KR20220167088A - 공조 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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air conditioning
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홍규식
김서중
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 공조 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 차량 실내로 입사되는 일사량을 검출하는 포토 센서 및 차량의 선팅 정보에 기반하여 보정 비율을 설정하고, 설정된 보정 비율을 이용하여 상기 포토 센서에 의해 검출되는 포토 센서값을 보정하고, 보정된 포토 센서값을 토대로 상기 차량의 실내 공조를 제어하는 프로세서를 포함한다.

Description

공조 제어 장치 및 방법{VEHICLE AIR CONDITIONING CONTOL APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 공조 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량에는 사용자(예: 운전자 또는 동승자)가 설정한 온도에 기초하여 차량의 실내 온도를 자동으로 조절하여 쾌적한 환경을 유지해주는 FATC(Full Automatic Temperature Control) 시스템이 적용되고 있다. FATC 시스템(공조 시스템)은 사용자가 온도를 설정하면, 포토 센서 및 온도 센서를 이용하여 일사량, 외기 온도 및 실내 온도를 검출하고 각 센서의 검출값에 기초하여 공조 제어를 수행할 수 있다.
이러한 공조 시스템 개발 시 차량의 전면 유리 선팅 유무를 고려하지 않으므로, 차량의 전면 유리에 선팅이 되어 있는 경우, 전면 유리의 선팅으로 인해 포토 센서의 일사량 측정값에 오류가 발생하여 공조 제어에도 문제가 발생할 수 있다. 예컨대, 외기 온도가 낮으나 햇빛이 강하여 실내 온도가 적정함에도 불구하고 난방을 가동하여 불필요한 난방 에너지를 소모하게 된다. 또한, 전기차의 경우에는 불필요한 난방 에너지 소모로 실내 쾌적성 저하 및 전비 악화의 요인이 된다.
US 6622928 B2 US 7361875 B2
본 발명은 차량에 적용된 선팅(window tinting) 사양에 기반하여 포토 센서값을 보정하고 보정된 포토 센서값을 이용하여 실내 공조를 제어하는 공조 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 공조 제어 장치는 차량 실내로 입사되는 일사량을 검출하는 포토 센서 및 차량의 선팅 정보에 기반하여 보정 비율을 설정하고, 설정된 보정 비율을 이용하여 상기 포토 센서에 의해 검출되는 포토 센서값을 보정하고, 보정된 포토 센서값을 토대로 상기 차량의 실내 공조를 제어하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 선팅 정보는 선팅 유무, 선팅 제조사 또는 선팅지 종류 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는 상기 검출된 포토 센서값에 상기 보정 비율을 곱하여 상기 보정된 포토 센서값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는 상기 보정된 포토 센서값과 함께 외기 온도 또는 실내 온도 중 적어도 하나를 고려하여 공조 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로세서는 상기 보정된 포토 센서값에 기초하여 오토라이트 기능을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 포토 센서는 상기 차량의 전면 유리에 부착되거나 크래쉬패드 상단에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 보정 비율은 최초 선팅 후 또는 선팅 변경 후 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 공조 제어 방법은 차량의 선팅 정보에 기반하여 보정 비율을 설정하는 단계, 포토 센서를 이용하여 상기 차량의 실내로 입사되는 일사량에 따른 포토 센서값을 검출하는 단계, 상기 보정 비율을 이용하여 검출된 포토 센서값을 보정하는 단계, 및 보정된 포토 센서값을 토대로 상기 차량의 실내 공조를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 선팅 정보는 선팅 유무, 선팅 제조사 또는 선팅지 종류 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 포토 센서값을 보정하는 단계는 상기 검출된 포토 센서값에 상기 보정 비율을 곱하여 상기 보정된 포토 센서값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량의 실내 공조를 제어하는 단계는 상기 보정된 포토 센서값과 함께 외기 온도 또는 실내 온도 중 적어도 하나를 고려하여 공조 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공조 제어 방법은 상기 보정된 포토 센서값에 기초하여 오토라이트 기능을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 보정 비율을 설정하는 단계는 최초 선팅 후 또는 선팅 변경 후 상기 보정 비율을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량에 적용된 선팅(window tinting) 사양에 기반하여 포토 센서값을 보정하고 보정된 포토 센서값을 이용하여 실내 공조를 제어하므로, 선팅 유무에 상관없이 쾌적한 실내 공기 제어가 가능하며 불필요한 냉난방 에너지를 저감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 차량에 적용된 선팅 사양에 기반하여 보정된 포토 센서값을 이용하여 보다 정밀한 오토라이트 기능을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 공조 제어 장치를 도시한 블록구성도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 선팅 유무에 따른 포토 센서값을 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 듀얼 포토 센서 적용 예를 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 공조 설정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명과 관련된 공조 설정 화면을 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 공조 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 공조 제어 장치를 도시한 블록구성도이다. 도 2는 본 발명과 관련된 선팅 유무에 따른 포토 센서값을 도시한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 공조 제어 장치(100)는 포토 센서(photo sensors 또는 photodetectors)(110), 온도 센서(temperature sensors)(120), 사용자 인터페이스(Human Interface Device, HID)(130), 메모리(140), 공조장치(150) 및 프로세서(160)를 포함할 수 있다.
