KR20150143183A - 차량용 ｉｒ센서를 이용한 공조 제어장치 - Google Patents

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KR20150143183A
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Abstract

본 발명은 차량용 IR센서를 이용한 공조 제어장치에 관한 것으로, 내부에 서미스터(11)가 구비되며, 차량의 운전석과 보조석의 표면온도 또는 탑승자의 표면온도를 검출하는 IR센서(10)와; 차량의 실내 공기온도를 검출하는 실내온도센서(20) 및; 상기 IR센서(10)에서 검출되는 표면온도와, 상기 실내온도센서(20)에서 검출되는 실내온도를 이용하여 공조장치(100)를 제어하는 제어부(30)로 이루어지고, 상기 제어부(30)는 상기 서미스터(11)와 상기 실내온도센서(20)에서 각각 검출된 온도 차이를 산출한 다음, 산출된 온도 차이에 따라 상기 서미스터(11)와 상기 실내온도센서(20)에서 검출된 온도를 선택적으로 적용하는 것을 기술적 특징으로 한다.
본 발명은 실내온도센서와 IR센서의 서미스터 온도를 비교하여 온도차에 따라 다른 온도기준을 적용함으로써 차량의 실내 온도가 더욱 쾌적하게 제어된다.

Description

차량용 ＩＲ센서를 이용한 공조 제어장치{AIR CONDITIONING CONTROL SYSTEM OF A VEHICLE USING INFRA-RED SENSOR}
본 발명은 차량용 IR센서를 이용한 공조 제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내온도센서(인카센서)와 적외선센서(이하 'IR센서'라 한다.)를 이용하여 공조장치의 토출 공기 온도를 조절하는 차량용 IR센서를 이용한 공조 제어장치에 관한 것이다.
자동차에는 탑승자가 설정한 온도로 실내온도를 달성 및 유지할 수 있도록 차량 실내공기를 전자동으로 제어하는 자동온도조절장치(FATC, Full Automatic Temperature Controller)가 구비되어 있어, 이 자동온도조절장치에 의해 공기조화장치(HVAC, Heating, Ventilating and Air Conditioning System)를 이루는 구성요소들을 제어하여 설정된 온도에 적절한 온도의 풍량을 실내에 공급하여 실내온도를 설정 온도로 유지한다.
상기 자동온도조절장치를 통해 차량의 실내온도를 제어하기 위해 차량의 실내외에는 여러 가지 온도센서가 설치되어 있는데, 이 중 실내온도센서(in-car sensor)는 차량 내부의 실내공기의 온도를 감지하는 센서로서, 자동온도조절장치는 상기 실내온도센서에서 감지된 온도를 이용하여 공기조화장치를 제어하여 적절한 공기를 실내에 토출하도록 함으로써 실내온도가 목표온도에 이르도록 한다.
한편, 최근에는 차량에 실내온도센서를 설치하지 않고 적외선센서를 이용하여 탑승자의 표면온도를 측정함으로써 냉난방을 보상 제어하는 방식의 공조시스템이 개발되고 있는데, 이와 같이 IR센서를 이용하여 실내 공기온도를 보상 제어하는 종래의 기술로서 공개특허공보 제2011-0034248호에 개시된 차량용 공조 제어장치를 그 예로 들 수 있다.
상기 특허문헌에 개시된 차량용 공조 제어장치는, IR센서를 이용하여 운전석 또는 보조석에 탑승한 탑승자의 표면온도를 검출하여 일사 유무와 고저 및 편일사 여부를 판단하고, 이 값에 따라서 미리 설정된 보상온도를 적용하여 공조 제어하도록 이루어진 것으로, 이때 차량의 주행 진동 등에 의해 연결 호스 등의 이탈과, 공조 모드 및 내외기 온도차에 따라 실제 실내온도와 IR센서에 의해 검출되는 표면온도 간의 온도차가 크게 발생할 수 있으며, 이 경우에는 실내온도센서에서 검출되는 온도 대비 IR센서에서 검출되는 표면온도의 보상 비율을 높여 공조장치가 제어되도록 구성된 것이다.
그러나 이와 같이 IR센서에서 검출되는 표면온도의 보상 비율을 높이게 되면 실내온도 반영비율이 낮게 되고, 그 결과 실내온도를 정확하고 쾌적한 상태로 제어하기가 곤란하게 된다.
KR 2011-0034248 A JP 2005-138793 A
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 공조 제어장치가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, IR센서와 실내온도센서를 이용하여 공조장치를 제어하도록 구성된 차량에 있어서, 실내온도센서와 IR센서 사이의 온도차를 검출하여, 온도 차이에 따라 실내온도센서와 IR센서의 보상 비중을 조절하고, 이에 의해 차량의 실내 온도를 더욱 쾌적하게 유지시킬 수 있도록 하는 차량용 IR센서를 이용한 공조 제어장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 공조 제어장치를, 내부에 서미스터가 구비되며, 차량의 운전석과 보조석의 표면온도 또는 탑승자의 표면온도를 검출하는 IR센서와; 차량의 실내 공기온도를 검출하는 실내온도센서 및; IR센서에서 검출되는 표면온도와, 실내온도센서에서 검출되는 실내온도를 이용하여 공조장치를 제어하는 제어부로 이루어지고, 제어부는 서미스터와 실내온도센서에서 각각 검출된 온도 차이를 산출한 다음, 산출된 온도 차이에 따라 서미스터와 실내온도센서에서 검출된 온도를 선택적으로 적용하도록 구성하는 것에 의해 달성된다.
