KR20180114621A - 기상 예측에 기반한 열관리 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

자동차의 주행이 개시됨에 따라 기상 정보를 수집하고, 자동차의 주행과 관련된 기상 요소를 예측하고, 탑승객의 생체 신호를 수집하여, 기상 정보, 기상 요소, 차량 정보 및 생체 신호를 바탕으로 자동차의 에너지를 최적으로 활용할 수 있도록 자동차 내의 온도를 조절하는 열관리 방법 및 시스템이 개시된다.

Description

기상 예측에 기반한 열관리 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR THERMAL MANAGEMENT BASED ON WEATHER PREDICTION}

본 발명은 기상 예측에 기반한 열관리 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일반적으로 수집 가능한 기상 정보와 더불어 기상 예측에 기반한 열관리 방법과 시스템에 관한 것이다.

자동차 내부의 온도 변화는 자동차에 탑승한 운전자와 승객에게 민감한 문제이다. 이에 따라, 운전자와 승객의 요구에 맞추어 자동차 내부의 온도와 열을 관리하는 기술은 이미 상당 수준으로 구현되어 있다. 그러나, 종래기술에 따라 온도와 열을 관리하는 공조 시스템은 단순히 사용자가 원하는 온도에 도달하게끔 온도와 열을 제어하는 일차원적인 수준에 그치고 있는 실정이다.

한편, 지속적인 연구가 이루어지고 있는 전기 자동차 분야의 경우, 자동차의 에너지 관리가 자동차 운행 시간을 결정하는 가장 중요한 요소 중 하나이다. 즉, 전기 자동차에 있어서는 사용자의 요구에 맞출 수 있게끔 온도와 열을 관리한다면 에너지가 비효율적으로 관리될 수 있기 때문에, 사용자가 느낄 수 있는 쾌적함을 다소 희생하더라도 자동차의 본래 목적인 주행에 좀더 초점을 맞추고 있다.

따라서, 이러한 전기 자동차 분야에 있어서 자동차 내부의 온도와 열 관리를 효율적으로 개선할 수 있다면 자동차의 운행 시간을 늘리면서도 탑승객들의 쾌적함을 확보할 수 있게 되기 때문에, 관련 분야에 대한 요구가 날로 증대되는 상황이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 자동차 내부의 열관리 과정에 기상 정보, 기상 요소, 차량 정보, 생체 정보 등을 반영함으로써 자동차의 에너지와 열 관리 효율을 개선하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 수집된 정보를 자동차의 주행 정보와 함께 활용함으로써, 열 관리뿐 아니라 탑승객의 편의성도 개선하는 것이다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 열관리 방법은, 자동차의 주행이 개시됨에 따라 기상 정보를 수집하는 단계, 자동차의 주행 중에 자동차의 주행과 관련된 기상 요소를 예측하는 단계, 자동차에 탑승한 탑승객의 생체 신호를 수집하는 단계, 및 기상 정보, 예측된 기상 요소, 자동차의 차량 정보 및 생체 신호를 바탕으로 자동차에 장착된 공조 시스템을 제어하여 자동차 내의 온도를 조절하는 단계를 포함하며, 공조 시스템은 자동차의 에너지를 최적으로 활용할 수 있도록 예측된 기상 요소를 기반으로 조절되며, 공조 시스템의 동작 강도는 외부 온도가 최고 온도에 도달하기 전에 미리 점차 낮아진다.

조절하는 단계는, 탑승객의 체온, 탑승객의 건강 상태, 탑승객이 착용한 의류, 탑승객의 호흡 및 탑승객의 발화를 고려하여 온도를 조절할 수 있다.

기상 요소를 예측하는 단계는, 하늘을 촬영한 영상으로부터 구름의 양과 진행 방향을 분석하고, 분석된 결과와 함께 기상 정보로부터 일사량에 관련된 정보를 추출함으로써 일사량을 예측할 수 있다.

