CN116853271A - 用于车辆里程估计和生态路线规划的太阳负荷预测 - Google Patents

用于车辆里程估计和生态路线规划的太阳负荷预测 Download PDF

Info

Publication number
CN116853271A
CN116853271A CN202211293286.8A CN202211293286A CN116853271A CN 116853271 A CN116853271 A CN 116853271A CN 202211293286 A CN202211293286 A CN 202211293286A CN 116853271 A CN116853271 A CN 116853271A
Authority
CN
China
Prior art keywords
route
solar load
solar
host vehicle
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211293286.8A
Other languages
English (en)
Inventor
B·海格德
I·哈斯卡拉
S·考西克
张振芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN116853271A publication Critical patent/CN116853271A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/3453—Special cost functions, i.e. other than distance or default speed limit of road segments
    • G01C21/3469—Fuel consumption; Energy use; Emission aspects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/0097—Predicting future conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/14—Preventing excessive discharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00357—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles
    • B60H1/00385—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell
    • B60H1/00392—Air-conditioning arrangements specially adapted for particular vehicles for vehicles having an electrical drive, e.g. hybrid or fuel cell for electric vehicles having only electric drive means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/0075—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being solar radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models
    • B60H1/00764—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being a vehicle driving condition, e.g. speed
    • B60H1/00771—Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models the input being a vehicle driving condition, e.g. speed the input being a vehicle position or surrounding, e.g. GPS-based position or tunnel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642—Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878—Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00892—Devices specially adapted for avoiding uncomfortable feeling, e.g. sudden temperature changes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/51—Photovoltaic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/3407—Route searching; Route guidance specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/36—Input/output arrangements for on-board computers
    • G01C21/3691—Retrieval, searching and output of information related to real-time traffic, weather, or environmental conditions
    • G01C21/3694—Output thereof on a road map
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/36—Input/output arrangements for on-board computers
    • G01C21/3697—Output of additional, non-guidance related information, e.g. low fuel level
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/003—Load forecast, e.g. methods or systems for forecasting future load demand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/34—Cabin temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/60—Navigation input
    • B60L2240/66—Ambient conditions
    • B60L2240/662—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/60—Navigation input
    • B60L2240/66—Ambient conditions
    • B60L2240/665—Light intensity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/50—Control modes by future state prediction
    • B60L2260/52—Control modes by future state prediction drive range estimation, e.g. of estimation of available travel distance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/50—Control modes by future state prediction
    • B60L2260/54—Energy consumption estimation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/50—Control modes by future state prediction
    • B60L2260/56—Temperature prediction, e.g. for pre-cooling

Abstract

一种基于太阳负荷的系统包括存储器、太阳负荷预测模块和生态路线规划模块。存储器被配置成存储地图信息和环境信息。太阳负荷预测模块被配置成基于地图信息和环境信息来：（i）确定主车辆的路线；（ii）预测沿该路线的主车辆上的太阳负荷；以及（iii）基于所预测的太阳负荷来预测主车辆在该路线上有待消耗的能量的量。生态路线规划模块被配置成基于主车辆在该路线上有待消耗的能量的量来实现以下情况中的至少一个：（i）确定是否遵循该路线；或（ii）将该路线和在该路线上有待消耗的能量的所预测的量通知用户。