또한 본 발명의 공조 제어장치는, 제어부는 수학식 1에 의해 제1기준온도보다 서미스터와 상기 실내온도센서에서 각각 검출된 온도의 온도차가 크면 상기 서미스터의 검출 온도를 기준으로 공조장치를 제어하고, 온도차가 제2기준온도보다 작으면 서미스터와 실내온도센서에서 각각 검출된 온도를 이용하여 상기 공조장치를 제어하며, 온도차가 제3기준온도보다 작으면, 실내온도센서에서 검출된 온도를 기준으로 공조장치를 제어하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
이고,
Figure pat00003
은 실내온도센서의 온도,
Figure pat00004
는 서미스터의 온도,
Figure pat00005
는 제1기준온도,
Figure pat00006
는 제2기준온도,
Figure pat00007
는 제3기준온도이다.
그리고 본 발명의 공조 제어장치는, 제1기준온도는 6℃이고, 제2기준온도는 3 ~ 6℃이며, 제3기준온도는 3℃인 것을 또 다른 특징으로 한다.
이에 더하여 본 발명의 공조 제어장치는, 온도차가 제2기준온도보다 작은 경우 공조장치의 토출 공기의 온도는 수학식 2의 평균 온도에 의해 제어되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
[수학식 2]
Figure pat00008
여기서,
Figure pat00009
은 실내온도센서의 온도,
Figure pat00010
는 서미스터의 온도이다.
또한 본 발명의 공조 제어장치는, 제어부는 실내온도센서로부터 온도 검출에 실패한 경우 서미스터의 검출 온도를 기준으로 공조장치를 제어하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
본 발명은 실내온도센서와 IR센서의 서미스터 온도와, 차량의 종류 또는 외기온도 등에 따라 미리 설정되는 기준온도를 서로 비교하여 온도차에 따라 실내온도센서와 서미스터의 검출 온도를 선택적으로 적용하여 공조장치가 제어되고, 그 결과 차량의 실내 온도를 더욱 쾌적하게 유지할 수 있다.
이에 더하여 본 발명은 실내온도센서가 고장 등의 이유로 실내 공기온도를 검출하지 못하는 경우에 IR센서의 서미스터 온도를 기준으로 공조장치를 조절하므로 종래의 일정 온도(25℃)를 기준으로 공조장치를 제어하는 것에 비해 차량의 실내 온도가 보다 쾌적하게 제어 및 유지된다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 IR센서를 이용한 공조 제어장치의 예를 보인 구성도,
도 2(a, b)는 본 발명에 따른 실내온도센서와 서미스터의 온도 변화를 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 IR센서를 이용한 공조 제어장치의 예를 나타낸 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 실내온도센서와 서미스터의 온도차에 따른 공조장치를 제어하는 온도의 변화를 나타는 도면이다.
이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성과 작용을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 IR센서를 이용하여 차량의 실내 온도를 쾌적하게 제어할 수 있도록 하는 공조 제어장치를 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명의 공조 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이 서미스터(11)가 구비된 IR센서(10), 실내온도센서(20) 및 제어부(30)로 이루어진다.
본 발명에서 사용되는 공조장치(100)는, 내외기전환도어(141)에 의해 선택된 공기가 송풍기(110)에 의해 공조장치의 내부로 유입된 다음, 증발기(120)를 거쳐 믹스도어(142)의 선택에 의해 히터(130)를 선택적으로 통과한 후, 복수 개의 도어(143, 144, 145)의 선택에 의해 차량의 실내로 토출되는 구조로서, 이러한 공조장치(100)는 제어부(30)의 제어에 의해 동작된다.
IR센서(10)는 차량의 운전석과 보조석의 표면온도 또는 탑승자의 표면온도를 검출함으로써 일사 유무와 일사량을 검출하고, 이 검출된 정보와 후술하는 실내온도센서(20)의 온도(
Figure pat00011
)를 이용하여 공조장치(100)의 토출 공기 온도를 더욱 쾌적한 온도로 제어하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 IR센서(10)는 서미스터 소자의 온도 변화에 따라 저항값이 변하는 서미스터(11)를 이용한 IR센서(10)가 사용된다.
상기와 같은 IR센서(10)는 운전석과 보조석의 표면온도 또는 탑승자의 표면온도를 검출함으로써 일사 유무와 일사량을 검출하는 동시에, 서미스터(11)의 온도(
Figure pat00012
)가 함께 검출되고, 서미스터(11)의 온도(
Figure pat00013
)와 실내온도센서(10)에서 검출된 온도(