열관리 방법은, 자동차의 주행 방향, 주행 시간 및 주행 거리에 관련된 주행 정보를 수집하는 단계, 및 주행 정보를 기상 정보, 기상 요소, 차량 정보 및 생체 신호와 함께 분석함으로써 탑승객에게 주행 과정에서 필요한 부가 정보를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

자동차는 전기 자동차 또는 자율 주행 자동차일 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 열관리 시스템은, 자동차의 주행이 개시됨에 따라 기상 정보를 수집하는 기상 분석부, 자동차의 주행 중에 자동차의 주행과 관련된 기상 요소를 예측하는 기상 요소 예측부, 자동차에 탑승한 탑승객의 생체 신호를 수집하는 생체 신호 수집부, 및 기상 정보, 예측된 기상 요소, 자동차의 차량 정보 및 생체 신호를 바탕으로 자동차에 장착된 공조 시스템을 제어하여 자동차 내의 온도를 조절하는 온도 조절부를 포함하되, 공조 시스템은 자동차의 에너지를 최적으로 활용할 수 있도록 예측된 기상 요소를 기반으로 조절되며, 공조 시스템의 동작 강도는 외부 온도가 최고 온도에 도달하기 전에 미리 점차 낮아진다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는 상술한 열관리 방법을 구현하기 위한 프로그램을 기록한다.

본 발명의 실시 예들에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째로, 자동차의 효율적인 열관리를 통해서 자동차의 연비가 개선됨으로써 주행거리가 극대화될 수 있다.

둘째로, 자동차의 에너지와 열 관리 효율이 개선됨으로써, 운행을 위한 에너지가 제한되는 상황에서도 탑승객이 느끼는 쾌적함이 개선될 수 있다.

셋째로, 에너지와 열 관리 효율을 개선하는 과정에서 탑승객의 운전 편의성 개선을 함께 도모할 수 있어, 인간중심의 자동차 개발에 기여할 수 있다.

본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 자동차 주행과 일사량에 관련된 기본적인 내용을 설명하는 도면이다.
도 2는 제안하는 실시 예에 따른 열관리 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 제안하는 실시 예에 따른 열관리 방법을 시간대 별 일사량과 연관시켜 설명하는 도면이다.
도 4는 제안하는 실시 예에 따른 열관리 방법에서 기상 요소 예측 과정을 설명하는 도면이다.
도 5는 제안하는 실시 예에 따른 열관리 방법에서 생체신호 수집 과정을 설명하는 도면이다.
도 6은 제안하는 실시 예에 따른 열관리 방법에서 주행 정보를 활용한 안내 과정을 설명하는 도면이다.
도 7은 제안하는 실시 예에 따른 열관리 시스템의 구조를 도시하는 블록도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 자동차 주행과 기상 요소에 관련된 기본적인 내용을 설명하는 도면이다. 자동차(100)는 탑승객에게 쾌적함을 제공하기 위한 공조 시스템을 구비하고 있으며, 사용자의 조작이나 외부 온도에 따라 공조 시스템을 가동한다. 특히, 일사량이 많고 외기 온도가 높아 무더운 날씨에는 자동차(100) 내부의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하기 위해 공조 시스템이 작동하며 자동차 내부의 온도와 열을 관리한다.

그러나, 자동차(100)가 공조 시스템을 가동하는 것은 주행을 위한 에너지를 소모하는 과정을 필수적으로 수반한다. 종래의 화석 연료를 에너지원으로 하는 자동차는 물론이며 전기 자동차의 경우에도 공조 시스템의 가동을 위해서는 전기 에너지의 소모가 요구된다. 특히, 전기 자동차(또는, 자율 주행 자동차)의 경우 내연 기관의 폐열이 아니라 배터리에 충전된 전기를 사용한다는 점에서, 최적화된 공조 시스템운영을 통해서 에너지원을 효율적으로 사용할 필요가 있다.

도 2는 제안하는 실시 예에 따른 열관리 방법을 설명하는 흐름도이다. 이하에서는 에너지를 효율적으로 활용하기 위하여 제안하는 실시 예에 따라 자동차에 구비된 열관리 시스템이 동작하는 과정을 구체적으로 설명한다.

이하에서 '열관리 시스템'은 자동차 또는 차량에 구비되어 공조 시스템과 연계되어 동작하는 구성을 의미하며, 자동차의 내부에 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 열관리 시스템은 기상 정보, 일사량, 탑승객의 생체 신호에 기초하여 자동차 내부의 온도와 열을 관리할 수 있으며, 도 2의 각 단계들을 설명한다.