Description

用于车辆里程估计和生态路线规划的太阳负荷预测
技术领域
本发明涉及一种车辆里程估计和导航系统。
背景技术
本节中提供的信息用于一般性地介绍本公开的背景的目的。当前指定的发明人的在本节所描述的范围内的工作以及在提交时可能以其他方式不符合现有技术的描述的方面既不明确也不暗示地承认为现有技术与本公开对立。
本公开涉及一种车辆里程估计和导航系统。
车辆可包括用于推进目的的内燃机（ICE）和/或电动马达。传统车辆可包括ICE，其为推进目的而消耗燃料并且向车辆系统提供动力，诸如加热、通风和空调（HVAC）系统。混合动力电动车辆包括ICE和电池组两者，以用于向车辆系统提供动力。电动车辆使用一个或多个电池组向车辆系统提供动力。一个或多个电池组向各种车辆系统提供动力，该各种车辆系统包括推进系统、照明系统、信息娱乐系统、HVAC系统、制动系统、转向系统、自主控制系统、导航系统等。
发明内容
公开了一种基于太阳负荷的系统，并且该系统包括存储器、太阳负荷预测模块和生态路线规划模块。存储器被配置成存储地图信息和环境信息。太阳负荷预测模块被配置成基于地图信息和环境信息来：（i）确定主车辆的路线；（ii）预测沿该路线的主车辆上的太阳负荷；以及（iii）基于所预测的太阳负荷来预测主车辆在该路线上有待消耗的能量的量。生态路线规划模块被配置成基于主车辆在该路线上有待消耗的能量的量来实现以下情况中的至少一个：（i）确定是否遵循该路线，或（ii）将该路线和在该路线上有待消耗的能量的所预测的量通知用户。
在其他特征中，基于太阳负荷的系统进一步包括被配置成检测环境温度的温度传感器。生态路线规划模块被配置成基于环境温度从候选路线中选择路线。
在其他特征中，基于太阳负荷的系统进一步包括：温度传感器，其被配置成检测环境温度；以及里程估计模块，其被配置成如果遵循路线，则基于环境温度和主车辆上的所预测的太阳负荷来估计主车辆的里程。生态路线规划模块被配置成基于主车辆的所估计的里程来确定是否从候选路线中选择路线。
在其他特征中，里程估计模块被配置成基于主车辆在路线的至少一部分上的所预测的总能耗来估计主车辆的里程。所预测的总能耗包括在路线的至少一部分上由于太阳负荷而引起的能耗。
在其他特征中，基于太阳负荷的系统进一步包括里程估计模块，其被配置成基于主车辆上的所预测的太阳负荷来估计主车辆的里程。生态路线规划模块被配置成基于主车辆上的太阳负荷和主车辆的所估计的里程来实现以下情况中的至少一个：（i）确定是否遵循路线；或（ii）将该路线、在该路线上有待消耗的能量的量、和所估计的里程通知用户。
在其他特征中，基于太阳负荷的系统进一步包括车辆控制模块，其被配置成接收指示已选择路线的信号，并且自主控制主车辆的致动器以遵循该路线。
在其他特征中，太阳负荷预测模块被配置成预测针对多个候选路线的太阳负荷。生态路线规划模块被配置成基于下述方式来选择候选路线中的一个候选路线，即：候选路线中的哪一个候选路线具有由于太阳负荷或太阳负荷以外的负荷中的至少一个而引起的能耗的最小量。
在其他特征中，太阳负荷预测模块被配置成：（i）计算太阳能源相对于沿路线的主车辆的位置；以及（ii）基于以下情况来预测主车辆上的太阳负荷：（a）太阳能源的计算位置；（b）沿路线的主车辆一个或多个位置；以及（c）主车辆在一个或多个位置的一天中的一个或多个时间。
在其他特征中，太阳负荷预测模块被配置成：（i）预测太阳能源相对于沿路线的主车辆的位置；以及（ii）基于以下情况来预测主车辆上的太阳负荷：（a）太阳能源的所计算的位置；（b）沿路线的主车辆的一个或多个位置；以及（c）主车辆在该一个或多个位置的一天中的一个或多个时间。
在其他特征中，基于太阳负荷的系统进一步包括基于太阳负荷的控制模块，其被配置成预测太阳负荷对主车辆的影响包括主车辆车厢的热状态，并且主动地且在太阳负荷的所预测的变化之前控制车厢热致动器以补偿太阳负荷。
在其他特征中，太阳负荷预测模块被配置成基于天气条件、一天中的时间和一年中的季节来预测主车辆上的太阳负荷。
在其他特征中，太阳负荷预测模块被配置成基于太阳负荷模型来预测主车辆上的太阳负荷；以及基于车厢热能致动器模型来预测由于太阳负荷而引起的能耗。
在其他特征中，基于太阳负荷的系统进一步包括：乘客舒适度模块，其被配置成基于太阳负荷来测量和预测路线上的乘客舒适度指标值；以及热控制模块，其被配置成控制车厢热致动器，以基于太阳负荷和所测量和所预测的乘客舒适度指标值来调整主车辆的车厢温度。
在其他特征中，所测量和所预测的乘客舒适度指标包括等效均匀温度值、平均辐射温度值、预测平均投票值或车厢空气温度值中的至少一个。
在其他特征中，一种基于太阳负荷的方法包括：获取地图信息和环境信息并且将其存储在存储器中；基于地图信息和环境信息来确定主车辆的路线、预测沿该路线的主车辆上的太阳负荷、以及基于所预测的太阳负荷来预测主车辆在该路线上有待消耗的能量的量；以及基于主车辆在该路线上有待消耗的能量的量来实现以下情况中的至少一个：（i）确定是否遵循该路线；或（ii）将该路线和在该路线上有待消耗的能量的所预测的量通知用户。
在其他特征中，基于太阳负荷的方法进一步包括：检测环境温度；如果遵循路线，则基于环境温度和主车辆上的所预测的太阳负荷来估计主车辆的里程；以及基于环境温度和主车辆的所估计的里程来确定是否从候选路线中选择路线。
在其他特征中，基于太阳负荷的方法进一步包括基于主车辆在路线的至少一部分上的所预测的总能耗来估计主车辆的里程，其中所预测的总能耗包括在路线的至少一部分上由于太阳负荷而引起的能耗。
在其他特征中，基于太阳负荷的方法进一步包括：基于主车辆上的所预测的太阳负荷来估计主车辆的里程；以及基于主车辆上的太阳负荷和主车辆的所估计的里程来实现以下情况中的至少一个：（i）确定是否遵循路线；或（ii）将该路线、在该路线上有待消耗的能量的量、和所估计的里程通知用户。
在其他特征中，基于太阳负荷的方法进一步包括：接收指示已选择路线的信号；以及自主控制主车辆的致动器以遵循该路线。
在其他特征中，基于太阳负荷的方法进一步包括：预测针对多个候选路线的太阳负荷；以及基于以下方式来选择候选路线中的一个候选路线，即：基于候选路线中的哪一个候选路线具有由于太阳负荷或太阳负荷以外的负荷中的至少一个而引起的能耗的最小量。
此外，本发明还包括以下技术方案。
方案1. 一种基于太阳负荷的系统，包括：
存储器，其被配置成存储地图信息和环境信息；
太阳负荷预测模块，其被配置成基于所述地图信息和所述环境信息来：（i）确定主车辆的路线；（ii）预测沿所述路线的所述主车辆上的太阳负荷；以及（iii）基于所预测的太阳负荷来预测所述主车辆在所述路线上有待消耗的能量的量；以及
生态路线规划模块，其被配置成基于所述主车辆在所述路线上有待消耗的能量的量来实现以下情况中的至少一个：（i）确定是否遵循所述路线；或（ii）将所述路线和在所述路线上有待消耗的能量的所预测的量通知用户。
方案2. 根据方案1所述的基于太阳负荷的系统，进一步包括被配置成检测环境温度的温度传感器，
其中所述生态路线规划模块被配置成基于所述环境温度从多个候选路线中选择所述路线。
方案3. 根据方案1所述的基于太阳负荷的系统，进一步包括：
温度传感器，其被配置成检测环境温度；以及
里程估计模块，其被配置成如果遵循所述路线，则基于所述环境温度和所述主车辆上的所预测的太阳负荷来估计所述主车辆的里程，
其中所述生态路线规划模块被配置成基于所述主车辆的所估计的里程来确定是否从多个候选路线中选择所述路线。
方案4. 根据方案3所述的基于太阳负荷的系统，其中：
所述里程估计模块被配置成基于所述主车辆在所述路线的至少一部分上的所预测的总能耗来估计所述主车辆的里程；以及
所述所预测的总能耗包括在所述路线的至少一部分上由于太阳负荷而引起的能耗。
方案5. 根据方案1所述的基于太阳负荷的系统，进一步包括里程估计模块，其被配置成基于所述主车辆上的所预测的太阳负荷来估计所述主车辆的里程，
其中所述生态路线规划模块被配置成基于所述主车辆上的太阳负荷和所述主车辆的所估计的里程来实现以下情况中的至少一个：（i）确定是否遵循所述路线；或（ii）将所述路线、在所述路线上有待消耗的能量的量、和所述所估计的里程通知所述用户。
方案6. 根据方案1所述的基于太阳负荷的系统，进一步包括车辆控制模块，其被配置成接收指示已选择所述路线的信号，并且自主控制所述主车辆的致动器以遵循所述路线。
方案7. 根据方案1所述的基于太阳负荷的系统，其中：
所述太阳负荷预测模块被配置成预测针对多个候选路线的太阳负荷；并且
所述生态路线规划模块被配置成基于下述方式来选择所述多个候选路线中的一个候选路线，即：基于所述候选路线中的哪一个候选路线具有由于太阳负荷或太阳负荷以外的负荷中的至少一个而引起的能耗的最小量。
方案8. 根据方案1所述的基于太阳负荷的系统，其中所述太阳负荷预测模块被配置成：
（i）计算太阳能源相对于沿所述路线的所述主车辆的位置；以及
（ii）基于以下情况来预测所述主车辆上的所述太阳负荷：
（a）所述太阳能源的所计算的位置；
（b）沿所述路线的所述主车辆一个或多个位置；以及
（c）所述主车辆在所述一个或多个位置的一天中的一个或多个时间。
方案9. 根据方案1所述的基于太阳负荷的系统，其中所述太阳负荷预测模块被配置成：
（i）预测太阳能源相对于沿所述路线的所述主车辆的位置；以及
（ii）基于以下情况来预测所述主车辆上的所述太阳负荷：
（a）所述太阳能源的所计算的位置；
（b）沿所述路线的所述主车辆的一个或多个位置；以及
（c）所述主车辆在所述一个或多个位置的一天中的一个或多个时间。
方案10. 根据方案1所述的基于太阳负荷的系统，进一步包括基于太阳负荷的控制模块，其被配置成预测太阳负荷对所述主车辆的影响包括所述主车辆的车厢的热状态，并且主动地且在所述太阳负荷的所预测的变化之前控制车厢热致动器以补偿所述太阳负荷。
方案11. 根据方案1所述的基于太阳负荷的系统，其中所述太阳负荷预测模块被配置成基于天气条件、一天中的时间和一年中的季节来预测所述主车辆上的所述太阳负荷。
方案12. 根据方案1所述的基于太阳负荷的系统，其中：
所述太阳负荷预测模块被配置成基于太阳负荷模型来预测所述主车辆上的所述太阳负荷；并且
基于车厢热能致动器模型来预测由于太阳负荷而引起的能耗。
方案13. 根据方案1所述的基于太阳负荷的系统，进一步包括：
乘客舒适度模块，其被配置成基于所述太阳负荷来测量和预测所述路线上的乘客舒适度指标值；以及
热控制模块，其被配置成控制车厢热致动器，以基于所述太阳负荷和所测量的和所预测的乘客舒适度指标值来调整所述主车辆的车厢温度。
方案14. 根据方案13所述的基于太阳负荷的系统，其中所述所测量的和所预测的乘客舒适度指标包括等效均匀温度值、平均辐射温度值、所预测的平均投票值或车厢空气温度值中的至少一个。
方案15. 一种基于太阳负荷的方法，包括：
获取地图信息和环境信息并且将其存储在存储器中；
基于所述地图信息和所述环境信息，
确定主车辆的路线，
预测沿所述路线的所述主车辆上的太阳负荷，以及
基于所预测的太阳负荷来预测所述主车辆在所述路线上有待消耗的能量的量；以及
基于所述主车辆在所述路线上有待消耗的能量的量来实现以下情况中的至少一个：（i）确定是否遵循所述路线；或（ii）将所述路线和在所述路线上有待消耗的能量的所预测的量通知用户。
方案16. 根据方案15所述的基于太阳负荷的方法，进一步包括：
检测环境温度；
如果遵循所述路线，则基于所述环境温度和所述主车辆上的所预测的太阳负荷来估计所述主车辆的里程；以及
基于所述环境温度和所述主车辆的所估计的里程来确定是否从多个候选路线中选择所述路线。
方案17. 根据方案16所述的基于太阳负荷的方法，进一步包括基于所述主车辆在所述路线的至少一部分上的所预测的总能耗来估计所述主车辆的里程，其中所预测的总能耗包括在所述路线的至少一部分上由于太阳负荷而引起的能耗。
方案18. 根据方案15所述的基于太阳负荷的方法，进一步包括：
基于所述主车辆上的所预测的太阳负荷来估计所述主车辆的里程；以及
基于所述主车辆上的所述太阳负荷和所述主车辆的所估计的里程来实现以下情况中的至少一个：（i）确定是否遵循所述路线；或（ii）将所述路线、在所述路线上有待消耗的能量的量、和所估计的里程通知所述用户。
方案19. 根据方案15所述的基于太阳负荷的方法，进一步包括：
接收指示已选择所述路线的信号；以及
自主控制所述主车辆的致动器以遵循所述路线。