Figure pat00014
)를 이용하여 공조장치(100)에서 토출되는 공기 온도가 조절된다.
실내온도센서(20)는 차량의 실내 공기온도를 감지하는 센서로서, 차량의 실내의 공기 온도 변화를 빠르게 감지할 수 있는 특징이 있고, 본 발명의 실내온도센서(20)는 일반적인 차량에 공지공연하게 설치되어 사용되고 있는 것을 사용하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제어부(30)는 IR센서(10)에서 검출되는 표면온도와 실내온도센서(20)에서 검출되는 실내온도를 이용하여 공조장치(100)를 제어하는데, 이를 위해 차량에 설치된 외기 온도를 검출하는 외기센서(31)와 일사량을 검출하는 일사센서(32)로부터 검출된 온도 정보와, 후술하는 서미스터(11) 및 실내온도센서(20)에서 검출된 온도(
Figure pat00015
,
Figure pat00016
)의 온도차(
Figure pat00017
) 및 제1, 2, 3기준온도(
Figure pat00018
,
Figure pat00019
,
Figure pat00020
)를 도 3에서와 같이 비교하여 공조장치(100)가 제어된다.
이때 제1, 2, 3기준온도(
Figure pat00021
,
Figure pat00022
,
Figure pat00023
)는 각각 차량의 종류 및 외기온도 등에 따라 미리 설정되고, 이들 기준온도와 서미스터(11) 및 실내온도센서(20)에서 검출된 온도(
Figure pat00024
,
Figure pat00025
)의 온도차(
Figure pat00026
)를 아래의 수학식 1에 의해 비교하여 공조장치(100)의 토출 공기 온도가 제어된다.
Figure pat00027
여기서,
Figure pat00028
이고,
Figure pat00029
은 실내온도센서의 온도,
Figure pat00030
는 서미스터의 온도,
Figure pat00031
는 제1기준온도,
Figure pat00032
는 제2기준온도,
Figure pat00033
는 제3기준온도이다.
그리고 상기 제1, 2, 3기준온도(
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1기준온도(
Figure pat00037
)는 6℃, 제2기준온도(
Figure pat00038
)는 3 ~ 6℃, 제3기준온도(
Figure pat00039
)는 3℃로 설정될 수 있는데, 이들 기준온도는 차량의 종류와 외기온도 등에 따라서 다르게 설정된다.
한편, 제1기준온도(
Figure pat00040
)보다 서미스터(11)와 실내온도센서(20)에서 각각 검출된 온도(
Figure pat00041
,
Figure pat00042
)의 온도차(
Figure pat00043
)가 큰 경우에는 서미스터(11)의 검출 온도(
Figure pat00044
)를 기준으로 공조장치(100)의 토출 공기 온도가 제어된다.
또한 온도차(
Figure pat00045
)가 제2기준온도(
Figure pat00046
) 보다 작으면 서미스터(11)와 실내온도센서(20)에서 각각 검출된 온도(
Figure pat00047
,
Figure pat00048
)를 이용하여 공조장치(100)의 토출 공기 온도가 제어되는데, 이때 아래의 수학식 2의 평균 온도를 기준으로 공조장치(100)의 토출 공기온도를 제어하는 것이 더욱 바람직하다.
Figure pat00049
여기서,
Figure pat00050
은 실내온도센서의 온도,
Figure pat00051
는 서미스터의 온도이다.
한편, 온도차(
Figure pat00052
)가 제3기준온도(
Figure pat00053
)보다 작으면 실내온도센서(20)에서 검출된 온도(
Figure pat00054
)를 기준으로 공조장치(100)의 토출 공기 온도가 제어된다.
상기와 같이 본 발명은 제1, 2, 3기준온도(
Figure pat00055
,
Figure pat00056
,
Figure pat00057
)와 서미스터(11)와 실내온도센서(20)의 온도차(
Figure pat00058
)를 비교하여 공조장치(100)를 제어하기 위한 기준 온도가 다르게 설정된다.
한편, 위에서는 IR센서(10)와 실내온도센서(20)를 통해 정상적으로 온도가 검출되는 경우에 대해 설명한 것으로, 이와 달리 실내온도센서(20)가 쇼트 등의 이유로 실내 공기 온도를 검출하지 못할 수 있고, 이러한 경우에는 서미스터(11)와 실내온도센서(20)의 온도차(
Figure pat00059
)를 제1, 2, 3기준온도(
Figure pat00060
,
Figure pat00061
,
Figure pat00062
)와 비교하지 않고, 대신에 서미스터(10)의 검출 온도(
Figure pat00063
)를 기준으로 공조장치(100)가 제어된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 실내온도센서와 IR센서의 서미스터 온도와, 차량의 종류 등에 따라 미리 설정된 기준온도를 서로 비교하여 그 결과에 따라 공조장치를 제어함으로써 차량의 실내 온도를 더욱 쾌적하게 제어 및 유지할 수 있다.
10: IR센서 11: 서미스터
20: 실내온도센서 30: 제어부