먼저, 자동차의 주행이 개시되면(S210), 자동차에 구비된 열관리 시스템은 기상 정보를 수집한다(S220). 기상 정보는 날씨에 관련된 다양한 종류의 정보를 모두 포함하는 개념으로, 예를 들어 기온, 구름 양, 풍향, 풍속, 강수량, 미세먼지 정도, 태풍 정보 등 날씨에 관련된 정보를 다양하게 포함할 수 있다. 열관리 시스템은 기상 정보를 관리하는 데이터베이스나 외부 서버(예를 들어, 기상청 서버)로부터 기상 정보를 수신할 수도 있고, 소정의 알고리즘이나 프로그램을 통해서 기상 정보를 예측하는 것 또한 가능하다. 열관리 시스템은 자동차의 주행이 개시되면서 기상 정보를 수집하며, 연속적으로 또는 소정의 시간 간격으로 기상 정보를 수집하여 관리할 수 있다.

이어서, 열관리 시스템은 자동차의 주행 중 탑승자의 쾌적성에 관련된 기상 요소를 예측한다(S230). 기상 요소는 앞서 기상 정보에 대해 설명한 내용이 대부분 그대로 적용 될 수 있는데, S230에서는 그 중에서 탑승자의 열적 쾌적성과 관련된 기상 요소에 대해 예측한다. 예를 들어, S230에서 예측되는 구체적인 기상 요소는 외기 온도(건구 온도 및 습구 온도), 기압, 풍향, 풍속, 일사량 등을 들 수 있다. S230의 기상 요소가 S220의 기상 정보와 구별되는 점은, 자동차의 주행에 관련된 국지적인 사항들이라는 점이다. 다시 말해서, 열관리 시스템은 S220에서 외부로부터 기본적인 기상 정보를 수집하고, 이어서 S230에서는 최적의 열관리를 실현하기 위해서 자동차가 주행하는 지역, 시간대 등 국지적인 사항들을 반영하여 기상 요소를 예측한다. 예측되는 기상 요소들은 기상 정보에 포함되지 않은 사항들일 수 있으며, 이러한 기상 요소들은 기본적으로 열관리 시스템에 의해 예측되지만, 외부의 전문가에 의해 예측된 데이터를 수신하여 획득하는 방식도 가능하다.

한편, 기상 요소 중에서 일사량을 예로 들어 구체적으로 설명한다. 일사량은 열관리 시스템이 장착된 자동차의 주행 중에 자동차로 향하는 태양열을 나타내는 지표이며, 시간대 별로 예측될 수 있다. 일사량은 GHI(Global Horizontal Irradiation), DHI(Diffuse Horizontal Irradiation), DNI(Direct Normal Irradiation), GTI(Global Tilted Irradiation) 등 여러 가지 종류의 방식으로 측정되고 예측될 수 있다.

열관리 시스템이 기상 요소를 예측하는 과정은 자동차에 구비된 영상 촬영 수단(예를 들어, 카메라)을 통해서 하늘을 촬영하는 방식을 통해 이루어질 수 있다. 즉, 열관리 시스템은 촬영된 하늘 영상(또는, 전천 영상(whole sky image))으로부터 구름을 추출한 뒤 구름의 양(운량)과 진행방향을 분석함으로써 기상 요소 중에서 일사량을 예측할 수 있다. 예를 들면, 하늘 영상에서 현재 구름의 양은 많지 않으나 구름의 진행방향 상 앞으로 다가올 구름의 양이 많다면, 열관리 시스템은 일사량이 곧 현재보다 증가할 것을 예측할 수 있다. 열관리 시스템은 상술한 과정에 따라 일사량을 예측한 뒤 값으로 표현하고 처리할 수 있다.

상술한 방식 외에, 열관리 시스템은 앞서 수집한 기상 정보로부터 특정 정보를 추출하여 기상 요소를 예측할 수도 있다. 즉, 열관리 시스템은 수집된 기상 정보 중 구름 양, 풍속 등 기상 요소(예를 들어, 일사량)영향을 줄 수 있는 정보들을 추출하고, 추출된 정보를 상술한 예측 결과와 함께 활용하여 더 정교하게 기상 요소를 예측할 수도 있다.

기상 요소를 예측하는 이유는, 열관리 시스템이 장착된 자동차의 에너지를 가장 효율적으로 활용하기 위함이다. 즉, 기상 요소를 일차원적으로 측정한 뒤 자동차의 공조 시스템을 동작시키는 경우에는 자동차 내부의 온도가 불필요하게 낮아져서 에너지가 낭비될 가능성이 존재한다. 그러나, 열관리 시스템이 기상 요소(예를 들어, 일사량)를예측한 뒤 예측된 일사량에 따라 공조 시스템을 동작하는 경우, 목표한 주행 거리와 주행 시간, 나아가 예측되는 일사량에 맞추어 자동차의 열 관리가 효율적으로 이루어져서 자동차의 에너지가 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있다.