方案20. 根据方案15所述的基于太阳负荷的方法，进一步包括：
预测针对多个候选路线的太阳负荷；以及
基于以下方式来选择所述多个候选路线中的一个候选路线，即：基于所述多个候选路线中的哪一个候选路线具有由于太阳负荷或太阳负荷以外的负荷中的至少一个而引起的能耗的最小量。
本公开的进一步适用领域将从详细描述、权利要求和附图中变得明显。详细描述和具体示例仅旨在用于说明目的，并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
本公开将从详细描述和附图中得到更充分的理解，其中：
图1是根据本公开的包括基于太阳负荷的控制模块的车辆的示例的功能框图；
图2是根据本公开的基于太阳负荷的控制系统的示例的功能框图；
图3是根据本公开的基于太阳负荷进行操作的闭合反馈控制系统的功能框图；
图4是根据本公开的车厢热致动器能量模型的示例的功能框图；
图5是相对于路线上的车辆的太阳能源位置的示例三维曲线图；
图6是相对于车辆侧部的图5的太阳能源位置的示例二维曲线图；
图7包括相对于车辆的太阳能源位置、太阳负荷和能耗的示例曲线图；
图8是一天中不同时间内车辆上的太阳负荷的示例曲线图；
图9包括使用比例积分（PI）控制相比于使用根据本公开的预测控制的车厢温度和HVAC能耗相对于时间的示例曲线图；
图10展示了根据本公开的基于太阳负荷的方法的概述；
图11展示了根据本公开的时间轨迹方法；
图12展示了根据本公开的第一太阳负荷方法和第二太阳负荷方法；
图13展示了根据本公开的基于生态路线规划的方法；
图14展示了根据本公开的基于生态路线规划的自动选择方法；
图15展示了根据本公开的另一种基于太阳负荷的路线选择方法；
图16展示了根据本公开的基于太阳负荷的车厢热控制方法。
在附图中，可以重复使用附图标记来识别类似和/或相同的要素。
具体实施方式
控制车辆的操作的控制策略是最小化能耗。无论车辆的一个或多个能源是什么，都是如此。能耗可能受到太阳负荷的影响。太阳负荷是指由太阳能源（例如，太阳）提供给主车辆的内部车厢（以下简称“该车厢”或“车厢”）的热能的量。太阳负荷可以以瓦特（W）来衡量，并且取决于太阳能源相对于车辆的位置和高度，针对车厢的不同区域可能有不同的体验。高达~60%的内部HVAC系统负荷可能与太阳辐照相关联。太阳负荷基于一天中的时间、车辆的位置、车辆相对于物体（例如建筑物、树木、隧道等）的位置（经度和纬度坐标）、天气、季节、一天中的日期和时间等而变化。车辆上的太阳负荷基于太阳能源是否位于车辆上方或面向车辆的挡风玻璃、侧窗或阅读窗而变化。如果面向车辆的挡风玻璃，则太阳负荷通常是最高的，因为挡风玻璃具有车辆窗户的最大的表面积并且具有高透射率。可以通过对窗户着色或遮蔽来减少通过窗户的太阳负荷。在夜间，太阳负荷为零。
太阳负荷影响车辆的HVAC系统的操作。作为示例，HVAC系统可以被配置成维持车辆的车厢内的设定温度。太阳负荷可使车厢变热。在夏季，HVAC系统可以提高冷却水平以补偿温度的提高并且将车厢维持在设定温度。冷却水平的提高导致能耗水平的提高。在冬季由于车厢温度升高HVAC系统可以减少加热量。减少的加热量引起能耗水平的下降。这种类型的HVAC控制被称为反应性HVAC控制，并且不考虑太阳负荷，并且因此具有有限的能力以维持设定温度。在HVAC系统做出反应并且将车厢温度降回至设定温度之前，可能出现车厢温度的尖峰。而且，当太阳负荷急剧下降和/或突然停止时，HVAC系统在减少先前提供的较高水平冷却方面的反应可能会很慢。
车辆行驶的行程（或路线）越长，越多的太阳负荷就会对能耗产生显著影响。这取决于环境条件、一天中的时间、太阳能源相对于车辆的位置等。作为示例，车辆可能有从出发地到目的地的多个候选路线可供遵循。候选路线中的一个候选路线可能比另一个候选路线具有显著较少的太阳负荷。这种差异可能足够显著以需要基于太阳负荷来选择候选路线。这将在下面进一步描述。
本文中阐述的示例包括基于太阳负荷的系统。该系统确定当前的太阳负荷并且针对候选路线预测车辆上的未来太阳负荷并且基于所确定的和所预测的太阳负荷来控制车厢热致动器。系统还基于太阳负荷执行里程估计和生态路线规划。术语“生态路线规划”是指基于能耗选择车辆行驶的路线。
图1示出了包括基于太阳负荷的系统101的车辆100。车辆100可以是非自主、部分自主或完全自主的车辆。车辆100可以是非电动、混合动力或完全电动车辆。车辆100包括基于太阳负荷的系统101，该基于太阳负荷的系统包括车辆控制模块109、存储器110、传感器111、112、致动器（其示例在下面提到）和导航系统114。车辆100可以包括电源104、信息娱乐模块106和其他控制模块108。电源104包括一个或多个电池组（示出了一个电池组105）和控制电路107。模块106、108、109可以彼此通信并且经由一个或多个总线和/或网络接口113访问存储器110。
车辆控制模块109控制车辆系统的操作。车辆控制模块109可以包括模式选择模块115、参数调整模块116、基于太阳负荷的控制模块117以及其他模块。模式选择模块115可以选择车辆操作模式。参数调整模块116可用于调整车辆100的参数。基于太阳负荷的控制模块117基于太阳负荷执行车厢热控制操作、里程扩展操作和生态路线规划操作，如下文进一步描述。
太阳强度传感器111可以包括太阳辐射检测传感器，以用于检测车辆上和/或车辆中的一个或多个位置处的太阳辐射的强度和/或量。可以包括一个或多个太阳强度传感器111，并且其可以指示检测到的太阳强度和/或辐射水平的当前位置和时间戳。传感器112可以包括相机、缺陷检测传感器、温度传感器、加速度计、车辆速度传感器和/或其他传感器。
车辆100可以进一步包括显示器120、音频系统122和一个或多个收发器124。显示器120和/或音频系统122可用于向车辆操作员（或用户）指示用于车辆的候选路线和太阳负荷相关信息，诸如针对候选路线的太阳负荷量和/或由于针对候选路线的太阳负荷而引起的能耗量。在一种实施例中，对路线和包括由于太阳负荷而引起的能耗在内的对应的总能耗量进行显示，以供用户选择路线中的一个路线。显示器还可用于显示针对候选路线中的每个候选路线的里程估计。里程估计可以指例如对于每个所选路线车辆100能够行驶多少英里，在遵循每个路线后将剩余多少能量（或燃料），如果遵循路线车辆是否能够到达目的地等。
导航系统114包括全球定位系统（GPS）接收器128。GPS接收器128可以提供车辆的速度和/或车辆的方向（或航向）和/或全球时钟计时信息。GPS接收器还可以提供车辆位置信息和地图信息。地图信息可包括在起始位置（或出发地）和目的地之间行驶的候选路线。可以基于距离、交通水平等来提供候选路线。然后，基于太阳负荷的控制模块可以确定针对候选路线中的每个候选路线的太阳负荷，针对候选路线中的每个候选路线执行里程估计，并且基于太阳负荷选择候选路线中的一个候选路线，和/或将候选路线和对应的路线信息通知用户，以做出知情选择。
存储器110可以存储传感器数据130、车辆参数132、基于太阳负荷的应用程序134和其他应用程序136。基于太阳负荷的应用程序可以由基于太阳负荷的控制模块117实施。应用程序136可以包括由模块106、108、109执行的应用程序。尽管存储器110和车辆控制模块109被示为单独的装置，但存储器110和车辆控制模块109可以实施为单个装置。
车辆控制模块109可以根据由模块106、108、109、117设定的参数来控制对发动机140、转换器/发电机142、变速器144、窗/门系统150、照明系统152、座椅系统154、后视镜系统156、制动系统158、电动马达160和/或转向系统162的操作。车辆控制模块109可以基于从传感器111、112接收到的信号来设定参数中的一些。车辆控制模块109可以从动力源104接收动力，该动力可以提供给发动机140、转换器/发电机142、变速器144、窗/门系统150、照明系统152、座椅系统154、后视镜系统156、制动系统158、电动马达160和/或转向系统162等。车辆控制操作中的一些车辆控制操作可以包括解锁窗/门系统150的门，启用发动机140的燃料和火花，起动电动马达160，为系统150、152、154、156、158、162中的任一个系统提供动力，和/或执行本文中进一步描述的其他操作。
发动机140、转换器/发电机142、变速器144、窗/门系统150、照明系统152、座椅系统154、后视镜系统156、制动系统158、电动马达160和/或转向系统162可以包括由车辆控制模块109控制的致动器，以例如调整燃料、火花、空气流量、方向盘角度、油门位置、踏板位置、门锁、窗户位置、座椅角度等。该控制可以基于传感器111、112、导航系统114、GPS接收器128的输出以及存储在存储器110中的上述数据和信息。
车辆控制模块109可以确定各种参数，包括车辆速度、发动机速度、发动机扭矩、变速箱状态、加速度计位置、制动踏板位置、再生（充电）功率量、增压（放电）功率量、自动起动/停止放电功率量和/或其他信息。车辆控制模块109可以与控制电路107共享这种信息和车辆操作模式。控制电路107可以确定其他参数，诸如：每个源终端处的充电功率量；每个源终端处的放电功率量；源终端处的最大和最小电压；电源轨、电池、块、包和/或群组处的最大和最小电压；电池、块、包和/或群组的SOX值；电池、块、包和/或群组的温度；电池、块、包和/或群组的电流值；电池、块、包和/或群组的功率值等。控制电路107可以基于由车辆控制模块109和/或控制电路107确定的参数来确定电池的连接配置和对应的开关状态。在一种实施例中，车辆控制模块109和控制电路107被实施为单个控制模块。
基于太阳负荷的控制模块117可以基于太阳负荷来控制车厢热致动器170。车厢热致动器的示例在图2中示出。基于太阳负荷的控制模块117可以从控制电路107和/或传感器112接收信息，诸如电池组105的SOC、经由燃料液位传感器得到的剩余燃料量等。然后，基于太阳负荷的控制模块117可以基于该信息和所估计的能耗量来提供里程估计信息。
图2示出了基于太阳负荷的控制系统200的示例，该系统包括基于太阳负荷的控制模块117、存储器110和车厢热致动器170。基于太阳负荷的控制模块117可以包括太阳负荷预测模块202、预测性HVAC控制模块204、乘客舒适度模块206、里程估计模块208、生态路线规划模块210和热控制模块212。存储器110可以存储太阳负荷预测应用程序220、太阳负荷模型222、车厢热致动器（或负荷）模型224、乘客舒适度应用程序226、预测性HVAC控制应用程序228、里程估计应用程序230、生态路线规划应用程序232和其他信息236，该其他信息包括可用路线和基于太阳负荷的所估计的能耗值。
太阳负荷预测模块202可以执行太阳负荷预测应用程序220并且确定太阳负荷以及太阳负荷对车厢温度的影响。这一点可以基于太阳负荷模型222和车厢热致动器能量模型224。下文描述了确定太阳负荷的方法，并且该方法可由太阳负荷预测模块202实施。预测性HVAC控制模块204可以执行预测性HVAC控制应用程序228以控制车厢热致动器170。这种控制可以基于如下描述的太阳负荷。
基于太阳负荷的控制模块117可以操作作为行程能量预测装置，以用于估计用于车辆从第一位置（或出发地）到第二位置（或目的地）的能量的量。这可以基于太阳负荷预测、预测性HVAC消耗、和/或其他能耗值。作为示例，基于太阳负荷的控制模块117可以包括驾驶员模型，其用于所有驾驶员的导航和充电规划。行程能量预测值对所有驾驶员来说可能是相同的或不同的，并且基于不同的驾驶风格和变化的交通状况。基于太阳负荷的控制模块117可以指示车辆是否有足够的剩余能量进行不间断的行程，以及车辆在到达目的地之前是否需要沿路线充电。
基于太阳负荷的控制模块117可以实施分类的驾驶员模型、个性化（或特定于驾驶员的）驾驶员模型、以及用于准确估计总行程能量的能量估计算法。总行程能量可以基于基线驾驶员模型、动态驾驶模型、车厢热能模型、太阳负荷模型和/或本文中公开的其他模型和太阳负荷预测。基线驾驶模型捕捉在整个行程中以平均速度行驶且表现出平均加速度量的用于车辆驾驶员的能量。动态驾驶模型捕捉以下情况之间的差异：（i）与基线驾驶模型相关联的能量使用、以及（ii）与驾驶员的估计的和/或预测的驾驶相关联的能量使用。差异是由于相对于普通驾驶员而言驾驶员的不同驾驶风格和行为以及相对于预测的交通状况而言可能会有变化的路上交通状况。