포토 센서(110)는 일사량을 측정(검출)할 수 있다. 포토 센서(110)는 빛 에너지를 전기 에너지(예: 전압)로 변환하여 출력할 수 있다. 포토 센서(110)는 차량의 전면 유리에 부착되거나 크래쉬패드(crash pad) 상단에 설치될 수 있다. 포토 센서(110)는 차량의 전면 유리를 통해 입사되는 일사량에 대응하는 전압을 출력할 수 있다. 포토 센서(110)는 일사량에 따른 전압을 출력하는데, 차량 선팅 유무에 따라 포토 센서값이 [표 1] 및 도 2에 도시된 그래프에서와 같이 달라질 수 있다. 즉, 차량의 전면 유리에 동일한 일사량이 입사되는 경우, 차량 선팅을 한 경우 검출된 포토 센서값이 차량 선팅을 안한 경우 검출된 포토 센서값보다 작다.
일사량 [W] 선팅 무 [V] 선팅 유 [V]
0 0 0
100 0.423 0.266
200 0.860 0.541
300 1.288 0.810
400 1.717 1.080
500 2.148 1.351
600 2.578 1.621
700 3.009 1.892
800 3.438 2.162
900 3.869 2.433
1000 4.299 2.703
온도 센서(120)는 차량의 실내측 및 실외측에 각각 설치되어 실내 온도 및 외기 온도를 측정(검출)할 수 있다. 온도 센서(120)는 열전쌍, 서미스터(thermistor), 저항온도 검출기(resistance temperature detectors, RTD), 또는 적외센 온도 센서 등의 온도 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.사용자 인터페이스(130)는 사용자와 상호작용하기 위한 입출력 장치일 수 있다. 사용자 인터페이스(130)는 사용자의 조작에 따른 데이터를 발생시킬 수 있고, 시각 정보, 청각 정보, 및/또는 촉각 정보 등을 출력할 수도 있다. 사용자 인터페이스(130)는 키보드, 키패드, 버튼, 스위치, 터치 패드, 터치 스크린, 디스플레이 및/또는 스피커 등을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(130)는 AVN(Audio, Video, Navigation) 또는 인포테인먼트(infotainment) 시스템 등으로 구현될 수 있다.
메모리(140)는 선팅(window tinting) 사양에 따른 보정 비율 즉, 튜닝 팩터(tuning factor)가 정의된 데이터베이스를 저장할 수 있다. 메모리(140)는 기 설정된 실내 온도 및 설정된 보정 비율 등을 저장할 수 있다. 메모리(140)는 프로세서(160)에 의해 실행되는 명령어들(instructions)을 저장하는 저장매체(non-transitory storage medium)일 수 있다. 메모리(140)는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SSD(Solid State Disk), SD 카드(Secure Digital Card), RAM(Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), EPROM(Erasable and Programmable ROM), 레지스터(register), eMMC(embedded multimedia card) 또는 UFS(universal flash storage) 등의 저장매체(기록매체) 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.
공조장치(150)는 차량 실내의 온도, 습도, 공기 청정도 및/또는 공기 흐름등을 조절할 수 있다. 공조장치(150)는 블로워 모터, 증발기, 히터 코어, 및/또는 템프도어 액츄에이터 등을 포함할 수 있다.