이어서, 열관리 시스템은 상술한 기상 정보, 기상 요소, 차량 정보, 생체 신호를 분석하여 자동차 내의 온도를 조절한다(S240). 앞서 설명했듯이 열관리 시스템은 자동차의 공조 시스템을 동작시켜 자동차 내부의 온도를 조절하는데, 수집된 기상 정보와 예측된 기상 요소뿐 아니라 차량 내부 정보와 탑승객의 생체 신호 또한 함께 활용하여 온도를 조절한다. 생체 신호는 탑승객(예를 들어, 운전자 및/또는 동승자)의 신체에 관련된 다양한 종류의 파라미터를 의미하며, 예를 들어 사용자의 체온이나 피부 습도와 같이 센서에 의해 측정될 수 있는 사항들을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 생체 신호는 열관리 시스템이 사용자에게 특정 질문을 한 뒤 사용자의 발화를 분석함으로써 사용자의 심리 상태, 기분 등의 정보를 정량적으로 표시한 값 또한 포함할 수 있다. 또한, 차량 내부에 구비된 영상 촬영 수단이 사용자가 입은 옷, 모자, 신발의 종류를 촬영하고, 촬영된 영상의 분석을 거쳐 사용자의 체온이나 특정 부위의 불쾌함을 수치로 표시한다면, 이러한 수치 또한 생체 신호에 포함될 수 있다. 비슷한 예로, 탑승객이 기침을 지속적으로 하는 것이 음성 입력 수단(예를 들어, 마이크 등)에 의해 감지되는 경우 탑승객이 감기에 걸렸음을 나타내는 데이터가 생성되어 생체 신호로써 활용될 수도 있다.

열관리 시스템은 기상 정보, 기상 요소, 차량 정보, 생체 신호를 종합적으로 분석하여 자동차의 공조를 최적화한다. 열관리 시스템은 에너지를 효율적으로 활용하는 것이 주 목적이기 때문에, 공조 시스템을 국부적으로 동작시켜 에너지의 소모를 최소화할 수도 있다. 예를 들어, 기상 정보로부터 맑은 날씨의 하루가 예정되어 있고 1시간 뒤 일사량이 최대로 증가할 것으로 예측되면, 열관리 시스템은 자동차 내부의 온도를 서서히 올려 미리 자동차 내부의 온도를 낮출 수 있다. 이때, 조수석에 탑승한 탑승객의 건강 상태가 체온이 낮고 감기에 걸린 것으로 감지된다면, 열관리 시스템은 공조 시스템을 일부만 가동하여 조수석 쪽의 온도 조절은 최소화할 수도 있다. 또는, 운전자가 상의는 반팔을 입은 상태이나 하의는 긴 바지와 구두를 신었다면, 열관리 시스템은 운전자의 하반신 부근의 온도를 더 낮추기 위하여 자동차의 온도를 국부적으로 조절할 수도 있다.

또 다른 예를 들면, 열관리 시스템이 사용자가 급하게 뛰어와서 체온이 높고 숨이 가쁜 상태임을 인지하게 되면 온도를 급격히 낮추기 위해 공조 시스템을 강하게 가동하다가도, 사용자의 체온과 호흡이 정상 범위에 도달함이 감지되면 온도를 낮은 강도로 조절할 수도 있다.

다시 말해서, 열관리 시스템은 기상 정보, 기상 요소, 차량 정보, 생체 신호를 복합적으로 활용하기 위해서, 다양한 종류의 센서를 통해 측정한 값, 정보와 데이터를 분석하며 분석된 결과에 기반하여 자동차의 온도를 조절한다. 이러한 예측 기반의 온도 조절을 통해서 에너지 관점에서 최적의 효율이 달성될 수 있다.

한편, 또 다른 실시 예에 의하면, 열관리 시스템은 주행 중에 자동차의 주행 정보를 수집하고(S250) 주행 과정에서 필요한 정보를 사용자에게 안내할 수도 있다(S260). 이러한 과정은 이어질 도 6에서 더 구체적으로 설명한다.

도 3은 제안하는 실시 예에 따른 열관리 방법을 시간대 별 일사량과 연관시켜 설명하는 도면이다. 도 3의 상단 그래프는 시간대 별 일사량 변화를 나타내고, 중단 그래프는 시간대 별 온도 변화를 나타내고, 하단 그래프는 제안하는 실시 예에 따른 열관리 시스템의 열관리 방법을 나타낸다.