基于太阳负荷的控制模块117可以实施递归算法，其学习个人驾驶员的加速、减速和超速行驶风格。提供动态驾驶模型作为学习到的驾驶风格和交通信息的函数。动态驾驶模型用于预测个人驾驶员针对给定路线的能量使用差异，这允许改进对主车辆将何时需要充电和/或是否有可能在不沿路线充电的情况下进行不间断行程的预测。用于个人驾驶员的能量使用可以指以下能量使用：当个人驾驶员直接驾驶车辆并且车辆没有在半自主或完全自主驾驶模式下操作时；当个人驾驶员在半自主驾驶模式下驾驶车辆时；和/或当个人在驾驶员座上并且车辆在完全自主驾驶模式下被驾驶时。
乘客舒适度模块206可以执行乘客舒适度应用程序226，以确定如下文进一步描述的基于太阳负荷的乘客舒适度水平。里程估计模块208可以执行里程估计应用程序230以提供对如本文中描述的候选路线的里程估计。
生态路线规划模块210可以执行生态路线规划应用程序232，以选择要遵循的路线和/或向用户提供路线信息以供如本文中描述的那样对路线进行知情选择。路线可以基于下述方式来选择，即：对候选路线的太阳负荷预测、候选路线的能耗、和/或如果遵循候选路线主车辆的所估计的里程。所估计的里程可以由里程估计模块208预测。热控制模块212可以提供车厢温度的开环和/或封闭控制。热控制模块212可以包括预测性HVAC控制模块204。
车厢热致动器170可以包括HVAC致动器240、车厢通风口马达242、车窗马达244、座椅温度致动器246、车窗玻璃和遮阳帘致动器248、天窗或顶窗马达250、辐射板加热器252、方向盘加热器254以及其他车厢热致动器256。HVAC致动器可以包括压缩机马达、冷凝器风扇马达、膨胀阀、蒸发器风扇马达等。车窗马达244可以是窗/门系统150的一部分。车窗玻璃和遮阳帘致动器248控制车窗透射率水平、色调水平、遮蔽水平等。车窗玻璃和遮阳帘致动器可以包括遮阳帘马达、着色电子装置、具有基于所施加的电流来改变透射率的活性层的车窗等。其他车辆致动器209可以包括其他车辆马达、阀等。
图3示出了基于太阳负荷进行操作的闭合反馈控制系统300。闭合反馈控制系统300包括：求和器302；热控制模块304；被控制以设定车厢308的温度的车厢热致动器306；传感器和/或装置310；扰动预测模块312，以及车厢温度估计模块314。
求和器302接收设定点（例如，目标车厢空气温度或其他目标舒适度指标）320和当前车厢空气温度322。求和器302从设定点320中减去当前车厢空气温度322，以提供误差324。目标舒适度指标可以是等效均匀温度（EHT）、所预测的平均投票（PMV）、平均辐射温度（MRT）或用于量化用户和/或乘客的舒适度水平的其他舒适度指标。PMV指标是指乘客在车厢的不同条件下的感觉（例如，稍凉或稍温暖）。PMV指标可以是-5.0和5.0之间的刻度，其中-5.0是非常冷，0是舒适，并且5.0是非常温暖。
热控制模块304基于误差324、性能指标330和约束条件332生成控制信号，以控制车厢热致动器306。车厢热致动器306可以包括图2的车厢热致动器170中的任一个。性能指标330包括例如：用于维持特别温度的能量的量；最小化误差324的量（或与设定点320的偏差量）；将误差维持在预定水平以下；等。约束条件332包括例如：防止与设定点320的偏差超过5%；防止使用比HVAC系统的冷凝器在给定时刻可以提供的更多的功率；限制空气流量在预定范围内；限制一个或多个车厢热致动器306的接通时间、占空比、频率、电流水平、电压水平和/或功率水平在预定范围内；等。
热控制模块304生成控制信号340以为了乘员舒适度而调整车厢温度和/或其中的装置。可生成控制信号340以补偿太阳负荷。控制信号340被提供给车厢热致动器306。车厢热致动器306被控制以设定车厢308的温度。热控制模块304可以尝试不同的HVAC控制致动，以确定误差324的情况并且然后挑选出包括车厢热致动器306的设定参数在内的最佳的致动控制。这由箭头342表示。热控制模块304被配置成改变车厢热致动器的状态，包括改变下述情况：排放口温度；冷凝器状态；空气流速；环境空气混合比；窗户的上光、着色和/或遮蔽状态；天窗状态；辐射板状态；座椅加温器状态；方向盘加热器状态等。
扰动预测模块312可以包括车厢扰动预测模型343和太阳负荷预测模型345。模型可以从传感器和/或装置310和/或本文中提及的其他装置接收各种信息，诸如太阳能源（例如太阳）相对于车辆的位置和高度、一天中的时间、天气状况信息（例如下雨、阴天、下雪、晴天、温度等）、路线信息、车辆航向、环境温度、车厢温度等。检测到的信息由箭头344表示。传感器和/或装置310可以包括图1中示出的传感器并且指示HVAC系统的状态、车厢热致动器的状态、车厢内区域的温度等。传感器和/或装置310的输出和/或状态由箭头346表示。装置可以指车厢热致动器306和/或HVAC系统的装置。
太阳负荷预测模型345被配置成，基于从传感器和/或装置310接收的信息和/或车厢热致动器306的状态，确定当前太阳负荷水平和/或针对路线预测未来太阳负荷水平。扰动预测模型343被配置成，基于接收到的信息来确定车厢内区域的当前温度并且预测温度在路线上的未来变化。这可以基于区域在车厢内的大小、形状、体积、阴影和位置。基于太阳负荷预测模型所提供的所预测的太阳负荷中的变化和/或基于传感器310的输出和/或车厢热致动器306的状态，车厢扰动预测模型343确定所预测的车厢温度。扰动预测模块312可以基于模型343、345的输出来输出当前和所预测的车厢温度347。
车厢温度估计模块314可以包括车厢热模型350，其将扰动预测模块312的输出与当前车厢空气温度或其他舒适度指标关联起来。车厢热模型350可以实施为车厢热致动器能量（或负荷）模型，如上文所描述并且在此处所提及的那样。车辆上的太阳负荷可以是太阳辐射对乘客舒适度指标的影响、太阳辐射对车厢空气温度的影响等。车厢热模型350可以是基于质量的车厢模型并且将从扰动预测模块312接收到的当前和所预测的车厢温度转换为一个或多个舒适度指标。
由闭合反馈控制系统300所提供的控制可以包括如所示出的反馈控制和/或前馈控制和/或补偿。闭合反馈控制系统300可以包括模型预测性控制、自适应控制和/或基于规则的控制。
图4示出了车厢热致动器能量模型400（可称为“HVAC能量模型”）的示例，其可接收车厢温度402、环境温度403、太阳负荷Qsolar、路线404和车辆车厢热参数406，并且输出HVAC和/或所消耗的车厢热致动器能量408的量。在一种实施例中，所消耗的车厢热能408等于所消耗的HVAC能量的量，表示为EHVAC。下面描述车厢热致动器能量模型400的简化示例，其中车厢热致动器能量模型400被实施为HVAC能量模型，并且由公式1-5表示。
车厢热容量C和车厢温度的时间导数的乘积由公式1表示，其中k是传热系数，Ta是环境温度，Tc是车厢温度，QHVAC是从HVAC到车厢的热量输入，并且Qsolar是太阳负荷，其取决于相对于车辆的太阳能源位置。太阳负荷传感器提供太阳负荷的当前值，但不提供未来某些时刻的预测性太阳负荷。然而，通过实施以下公开的方法来提供预测性太阳负荷。
　　　　　　　　　　（1）。
所消耗的瞬时HVAC功率PHVAC可由公式2表示，其中η是将电能（或功率）转化为热量的效率值。效率参数η可表示为HVAC控制期间热量输入到功率转换的可用效率表。
　　　　　　　　　　　　　　　（2）。
到车厢的热量输入QHVAC可由公式3表示，其中G是控制增益，并且Ts是设定点（例如，舒适度指标和/或温度设定点中的一者）。公式3是简单示例HVAC控制表示，以实现热平衡，从而将车厢温度维持在设定点。
　　　　　　　（3）。
瞬时HVAC功率PHVAC可由公式4表示。HVAC系统消耗的能量EHVAC可由公式5表示。
　　　　　　（4）
　　　　　（5）。
图5示出了在路线上相对于车辆的太阳能源位置的示例三维曲线图。该曲线图是相对于车辆的左侧和右侧以及相对于车辆的前部和后部的不同太阳能源位置的说明性示例。曲线图的三个轴线500、502、504是太阳能源相对于车辆的高度、左/右位置和前/后位置。箭头506表示车辆的航向。图6示出了图5的太阳能源位置相对于车辆侧部的示例二维曲线图。太阳能源位置由曲线图上的点表示。取决于车辆的航向，太阳能源的位置相对于车辆变化。
图7示出了太阳能源位置相对于主车辆、太阳负荷和能耗的示例曲线图700、702、704、706。曲线图700是太阳能源相对于车辆的方位角（或位置，以度为单位）的随时间的曲线图。曲线图702是太阳能源相对于车辆的高度的随时间的曲线图，以度为单位。曲线图704是太阳负荷的随时间的曲线图，以瓦特为单位。曲线图706是车厢温度的随时间的曲线图。
太阳负荷模型710、诸如本文中公开的太阳负荷模型中的一个太阳负荷模型可将方位角700的曲线图转换为太阳负荷曲线图704。各种太阳负荷模型可用于确定太阳负荷。车厢热模型712、诸如本文中公开的车厢热模型中的一个车厢热模型可将太阳负荷曲线图704转换为车厢温度曲线图706。各种车厢热模型可用于确定车厢温度并且基于应用、大小、形状、体积、周围材料、窗户大小等。车厢温度中的每个车厢温度都与HVAC能耗相关。
曲线图700包括第一时期720（其中太阳能源在车辆的左侧上）、第二时期722（其中太阳能源在车辆的前方）、第三时期724（其中太阳能源指向车辆的A柱）、以及第四时期726（其中太阳能源再次在车辆的前方）。曲线图706包括第一时期730，其中HVAC系统正在冷却车厢，然后太阳负荷发生变化并且在732处出现了温度尖峰。HVAC系统增加冷却，并且在另一个时期734期间车厢温度下降。所示出的车厢温度可以基于已知的路线、相对于车辆的所预测的太阳能源位置和模型710、712来进行预测。曲线图706展示了太阳负荷对车厢的示例影响。
图8示出了针对一天中不同时间的车辆上的太阳负荷的示例曲线图。该曲线图包括针对一天中四个不同时间的太阳负荷曲线800、802、804、806。在所示的示例中，一天中的时间是5:00 AM、8:00 AM、3:00 PM和5:00 PM。太阳负荷曲线800、802、804、806可以基于一天中的时间和所行驶的路线进行预测。通过窗户的太阳负荷可以用每平方米瓦特（或W/m2）表示，并且基于窗户的透射率和大小。
表1示出了针对一天中不同时间的以千焦耳（kJ）为单位的太阳负荷估计和以百分比为单位的对里程估计的贡献的示例。这些值可以是例如天窗。如图所示，太阳负荷估计值从清晨到上午晚些时候增加，在白天期间维持在类似水平，并且然后在接近傍晚时减少。类似地，太阳负荷对功耗并且因此对里程估计的相关联的贡献从清晨到上午晚些时候增加，在白天维持在类似水平，并且然后在接近傍晚时减少。贡献值与太阳负荷估计值直接相关。对太阳负荷的估计和核算改进了里程估计。
时间 太阳负荷估计（kJ） 对里程估计的贡献（%）
5:00 AM 29.2 0.1
8:00 AM 624.0 2.4
1:00 PM 600.0 2.3
5:00 PM 123.7 0.5
表1——一天中不同时间的太阳负荷和对里程估计的贡献。
表2示出了针对生态路线规划的太阳负荷预测的示例。表2包括以每分钟千焦耳（或kJ/min）为单位的太阳负荷估计和针对两个不同季节（冬季（例如0℃）和夏季（例如25℃））的HVAC能耗值。针对位置A（出发地）与位置B（目的地）之间可能采取的三种不同路线来提供这些值。第二路线的太阳负荷比第一路线更小。第三路线的太阳负荷比第二路线更小。
如果路线的长度相同并且行驶所花的时间量相同，那么冬季期间的HVAC能耗值将会从路线1到路线3增加，因为增加了加热。类似地，如果路线的长度相同并且行驶所花的时间量相同，那么夏季期间的HVAC能耗值将会因为空调量的减少而减少。然而，在该示例中，路线的长度不同并且所花的时间量也不同。在冬季路线1可能是最佳路线，而在夏季路线2可能是最佳路线。这是基于哪个路线具有最少的HVAC能耗量。基于太阳负荷的能耗值可能指示，如果能耗值并不基于太阳负荷，那么选择相同或不同的路线。
表2——针对路线1-3的太阳负荷和HVAC能耗。
图9示出了使用比例积分（PI）控制相比于使用预测控制的车厢温度和HVAC能耗相对于时间的示例曲线图。图9包括两个曲线图900、902，其中曲线图900包括PI温度控制曲线904、预测性温度控制曲线906，并且其中曲线图902包括PI车厢热量输入（或功耗）控制曲线908和预测性车厢热量输入（或功耗）控制曲线910。