Claims (5)

  1. 내부에 서미스터(11)가 구비되며, 차량의 운전석과 보조석의 표면온도 또는 탑승자의 표면온도를 검출하는 IR센서(10)와;
    차량의 실내 공기온도를 검출하는 실내온도센서(20) 및;
    상기 IR센서(10)에서 검출되는 표면온도와, 상기 실내온도센서(20)에서 검출되는 실내온도를 이용하여 공조장치(100)를 제어하는 제어부(30)로 이루어지고,
    상기 제어부(30)는 상기 서미스터(11)와 상기 실내온도센서(20)에서 각각 검출된 온도 차이를 산출한 다음, 산출된 온도 차이에 따라 상기 서미스터(11)와 상기 실내온도센서(20)에서 검출된 온도를 선택적으로 적용하는 것을 특징으로 하는 차량용 IR센서를 이용한 공조 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부(30)는 수학식 1에 의해 제1기준온도(
    Figure pat00064
    )보다 상기 서미스터(11)와 상기 실내온도센서(20)에서 각각 검출된 온도(
    Figure pat00065
    ,
    Figure pat00066
    )의 온도차(
    Figure pat00067
    )가 크면 상기 서미스터(11)의 검출 온도(
    Figure pat00068
    )를 기준으로 상기 공조장치(100)를 제어하고,
    상기 온도차(
    Figure pat00069
    )가 제2기준온도(
    Figure pat00070
    )보다 작으면 상기 서미스터(11)와 상기 실내온도센서(20)에서 각각 검출된 온도(
    Figure pat00071
    ,
    Figure pat00072
    )를 이용하여 상기 공조장치(100)를 제어하며,
    상기 온도차(
    Figure pat00073
    )가 제3기준온도(
    Figure pat00074
    )보다 작으면, 상기 실내온도센서(20)에서 검출된 온도(
    Figure pat00075
    )를 기준으로 상기 공조장치(100)를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 IR센서를 이용한 공조 제어장치.
    [수학식 1]
    Figure pat00076

    여기서,
    Figure pat00077
    이고,
    Figure pat00078
    은 실내온도센서의 온도,
    Figure pat00079
    는 서미스터의 온도,
    Figure pat00080
    는 제1기준온도,
    Figure pat00081
    는 제2기준온도,
    Figure pat00082
    는 제3기준온도이다.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1기준온도(
    Figure pat00083
    )는 6℃이고, 상기 제2기준온도(
    Figure pat00084
    )는 3 ~ 6℃이며, 상기 제3기준온도(
    Figure pat00085
    )는 3℃인 것을 특징으로 하는 차량용 IR센서를 이용한 공조 제어장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 온도차(
    Figure pat00086
    )가 제2기준온도(
    Figure pat00087
    )보다 작은 경우 상기 공조장치(100)의 토출 공기의 온도는 수학식 2의 평균 온도에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 차량용 IR센서를 이용한 공조 제어장치.

    [수학식 2]
    Figure pat00088

    여기서,
    Figure pat00089
    은 실내온도센서의 온도,
    Figure pat00090
    는 서미스터의 온도이다.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4중 선택된 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부(30)는 상기 실내온도센서(20)로부터 온도 검출에 실패한 경우 상기 서미스터(10)의 검출 온도(
    Figure pat00091
    )를 기준으로 상기 공조장치(100)를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 IR센서를 이용한 공조 제어장치.
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