하루 중 일사량은 일출 시간부터 서서히 증가하여 낮 12시에 가장 높게 나타나며 오후에는 서서히 감소한다. 반면에, 하루 중 기온은 낮 12시가 아닌 오후 2시경에 가장 높으며 오후 2시를 최고점으로 하여 시간이 갈수록 서서히 감소한다. 즉, 일사량의 최고점과 하루 중 기온의 최고점은 서로 다른 시간 대에 나타난다. 따라서, 열관리 시스템이 일사량을 측정한 뒤 단순히 측정된 일사량에 따라 공조 시스템을 제어한다면, 온도가 최고점인 2시경 보다 오히려 그 이전인 12시경에 공조 시스템을 가장 높은 강도로 제어할 것이고 최고 기온인 2시경에는 공조 시스템을 더 낮은 강도로 제어할 것이다. 이러한 방식은 자동차의 에너지 효율 측면에서는 최적이라 보기는 어렵다.

따라서, 제안하는 실시 예에 따른 열관리 시스템은 앞서 설명했듯이 기상 정보, 기상 요소 예측, 생체 신호를 복합적으로 고려하여 자동차의 온도를 조절한다. 도 3의 하단 그래프는 이러한 방식에 따른 열관리 시스템의 온도 조절 과정을 도시하며, 도 3 하단 그래프의 세로축은 열관리 시스템이 공조 시스템을 동작시키는 정도를 의미한다. 도 3 하단 그래프에서, 열관리 시스템은 일사량이 점점 증가함에 따라 공조 시스템을 점차 가동시켜 온도를 조절한다. 이어서, 열관리 시스템은 오후 2시경에 최고 온도에 도달할 것을 예상하고 12시를 넘어서도 계속하여 온도를 조절하기 위해 공조 시스템을 점차 강하게 가동시킨다. 한편, 예측된 일사량과 기상 정보에 의하면 오후 2시를 기점으로 온도가 점차 내려갈 것이 예상되기 때문에, 열관리 시스템은 2시에 도달하기 전에 공조 시스템을 최고 강도로 동작시키다가 점차 낮은 강도로 동작시킨다. 즉, 최고 온도에 도달하는 2시 전에 이미 열관리 시스템이 온도 조절 강도를 낮추기 시작함으로써, 최고 온도에 도달한 시점에도 최고 강도로 온도를 조절하기 위해 에너지가 과도하게 요구되는 상황을 미연에 방지할 수 있게 된다. 다시 말해서, 제안하는 실시 예에 따른 열관리 시스템은 예측되는 상황에 맞추어 미리 온도를 조절하며, 실제 온도와 일사량 변화에 대비하여 동적으로 공조 시스템을 제어함으로써 자동차의 에너지를 최적의 효율로 관리할 수 있게 되는 것이다.

도 4는 제안하는 실시 예에 따른 열관리 방법에서 기상 요소(특히, 일사량) 예측 과정을 설명하는 도면이다. 앞서 설명했듯이, 열관리 시스템은 자동차에 구비된 영상 촬영 수단을 이용해 하늘을 촬영함으로써 일사량을 예측한다. 도 4에 도시된 예에서는 자동차(100)의 천정 네 귀퉁이에 네 개의 영상 촬영 수단(410)이 마련되고, 네 개의 영상 촬영 수단(410) 각각은 서로 다른 방향의 하늘을 촬영함으로써 하늘 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 촬영 수단(410)들에 의해 촬영된 부분 영상들이 정합됨으로써 하나의 전체 하늘 영상이 생성될 수도 있다.

또는, 도 4에 도시된 실시 예와는 달리 자동차(100)의 천정 중앙에 하나의 어안 렌즈(fish-eye lens)가 설치되고, 어안 렌즈를 통해 전체 하늘 영상이 생성될 수도 있다. 어안 렌즈를 통해 촬영된 영상에서 일사량을 예측하기 위해서 영상의 왜곡을 보상하는 과정이 수행될 수 있다.

도 5는 제안하는 실시 예에 따른 열관리 방법에서 생체신호 수집 과정을 설명하는 도면이다. 앞서 설명했듯이, 열관리 시스템은 사용자(또는, 탑승객)의 생체 신호를 획득하고 분석함으로써 사용자에게 최적의 쾌적감을 제공한다. 예를 들어, 열관리 시스템은 사용자(500)가 앉는 차량용 시트에 사용자의 체온과 몸무게를 측정하기 위한 센서(520)를 구비할 수 있으며, 이러한 센서(520)를 통해서 사용자가 감기에 걸렸거나 갑자기 뛰어와서 체온이 상승한 것을 감지할 수 있다.