由第一曲线图900可以看出，当实施预测性控制时，车厢温度的变化比不实施时要小。预测性控制允许热控制系统提前调整致动器操作，以补偿即将到来的太阳负荷的变化。例如，如果知道太阳负荷将减少并且是在冬季期间，那么可以在太阳负荷变化之前增加加热，以略微提高车厢温度，从而补偿即将到来的太阳负荷（并且因此由太阳负荷而引起的加热）的减少。
从第二曲线图902可以看出，由于太阳负荷预测控制，能耗的差别最小。相对于PI控制，当能量在时间上被消耗时太阳负荷预测控制可能会本质上变化。换句话说，可能会消耗完全相同量的能量，但使用预测性控制会提供更好的车厢舒适度性能。能耗节省可能与控制热控制致动器相关联，诸如辐射板、窗玻璃、遮阳帘和选择性分区HVAC控制。
表3示出了在以下情况下HVAC能耗与均方根误差（RMSE）车厢温度值的差异的示例：（i）没有生成太阳负荷估计值（被称为PI控制），（ii）执行预测性控制包括生成太阳负荷估计值以最小化设定点误差，以及（iii）执行预测性控制包括生成太阳负荷估计值以最小化能耗。预测性控制可以基于其他指标进行，诸如EHT、PMV和MRT，这可以增加预测性控制的益处。
表3——HVAC能耗和RMSE车厢温度值。
图10至图16的以下方法的操作可以迭代执行。尽管以下方法被示出为单独的方法，但方法中的一个或多个方法和/或来自单独方法的操作可以组合并且作为单个方法执行。尽管以下操作主要关于图1至图4的实施方式进行描述，但这些操作可被轻易地修改以应用于本公开的其他实施方式。
图10示出了基于太阳负荷的方法的概述。该方法可在1000处开始。在1002处，基于太阳负荷的控制模块117执行时间轨迹方法，其示例在图11中示出。执行时间轨迹方法以确定主车辆的可能的未来时间轨迹。
在1004处，太阳负荷预测模块202执行第一太阳负荷方法，以确定相对于沿可能的未来时间轨迹的主车辆的太阳能源位置。这些位置可以用方位角和高度来提供。在1006处，太阳负荷预测模块202执行第二太阳负荷方法，以预测针对未来时间轨迹在不同点和/或不同时间段期间主车辆和乘员上的太阳负荷。图12提供了在1004和1006处执行的太阳负荷方法的示例。在不同时间点的车辆上的所预测的太阳负荷可表示为，其中t 0是在出发地的初始时间，并且t ph 是未来的预测水平线时间。在一种实施例中，所预测的太阳负荷也基于车厢热模型和环境条件，诸如天气条件。
作为示例，方法13和16可以在操作1006之后执行。
图11示出了可以在1100处开始的时间轨迹方法。在1102处，太阳负荷预测模块202可以确定是否已知路线。如果是，则执行操作1104，否则可执行操作1106。
在1104处，太阳负荷预测模块202获得路线的全球导航卫星系统（GNSS）位置轨迹，包括主车辆的纬度和经度信息。这可以从导航系统114收集。
在1106处，太阳负荷预测模块202基于当前主车辆位置（或地点）、主车辆航向、地图信息或已知的主车辆目的地中的至少一者来估计最可能的路线。该路线可以是通往目的地途中的短途路线或部分路线。例如，太阳负荷预测模块202可以基于地图信息知道主车辆将要继续沿道路行驶给定的时间段。作为另一示例，路线估计可以基于主车辆和/或在同一位置行驶的其他车辆的历史数据以及主车辆采取某些路径的概率。历史数据可以包括驾驶员在一天中的该时间的历史行为和/或在该位置的过去行为。路线估计也可以基于当前条件和是否有任何路障（例如，事故）等。
在1108处，太阳负荷预测模块202获得速度限制、交通速度、历史上的主车辆和其他车辆速度，以及GNSS位置数据点之间的路段的长度。在1110处，太阳负荷预测模块202基于路线的长度和主车辆的行驶速度针对该方法的当前迭代来计算沿关注路线的每个路段的横贯时间。
在1112处，太阳负荷预测模块202基于路线的长度和行驶速度来计算横贯每个路段的时间。在1114处，太阳负荷预测模块202集合沿路线且与路段相关联的GNSS位置的时间轨迹。
在1116处，太阳负荷预测模块202确定是否要遵循另一路线。如果是，可以执行操作1102，否则该方法可以在1118处结束。该方法可以在1118处结束。
图12示出了第一太阳负荷方法1202和第二太阳负荷方法1204。这些方法可针对每个可用的关注路线执行和/或通过执行图11的方法来确定。第一太阳负荷方法可在1200处开始。在1202A处，太阳负荷预测模块202基于时间、纬度和经度信息作为时间的函数来获得针对路线的GNSS位置轨迹。
在1202B处，太阳负荷预测模块202计算相对于标准参照物的太阳能源位置，诸如相对于真北参照物的方位角和高度。作为示例，当路线已知时，可以基于一天中的时间、季节和地图信息来确定太阳的位置和高度。
在1202C处，太阳负荷预测模块202基于GNSS位置和道路等级，计算车辆的航向和主车辆相对于标准参照物的斜度。这可包括主车辆相对于真北参照物的方位角和高度。
在1204A处，太阳负荷预测模块202将太阳能源位置的坐标变换为车辆坐标系，以计算相对于主车辆的太阳能源位置。在1204B处，太阳负荷预测模块202确定当前的环境条件，包括天气条件（例如云层覆盖、下雨、晴天、下雪、阳光充足等）。
在1204C处，太阳负荷预测模块202可以从一个或多个太阳强度传感器111接收一个或多个太阳强度信号。太阳强度传感器111的输出指示了当前时间内可预期的太阳负荷。太阳负荷模型可被调整用于：（i）为当前时间提供与一天中的当前时间的当前太阳负荷匹配的值，以及（ii）调整未来预测的太阳负荷值。
在1204D处，太阳负荷预测模块202基于环境条件和车辆状态调整主车辆的太阳负荷模型。车辆状态可以指例如窗户的状态、窗户的上光水平（或着色水平）、屏幕状态水平等。车辆状态可以动态地改变。车厢热致动器的状态可被监测以确定车辆状态。在1204E处，太阳负荷预测模块202基于环境条件使用主车辆的太阳负荷模型来计算主车辆上的太阳负荷。该方法可在1206处结束或针对另一路线重复。
图13示出了一种基于生态路线规划的方法。在1300处，太阳负荷预测模块202确定累积的太阳负荷和在确定的未来时间轨迹（或可用路线）上与太阳负荷相关联的主车辆的能耗。在1302处，太阳负荷预测模块202估计主车辆在可用路线上的总能耗，包括与太阳负荷相关联的能耗。
在1304处，生态路线规划模块210确定是否启用了自动路线选择。如果是，则执行操作1306，否则执行操作1308。在1306处，生态路线规划模块210执行生态路线规划方法以至少基于能耗来选择路线。生态路线规划方法的示例在图14中示出。
在1308处，生态路线规划模块210通知主车辆操作员（或用户）可能的路线和对应的能耗值。然后，用户可以在1310处选择路线中的一个路线。这允许用户在选择路线中的一个路线时做出知情的决定。
在1312处，车辆控制模块109然后可以基于所选的路线执行自主和/或引导操作。车辆控制模块109可以控制车辆系统以自主地遵循所选的路线和/或向用户提供引导以遵循所选的路线。例如，该引导可以包括可听的和/或视频导航信号。在操作1312之后，基于太阳负荷的控制模块117可以返回到图10的操作1002。
图14示出了一种基于生态路线规划的自动选择方法。该方法可在1400处开始。在1402处，基于太阳负荷的控制模块117和/或太阳负荷预测模块202获得主车辆的出发地和目的地（OD）对以及一天中的当前时间。
在1404处，基于太阳负荷的控制模块117和/或太阳负荷预测模块202为OD对生成N个候选路线，如上面类似地描述的那样。
在1406处，基于太阳负荷的控制模块117和/或太阳负荷预测模块202执行时间轨迹方法，以取决于该操作的迭代来确定沿候选路线（被称为当前候选路线）中的第一个或下一个候选路线的主车辆位置（或地点）的时间轨迹。这可以包括执行图11的方法。
在1408处，太阳负荷预测模块202执行第一太阳负荷方法，以确定太阳能源相对于沿当前候选路线的主车辆的位置。这可以包括图12的方法的操作1202。
在1410处，太阳负荷预测模块202执行第二太阳负荷方法，以基于沿当前候选路线的太阳能源的所预测的位置来确定主车辆上的太阳负荷。这可以包括执行图12的操作1204。
在1412处，生态路线规划模块210估计与太阳负荷相关的能耗。这基于太阳能源的位置、环境条件、车辆状态信息等。
在1414处，生态路线规划模块210计算和/或确定当前候选路线的其他指标，包括总能耗、当前候选路线的行程时间和环境温度。
在1416处，生态路线规划模块210将当前候选路线的由于太阳负荷而引起的所估计的能耗以及其他指标存储在图1的存储器110中。其他指标可以包括总能耗、行程时间（或行程持续时间）和环境温度。
在1418处，生态路线规划模块210确定是否存在另一候选路线。如果是，则可以执行操作1406，否则可以执行操作1420。
在1420处，生态路线规划模块210可以基于相应的指标（包括由太阳负荷而引起的所估计的能耗量和其他指标）对候选路线进行排序。每个路线的由太阳负荷而引起的能耗可以添加到该路线的所预测的有待消耗的能量的其他量，以提供该路线的能耗总量。
在1422处，生态路线规划模块210选择具有最佳指标的路线中的一个路线，同时考虑到由于太阳负荷而消耗的能量的量。该选择可包括基于重要性对指标进行加权。在一种实施例中，选择具有最小能耗量的路线。在另一种实施例中，使用更复杂的决策逻辑以选择下述路线，该路线需要最小时间量，同时最小化能耗，并且同时在整个行程中维持高水平的用户舒适度。可以基于该路线的总能耗、行驶距离、行程持续时间、速度限制等来选择路线。
在1424处，车辆控制模块109然后可以基于所选的路线来执行自主和/或引导操作。车辆控制模块109可以控制车辆系统以自主地遵循所选的路线和/或向用户提供引导以遵循所选的路线。例如，该引导可以包括可听的和/或视频导航信号。在操作1424之后，该方法可以在1426处结束。
图15示出了另一种基于太阳负荷的路线选择方法。该方法可在1500处开始。在1502处，太阳负荷预测模块202预测候选路线的太阳负荷，如上面描述。
在1504处，基于太阳负荷的控制模块117确定环境（或外部）温度是否低于预定温度（例如，65℉）。如果是，则可执行操作1506，否则可执行操作1508。
在1506处，生态路线规划模块210可以选择具有最高总太阳负荷的候选路线中的一个候选路线。生态路线规划模块210可以选择具有高的总太阳负荷（不一定是最高的）并且满足其他标准诸如时间约束、能耗约束等的候选路线中的一个候选路线。
在1508处，生态路线规划模块210选择具有最低总太阳负荷的候选路线。生态路线规划模块210可以选择具有低的总太阳负荷（不一定是最低的）并且满足其他标准诸如时间约束、能耗约束等的候选路线中的一个候选路线。
在1510处，车辆控制模块109然后可以基于所选路线的执行自主和/或引导操作。车辆控制模块109可以控制车辆系统以自主地遵循所选的路线和/或向用户提供引导以遵循所选的路线。例如，该引导可以包括可听的和/或视频导航信号。在操作1510之后，该方法可以在1512处结束。
图16示出了一种基于太阳负荷的车厢热控制方法。在1600处，基于太阳负荷的控制模块117可以经由温度传感器测量车厢温度和环境温度。在1602处，基于太阳负荷的控制模块117可以从太阳强度传感器111接收一个或多个太阳强度信号。
在1604处，预测性HVAC控制模块204和/或热控制模块304可以基于车厢热致动器能量模型224计算太阳负荷对主车辆和主车辆车厢内区域中的乘客的影响。
在1606处，预测性HVAC控制模块204和/或热控制模块304确定是否使用预测性控制。如果是，则执行操作1608，否则执行操作1614。作为示例，当没有太阳负荷（是夜间）、预测性控制被禁用或太阳负荷已知时，可以不执行预测性控制。
在1608处，扰动预测模块312从当前的时间步和在预定的预测水平线Tph上预测太阳负荷的影响。预定的预测水平线Tph大于零。太阳负荷的影响可以是对乘客舒适度和车厢温度的影响。太阳负荷的影响也可以是用于衡量控制目标的指标。
在1610处，预测性HVAC控制模块204和/或热控制模块304针对所预测的时间水平线Tph操作包括HVAC系统的车厢热致动器以实现目标控制目标。目标控制目标可以是例如将车厢内的温度维持在目标设定点的相应的预定范围内。目标控制目标可以包括控制车厢热致动器，以将座椅、方向盘和/或用户接触的其他物品的温度维持在目标设定点的预定范围内。
