 나누는 매트릭스 적외선 이미지센서(Matrix Infrared Rays Image Sensor)(42)와;
    상기 매트릭스 적외선 이미지센서(42)에서 입력된 운전자 이미지셀(42a) 중, 적외선 방사가 감지된 이미지셀(42a)을 통해 운전자의 체온분포를 분석하고, 분석된 운전자의 체온분포 중 특정부분의 체온분포가 미리 설정된 시간동안 변화될 시에 운전자가 졸음 운전하는 것으로 판별하여 졸음신호(C)를 출력하는 판별부(44)와;
    상기 판별부(44)의 졸음신호(C)에 따라 상기 인테이크 도어(20)를 외기모드위치(B)로 제어하는 제어부(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 판별부(44)는,
    졸음 시에 발생되는 운전자 얼굴부분의 체온변화가 미리 설정된 시간동안 지속될 경우에 운전자가 졸음 운전하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 판별부(44)는,
    졸음 시, 운전자 눈꺼풀의 깜박임으로 인한 눈부분의 체온변화가 미리 설정된 시간동안 지속될 경우에 운전자가 졸음 운전하는 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 판별부(44)는,
    상기 매트릭스 적외선 이미지센서(42)에서 입력된 운전자 이미지셀(42a) 중, 운전자의 머리부분에 해당되는 이미지셀(42a)들이 미리 설정된 위치에서 미리 설정된 시간동안 위치 변화되었을 시에, 운전자가 머리부분을 꾸벅이며 졸음 운전하는 것으로 판별하는 것을 더 포함하는 차량용 공조장치.
  5. 제 1항, 제 2항 및 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부(50)는,
    상기 판별부(44)로부터 졸음신호(C)가 입력될 시에, 상기 블로어(30)의 회전수를 더 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109878294A (zh) * 2019-04-03 2019-06-14 奇瑞汽车股份有限公司 基于纯电动汽车高温生命保护系统及方法
JP2021054136A (ja) * 2019-09-27 2021-04-08 いすゞ自動車株式会社 制御装置
JP2021146760A (ja) * 2020-03-16 2021-09-27 いすゞ自動車株式会社 制御装置

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