프로세서(160)는 공조 제어 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(160)는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), DSP(Digital Signal Processor), PLD(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), CPU(Central Processing unit), 마이크로컨트롤러(microcontrollers) 또는 마이크로프로세서(microprocessors) 등의 처리장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
프로세서(160)는 사용자에 의해 실내 온도가 설정되면 설정된 실내 온도를 기준으로 공조장치(150)를 제어하여 차량의 실내 온도를 조절할 수 있다. 프로세서(160)는 포토 센서(110) 및 온도 센서(120)에 의해 검출되는 일사량, 실내 온도 및/또는 외기 온도 중 적어도 하나를 토대로 차량 실내의 열부하를 산출할 수 있다. 프로세서(160)는 산출된 열부하를 기반으로 공조장치(150)를 제어하여 차량 실내의 공기 상태를 조절할 수 있다.
프로세서(160)는 포토 센서(110)를 이용하여 일사량을 검출할 때, 차량의 선팅 유무에 따라 검출된 일사량 즉, 포토 센서값을 보정할 수 있다. 프로세서(160)는 차량의 선팅 유무에 따라 포토 센서(110)에 의해 검출되는 포토 센서값의 보정 여부를 결정할 수 있다. 프로세서(160)는 차량에 선팅을 한 경우 포토 센서값 보정을 결정할 수 있다. 프로세서(160)는 차량에 선팅을 하지 않은 경우 포토 센서값 무보정을 결정할 수 있다.
프로세서(160)는 최초 선팅 후 또는 선팅 변경 후 차량에 적용된 선팅 사양 즉, 선팅 정보에 근거하여 보정 비율을 설정할 수 있다. 선팅 정보는 선팅 유무, 선팅 제조사(maker) 및/또는 선팅지(선팅 필름) 종류 등을 포함할 수 있다. 프로세서(160)는 사용자 인터페이스(130)로부터 출력되는 데이터(예: 사용자 입력)에 따라 공조 설정 모드로 진입하여 선팅 유무, 선팅 제조사 및/또는 선팅지 종류 등의 선팅 정보를 선택할 수 있다. 프로세서(160)는 메모리(140)에 저장된 데이터베이스를 참조하여 선택된 정보 즉, 사용자에 의해 입력된 선팅 정보에 대응하는 보정 비율을 설정할 수 있다.
프로세서(160)는 설정된 보정 비율을 이용하여 포토 센서(110)로부터 출력되는 포토 센서값을 보정할 수 있다. 프로세서(160)는 [수학식 1]을 이용하여 보정된 포토 센서값 SVcorrected을 연산할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, SVmeasured는 포토 센서(110)에 의해 측정된 포토 센서값이고, F는 보정 비율이다.
프로세서(160)는 보정된 포토 센서값을 기반으로 공조 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(160)는 외기 온도가 기준 온도 보다 낮으나 포토 센서(110)에 의해 측정되는 일사량이 기준치 이상으로 높은 경우 난방을 제한할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 듀얼 포토 센서 적용 예를 도시한 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, FATC(Full Automatic Temperature Control) 장치(200)는 공조 제어 장치로, 듀얼 포토 센서(dual photo sensor)를 이용하여 차량의 전면 유리를 통해 입사되는 일사량을 검출할 수도 있다. 듀얼 포토 센서는 제1 광다이오드(photodiode)(210) 및 제2 광다이오드(220)를 포함할 수 있다. 제1 광다이오드(210)는 운전석측에 설치되고, 제2 광다이오드(220)는 조수석측에 설치될 수 있다. 제1 광다이오드(210)의 캐소드(cathode)와 제2 광다이오드(220)의 캐소드는 서로 연결될 수 있다. FATC 장치(200)는 제1 광다이오드(210)와 제2 광다이오드(220)의 접점에 5V 전압을 인가할 수 있다. 제1 광다이오드(210)의 애노드(anode)와 제2 광다이오드(210)의 애노드에는 각각 풀다운(pull down) 저항이 연결될 수 있다. 풀다운 저항은 FATC 장치(200)로 입력되는 신호가 플로팅(floating)되는 것을 방지하기 위하여 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 공조 설정 방법을 도시한 흐름도이다. 도 5는 본 발명과 관련된 공조 설정 화면을 도시한 예시도이다.