在1612处，预测性HVAC控制模块204和/或热控制模块304将用于维持目标控制目标的当前车厢热致动器和HVAC控制参数从预定控制水平线Tch上的当前时间步投射到所投射的未来时间点（或未来时间步）。预定的控制水平线Tch大于零。
预测性和控制水平线Tph和Tch可用于提供在该方法的每次迭代期间被调整的两个移动窗口。当移位时，现在在窗口之外的先前预测被丢弃，并且为未来的时刻生成新的预测。这使得在该方法的每次迭代期间的计算量最小化。当窗口被移位时，时间零点（或当前时间）被移位到新的当前时间，并且预测值同样被移位。模型可用于预测，其中提供某些输入以计算所预测的输出值。然后，针对时间步的输出值可以针对后续时间步用作模型的输入。当提供相同的输出值时，那么可以不生成和/或不保存新的值。
作为示例，太阳的位置可能在接下来的五分钟内相对于主车辆发生变化，并且可能需要增加冷却以维持目标车厢温度。如果没有太阳负荷的预测，则系统可能仅是反应性的，并且当车厢的温度提高时，系统会做出反应并且增加冷却。当启用预测性控制时，系统意识到由于在所预测的时间水平线Tph上太阳负荷的预测因此太阳负荷即将增加。然后，系统可以在太阳负荷增加之前增加冷却，以帮助在太阳负荷变化期间并且随时间推移维持较平坦的车厢温度曲线。
预测性控制可以包括预测在Tph时期期间车厢温度将如何随着车厢热致动器控制变化。这可以基于考虑到进入车厢中的HVAC系统空气流速和温度的模型。基于此，实际控制可以被调整以最小化车厢温度的变化。预测性控制可以确定要调整以满足一个或多个控制目标的不同的控制决策和/或致动器的数量。预测性控制可以尝试不同的HVAC控制致动，以确定例如图3的误差会发生什么并且然后选择一组最佳的HVAC控制致动。控制目标还可以包括最小化用于维持温度的能量的量和/或最小化与一个或多个设定点的偏差量。
HVAC能量模型400可以接收当前状态的反馈并且结合来自控制模块的输入和来自预测模型的未来预测。如果太阳负荷将要在时间段内维持相同，则HVAC能量模型400可以忽略该时间段内的太阳负荷预测。如果太阳负荷将要发生变化，那么HVAC能量模型400可以考虑太阳负荷预测。热控制模块212和/或基于太阳负荷的控制模块117可以确定太阳负荷将要发生变化，并且改变控制逻辑以满足预定的约束条件。
在1614处，预测性HVAC控制模块204和/或热控制模块304引入控制增益以补偿在当前时间步的太阳负荷。这可以包括例如如果在冬季则提供更少或更多的加热，或者如果在夏季则提供更少或更多的冷却。该增益可应用于控制车厢热致动器包括HVAC致动器。在1616处，预测性HVAC控制模块204将车厢热致动器控制包括HVAC控制应用于图2的车厢热致动器170。这可以包括对主车辆的车厢内的不同区域进行基于HVAC区域的选择性控制。图10的操作1002可以在操作1616之后执行。
以下示例可在图16的方法期间实施。以下示例包括具有太阳负荷的预览（或预测）的HVAC预测性控制。可以执行HVAC预测性控制以基于所预测的太阳负荷来最小化指标。如果该指标是性能指标诸如温度偏差，那么可以使用，其中G是一组控制增益（控制策略），其使针对给定预测水平线的性能指标最小化。如果该指标是性能指标诸如能耗，那么可以使用/>。优化的控制增益G可以应用于HVAC系统，如公式7所表示，其中T S 是设定点温度。
　　　　　　　　（7）。
图10至图16的上述操作意为说明性示例。这些操作可以取决于应用按顺序、同步、同时、连续、在重叠的时间段期间或以不同的次序执行。而且，取决于事件的实施方式和/或顺序，操作中的任一个操作都可以不执行或跳过。
由未来的太阳负荷而引起的车辆的里程估计的不确定性问题通过预测在预期的路线上的车辆上的太阳负荷来解决，如本文中公开的那样。可以在不使用太阳强度和/或辐射传感器的情况下确定太阳负荷。太阳负荷的预测可以基于：车辆位置；太阳能源位置预测；太阳能源的当前确定的位置；车辆车厢热模型；天气和其他环境参数；以及本文中公开的其他预测、参数和模型。所公开的方法可以用作指标以进行生态路线规划决策。较低的太阳负荷不确定性有助于实现更好的车厢温度控制（与设定点的温度偏差减少~60%）、HVAC系统中的效率提高（例如，0.4-1.00%的HVAC能量节省）。这在太阳负荷预测的误差高达±10%的情况下也是如此。
上述示例包括预测性控制和反应性控制两者，以实现能量效率、车厢舒适度并且限制组件磨损。太阳负荷预测和对应的预测性控制有助于维持乘客的舒适度同时不增加能量使用。通过生态路线规划和改进的里程预测也提供了能量节省。预测性太阳负荷用于预测HVAC系统和车厢热致动器的能耗，继而改进车辆里程估计的准确性。上述示例包括通过车辆和车厢热系统的数学和/或数据驱动模型来量化能耗，这些模型包括但不限于：车厢热控制；致动器；热流；太阳辐射效应；初始条件；历史数据；环境温度；驾驶模式；路线特征（诸如道路等级、速度限制、平均速度限制、平均行驶速度等）；用户偏好；以及其他车辆、路线和环境条件。示例包括在通往目的地的候选路线上确定HVAC系统的所预测的太阳负荷和能耗，并且然后选择候选路线中的最有效的候选路线，以优化一个或多个给定指标，包括成本指标（例如，能耗）。能量效率可被量化为达到和维持车厢热系统的目标状态的能量。对于每个候选路线，太阳负荷对主车辆能耗的影响与影响能耗的其他指标一起被计算。
上述描述实质上仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广义教导可以以多种形式实施。由于在研究附图、说明书和所附权利要求时其他的修改将变得明显，因此尽管本公开包括特别示例但本公开的真正范围不应如此限制。应该理解的是，方法内的一个或多个步骤可以以不同的顺序（或同时）执行而不改变本公开的原理。此外，尽管上面描述了实施例中的每个实施例具有某些特征，但关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个特征可以在其他实施例的任一个实施例中的特征中实施和/或与该特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施例并不是相互排斥的，并且一个或多个实施例的相互置换仍然在本公开的范围内。
元件之间（例如，模块、电路元件、半导体层等之间）的空间和功能关系使用各种术语进行描述，包括“连接”、“啮合”、“耦接”、“相邻”、“旁边”、“在顶部上”、“上面”、“下面”和“设置”。除非明确描述为“直接的”，否则当在上述公开中描述第一元件和第二元件之间的关系时，该关系可以是第一元件与第二元件之间不存在其他介入元件的直接关系，但也可以是第一元件与第二元件之间存在一个或多个介入元件（要么空间上要么功能上）的间接关系。如本文中所用，短语A、B和C中的至少一个应解释成意为使用非排他性逻辑或（OR）的逻辑（A或B或C），而不应解释成意为“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在附图中，如箭头所指示的箭头方向一般表明图示感兴趣的信息（诸如数据或指令）的流动。例如，当元件A和元件B交换各种信息，但从元件A传输到元件B的信息与图示相关时，箭头可以从元件A指向元件B。该单向箭头并不意味着没有其他信息从元件B传输到元件A。此外，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可以向元件A发送对信息的请求或接收确认信息。
在本申请中，包括下面的定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以是指、是其一部分或包括：专用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器电路（共享的、专用的或组）；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路（共享的、专用的或组）；提供所描述功能的其他合适的硬件部件；或上述中的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。
模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接到局域网（LAN）、互联网、广域网（WAN）或它们组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路所连接的多个模块之间。例如，多个模块可以允许负荷平衡。在进一步的示例中，服务器（也称为远程，或云）模块可以代表客户端模块完成一些功能。
如上所使用，术语代码可包括软件、固件和/或微代码，并且可指程序、例行公式、函数、类、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包括执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语组处理器电路包括与另外的处理器电路组合执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器电路。对多个处理器电路的提及包括在分立管芯上的多个处理器电路、在单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个内核、单个处理器电路的多个线程或上述的组合。术语共享存储器电路包括存储了来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器电路。术语组存储器电路包括存储器电路，其与附加存储器组合存储来自一个或多个模块的一些或全部代码。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。本文使用的术语计算机可读介质不包括通过介质（诸如在载波上）传播的暂时性电信号或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可被认为是有形的和非暂时性的。非暂时性的、有形的计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路（诸如闪存存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩码只读存储器电路）、易失性存储器电路（诸如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路）、磁存储介质（诸如模拟或数字磁带或硬盘驱动）和光存储介质（诸如CD、DVD或蓝光光盘）。
本申请中所描述的设备和方法可以由通过专用计算机部分或全部实施，该专用计算机通过配置通用计算机以执行计算机程序中所包括的一个或多个特别功能来创建。上面描述的功能块、流程图组件和其他元件用作软件规范，其可以通过熟练技术人员或程序员的常规工作来转化为计算机程序。
计算机程序包括处理器可执行的指令，该指令存储在至少一种非暂时性的有形计算机可读介质上。计算机程序还可以包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可以包括：与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统（BIOS）、与专用计算机的特别装置交互的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。
计算机程序可包括：（i）有待解析的描述性文本，诸如HTML（超文本标记语言）、XML（可扩展标记语言）或JSON（JavaScript对象符号）；（ii）汇编代码；（iii）由编译器从源代码生成的对象代码；（iv）用于由解释器执行的源代码；（v）用于由即时编译器编译和执行的源代码等。仅举例说明，源码可以使用来自包括以下的语言的语法进行编写：C、C++、C#、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5（超文本标记语言第五次修订版）、Ada、ASP（动态服务器页面）、PHP（PHP：超文本预处理器）、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、VisualBasic®、Lua、MATLAB、SIMULINK和Python®。