또는, 열관리 시스템은 사용자의 발화(510)를 감지하고 분석하기 위한 수단(530)을 구비할 수도 있다. 예를 들어, 열관리 시스템은 마이크를 통해 사용자의 음성(예를 들어, '온도 낮춰줘'와 같은 발화)이나 생체 신호(예를 들어, 계속되는 기침)가 감지되면 공조 시스템의 동작 강도를 낮추어 사용자가 느끼는 불쾌함을 최소화할 수도 있다.

도 6은 제안하는 실시 예에 따른 열관리 방법에서 주행 정보를 활용한 안내 과정을 설명하는 도면이다. 앞서 설명했듯이, 열관리 시스템은 주행 중에 자동차의 주행 정보를 수집하고 주행 과정에서 필요한 정보를 사용자에게 안내할 수도 있다. 도 6에서는 열관리 시스템이 수집한 기상 정보에 일사량에 관련된 정보가 포함되지 않아, 열관리 시스템이 자체적으로 일사량을 기상 요소로써 예측한 경우에 대해 설명한다. 또는, 기상 정보 중에서 하루 중 특정 시점에 대한 일사량 정보가 포함되지 않거나 누락된 경우에도 유사한 적용이 가능하다.

예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 오후에 자동차가 남쪽 방향을 향해 주행하면(600a), 서쪽 하늘에 뜬 태양으로부터 햇볕이 자동차의 조수석 방향을 내리 쬔다. 이때, 자동차가 서쪽 방향을 향해 우회전 하는 경우(600b), 자동차가 태양을 정면으로 바라보게 되어 운전자가 불편함을 느낄 수 있다. 따라서, 열관리 시스템은 기상 요소로써 앞으로의 일사량을 예측한 뒤, 현재 시간, 기상 정보, 일사량과 함께 자동차의 주행 정보(예를 들어, 현재 남쪽 방향으로 주행 중임)를 분석하고, 자동차가 우회전 하는 경우 시야 확보에 문제가 발생할 것을 예측한다. 이어서, 열관리 시스템은 운전자가 우회전을 위해 방향지시등을 켜거나 네비게이션 상에서 우회전할 것이 예측되는 경우, 운전자의 원활한 시야 확보를 위해 햇빛 가리개(선바이저)를 자동으로 동작시킬 수 있다. 또는, 열관리 시스템은 운전자에게 필요한 정보를 음성으로 안내할 수도 있다(예를 들어, '햇빛이 강하니 햇빛 가리개를 내리세요' 또는 '곧 눈이 부실 예정이니 조심하세요' 등).

도 6에 도시된 경우 외에 또 다른 예를 들면, 화창한 겨울철에 햇볕을 받으며 주행하는 자동차에 장착된 열관리 시스템을 생각해볼 수 있다. 열관리 시스템은 일사량 예측과 함께 자동차의 주행 정보를 분석함으로써, 자동차가 곧 시내로 진입하여 자동차에 조사되는 햇볕의 양이 급격하게 줄 것으로 예측할 수 있다. 이에 따라, 열관리 시스템은 공조 시스템을 작동시켜 히터를 켜면서, 사용자에게 음성 안내(예를 들어,'그늘로 진입할 예정이라 히터를 작동합니다' 등)를 제공할 수도 있다. 이에 따라, 자동차의 운전자가 추위를 느끼고 히터를 작동시킬 필요를 느끼기 이전에 이미 운전자에게 쾌적한 온도를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 그늘로 진입하여 온도가 내려간 이후에 히터를 작동시키는 것에 비해 더 높은 온도에서부터 히터를 작동시키기 때문에, 더 적은 에너지로도 원하는 온도를 제공할 수 있게 된다.

도 7은 제안하는 실시 예에 따른 열관리 시스템의 구조를 도시하는 블록도이다. 도 7에서는 앞서 도 1 내지 도 6에서 설명한 열관리 시스템의 동작 과정과 관련된 구성요소들을 구체적으로 도시하고 설명한다. 한편, 도 7에 도시된 열관리 시스템의 구성요소들은 단순한 예시에 불과하며, 열관리 시스템은 도 7에 도시된 구성보다 더 적은 구성만으로 구현되거나 다른 범용적인 구성을 더 포함할 수 있음은 물론이다.

일 실시 예에 의한 열관리 시스템(1000)은 기상 분석부(1100), 기상 요소 예측부(1200), 생체 신호 수집부(1300), 온도 조절부(1400), 주행정보 수집부(1500), 사용자 인터페이스(1600), 통신부(1700), 전원부(1800) 및 제어부(1900)를 포함한다. 기상 분석부(1100)는 앞서 설명한 바와 같이 기상 정보를 수집 및 분석하며, 기상 정보는 외부 서버나 데이터베이스로부터 수집될 수 있다. 또는, 기상 분석부(1100)는 열관리 시스템(1000)에 저장된 알고리즘이나 프로그램을 통해 독자적으로 기상 정보를 예측할 수도 있다.

기상 요소 예측부(1200)는 자동차의 주행과 관련된 기상 요소를 예측하며, 예를 들어 기상 요소 예측부(1200)는 자동차로 조사되는 태양열의 양을 측정 및 예측할 수 있다. 특히, 기상 요소 예측부(1200)는 앞서 도 2 및 도 4에서 설명한 바와 같이 영상 촬영 수단을 통해 하늘을 촬영함으로써 기상 요소(일사량)을 예측할 수 있다. 예를 들어, 기상 요소 예측부(1200)는 하늘 영상으로부터 구름 양과 진행 방향을 분석하여 앞으로의 일사량을 예측할 수 있으며, 일사량은 시간대 별로 예측될 수 있다. 또는, 기상 요소 예측부(1200)는 기상 분석부(1100)가 수집한 기상 정보로부터 특정 기상 요소에 관련된 정보를 추출함으로써 예측 과정에 반영할 수도 있다.

생체 신호 수집부(1300)는 자동차에 장착된 여러 가지 센서와 수단들을 활용하여 탑승객의 신체 활동에 관련된 사항들을 수집하고 분석한다. 예를 들어, 생체 신호 수집부(1300)는 차량에 구비되어 체온을 측정하거나 사용자의 발화와 생리 현상을 감지할 수 있다. 또는, 생체 신호 수집부(1300)는 영상 촬영 수단을 통해 사용자가 입은 옷이나 모자, 신발 등을 분석하여 최적의 쾌적함을 제공하기 위한 여러 가지 생체 신호와 정보들을 수집한다.

온도 조절부(1400)는 자동차의 공조 시스템(1450)을 제어하여 열관리 시스템(1000)이 장착된 자동차 내부의 온도를 제어한다. 온도 조절부(1400)는 기상 정보, 일사량, 생체 신호를 종합적으로 분석한 결과를 바탕으로 공조 시스템(1450)을 제어하며, 이에 따라 자동차 내부의 온도가 제어될 수 있다.

주행정보 수집부(1500)는 열관리 시스템(1000)이 장착된 자동차의 주행 방향, 주행 거리, 주행 가능거리 등 주행에 관련된 제반 정보들을 수집한다. 이러한 정보는 상술한 기상 정보, 일사량, 생체 신호와 함께 분석되어 자동차 내부의 온도를 제어하기 위해 활용되거나, 사용자에게 주행 관련 안내 사항을 제공하기 위해 활용될 수 있다.

사용자 인터페이스(1600)는 사용자로부터 입력을 수신하고 사용자에게 정보를 출력하기 위한 수단으로, 예를 들면 터치 스크린과 같은 입출력 수단은 물론이고 스피커와 같이 사용자에게 음성 신호를 제공하기 위한 수단을 모두 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(1600)를 통해서 열관리 시스템(1000)과 자동차의 사용자가 상호작용하는 것이 가능하게 된다.

통신부(1700)는 열관리 시스템(1000)을 네트워크와 연결하여 데이터나 신호를 외부로 송신하거나, 외부로부터 데이터와 신호를 수신하는 수단이다. 예를 들어, 통신부(1700)는 기상 정보를 관리하는 외부 서버로부터 기상 정보를 수신하여 기상 분석부(1100)에 제공할 수도 있다. 또는, 통신부(1700)는 열관리 시스템(1000)의 동작에 요구되는 다양한 정보를 외부와 송수신할 수 있다.

전원부(1800)는 열관리 시스템(1000)이 동작하기 위한 전원을 공급하는 수단이다. 전원부(1800)는 열관리 시스템(1000)이 장착된 자동차의 배터리를 의미할 수 있으며, 자동차의 주행에 이용되는 배터리와는 별도의 보조 배터리가 열관리 시스템(1000)을 위해 단독으로 구비될 수도 있다.

제어부(1900)는 열관리 시스템(1000)의 동작을 전반적으로 제어하는 수단이다. 즉, 제어부(1900)는 열관리 시스템(1000)이 그 목적에 따라 기능하기 위하여 각 구성요소들을 제어할 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 열관리 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터 판독 가능 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터 판독 가능 매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 본 발명의 다양한 방법들을 수행하기 위한 실행 가능한 컴퓨터 프로그램이나 코드를 기록하는 기록 매체는, 반송파(carrier waves)나 신호들과 같이 일시적인 대상들은 포함하는 것으로 이해되지는 않아야 한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, DVD 등)와 같은 저장 매체를 포함할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명들은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 자동차 410: 촬영부
1000: 열관리 시스템 1100: 기상 분석부
1200: 기상 요소 예측부 1300: 생체 신호 수집부
1400: 온도 조절부 1450: 공조 시스템
1500: 주행정보 수집부 1600: 사용자 인터페이스
1700: 통신부 1800: 전원부
1900: 제어부

Claims (7)

1. 기상 예측에 기반한 자동차의 열관리 방법에 있어서,
   자동차의 주행이 개시됨에 따라 기상 정보를 수집하는 단계;
   상기 자동차의 주행 중에 상기 자동차의 주행과 관련된 기상 요소를 예측하는 단계;
   상기 자동차에 탑승한 탑승객의 생체 신호를 수집하는 단계; 및
   상기 기상 정보, 상기 예측된 기상 요소, 상기 자동차의 차량 정보 및 상기 생체 신호를 바탕으로 상기 자동차에 장착된 공조 시스템을 제어하여 상기 자동차 내의 온도를 조절하는 단계를 포함하며,
   상기 공조 시스템은 상기 자동차의 에너지를 최적으로 활용할 수 있도록 상기 예측된 기상 요소를 기반으로 조절되며, 상기 공조 시스템의 동작 강도는 외부 온도가 최고 온도에 도달하기 전에 미리 점차 낮아지는 것인, 열관리 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조절하는 단계는, 상기 탑승객의 체온, 상기 탑승객의 건강 상태, 상기 탑승객이 착용한 의류, 상기 탑승객의 호흡 및 상기 탑승객의 발화를 고려하여 상기 온도를 조절하는 것인, 열관리 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기상 요소를 예측하는 단계는, 상기 하늘을 촬영한 영상으로부터 구름의 양과 진행 방향을 분석하고, 상기 분석된 결과와 함께 상기 기상 정보로부터 일사량에 관련된 정보를 추출함으로써 일사량을 예측하는 것인, 열관리 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 열관리 방법은,
   상기 자동차의 주행 방향, 주행 시간 및 주행 거리에 관련된 주행 정보를 수집하는 단계; 및
   상기 주행 정보를 상기 기상 정보, 상기 기상 요소, 상기 차량 정보 및 상기 생체 신호와 함께 분석함으로써 상기 탑승객에게 주행 과정에서 필요한 부가 정보를 제공하는 단계를 더 포함하는 것인, 열관리 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 자동차는 전기 자동차 또는 자율 주행 자동차인 것인, 열관리 방법.
6. 기상 예측에 기반하여 자동차의 열을 관리하는 열관리 시스템에 있어서,
   자동차의 주행이 개시됨에 따라 기상 정보를 수집하는 기상 분석부;
   상기 자동차의 주행 중에 상기 자동차의 주행과 관련된 기상 요소를 예측하는 기상 요소 예측부;
   상기 자동차에 탑승한 탑승객의 생체 신호를 수집하는 생체 신호 수집부; 및
   상기 기상 정보, 상기 예측된 기상 요소, 상기 자동차의 차량 정보 및 상기 생체 신호를 바탕으로 상기 자동차에 장착된 공조 시스템을 제어하여 상기 자동차 내의 온도를 조절하는 온도 조절부를 포함하되,
   상기 공조 시스템은 상기 자동차의 에너지를 최적으로 활용할 수 있도록 상기 예측된 기상 요소를 기반으로 조절되며, 상기 공조 시스템의 동작 강도는 외부 온도가 최고 온도에 도달하기 전에 미리 점차 낮아지는 것인, 열관리 시스템.
7. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.

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