프로세서(160)는 사용자의 요청에 따라 공조 설정 모드로 진입할 수 있다(S100). 프로세서(160)는 사용자 인터페이스(130)로부터 입력되는 사용자 입력에 따라 공조 설정 모드로 진입할 수 있다. 프로세서(160)는 공조 설정 모드 진입 시 도 5에 도시된 바와 같이 공조 설정 화면(300)을 디스플레이에 표시할 수 있다.
프로세서(160)는 사용자 인터페이스(130)를 통해 차량 선팅 정보를 입력 받을 수 있다(S110). 프로세서(160)는 공조 설정 화면(300)에서 사용자 입력에 따라 선팅 유무, 선팅 제조사 및/또는 선팅지 종류 등을 선택할 수 있다. 프로세서(160)는 선택된 정보를 선팅 정보로 입력 받을 수 있다.
프로세서(160)는 입력된 선팅 정보를 기반으로 보정 비율을 설정할 수 있다(S120). 프로세서(160)는 메모리(140)에 저장된 데이터베이스를 참조하여 선팅 정보에 대응하는 보정 비율을 결정할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 설정된 보정 비율을 메모리(140)에 저장할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 공조 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
프로세서(160)는 포토 센서(110)를 이용하여 포토 센서값을 검출할 수 있다(S200). 프로세서(160)는 차량에 전원이 공급되면 포토 센서(110)를 작동시켜 포토 센서값을 검출할 수 있다.
프로세서(160)는 기 설정된 보정 비율을 이용하여 검출된 포토 센서값을 보정할 수 있다(S210). 프로세서(160)는 포토 센서값에 기 설정된 보정 비율을 곱하여 보정된 포토 센서값을 산출할 수 있다.
프로세서(160)는 보정된 포토 센서값에 기반하여 공조 제어를 수행할 수 있다(S220). 프로세서(160)는 보정된 포토 센서값, 실내 온도 및/또는 외기 온도를 토대로 차량 실내의 공기 상태를 조절할 수 있다.
상기한 실시 예에서는 보정된 포토 센서값을 이용하여 공조 제어를 수행하는 것을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 보정된 포토 센서값을 이용하여 오토라이트(auto light) 기능을 구현할 수도 있다. 예를 들어, 조명 제어기는 보정된 포토 센서값이 임계치 미만이면 전조등을 켜고 보정된 포토 센서값이 임계치 이상이면 전조등을 끌 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 차량 실내로 입사되는 일사량을 검출하는 포토 센서; 및
    차량의 선팅 정보에 기반하여 보정 비율을 설정하고, 설정된 보정 비율을 이용하여 상기 포토 센서에 의해 검출되는 포토 센서값을 보정하고, 보정된 포토 센서값을 토대로 상기 차량의 실내 공조를 제어하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 선팅 정보는,
    선팅 유무, 선팅 제조사 또는 선팅지 종류 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 검출된 포토 센서값에 상기 보정 비율을 곱하여 상기 보정된 포토 센서값을 산출하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 보정된 포토 센서값과 함께 외기 온도 또는 실내 온도 중 적어도 하나를 고려하여 공조 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 보정된 포토 센서값에 기초하여 오토라이트 기능을 제어하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 포토 센서는,
    상기 차량의 전면 유리에 부착되거나 크래쉬패드 상단에 설치되는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 보정 비율은,
    최초 선팅 후 또는 선팅 변경 후 설정되는 것을 특징으로 하는 공조 제어 장치.
  8. 차량의 선팅 정보에 기반하여 보정 비율을 설정하는 단계;
    포토 센서를 이용하여 상기 차량의 실내로 입사되는 일사량에 따른 포토 센서값을 검출하는 단계;
    상기 보정 비율을 이용하여 검출된 포토 센서값을 보정하는 단계; 및
    보정된 포토 센서값을 토대로 상기 차량의 실내 공조를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 선팅 정보는,
    선팅 유무, 선팅 제조사 또는 선팅지 종류 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 포토 센서값을 보정하는 단계는,
    상기 검출된 포토 센서값에 상기 보정 비율을 곱하여 상기 보정된 포토 센서값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 차량의 실내 공조를 제어하는 단계는,
    상기 보정된 포토 센서값과 함께 외기 온도 또는 실내 온도 중 적어도 하나를 고려하여 공조 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 보정된 포토 센서값에 기초하여 오토라이트 기능을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 보정 비율을 설정하는 단계는,
    최초 선팅 후 또는 선팅 변경 후 상기 보정 비율을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 제어 방법.
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