Claims (10)

1.一种基于太阳负荷的系统，包括：
存储器，其被配置成存储地图信息和环境信息；
太阳负荷预测模块，其被配置成基于所述地图信息和所述环境信息来：（i）确定主车辆的路线；（ii）预测沿所述路线的所述主车辆上的太阳负荷；以及（iii）基于所预测的太阳负荷来预测所述主车辆在所述路线上有待消耗的能量的量；以及
生态路线规划模块，其被配置成基于所述主车辆在所述路线上有待消耗的能量的量来实现以下情况中的至少一个：（i）确定是否遵循所述路线；或（ii）将所述路线和在所述路线上有待消耗的能量的所预测的量通知用户。
2.根据权利要求1所述的基于太阳负荷的系统，进一步包括被配置成检测环境温度的温度传感器，
其中所述生态路线规划模块被配置成基于所述环境温度从多个候选路线中选择所述路线。
3. 根据权利要求1所述的基于太阳负荷的系统，进一步包括：
温度传感器，其被配置成检测环境温度；以及
里程估计模块，其被配置成如果遵循所述路线，则基于所述环境温度和所述主车辆上的所预测的太阳负荷来估计所述主车辆的里程，
其中所述生态路线规划模块被配置成基于所述主车辆的所估计的里程来确定是否从多个候选路线中选择所述路线。
4. 根据权利要求3所述的基于太阳负荷的系统，其中：
所述里程估计模块被配置成基于所述主车辆在所述路线的至少一部分上的所预测的总能耗来估计所述主车辆的里程；以及
所述所预测的总能耗包括在所述路线的至少一部分上由于太阳负荷而引起的能耗。
5.根据权利要求1所述的基于太阳负荷的系统，进一步包括里程估计模块，其被配置成基于所述主车辆上的所预测的太阳负荷来估计所述主车辆的里程，
其中所述生态路线规划模块被配置成基于所述主车辆上的太阳负荷和所述主车辆的所估计的里程来实现以下情况中的至少一个：（i）确定是否遵循所述路线；或（ii）将所述路线、在所述路线上有待消耗的能量的量、和所述所估计的里程通知所述用户。
6.根据权利要求1所述的基于太阳负荷的系统，进一步包括车辆控制模块，其被配置成接收指示已选择所述路线的信号，并且自主控制所述主车辆的致动器以遵循所述路线。
7. 根据权利要求1所述的基于太阳负荷的系统，其中：
所述太阳负荷预测模块被配置成预测针对多个候选路线的太阳负荷；并且
所述生态路线规划模块被配置成基于下述方式来选择所述多个候选路线中的一个候选路线，即：基于所述候选路线中的哪一个候选路线具有由于太阳负荷或太阳负荷以外的负荷中的至少一个而引起的能耗的最小量。
8. 根据权利要求1所述的基于太阳负荷的系统，其中所述太阳负荷预测模块被配置成：
（i）计算太阳能源相对于沿所述路线的所述主车辆的位置；以及
（ii）基于以下情况来预测所述主车辆上的所述太阳负荷：
（a）所述太阳能源的所计算的位置；
（b）沿所述路线的所述主车辆一个或多个位置；以及
（c）所述主车辆在所述一个或多个位置的一天中的一个或多个时间。
9. 根据权利要求1所述的基于太阳负荷的系统，其中所述太阳负荷预测模块被配置成：
（i）预测太阳能源相对于沿所述路线的所述主车辆的位置；以及
（ii）基于以下情况来预测所述主车辆上的所述太阳负荷：
（a）所述太阳能源的所计算的位置；
（b）沿所述路线的所述主车辆的一个或多个位置；以及
（c）所述主车辆在所述一个或多个位置的一天中的一个或多个时间。
10.根据权利要求1所述的基于太阳负荷的系统，进一步包括基于太阳负荷的控制模块，其被配置成预测太阳负荷对所述主车辆的影响包括所述主车辆的车厢的热状态，并且主动地且在所述太阳负荷的所预测的变化之前控制车厢热致动器以补偿所述太阳负荷。
CN202211293286.8A 2022-03-23 2022-10-21 用于车辆里程估计和生态路线规划的太阳负荷预测 Pending CN116853271A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/701797 2022-03-23
US17/701,797 US20230304811A1 (en) 2022-03-23 2022-03-23 Solar-load prediction for vehicle range estimation and eco-routing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116853271A true CN116853271A (zh) 2023-10-10

Family

ID=87930913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211293286.8A Pending CN116853271A (zh) 2022-03-23 2022-10-21 用于车辆里程估计和生态路线规划的太阳负荷预测

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230304811A1 (zh)
CN (1) CN116853271A (zh)
DE (1) DE102022127382A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230306801A1 (en) * 2022-03-25 2023-09-28 Here Global B.V. Apparatus and methods for determining charging efficiency rates for solar-powered vehicles

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0115455D0 (en) * 2001-06-25 2001-08-15 Univ Nottingham Method of controlling ground vehicle HVAC system based on using weather and positioning satellite data
US8793067B2 (en) * 2009-12-28 2014-07-29 Honda Motor Co., Ltd. Route searching device
CN109737978B (zh) * 2018-12-20 2021-06-18 维沃移动通信有限公司 一种路线推荐方法及终端
US11453274B2 (en) * 2019-09-30 2022-09-27 Ford Global Technologies, Llc Sun tracking system for providing sun protection actions and vehicle services
US20220072962A1 (en) * 2020-09-10 2022-03-10 Zero Electric Vehicles Corp. Power Management Method

Also Published As

Publication number Publication date
US20230304811A1 (en) 2023-09-28
DE102022127382A1 (de) 2023-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6419819B2 (ja) 車両を駆動するための方法及び装置
CN107571860B (zh) 用于运行电驱动的或能电驱动的车辆的方法及车辆
CN105383496B (zh) 用于车辆的基于路线的剩余能量可行驶距离计算
CN105082928B (zh) 用于至少一个机动车空调设备的运行方法
US8676400B2 (en) Navigation system and method for an electric vehicle travelling from a starting point to a destination
CN111086367B (zh) 空调控制装置、空调控制方法及存储介质
US20160311423A1 (en) Vehicle resource management system
CN107264301B (zh) 基于环境因素确定电动车辆行程的系统和方法
US8626381B2 (en) Increasing vehicle range by minimizing trapped HVAC energy
US20130218378A1 (en) Vehicle control using an estimated outside air temperature
US11453274B2 (en) Sun tracking system for providing sun protection actions and vehicle services
US11192430B2 (en) Controlling sunshades in an autonomous vehicle
CN111791668B (zh) 用于控制自主车辆的驾驶状况部件的方法、装置及介质
JP5931145B2 (ja) 車両用エネルギーマネジメント装置
US20200271470A1 (en) Vehicle path identification
US11766950B2 (en) Parameterization of an electric vehicle's energy consumption
CN116853271A (zh) 用于车辆里程估计和生态路线规划的太阳负荷预测
CN116834499A (zh) 用于车辆舱室热致动器控制的太阳能负载预测
CN114025985A (zh) 用于控制在车辆中的能耗的系统和方法
US20240132046A1 (en) Device and method for the model-based predicted control of a component of a vehicle
WO2024023997A1 (ja) 電子制御装置
Schweizer et al. Influence of heating, air conditioning and vehicle automation on the energy and power demand of electromobility
US20240132066A1 (en) Driver and lead vehicle prediction model
JP2020044981A (ja) 車両空調システムおよび車両空調プログラム
WO2021009858A1 (ja) 日射予測装置、空調制御装置、学習装置、及び日射予測方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination