DE102022127383A1

DE102022127383A1 - Solarlastvorhersage zur steuerung eines fahrzeugkabinen-wärmeaktuators

Info

Publication number: DE102022127383A1
Application number: DE102022127383.0A
Authority: DE
Inventors: Bharatkumar Hegde; Ibrahim Haskara; Shailendra Kaushik; Chen-Fang Chang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2022-03-23
Filing date: 2022-10-19
Publication date: 2023-09-28
Also published as: CN116834499A; US12078500B2; US20230304816A1

Abstract

Ein solarbelastungsbasiertes System enthält einen Speicher, ein Störungsvorhersagemodul, ein Kabinentemperatur-Schätzmodul und ein Wärmesteuermodul. Der Speicher speichert ein Kabinenwärmelastmodell einer Innenkabine eines Trägerfahrzeugs und ein Solarlast-Vorhersagemodell. Das Störungsvorhersagemodul: empfängt Signale, die Zustände von Kabinenwärmeaktuatoren und Komfortmetriken angeben; und sagt eine Wirkung der Solarbelastung über einem bekannten Abschnitt einer vorhergesagten Route voraus, was das Vorhersagen von Kabinentemperaturen basierend auf dem Solarlast-Vorhersagemodell, den Zuständen der Kabinenwärmeaktuatoren der Kabine und den Komfortmetriken enthält. Das Kabinentemperatur-Schätzmodul bestimmt basierend auf dem Kabinenwärmelastmodell eine erste Komfortmetrik basierend auf den vorhergesagten Kabinentemperaturen. Das Wärmesteuermodul steuert die Kabinenwärmeaktuatoren, um die Kabinenzustände einschließlich der ersten Komfortmetrik basierend auf der vorhergesagten Wirkung der Solarbelastung auf entsprechende Zielwerte einzustellen.

Description

EINLEITUNG
Die in diesem Abschnitt bereitgestellten Informationen dienen dem Zweck der allgemeinen Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Sowohl die Arbeit der gegenwärtig genannten Erfinder in dem Ausmaß, in dem sie in diesem Abschnitt beschrieben ist, als auch die Aspekte der Beschreibung, die sich zum Zeitpunkt des Einreichens nicht anderweitig als Stand der Technik qualifizieren können, werden weder ausdrücklich noch implizit als Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Offenbarung anerkannt.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Fahrzeugkabinentemperatur-Steuersysteme.
Fahrzeuge können Brennkraftmaschinen (ICEs) und/oder Elektromotoren für Antriebszwecke enthalten. Ein herkömmliches Fahrzeug kann eine ICE enthalten, die Kraftstoff sowohl für Antriebszwecke als auch zum Versorgen von Fahrzeugsystemen, wie z. B. Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystemen (HLK-Systemen), mit Leistung verbraucht. Ein Hybrid-Elektrofahrzeug enthält sowohl eine ICE als auch eine Batteriebaugruppe zum Versorgen der Fahrzeugsysteme mit Leistung. Ein Elektrofahrzeug versorgt die Fahrzeugsysteme unter Verwendung einer oder mehrerer Batteriebaugruppen mit Leistung. Die eine oder die mehreren Batteriebaugruppen stellen verschiedenen Fahrzeugsystemen einschließlich eines Antriebssystems, der Beleuchtungssysteme, Infotainment-Systeme, HLK-Systeme, Bremssysteme, Lenksysteme, autonomen Steuersysteme, Navigationssysteme usw. Leistung bereit.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird ein solarbelastungsbasiertes System offenbart, das einen Speicher, ein Störungsvorhersagemodul, ein Kabinentemperatur-Schätzmodul und ein Wärmesteuermodul enthält. Der Speicher ist konfiguriert, ein Kabinenwärmelastmodell einer Innenkabine eines Trägerfahrzeugs und ein Solarlast-Vorhersagemodell zu speichern. Das Störungsvorhersagemodul ist konfiguriert: Signale zu empfangen, die Zustände von Kabinenwärmeaktuatoren und eine oder mehrere Komfortmetriken angeben; und eine Wirkung der Solarbelastung über einen bekannten Abschnitt einer vorhergesagten Route vorherzusagen, was das Vorhersagen von Kabinentemperaturen basierend auf dem Solarlast-Vorhersagemodell, den Zuständen der Kabinenwärmeaktuatoren der Kabine und der einen oder der mehreren Komfortmetriken enthält. Das Kabinentemperatur-Schätzmodul ist konfiguriert, basierend auf dem Kabinenwärmelastmodell eine erste Komfortmetrik der einen oder der mehreren Komfortmetriken basierend auf den vorhergesagten Kabinentemperaturen zu bestimmen. Das Wärmesteuermodul ist konfiguriert, die Kabinenwärmeaktuatoren zu steuern, um die Kabinenzustände einschließlich der ersten Komfortmetrik basierend auf der vorhergesagten Wirkung der Solarbelastung über den bekannten Abschnitt der vorhergesagten Route auf jeweilige Zielwerte einzustellen.
Gemäß anderen Merkmalen ist der Speicher konfiguriert, ein Kabinenstörungs-Vorhersagemodell zu speichern. Das Kabinenstörungs-Vorhersagemodell ist konfiguriert, basierend auf den Ausgaben von Sensoren und den Zuständen der Kabinenwärmeaktuatoren Änderungen in der Kabinentemperatur aufgrund von Änderungen in der Steuerung der Kabinenwärmeaktuatoren vorherzusagen.
Gemäß anderen Merkmalen enthält das solarbelastungsbasierte System ferner einen Summierer. Das Kabinentemperatur-Schätzmodul ist konfiguriert, basierend auf den vorhergesagten Kabinentemperaturen Komfortmetriken einschließlich der einen oder der mehreren Komfortmetriken zu bestimmen. Der Summierer ist konfiguriert, Fehlerwerte zwischen Sollwerten und den Komfortmetriken zu bestimmen. Das Wärmesteuermodul ist konfiguriert, die Kabinenwärmeaktuatoren zu steuern, um die Fehlerwerte zu verringern.
Gemäß anderen Merkmalen enthalten die Komfortmetriken zwei oder mehr von (i) einer Temperatur innerhalb der Innenkabine, (ii) einer äquivalenten homogenen Temperatur, (iii) einer mittleren Strahlungstemperatur und (iv) eines vorhergesagten mittleren Votums.
Gemäß anderen Merkmalen sagt das Solarlast-Vorhersagemodell die Solarbelastung über einer Route des Trägerfahrzeugs vorher.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Störungsvorhersagemodul konfiguriert, basierend auf Änderungen der vorhergesagten Solarbelastung, die durch das Solarlast-Vorhersagemodell bereitgestellt wird, und den Zuständen eines Wärmesystems der Innenkabine die vorhergesagten Kabinentemperaturen und/oder die eine oder die mehreren Komfortmetriken zu bestimmen.
Gemäß anderen Merkmalen ist die erste Komfortmetrik eine Temperatur innerhalb der Innenkabine, eine äquivalente homogene Temperatur, eine mittlere Strahlungstemperatur oder ein vorhergesagtes mittleres Votum.
Gemäß anderen Merkmalen enthält das solarbelastungsbasierte System ferner einen Summierer, der konfiguriert ist, einen ersten Fehlerwert zwischen einem ersten Sollwert und der ersten Komfortmetrik zu bestimmen. Das Störungsvorhersagemodul, das Kabinentemperatur-Schätzmodul und das Wärmesteuermodul implementieren sowohl eine reaktive als auch eine prädiktive Steuerung, um den ersten Fehlerwert über einer durch das Trägerfahrzeug zurückgelegten Route zu minimieren.
Gemäß anderen Merkmalen sagt das Solarlast-Vorhersagemodell die Orte einer Solarenergiequelle bezüglich des Trägerfahrzeugs und entlang einer Route vorher, wobei es basierend auf den vorhergesagten Orten die Solarbelastung über der Route des Trägerfahrzeugs vorhersagt. Das Störungsvorhersagemodul ist konfiguriert, die vorhergesagten Kabinentemperaturen basierend auf Änderungen der vorhergesagten Solarbelastung zu bestimmen, die durch das Solarlast-Vorhersagemodell bereitgestellt wird.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Störungsvorhersagemodul konfiguriert: basierend auf den Wetterbedingungen und dem Solarlast-Vorhersagemodell die Orte einer Solarenergiequelle bezüglich des Trägerfahrzeugs entlang einer Route vorherzusagen; und basierend auf den Wetterbedingungen, dem Solarlast-Vorhersagemodell, dem Kabinenwärmelastmodell und den vorhergesagten Orten der Solarenergiequelle die Solarbelastung an einem Kabinenwärmesystem des Trägerfahrzeugs und/oder einem oder mehreren Insassen des Trägerfahrzeugs vorherzusagen.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Wärmesteuermodul konfiguriert, die Kabinenwärmeaktuatoren basierend auf einer oder mehreren Leistungsmetriken und einer oder mehreren Einschränkungen zu steuern.
Gemäß anderen Merkmalen ist das Störungsvorhersagemodul konfiguriert, die Solarbelastung von einem aktuellen Zeitschritt und über einen vorgegebenen Vorhersagehorizont vorherzusagen. Das Wärmesteuermodul ist konfiguriert: die Kabinenwärmeaktuatoren zu steuern, um ein Soll-Steuerziel über den vorgegebenen Vorhersagehorizont zu erreichen; aktuelle Steuerparameter, die verwendet werden, um das Soll-Steuerziel zu erreichen, über einen vorgegebenen Steuerhorizont zu projizieren; und eine Steuerverstärkung einzuführen, um die Solarbelastung im aktuellen Zeitschritt zu kompensieren.
Gemäß anderen Merkmalen wird ein solarbelastungsbasiertes Verfahren offenbart, das enthält: Speichern eines Kabinenwärmelastmodells einer Innenkabine eines Trägerfahrzeugs und eines Solarlast-Vorhersagemodells in einem Speicher; Empfangen von Signalen, die Zustände der Kabinenwärmeaktuatoren und die Temperaturen der Innenkabine angeben; Vorhersagen von Kabinentemperaturen basierend auf dem Solarlast-Vorhersagemodell, den Zuständen der Kabinenwärmeaktuatoren und den Temperaturen der Innenkabine; basierend auf dem Kabinenwärmelastmodell, Bestimmen einer ersten Komfortmetrik basierend auf den vorhergesagten Kabinentemperaturen; Bestimmen eines ersten Fehlerwertes zwischen einem ersten Sollwert und der ersten Komfortmetrik; und Steuern der Kabinenwärmeaktuatoren, um den ersten Fehlerwert zu verringern.
Gemäß anderen Merkmalen enthält das solarbelastungsbasierte Verfahren ferner: Speichern eines Kabinenstörungs-Vorhersagemodells in dem Speicher; und basierend auf den Ausgaben der Sensoren und den Zuständen der Kabinenwärmeaktuatoren Vorhersagen von Änderungen der Kabinentemperatur über das Kabinenstörungs-Vorhersagemodell aufgrund von Änderungen in der Steuerung der Kabinenwärmeaktuatoren.
Gemäß anderen Merkmalen enthält das solarbelastungsbasierte Verfahren ferner: Bestimmen von Komfortmetriken basierend auf den vorhergesagten Kabinentemperaturen einschließlich der ersten Komfortmetrik; Bestimmen von Fehlerwerten zwischen den Sollwerten und den Komfortmetriken, wobei die Fehlerwerte den ersten Fehlerwert enthalten, wobei die Sollwerte den ersten Sollwert enthalten; und Steuern der Kabinenwärmeaktuatoren, um die Fehlerwerte zu verringern.
Gemäß anderen Merkmalen enthält das solarbelastungsbasierte Verfahren ferner Bestimmen der vorhergesagten Kabinentemperaturen basierend auf den Änderungen der vorhergesagten Solarbelastung, die durch das Solarbelastungs-Vorhersagemodell bereitgestellt wird. Das Solarbelastungs-Vorhersagemodell sagt die Solarbelastung über einer Route des Trägerfahrzeugs vorher.
Gemäß anderen Merkmalen ist die erste Komfortmetrik eine Temperatur innerhalb der Innenkabine, eine äquivalente homogene Temperatur, eine mittlere Strahlungstemperatur oder ein vorhergesagtes mittleres Votum.
Gemäß anderen Merkmalen enthält das solarbelastungsbasierte Verfahren ferner Implementieren sowohl einer reaktiven als auch einer prädiktiven Steuerung, um den ersten Fehlerwert über einer durch das Trägerfahrzeug zurückgelegten Route zu minimieren.
Gemäß anderen Merkmalen enthält das solarbelastungsbasierte Verfahren ferner: Vorhersagen der Orte einer Solarenergiequelle bezüglich des Trägerfahrzeugs und entlang einer Route und, basierend auf den vorhergesagten Orten, Vorhersagen der Solarbelastung über der Route des Trägerfahrzeugs; und Bestimmen der vorhergesagten Kabinentemperaturen basierend auf den Änderungen der vorhergesagten Solarbelastung, die durch das Solarlast-Vorhersagemodell bereitgestellt wird.
Gemäß anderen Merkmalen enthält das solarbelastungsbasierte Verfahren ferner: basierend auf den Wetterbedingungen und dem Solarlast-Vorhersagemodell Vorhersagen der Orte einer Solarenergiequelle bezüglich des Trägerfahrzeugs entlang einer Route; und basierend auf den Wetterbedingungen, dem Solarlast-Vorhersagemodell, dem Kabinenwärmelastmodell und den vorhergesagten Orten der Solarenergiequelle Vorhersagen der Solarbelastung an einem Kabinenwärmesystem des Trägerfahrzeugs und/oder einem oder mehreren Insassen des Trägerfahrzeugs.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offensichtlich. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht vorgesehen, den Schutzumfang der Offenbarung einzuschränken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen vollständiger verstanden; es zeigen:

1 einen funktionalen Blockschaltplan eines Beispiels eines Fahrzeugs, das ein solarbelastungsbasiertes Steuermodul gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält;
2 einen funktionalen Blockschaltplan eines Beispiels eines solarbelastungsbasierten Steuersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung;
3 einen funktionalen Blockschaltplan eines Regelsystems, das basierend auf der Solarbelastung arbeitet, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
4 einen funktionalen Blockschaltplan eines Beispiels eines Energiemodells eines Kabinenwärmeaktuators gemäß der vorliegenden Offenbarung;
5 ein beispielhaftes dreidimensionales Diagramm des Orts einer Solarenergiequelle bezüglich eines Fahrzeugs über einer Route;
6 ein beispielhaftes zweidimensionales Diagramm der Orte der Solarenergiequellen nach 5 bezüglich der Seiten des Fahrzeugs;
7 beispielhafte Diagramme der Orte von Solarenergiequellen bezüglich eines Fahrzeugs, einer Solarbelastung und eines Energieverbrauchs;
8 ein beispielhaftes Diagramm der Solarbelastung an einem Fahrzeug zu verschiedenen Tageszeiten;
9 beispielhafte Diagramme der Kabinentemperatur und des HLK-Energieverbrauchs gegen die Zeit unter Verwendung der Proportional-Integral-Steuerung (PI-Regelung) gegen das Verwenden einer prädiktiven Steuerung gemäß der vorliegenden Offenbarung;
10 einen Überblick über ein solarlastbasiertes Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung;
11 ein Zeittrajektorienverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung;
12 ein erstes und ein zweites Solarbelastungsverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung;
13 ein auf ökologischer Routenplanung basierendes Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung;
14 ein automatisches auf ökologischer Routenplanung basierendes Auswahlverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung;
15 ein weiteres solarbelastungsbasiertes Routenauswahlverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung;
16 ein solarbelastungsbasiertes Kabinenwärme-Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung;

In den Zeichnungen können Bezugszeichen wiederverwendet werden, um ähnliche und/oder gleiche Elemente zu identifizieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine Steuerstrategie zum Steuern des Betriebs eines Fahrzeugs besteht darin, den Energieverbrauch zu minimieren. Dies ist ungeachtet der einen oder mehreren Energiequellen des Fahrzeugs wahr. Der Energieverbrauch kann durch die Solarbelastung beeinflusst werden. Die Solarbelastung bezieht sich auf eine Menge der Wärmeenergie, die durch eine Solarenergiequelle (z. B. der Sonne) in einer Innenkabine (die im Folgenden als „die Kabine“ oder „eine Kabine“ bezeichnet wird) eines Trägerfahrzeugs bereitgestellt wird. Die Solarbelastung kann in Watt (W) gemessen werden und kann abhängig vom Ort und der Höhe der Solarenergiequelle bezüglich des Fahrzeugs für verschiedenen Zonen einer Kabine unterschiedlich wahrgenommen werden. Bis zu ~60 % der Last des inneren HLK-Systems können der Sonnenstrahlung zugeordnet sein. Die Solarbelastung variiert basierend auf der Tageszeit, dem Ort des Fahrzeugs, dem Ort (den Längen- und Breitenkoordinaten) des Fahrzeugs relativ zu Objekten (z. B. Gebäuden, Bäumen, Tunneln usw.), dem Wetter, der Jahreszeit, dem Datum und der Tageszeit usw. Die Solarbelastung an einem Fahrzeug variiert darauf basierend, ob sich die Solarenergiequelle oberhalb des Fahrzeugs befindet oder einer Windschutzscheibe, einem Seitenfenster oder einem Heckfenster des Fahrzeugs zugewandt ist. Falls sie der Windschutzscheibe des Fahrzeugs zugewandt ist, ist die Solarbelastung typischerweise am höchsten, weil die Windschutzscheibe die größte Oberfläche der Fahrzeugfenster aufweist und eine hohe Durchlässigkeit aufweist. Die Solarbelastung durch ein Fenster kann durch Tönung oder Beschattung des Fensters verringert werden. In der Nacht ist die Solarbelastung null.
Die Solarbelastung beeinflusst den Betrieb eines HLK-Systems eines Fahrzeugs. Als ein Beispiel kann ein HLK-System konfiguriert sein, eine Solltemperatur innerhalb einer Kabine des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten. Die Solarbelastung kann die Kabine aufheizen. Im Sommer kann das HLK-System das Niveau der Kühlung erhöhen, um den Temperaturanstieg zu kompensieren und die Kabine auf der Solltemperatur aufrechtzuhalten. Die Zunahme des Niveaus der Kühlung führt zu einem erhöhten Niveau des Energieverbrauchs. Im Winter kann das HLK-System den Betrag des Heizens aufgrund des Zunahme der Kabinentemperatur verringern. Der verringerte Betrag des Heizens führt zu einem geringeren Niveau des Energieverbrauchs. Dieser Typ der HLK-Steuerung wird als reaktive HLK-Steuerung bezeichnet und berücksichtigt nicht die Solarbelastung und weist folglich nur eine begrenzte Fähigkeit auf, eine Solltemperatur aufrechtzuerhalten. Spitzen der Kabinentemperatur können auftreten, bevor ein HLK-System reagiert und die Kabinentemperatur zurück auf die Solltemperatur bringt. Wenn die Solarbelastung drastisch abnimmt und/oder plötzlichen stoppt, kann das HLK-System außerdem langsam sein, um durch Verringern des vorher bereitgestellten höheren Niveaus der Kühlung zu reagieren.
Je länger eine Fahrt (oder eine Route) ist, die ein Fahrzeug zurücklegt, desto mehr Solarbelastung kann den Energieverbrauch signifikant beeinflussen. Dies ist von den Umgebungsbedingungen, der Tageszeit, dem Ort der Solarenergiequelle bezüglich des Fahrzeugs usw. abhängig. Als ein Beispiel kann ein Fahrzeug mehrere verfügbare Kandidatenrouten aufweisen, denen es von einem Ausgangspunkt zu einem Ziel folgen kann. Eine der Kandidatenrouten kann eine signifikant kleinere Solarbelastung als eine weitere Kandidatenroute aufweisen. Dieser Unterschied kann signifikant genug sein, um das Auswählen der Kandidatenroute basierend auf der Solarbelastung zu rechtfertigen. Dies wird im Folgenden weiter beschrieben.
Die hier dargelegten Beispiele enthalten solarbelastungsbasierte Systeme. Diese Systeme bestimmen die aktuelle Solarbelastung und sagen eine künftige Solarbelastung an einem Fahrzeug für Kandidatenrouten vorher und steuern die Kabinenwärmeaktuatoren basierend auf der bestimmten und vorhergesagten Solarbelastung. Die Systeme führen außerdem eine Reichweitenschätzung und ein ökologisches Routenplanung basierend auf der Solarbelastung aus. Der Begriff „ökologische Routenplanung“ bezieht sich auf die Auswahl einer für ein Fahrzeug zurückzulegenden Route basierend auf dem Energieverbrauch.
1 zeigt ein Fahrzeug 100, das ein solarbelastungsbasiertes System 101 enthält. Das Fahrzeug 100 kann ein nicht autonomes, teilautonomes oder vollautonomes Fahrzeug sein. Das Fahrzeug 100 kann ein nicht elektrisches, Hybrid- oder vollelektrisches Fahrzeug sein. Das Fahrzeug 100 enthält ein solarbelastungsbasiertes System 101, das das Fahrzeugsteuermodul 109, einen Speicher 110, die Sensoren 111, 112, die Aktuatoren (auf deren Beispiele im Folgenden verwiesen wird) und ein Navigationssystem 114. Das Fahrzeug 100 kann eine Leistungsquelle 104, ein Infotainment-Modul 106 und andere Steuermodule 108 enthalten. Die Leistungsquelle 104 enthält eine oder mehrere Batteriebaugruppen (wobei eine Batteriebaugruppe 105 gezeigt ist) und eine Steuerschaltung 107. Die Module 106, 108, 109 können miteinander kommunizieren und weisen über einen oder mehrere Busse und/oder Netzschnittstellen 113 Zugriff auf den Speicher 110 auf.
Das Fahrzeugsteuermodul 109 steuert den Betrieb der Fahrzeugsysteme. Das Fahrzeugsteuermodul 109 kann sowohl ein Betriebsartauswahlmodul 115, ein Parametereinstellmodul 116, ein solarbelastungsbasiertes Steuermodul 117 als auch andere Module enthalten. Das Betriebsartauswahlmodul 115 kann eine Fahrzeugbetriebsart auswählen. Das Parametereinstellmodul 116 kann verwendet werden, um Parameter des Fahrzeugs 100 einzustellen. Das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 führt Kabinenwärme-Steueroperationen, Reichweitenverlängerungsoperationen und Operationen zur ökologischen Routenplanung basierend auf der Solarbelastung aus, wie im Folgenden weiter beschrieben wird.
Die Solarintensitätssensoren 111 können Sonnenstrahlungs-Detektionssensoren zum Detektieren der Intensität und/oder Menge der Sonnenstrahlung an einem oder mehreren Orten am und/oder im Fahrzeug enthalten. Es können ein oder mehrere Solarintensitätssensoren 111 enthalten sein, wobei sie den aktuellen Ort und den Zeitstempel der detektierten Solarintensität und/oder der detektierten Strahlungsniveaus angeben können. Die Sensoren 112 können Kameras, Gegenstandsdetektionssensoren, Temperatursensoren, Beschleunigungsmesser, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und/oder andere Sensoren enthalten.
Das Fahrzeug 100 kann ferner eine Anzeige 120, ein Audiosystem 122 und einen oder mehrere Sender/Empfänger 124 enthalten. Die Anzeige 120 und/oder das Audiosystem 122 können verwendet werden, einer Bedienungsperson (oder Anwender) des Fahrzeugs Kandidatenrouten für das Fahrzeug und auf die Solarbelastung bezogene Informationen, wie z. B. die Beträge der Solarbelastung für Kandidatenrouten und/oder die Beträge des Energieverbrauchs aufgrund der Solarbelastung für die Kandidatenrouten, anzugeben. Gemäß einer Ausführungsform werden die Routen und die entsprechenden Beträge des Gesamtenergieverbrauchs einschließlich des Energieverbrauchs aufgrund der Solarbelastung angezeigt, damit der Anwender eine der Routen auswählen kann. Die Anzeige kann außerdem verwendet werden, um die Reichweitenschätzungen für jede der Kandidatenrouten anzuzeigen. Die Reichweitenschätzung kann sich z. B. darauf beziehen, wie viele Meilen das Fahrzeug 100 auf jeder ausgewählten Route zurücklegen kann, wie viel Energie (oder Kraftstoff) nach dem Folgen jeder Route verbleibt, ob das Fahrzeug es bis zum Ziel schaffen kann, falls einer Route gefolgt wird, usw.
Das Navigationssystem 114 enthält einen Empfänger 128 des globalen Positionierungssystems (GPS-Empfänger). Der GPS-Empfänger 128 kann die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Richtung (oder den Kurs) des Fahrzeugs und/oder Informationen über die globale Uhrzeit bereitstellen. Außerdem kann der GPS-Empfänger Fahrzeug-Ortsinformationen und Karteninformationen bereitstellen. Die Karteninformationen können Kandidatenrouten enthalten, um zwischen einem Startort (oder Ausgangspunkt) und einem Ziel zu fahren. Die Kandidatenrouten können basierend auf der Entfernung, den Verkehrsaufkommen usw. bereitgestellt werden. Das solarbelastungsbasierte Steuermodul kann dann die Solarbelastung für jede der Kandidatenrouten bestimmen, eine Reichweitenschätzung für jede der Kandidatenrouten ausführen und entweder eine der Routen basierend auf der Solarbelastung auswählen und/oder den Anwender über die Kandidatenrouten und die entsprechenden Routeninformationen informieren, um eine sachkundige Auswahl zu treffen.
Der Speicher 110 kann Sensordaten 130, Fahrzeugparameter 132, solarbelastungsbasierte Anwendungen 134 und andere Anwendungen 136 speichern. Die solarbelastungsbasierten Anwendungen können durch das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 implementiert sein. Die Anwendungen 136 können Anwendungen enthalten, die durch die Module 106, 108, 109 ausgeführt werden. Obwohl der Speicher 110 und das Fahrzeugsteuermodul 109 als separate Vorrichtungen gezeigt sind, können der Speicher 110 und das Fahrzeugsteuermodul 109 als eine einzige Vorrichtung implementiert sein.
Das Fahrzeugsteuermodul 109 kann den Betrieb einer Kraftmaschine 140, eines Wechselrichters/Generators 142, eines Getriebes 144, eines Fenster-/Türsystems 150, eines Beleuchtungssystems 152, eines Sitzsystems 154, eines Spiegelsystems 156, eines Bremssystems 158, der Elektromotoren 160 und/oder eines Lenksystems 162 gemäß den durch die Module 106, 108, 109, 117 festgelegten Parametern steuern. Das Fahrzeugsteuermodul 109 kann basierend auf den von den Sensoren 111, 112 empfangenen Signalen einige der Parameter festlegen. Das Fahrzeugsteuermodul 109 kann Leistung von der Energiequelle 104 empfangen, die der Kraftmaschine 140, dem Wechselrichter/Generator 142, dem Getriebe 144, dem Fenster-/Türsystem 150, dem Beleuchtungssystem 152, dem Sitzsystem 154, dem Spiegelsystem 156, dem Bremssystem 158, den Elektromotoren 160 und/oder dem Lenksystem 162 usw. bereitgestellt werden kann. Einige der Fahrzeugsteueroperationen können das Entriegeln der Türen des Fenster-/Türsystems 150, das Freigeben von Kraftstoff und Funken für die Kraftmaschine 140, das Starten der Elektromotoren 160, das Zuführen von Leistung zu irgendeinem der Systeme 150, 152, 154, 156, 158, 162, und/oder das Ausführen anderer Operationen, wie sie hier weiter beschrieben werden, enthalten.
Die Kraftmaschine 140, der Wechselrichter/Generator 142, das Getriebe 144, das Fenster-/Türsystem 150, das Beleuchtungssystem 152, das Sitzsystem 154, das Spiegelsystem 156, das Bremssystem 158, die Elektromotoren 160 und/oder das Lenksystem 162 können Aktuatoren enthalten, die durch das Fahrzeugsteuermodul 109 gesteuert sind, um z. B. Kraftstoff, Funken, Luftströmung, Lenkradwinkel, Drosselklappenposition, Pedalposition, Türverriegelungen, Fensterposition, Sitzwinkel usw. einzustellen. Diese Steuerung kann basierend auf den Ausgaben der Sensoren 111, 112, des Navigationssystems 114, des GPS-Empfängers 128 und den oben dargelegten Daten und Informationen, die im Speicher 110 gespeichert sind, stattfinden.
Das Fahrzeugsteuermodul 109 kann verschiedene Parameter einschließlich einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Kraftmaschinendrehzahl, eines Kraftmaschinendrehmoments, eines Gangzustands, einer Position des Fahrpedals, einer Bremspedalposition, eines Betrags der regenerativen Leistung (Ladeleistung), eines Betrags der Erhöhungsleistung (Entladeleistung), eines Betrags der Auto-Start/Stopp-Entladeleistung und/oder anderer Informationen bestimmen. Das Fahrzeugsteuermodul 109 kann diese Informationen und die Fahrzeugbetriebsart mit der Steuerschaltung 107 gemeinsam benutzen. Die Steuerschaltung 107 kann andere Parameter bestimmen, wie z. B.: einen Betrag der Ladeleistung an jedem Quellenanschluss; einen Betrag der Entladeleistung an jedem Quellenanschluss; maximale und minimale Spannungen an den Quellenanschlüssen; maximale und minimale Spannungen an Arbeitsschienen, Zellen, Blöcken, Baugruppen und/oder Gruppen; SOX-Werte von Zellen, Blöcken, Baugruppen und/oder Gruppen; Temperaturen von Zellen, Blöcken, Baugruppen und/oder Gruppen; Stromwerte von Zellen, Blöcken, Baugruppen und/oder Gruppen; Leistungswerte von Zellen, Blöcken, Baugruppen und/oder Gruppen; usw. Die Steuerschaltung 107 kann die verbundenen Konfigurationen der Zellen und entsprechende Schalterzustände basierend auf den durch das Fahrzeugsteuermodul 109 und/oder die Steuerschaltung 107 bestimmten Parametern bestimmen. Gemäß einer Ausführungsform sind das Fahrzeugsteuermodul 109 und die Steuerschaltung 107 als ein einziges Steuermodul implementiert.
Das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 kann die Kabinenwärmeaktuatoren 170 basierend auf der Solarbelastung steuern. Beispiele der Kabinenwärmeaktuatoren sind in 2 gezeigt. Das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 kann Informationen von der Steuerschaltung 107 und/oder den Sensoren 112, wie z. B. den SOC der Batteriebaugruppe 105, die Menge des verbleibenden Kraftstoffs über einen Kraftstoffpegelsensor usw., erhalten. Das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 kann dann basierend auf diesen Informationen und der geschätzten Menge des Energieverbrauchs Reichweitenschätzungsinformationen bereitstellen.
2 zeigt ein Beispiel eines solarbelastungsbasierten Steuersystems 200, das das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117, den Speicher 110 und die Kabinenwärmeaktuatoren 170 enthält. Das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 kann ein Solarlast-Vorhersagemodul 202, ein prädiktives HLK-Steuermodul 204, ein Insassenkomfortmodul 206, ein Reichweitenschätzmodul 208, ein Modul 210 zur ökologischen Routenplanung und ein Wärmesteuermodul 212 enthalten. Der Speicher 110 kann eine Solarlast-Vorhersageanwendung 220, ein Solarlastmodell 222, ein Modell 224 eines Kabinenwärmeaktuators (oder einer Kabinenwärmelast), eine Insassenkomfortanwendung 226, eine Anwendung 228 der prädiktiven HLK-Steuerung, eine Reichweitenschätzanwendung 230, eine Anwendung 232 zur ökologischen Routenplanung und andere Informationen 236 einschließlich verfügbarer Routen und geschätzter Energieverbrauchswerte basierend auf Solarbelastung speichern.
Das Solarlast-Vorhersagemodul 202 kann die Solarlast-Vorhersageanwendung 220 ausführen und die Solarbelastung und die Wirkungen der Solarbelastung auf die Kabinentemperaturen bestimmen. Dies kann basierend auf dem Solarlastmodell 222 und dem Energiemodell 224 des Kabinenwärmeaktuators stattfinden. Im Folgenden werden Verfahren zum Bestimmen der Solarbelastung beschrieben, wobei sie durch das Solarlast-Vorhersagemodul 202 implementiert sein können. Das prädiktive HLK Steuermodul 204 kann die prädiktive HLK-Steueranwendung 228 ausführen, um die die Kabinenwärmeaktuatoren 170 zu steuern. Diese Steuerung kann basierend auf der Solarbelastung stattfinden, wie im Folgenden beschrieben wird.
Das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 kann als eine Fahrtenergie-Vorhersagevorrichtung zum Schätzen der Energiemenge arbeiten, damit ein Fahrzeug von einem ersten Ort (oder Ausgangspunkt) zu einem zweiten Ort (oder Ziel) fährt. Dies kann basierend auf den Solarlastvorhersagen, dem prädiktiven HLK-Verbrauch und/oder anderen Energieverbrauchswerten stattfinden. Als ein Beispiel kann das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 ein Fahrermodell enthalten, das für die Navigation und die Ladeplanung für alle Fahrer verwendet wird. Die Fahrtenergie-Vorhersagewerte können für alle Fahrer die gleichen oder unterschiedlich sein und auf unterschiedlichen Fahrstilen und wechselnden Bedingungen basieren. Das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 kann angeben, ob das Fahrzeug ausreichend verbleibende Energie aufweist, um eine Non-Stop-Fahrt auszuführen, und ob das Fahrzeug entlang der Route vor dem Erreichen des Ziels aufgeladen werden muss.
Das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 kann kategorische Fahrermodelle, personalisierte (oder fahrerspezifische) Fahrermodelle und Energieschätzalgorithmen zum genauen Schätzen der Gesamtfahrtenergie implementieren. Die Gesamtfahrtenergie kann auf einem Grundlinien-Fahrermodell, einem dynamischen Fahrmodell, einem Modell der Kabinenwärmeenergie, einem Solarbelastungsmodell und/oder anderen Modellen und Solarbelastungsvorhersagen basieren, wie hier offenbart wird. Das Grundlinien-Fahrmodell erfasst die Energie für einen Fahrer eines Fahrzeugs, das mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit fährt und einen Durchschnittsbetrag der Beschleunigung während der gesamten Fahrt aufweist. Das dynamische Fahrmodell erfasst die Unterschiede zwischen (i) der Energieverwendung, die dem Grundlinien-Fahrmodell zugeordnet ist, und (ii) der Energieverwendung, die dem geschätzten und/oder vorhergesagten Fahren des Fahrers zugeordnet ist. Die Unterschiede sind auf unterschiedliche Fahrstile und Verhaltensweisen des Fahrers bezüglich eines Durchschnittsfahrers und der Verkehrsbedingungen auf der Straße zurückzuführen, die bezüglich der vorhergesagten Verkehrsbedingungen variieren können.
Das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 kann einen rekursiven Algorithmus implementieren, der den Beschleunigungs-, Verzögerungs- und Geschwindigkeitsüberschreitungsstil des einzelnen Fahrers erlernt. Ein dynamisches Fahrmodell wird als eine Funktion des erlernten Fahrstils und der Verkehrsinformationen bereitgestellt. Das dynamische Fahrmodell wird verwendet, um die Energieverwendungsunterschiede der einzelnen Fahrer für eine gegebene Route vorherzusagen, was eine bessere Vorhersage ermöglicht, wann ein Trägerfahrzeug geladen werden muss und/oder ob eine Non-Stop-Fahrt ohne Laden entlang der Route möglich ist. Die Energieverwendung für einen einzelnen Fahrer kann sich auf die Energieverwendung beziehen: wenn der einzelne Fahrer das Fahrzeug direkt fährt und das Fahrzeug nicht in einer teilautonomen oder vollautonomen Betriebsart betrieben wird; wenn der einzelne Fahrer das Fahrzeug in einer teilautonomen Betriebsart fährt; und/oder wenn sich die Person auf dem Fahrersitz befindet und das Fahrzeug in einer vollautonomen Betriebsart gefahren wird.
Das Insassenkomfortmodul 206 kann die Insassenkomfortanwendung 226 ausführen, um die Insassenkomfortniveaus basierend auf der Solarbelastung zu bestimmen, wie im Folgenden weiter beschrieben wird. Das Reichweitenschätzmodul 208 kann die Reichweitenschätzanwendung 230 ausführen, um Reichweitenschätzungen für Kandidatenrouten bereitzustellen, wie hier beschrieben wird.
Das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung kann die Anwendung 232 zur ökologischen Routenplanung ausführen, um eine zu folgende Route auszuwählen und/oder um Routeninformationen einem Anwender für eine sachkundige Auswahl einer Route bereitzustellen, wie hier beschrieben wird. Die Route kann basierend auf den Solarbelastungsvorhersagen für die Kandidatenrouten, den Energieverbrauch für die Kandidatenrouten, und/oder den geschätzten Reichweiten des Trägerfahrzeugs, falls den Kandidatenrouten gefolgt wird, ausgewählt werden. Die geschätzten Reichweiten können durch das Reichweitenschätzmodul 208 vorhergesagt werden. Das Wärmesteuermodul 212 kann eine Steuerung und/oder Regelung der Kabinentemperatur bereitstellen. Das Wärmesteuermodul 212 kann das prädiktive HLK-Steuermodul 204 enthalten.
Die Kabinenwärmeaktuatoren 170 können HLK-Aktuatoren 240, Kabinenlüftungsmotoren 242, Fenstermotoren 244, Sitztemperaturaktuatoren 246, Fensterverglasungs- und -beschattungsaktuatoren 248, Schiebedach- oder Glasschiebedachmotoren 250, Plattenheizstrahler 252, eine Lenkradheizung 254 und andere Kabinenwärmeaktuatoren 256 enthalten. Die HLK Aktuatoren können einen Kompressormotor, einen Verflüssiger-Gebläsemotor, ein Expansionsventil, einen Verdampfer-Gebläsemotor usw. enthalten. Die Fenstermotoren 244 können Teil des Fenster-/Türsystems 150 sein. Die Fensterverglasungs- und -beschattungsaktuatoren 248 steuern die Durchlässigkeitsniveaus, Tönungsniveaus, Beschattungsniveaus usw. der Fenster. Die Fensterverglasungs- und -beschattungsaktuatoren können Beschattungsmotoren, Tönungselektronik, Fenster mit aktiven Schichten enthalten, die die die Durchlässigkeit basierend auf einem angelegten Strom ändern, usw. enthalten. Die anderen Fahrzeugaktuatoren 209 können andere Fahrzeugmotoren, Ventile, usw. enthalten.
3 zeigt ein basierend auf der Solarbelastung arbeitendes Regelsystem 300. Das Regelsystem 300 enthält: einen Summierer 302; das Wärmesteuermodul 304; die Kabinenwärmeaktuatoren 306, die gesteuert werden, um die Temperaturen in einer Kabine 308 festzulegen; die Sensoren und/oder Vorrichtungen 310; ein Störungsvorhersagemodul 312, und ein Kabinentemperatur-Schätzmodul 314.
Der Summierer 302 empfängt einen Sollwert (z. B. eine Ziel-Kabinenlufttemperatur oder eine andere Zielkomfortmetrik) 320 und eine aktuelle Kabinenlufttemperatur 322. Der Summierer 302 subtrahiert die aktuelle Kabinenlufttemperatur 322 von dem Sollwert 320, um einen Fehler 324 bereitzustellen. Die Zielkomfortmetrik kann eine äquivalente homogene Temperatur (EHT), ein vorhergesagtes mittleres Votum (PMV), eine mittlere Strahlungstemperatur (MRT) oder eine andere Komfortmetrik zum Quantifizieren eines Komfortniveaus eines Anwenders und/oder Insassen sein. Die PMV-Metrik bezieht sich darauf, wie sich ein Insasse unter verschiedenen Bedingungen in einer Kabine (z. B. etwas kühler oder etwas wärmer) fühlt. Die PMV-Metrik kann eine Skala zwischen -5,0 und 5,0 sein, wobei -5,0 sehr kalt ist, 0 angenehm ist und 5,0 sehr warm ist.
Das Wärmesteuermodul 304 erzeugt Steuersignale, um die Kabinenwärmeaktuatoren 306 basierend auf dem Fehler 324, den Leistungsmetriken 330 und den Einschränkungen 332 zu steuern. Die Kabinenwärmeaktuatoren 306 können irgendeinen der Kabinenwärmeaktuatoren 170 nach 2 enthalten. Die Leistungsmetriken 330 enthalten z. B.: eine Energiemenge, die verwendet wird, um eine spezielle Temperatur aufrechtzuerhalten; den Betrag des Fehlers 324 (oder einen Betrag einer Abweichung vom Sollwert 320) zu minimieren; den Fehler unter einem vorgegebenen Niveau aufrechtzuerhalten; usw. Die Einschränkungen 332 enthalten z. B.: Verhindern einer Abweichung vom Sollwert 320 von mehr als 5 %; Verhindern der Verwendung von mehr Leistung als ein Verflüssiger des HLK-Systems zu einem gegebenen Zeitpunkt bereitstellen kann; Begrenzen einer Luftströmung, so dass sie sich innerhalb eines vorgegebenen Bereichs befindet; Begrenzen der EIN-Dauer, des Arbeitszyklus, der Frequenz, der Strompegel, der Spannungspegel und/oder der Leistungspegel eines oder mehrerer der Kabinenwärmeaktuatoren 306, so dass sie sich innerhalb vorgegebener Bereiche befinden; usw.
Das Wärmesteuermodul 304 erzeugt die Steuersignale 340, um die Kabinentemperaturen und/oder Vorrichtungen in der Kabine für den Insassenkomfort einzustellen. Die Steuersignale 340 können erzeugt werden, um die Solarbelastung zu kompensieren. Die Steuersignale 340 werden den Kabinenwärmeaktuatoren 306 bereitgestellt. Die Kabinenwärmeaktuatoren 306, die gesteuert werden, um die Temperatur einer Kabine 308 festzulegen. Das Wärmesteuermodul 304 kann verschiedene HLK-Steuerbetätigungen versuchen, um zu bestimmen, was mit dem Fehler 324 geschieht, und dann die beste Betätigungssteuerung einschließlich des Festlegens der Parameter der Kabinenwärmeaktuatoren 306 auswählen. Dies ist durch den Pfeil 342 dargestellt. Das Wärmesteuermodul 304 ist konfiguriert, die Zustände der Kabinenwärmeaktuatoren zu ändern, einschließlich des Änderns: einer Ausströmungslüftungstemperatur; eines Kondensatorstatus; einer Luftdurchflussmenge, eines Umgebungsluft-Mischungsverhältnisses, der Verglasungs-, Tönungs- und/oder Beschattungsstatus der Fenster; eines Schiebedachstatus; eines Strahlungsplattenstatus; eines Sitzheizungsstatus; eines Lenkradheizungsstatus; usw.
Das Störungsvorhersagemodul 312 kann ein Kabinenstörungs-Vorhersagemodell 343 und ein Solarlast-Vorhersagemodell 345 enthalten. Die Modelle können verschiedene Informationen, wie z. B. Ort und Höhe einer Solarenergiequelle (z. B. der Sonne) bezüglich des Fahrzeugs, die Tageszeit, Wetterbedingungsinformationen (z. B. regnerisch, bewölkt, schneiend, sonnig, Temperaturen usw.), Routeninformationen, den Fahrzeugkurs, die Umgebungstemperatur, die Kabinentemperatur usw., von den Sensoren und/oder Vorrichtungen 310 und/oder anderen hier erwähnten Vorrichtungen empfangen. Die detektierten Informationen sind durch den Pfeil 344 dargestellt. Die Sensoren und/oder Vorrichtungen 310 können die in 1 gezeigten Sensoren enthalten und Zustände eines HLK-Systems, Zustände der Kabinenwärmeaktuatoren, Temperaturen von Zonen innerhalb einer Kabine usw. angeben. Die Ausgaben und/oder Zustände der Sensoren und/oder Vorrichtungen 310 sind durch den Pfeil 346 dargestellt. Die Vorrichtungen können sich auf die Vorrichtungen der Kabinenwärmeaktuatoren 306 und/oder des HLK Systems beziehen.
Das Solarlast-Vorhersagemodell 345 ist konfiguriert, basierend auf den empfangenen Informationen von den Sensoren und/oder den Vorrichtungen 310 und/oder den Zuständen der Kabinenwärmeaktuatoren 306 aktuelle Solarbelastungsniveaus zu bestimmen und/oder zukünftige Solarbelastungsniveaus für eine Route vorherzusagen. Das Störungsvorhersagemodell 343 ist konfiguriert, basierend auf den empfangenen Informationen aktuelle Temperaturen von Zonen innerhalb der Kabine zu bestimmen und zukünftige Änderungen der Temperaturen über einer Route vorherzusagen. Dies kann basierend auf den Größen, Formen, Volumina, der Beschattung und den Orten innerhalb der Kabine der Zonen stattfinden. Das Kabinenstörungs-Vorhersagemodell 343 bestimmt die vorhergesagten Kabinentemperaturen basierend auf den Änderungen der vorhergesagten Solarbelastung, die durch das Solarlast-Vorhersagemodell und/oder basierend auf den Ausgaben der Sensoren 310 und/oder den Zuständen der Kabinenwärmeaktuatoren 306 bereitgestellt werden. Das Störungsvorhersagemodul 312 kann basierend auf den Ausgaben der Modelle 343, 345 aktuelle und vorhergesagte Kabinentemperaturen 347 ausgeben.
Das Kabinentemperatur-Schätzmodul 314 kann ein Kabinenwärmemodell 350 enthalten, das die Ausgaben des Störungsvorhersagemoduls 312 mit den aktuellen Kabinenlufttemperaturen oder anderen Komfortmetriken in Beziehung setzt. Das Kabinenwärmemodell 350 kann als ein Energiemodell (oder Lastmodell) des Kabinenwärmeaktuators implementiert sein, wie oben beschrieben worden ist und worauf hier verwiesen wird. Die Solarlast an dem Fahrzeug kann die Wirkung der Sonnenstrahlung auf die Insassenkomfortmetriken, die Wirkung der Sonnenstrahlung auf die Kabinenlufttemperatur usw. sein. Das Kabinenwärmemodell 350 kann ein massebasiertes Modell der Kabine sein und die vom Störungsvorhersagemodul 312 empfangenen aktuellen und vorhergesagten Kabinentemperaturen in eine oder mehrere Komfortmetriken umsetzen.
Die durch das Regelsystem 300 bereitgestellte Steuerung kann eine Regelung, wie gezeigt ist, und/oder eine Vorsteuerung und/oder eine Kompensation enthalten. Das Regelsystem 300 kann eine modellprädiktive Steuerung, eine adaptive Steuerung und/oder eine regelbasierte Steuerung enthalten.
4 zeigt ein Beispiel für eines Energiemodells 400 des Kabinenwärmeaktuators (das als ein „HLK-Energiemodell“ bezeichnet werden kann), das die Kabinentemperaturen 402, die Umgebungstemperaturen 403, eine Solarbelastung Q_solar, eine Route 404 und die Fahrzeugkabinen-Wärmeparameter 406 empfangen und eine Menge an verbrauchter HLK- und/oder verbrauchter Kabinenwärmeaktuator-Energie 408 ausgeben kann. Gemäß einer Ausführungsform ist die verbrauchte Kabinenwärmeaktuator-Energie 408 gleich der Menge der verbrauchten HLK-Energie, die als E_HLK dargestellt wird. Ein vereinfachtes Beispiel des Energiemodells 400 des Kabinenwärmeaktuators wird im Folgenden beschrieben, wobei das Energiemodell 400 des Kabinenwärmeaktuators als ein HLK-Energiemodell implementiert ist und durch die Gleichungen 1-5 dargestellt wird.
Ein Produkt aus der Kabinenwärmekapazität C und einer zeitlichen Ableitung der Kabinentemperatur Ṫ_c wird durch Gleichung 1 dargestellt, wobei k ein Wärmeübertragungskoeffizient, T_a die Umgebungstemperatur ist, T_c die Kabinentemperatur ist, Q_HLK die Wärmeeingabe von der HLK in die Kabine ist und Q_solar die Solarlast ist, die von der Position der Solarenergiequelle bezüglich des Fahrzeugs abhängig ist. Solarlastsensoren stellen einen aktuellen Wert der Solarlast bereit, stellen aber keine prädiktive Solarlast für Zeitpunkte in der Zukunft bereit. Die prädiktive Solarbelastung wird jedoch durch Implementieren der im Folgenden offenbarten Verfahren bereitgestellt. $C * {\dot{T}}_{c} = k * (T_{a} - T_{c}) + Q_{H V A C} + Q_{s o l a r}$
Die momentane verbrauchte HLK-Leistung PHLK kann durch Gleichung 2 dargestellt werden, wobei η ein Wirkungsgradwert zum Umsetzen von elektrischer Energie (oder Leistung) in Wärme ist. Der Wirkungsgradparameter η kann als eine Tabelle des verfügbaren Wirkungsgrads der Wärmeeingabe zur Leistungsumsetzung während der HLK-Steuerung dargestellt werden. $P_{H V A C} = η * Q_{H V A C}$
Die Wärmeeingabe in die Kabine Q_HLK kann durch Gleichung 3 dargestellt werden, wobei G die Steuerverstärkung ist und T_s ein Sollwert (z. B. eine der Komfortmetriken und/oder einer der Temperatursollwerte) ist. Gleichung 3 ist eine einfache beispielhafte Darstellung einer HLK-Steuerung, um ein thermisches Gleichgewicht zu erreichen, um die Kabinentemperatur auf dem Sollwert aufrechtzuerhalten. $Q_{H V A C} = k * (T_{c} - T_{a}) - Q_{s o l a r} - G * (T_{c} - T_{s})$
Die momentane HLK-Leistung P_HLK kann durch Gleichung 4 dargestellt werden. Die durch das HLK-System verbrauchte Energie E_HLK kann durch Gleichung 5 dargestellt werden. $P_{H V A C} = η * (k * (T_{c} - T_{a}) - Q_{s o l a r} - G * (T_{c} - T_{s}))$
$E_{H V A C} = \int_{t}^{t + T_{p h}} η * (k * (T_{c} - T_{a}) - Q_{s o l a r} - G * (T_{c} - T_{s}))$
5 zeigt ein beispielhaftes dreidimensionale Diagramm eines Orts einer Solarenergiequelle bezüglich eines Fahrzeugs auf eine Route. Das Diagramm ist ein veranschaulichendes Beispiel verschiedener Orte von Solarenergiequellen bezüglich der linken und der rechten Seite des Fahrzeugs und bezüglich der Vorderseite und der Rückseite des Fahrzeugs. Die drei Achsen 500, 502, 504 des Diagramms sind die Höhe, die linke/rechte Position und die vordere/hintere Position der Solarenergiequelle bezüglich des Fahrzeugs. Der Pfeil 506 repräsentiert den Kurs des Fahrzeugs. 6 zeigt ein beispielhaftes zweidimensionales Diagramm der Orte der Solarenergiequellen nach 5 bezüglich der Seiten des Fahrzeugs. Die Orte der Solarenergiequellen sind durch Punkte in den Diagrammen dargestellt. Die Orte der Solarenergiequellen ändern sich abhängig vom Kurs des Fahrzeugs bezüglich des Fahrzeugs.
7 zeigt die beispielhaften Diagramme 700, 702, 704, 706 der Orte der Solarenergiequellen bezüglich des Trägerfahrzeugs, der Solarbelastung und des Energieverbrauchs. Das Diagramm 700 ist ein Diagramm des Azimutwinkels (oder des Ortes in Grad) der Solarenergiequelle bezüglich des Fahrzeugs über der Zeit. Das Diagramm 702 ist ein Diagramm der Höhe in Grad der Solarenergiequelle bezüglich des Fahrzeugs über der Zeit. Das Diagramm 704 ist ein Diagramm der Solarbelastung in Watt über der Zeit. Das Diagramm 706 ist ein Diagramm der Kabinentemperatur über der Zeit.
Ein Solarlastmodell 710, wie z. B. eines der hier offenbarten Solarlastmodelle, kann das Diagramm des Azimutwinkels 700 in das Solarlastdiagramm 704 umsetzen. Es können verschiedene Solarlastmodelle verwendet werden, um die Solarlast zu bestimmen. Ein Kabinenwärmemodell 712, wie z. B. eines der hier offenbarten Kabinenwärmemodelle, kann das Solarlastdiagramm 704 in das Kabinentemperaturdiagramm 706 umsetzen. Es können verschiedene Kabinenwärmemodelle verwendet werden, um die Kabinentemperatur zu bestimmen, wobei sie auf der Anwendung, der Größe, der Form, dem Volumen, der umgebenden Materialien, der Größe der Fenster usw. basieren. Jede der Kabinentemperaturen bezieht sich auf den HLK-Energieverbrauch.
Das Diagramm 700 enthält einen ersten Zeitraum 720, in dem sich die Solarenergiequelle auf der linken Seite des Fahrzeugs befindet, einen zweiten Zeitraum 722, in dem sich die Solarenergiequelle vor dem Fahrzeugs befindet, einen dritten Zeitraum 724, in dem die Solarenergiequelle auf eine A-Säule des Fahrzeugs gerichtet ist, und einen vierten Zeitraum 726, in dem sich die Solarenergiequelle abermals vor dem Fahrzeug befindet. Das Diagramm 706 enthält einen ersten Zeitraum 730, in dem das HLK-System die Kabine kühlt, dann ändert sich die Solarbelastung, wobei es eine Spitze der Temperatur bei 732 gibt. Das HLK-System erhöht die Kühlung, wobei die Kabinentemperatur während eines weiteren Zeitraums 734 abnimmt. Die gezeigten Kabinentemperaturen können basierend auf der bekannten Route, dem vorhergesagten Ort der Solarenergiequelle bezüglich des Fahrzeugs und den Modellen 710, 712 vorhergesagt werden. Das Diagramm 706 ist eine veranschaulichende beispielhafte Wirkung der Solarbelastung auf die Kabine.
8 zeigt ein beispielhaftes Diagramm der Solarbelastung an einem Fahrzeug für verschiedene Tageszeiten. Das Diagramm enthält die Solarbelastungskurven 800, 802, 804, 806 für vier verschiedene Tageszeiten. Im gezeigten Beispiel sind die Tageszeiten 05:00, 08:00, 15:00 und 17:00. Die Solarbelastungskurven 800, 802, 804, 806 können basierend auf der Tageszeit und der befahrenen Route vorhergesagt werden. Die Solarbelastung durch ein Fenster kann in Watt pro Quadratmeter (oder W/m²) angegeben werden und basiert auf der der Durchlässigkeit und der Größe des Fensters.
Tabelle 1 zeigt ein Beispiel der Solarbelastungsschätzungen in Kilojoule (kJ) und der Beiträge zu den Reichweitenschätzungen in Prozentsätzen für verschiedene Tageszeiten. Diese Werte können z. B. ein Sonnendach sein. Wie gezeigt ist, steigen die Solarlast-Schätzwerte vom frühen Morgen bis zum späten Vormittag an, wobei sie im Lauf des Tages auf einem ähnlichen Niveau bleiben und dann zum Abend abnehmen. Ähnlich steigt der zugeordnete Beitrag der Solarbelastung zum Leistungsverbrauch und folglich zu den Reichweitenschätzungen vom frühen Morgen bis zum späten Vormittag an, wobei er im Lauf des Tages auf einem ähnlichen Niveau bleibt und dann zum Abend abnimmt. Die Beitragswerte sind direkt auf die Solarlast-Schätzwerte bezogen. Das Schätzen und Berücksichtigen der Solarbelastung verbessert die Reichweitenschätzung. Tabelle 1 - Solarbelastungen und Beiträge zur Reichweitenschätzung für verschiedene Tageszeiten.

Zeit Solarbelastungsschätzung (kJ) Beitrag zur Reichweitenschätzung (%)

05:00 29,2 0,1

08:00 624,0 2,4

13:00 600,0 2,3

17:00 123,7 0,5
Tabelle 2 zeigt ein Beispiel der Solarbelastungsvorhersage für die ökologische Routenplanung. Tabelle 2 zeigt Solarbelastungsschätzungen in Kilojoule pro Minute (oder kJ/min) und HLK-Energieverbrauchswerte für zwei verschiedene Jahreszeiten (Winter (z. B. 0 °C) und Sommer (z. B. 25 °C)). Die Werte sind für drei zwischen den Orten A (Ausgangspunkt) und B (Ziel) zu nehmende verschiedene mögliche Routen bereitgestellt. Die Solarbelastung ist für die zweite Route kleiner als für die erste Route. Für die dritte Route ist die Solarbelastung kleine als für die zweite Route.

Wenn die Routen gleich lang wären und die gleiche Zeit benötigen würden, um sie zurückzulegen, dann würden die HLK-Energieverbrauchswerte während des Winters infolge der erhöhten Heizung von der Route 1 zu der Route 3 zunehmen. Wenn die Routen gleich lang wären und die gleiche Zeit benötigen würden, um sie zurückzulegen, dann würden ähnlich die HLK-Energieverbrauchswerte während des Sommers aufgrund eines verringerten Betrags der Klimatisierung abnehmen. Gemäß diesem Beispiel sind jedoch die Routen jedoch nicht gleich lang und benötigen nicht die gleiche Zeitdauer. Im Winter kann die Route 1 die beste Route sein, wohingegen im Sommer die Route 2 die beste Route sein kann. Dies basiert darauf, welche Route den kleinsten Betrag des HLK-Energieverbrauchs aufweist. Die solarbelastungsbasierten Energieverbrauchswerte können angeben, dass eine gleiche oder eine andere Route ausgewählt wird, falls die Energieverbrauchswerte nicht auf der Solarbelastung basieren würden. Tabelle 2 - Solarlasten und HLK-Energieverbräuche für die Routen 1-3.

Zeit	Solarbelastung (kJ/min)	HLK-Energieverbrauch (kJ) - Winter	HLK-Energieverbrauch (kJ) - Sommer
Route 1	17,8	777,4	703,5
	(+10,5 %)	(0,0 %)	(+2,1 %)
Route 2	16,3	849,8	689,1
	(+1,2 %)	(+9,3 %)	(0,0 %)
Route 3	16,10	946,4	781,3
	(0,0 %)	(+21,7 %)	(+13,3 %)

9 zeigt beispielhafte Diagramme der Kabinentemperatur und des HLK-Energieverbrauchs gegen die Zeit unter Verwendung einer Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) gegenüber der Verwendung einer prädiktiven Steuerung. 9 enthält zwei Diagramme 900, 902, wobei das Diagramm 900 eine Pl-Temperatursteuerkurve 904, eine prädiktive Temperatursteuerkurve 906 enthält, und wobei das Diagramm 902 eine PI-Steuerkurve 908 der Kabinenwärmeeingabe (oder des Leistungsverbrauchs) und eine prädiktive Steuerkurve 910 der Kabinenwärmeeingabe (oder des Leistungsverbrauchs) enthält.
Wie durch das erste Diagramm 900 ersichtlich ist, ist die Variation der Kabinentemperatur geringer, wenn die prädiktive Steuerung implementiert ist, als wenn sie nicht implementiert ist. Die prädiktive Steuerung ermöglicht, dass das Wärmesteuersystem die Aktuatoroperationen vorzeitig einstellt, um eine bevorstehende Änderung der Solarbelastung zu kompensieren. Wenn z. B. bekannt ist, dass die Solarbelastung abnimmt und es während des Winters ist, dann kann die Erwärmung vor der Änderung der Solarbelastung erhöht werden, um die Kabinentemperatur geringfügig zu erhöhen, um die bevorstehende Abnahme der Solarbelastung (und folglich der Erwärmung aufgrund der Solarbelastung) zu kompensieren.
Wie aus dem zweiten Diagramm 902 ersichtlich ist, gibt es einen minimalen Unterschied des Energieverbrauchs aufgrund der Solarbelastungs-Vorhersagesteuerung. Die Solarbelastungs-Vorhersagesteuerung kann im Wesentlichen zeitlich bezüglich der PI-Steuerung verschieben, wenn Energie verbraucht wird. Mit anderen Worten, es kann eine gleiche Gesamtenergiemenge verbraucht werden, wobei aber unter Verwendung der prädiktiven Steuerung eine besserer Kabinenkomfortleistung bereitgestellt wird. Energieverbrauchseinsparungen können dem Steuern der Wärmesteueraktuatoren, wie z. B. Strahlungsplatten, einer Fensterverglasung, Abschattungen und einer selektiven zonalen HLK-Steuerung, zugeordnet sein.

Tabelle 3 zeigt ein Beispiel der Unterschiede im HLK-Energieverbrauch und im mittleren quadratischen Fehler (RMSE) der Kabinentemperaturwerte dafür, wenn (i) keine Solarlastschätzungen erzeugt werden (was als PI-Steuerung bezeichnet wird), (ii) eine prädiktive Steuerung ausgeführt wird, die das Erzeugen von Solarlastschätzungen enthält, um einen Sollwertfehler zu minimieren, und (iii) eine prädiktive Steuerung ausgeführt wird, die das Erzeugen von Solarlastschätzungen enthält, um den Energieverbrauch zu minimieren. Die prädiktive Steuerung kann basierend auf anderen Metriken, wie z. B. wie EHT, PMV und MRT, ausgeführt werden, was die Vorteile der prädiktiven Steuerung erhöhen kann. Tabelle 3 - HLK-Energieverbrauch und RMSE-Kabinentemperaturwerte.

Parameter	Keine Solarlastschätzungen (PI-Steuerung)	Prädiktive Steuerung mit Solarlastschätzungen, um einen Sollwertfehler zu minimieren	Prädiktive Steuerung mit Solarlastschätzungen, um den Energieverbrauch zu minimieren
HLK-Energie-	1127,5	1127,4	1123,2
verbrauch (kJ)			(-0,4 %)
RMSE-	0,15	0,06	0,15
Kabinentemperatur (°C)		(-54 %)

Die Operationen der folgenden Verfahren nach den 10-16 können iterativ ausgeführt werden. Obwohl die folgenden Verfahren als separate Verfahren gezeigt sind, können ein oder mehrere der Verfahren und/oder Operationen aus separaten Verfahren kombiniert und als ein einziges Verfahren ausgeführt werden. Obwohl die folgenden Operationen hauptsächlich in Bezug auf die den Implementierungen nach den 1-4 beschrieben werden, können die Operationen einfach modifiziert werden, um sie auf andere Implementierungen der vorliegenden Offenbarung anzuwenden.
10 zeigt eine Übersicht eines solarlastbasierten Verfahrens. Das Verfahren kann bei 1000 beginnen. Bei 1002 führt das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 ein Zeittrajektorienverfahren aus, wobei ein Beispiel dessen in 11 gezeigt ist. Das Zeittrajektorienverfahren wird ausgeführt, um mögliche zukünftige Zeittrajektorien eines Trägerfahrzeugs zu bestimmen.
Bei 1004 führt das Solarlast-Vorhersagemodul 202 ein erstes Solarbelastungsverfahren aus, um die Orte der Solarenergiequelle bezüglich des Trägerfahrzeugs entlang möglicher zukünftiger Zeittrajektorien zu bestimmen. Die Orte können in Form von Azimutwinkeln und Höhen angegeben werden. Bei 1006 führt das Solarlast-Vorhersagemodul 202 ein zweites Solarbelastungsverfahren aus, um die Solarlast an dem Trägerfahrzeug und den Insassen an verschiedenen Punkten und/oder während verschiedener Zeitdauern für die zukünftigen Zeittrajektorien vorherzusagen. Beispiele der in 1004 und 1006 ausgeführten Solarbelastungsverfahren sind in 12 bereitgestellt. Die vorhergesagten Solarlasten an dem Fahrzeug zu verschiedenen Zeitpunkten können als Q_solar (t₀, ..., t₀ + t_ph) dargestellt werden, wobei t₀ ein Anfangszeitpunkt am Ursprung ist und t_ph ein Vorhersagehorizontzeitpunkt in der Zukunft ist. Gemäß einer Ausführungsform basiert die vorhergesagte Solarlast außerdem auf dem Kabinenwärmemodell und den Umgebungsbedingungen, wie z. B. den Wetterbedingungen.
Als ein Beispiel können die Verfahren 13 und 16 im Anschluss an die Operation 1006 ausgeführt werden.
11 zeigt ein Zeittrajektorienverfahren, das bei 1100 beginnen kann. Bei 1102 kann das Solarlast-Vorhersagemodul 202 bestimmen, ob eine Route bekannt ist. Falls ja, wird die Operation 1104 ausgeführt, andernfalls kann die Operation 1106 ausgeführt werden.
Bei 1104 erhält das Solarlast-Vorhersagemodul 202 Trajektorien der Positionen eines globale Navigationssatellitensystems (GNSS) für die Route, die Breitengrad- und Längengradinformationen des Trägerfahrzeugs enthalten. Diese können vom Navigationssystem 114 gesammelt werden.
Bei 1106 schätzt das Solarlast-Vorhersagemodul 202 die wahrscheinlichste Route basierend auf wenigstens einer der aktuellen Position (oder dem aktuellen Ort) des Trägerfahrzeugs, dem Kurs des Trägerfahrzeugs, den Karteninformationen oder einem bekannten Ziel des Trägerfahrzeugs. Die Route kann eine kurze Route oder eine Teilroute auf dem Weg zu einem Ziel sein. Das Solarlast-Vorhersagemodul 202 kann z. B. basierend auf den Karteninformationen wissen, dass das Trägerfahrzeug weiterhin während eines gegebenen Zeitraums eine Straße entlangfährt. Als weiteres Beispiel kann die Routenschätzung auf historischen Daten für das Trägerfahrzeug und/oder andere Fahrzeuge, die an demselben Ort fahren, und den Wahrscheinlichkeiten, dass das Trägerfahrzeug bestimmte Wege nimmt, basieren. Die historischen Daten können ein historisches Verhalten des Fahrers für diese Tageszeit und/oder ein vergangenes Verhalten an diesem Ort enthalten. Die Routenschätzung kann außerdem basierend auf den aktuellen Bedingungen und darauf basierend, ob es irgendwelche Straßensperren (z. B. Unfälle) gibt, usw., stattfinden.
Bei 1108 erhält das Solarlast-Vorhersagemodul 202 Geschwindigkeitsbegrenzungen, Verkehrsgeschwindigkeiten, historische Geschwindigkeiten des Trägerfahrzeugs und anderer Fahrzeuge und die Längen von Straßensegmenten zwischen GNSS-Ortsdaten-Punkten. Bei 1110 berechnet das Solarlast-Vorhersagemodul 202 die Zeit, um jedes Straßensegment entlang der betreffenden Route zu durchqueren, für die aktuelle Iteration dieses Verfahrens basierend auf der Länge der Route und den Fahrgeschwindigkeiten des Trägerfahrzeugs.
Bei 1112 berechnet das Solarlast-Vorhersagemodul 202 basierend auf der Länge der Route und den Fahrgeschwindigkeiten die Zeit, um jedes Straßensegment zu durchqueren. Bei 1114 stellt das Solarlast-Vorhersagemodul 202 die Zeittrajektorie der GNSS-Positionen entlang der Route und den Straßensegmenten zugeordnet zusammen.
Bei 1116 bestimmt das Solarlast-Vorhersagemodul 202, ob einer weiteren Route gefolgt werden soll. Falls ja, kann die Operation 1102 ausgeführt werden, andernfalls kann das Verfahren bei 1118 enden. Das Verfahren kann bei 1118 enden.
12 zeigt ein erstes und ein zweites Solarbelastungsverfahren 1202, 1204. Die Verfahren können für jede verfügbare betreffende Route ausgeführt und/oder durch Ausführen des Verfahrens nach 11 bestimmt werden. Das erste Solarbelastungsverfahren kann bei 1200 beginnen. Bei 1202A erhält das Solarlast-Vorhersagemodul 202 eine GNSS-Positionstrajektorie für eine Route als eine Funktion der Zeit basierend auf Zeit-, Breitengrad- und Längengradinformationen.
Bei 1202B berechnet das Solarlast-Vorhersagemodul 202 die Orte der Solarenergiequellen bezüglich einer Standardreferenz, wie z. B. der Azimutwinkel und Höhen bezüglich einer geographischen Nordreferenz. Wenn als ein Beispiel die Route bekannt ist, können der Ort und die Höhe der Sonne basierend auf der Tageszeit, der Jahreszeit und den Karteninformationen bestimmt werden.
Bei 1202C berechnet das Solarlast-Vorhersagemodul 202 den Kurs des Fahrzeugs und die Neigung des Trägerfahrzeugs bezüglich der Standardreferenz basierend auf den GNSS-Positionen und der Straßensteigung. Dies kann die Azimutwinkel und Höhen des Trägerfahrzeugs bezüglich der geographischen Nordreferenz enthalten.
Bei 1204A transformiert das Solarlast-Vorhersagemodul 202 die Koordinaten der Orte der Solarenergiequellen in ein Fahrzeugkoordinatensystem, um die Orte der Solarenergiequellen bezüglich des Trägerfahrzeugs zu berechnen. Bei 1204B bestimmt das Solarlast-Vorhersagemodul 202 die aktuellen Umgebungsbedingungen einschließlich der Wetterbedingungen (z. B. Wolkenbedeckung, regnerisch, wolkenlos, schneiend, sonnig usw.).
Bei 1204C kann das Solarlast-Vorhersagemodul 202 ein oder mehrere Solarintensitätssignale von dem einem oder mehreren Solarintensitätssensoren 111 empfangen. Die Ausgaben der Solarintensitätssensoren 111 geben die Solarbelastung an, die zum aktuellen Zeitpunkt erwartet werden kann. Das Solarlastmodell kann eingestellt sein, um (i) Werte für den aktuellen Zeitpunkt bereitzustellen, die mit der aktuellen Solarbelastung für die aktuelle Tageszeit übereinstimmen, und (ii) künftige vorhergesagte Solarbelastungswerte einzustellen.
Bei 1204D stellt das Solarlast-Vorhersagemodul 202 das Solarlastmodell des Trägerfahrzeugs basierend auf den Umgebungsbedingungen und dem Fahrzeugstatus ein. Der Fahrzeugstatus kann sich z. B. auf die Zustände der Fenster, Verglasungsniveaus (oder Tönungsniveaus) der Fenster, Schirmstatusniveaus usw. beziehen. Der Fahrzeugstatus kann dynamisch geändert werden. Die Zustände der Kabinenwärmeaktuatoren können überwacht werden, um den Fahrzeugstatus zu bestimmen. Bei 1204E berechnet das Solarlast-Vorhersagemodul 202 die Solarbelastung an dem Trägerfahrzeug basierend auf den Umgebungsbedingungen unter Verwendung des Solarlastmodells des Trägerfahrzeugs. Das Verfahren kann bei 1206 enden oder für eine weitere Route wiederholt werden.
13 zeigt ein auf der ökologischen Routenplanung basierendes Verfahren. Bei 1300 bestimmt das Solarlast-Vorhersagemodul 202 die kumulierte Solarlast ϕ Q_solar und den der Solarbelastung zugewiesenen Energieverbrauch des Trägerfahrzeugs über die bestimmten zukünftigen Zeittrajektorien (oder verfügbaren Routen). Bei 1302 schätzt das Solarlast-Vorhersagemodul 202 den Gesamtenergieverbrauch des Trägerfahrzeugs über die verfügbaren Routen einschließlich des der Solarbelastung zugeordneten Energieverbrauchs.
Bei 1304 bestimmt das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung, ob die automatische Routenauswahl aktiviert ist. Falls ja, wird die Operation 1306 ausgeführt, andernfalls wird die Operation 1308 ausgeführt. Bei 1306 führt das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung ein Verfahren der ökologischen Routenplanung aus, um eine Route basierend auf dem geringsten Energieverbrauch auszuwählen. Ein Beispiel des Verfahrens der ökologischen Routenplanung ist in 14 gezeigt.
Bei 1308 informiert das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung die Bedienungsperson (oder den Anwender) des Trägerfahrzeugs über mögliche Routen und die entsprechenden Energieverbrauchswerte. Der Anwender kann dann bei 1310 eine der Routen auswählen. Dies ermöglicht es dem Anwender, eine sachkundige Entscheidung beim Wählen einer der Routen zu treffen.
Bei 1312 kann das Fahrzeugsteuermodul 109 autonome und/oder Führungsoperationen basierend auf der ausgewählten Route ausführen. Das Fahrzeugsteuermodul 109 kann die Fahrzeugsysteme steuern, um der ausgewählten Route autonom zu folgen und/oder dem Anwender eine Führung, um der ausgewählten Route zu folgen, bereitzustellen. Die Führung kann z. B. hörbare und/oder Video-Navigationssignale enthalten. Nach der Operation 1312 kann das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 zur Operation 1002 nach 10 zurückkehren.
14 zeigt ein automatisches auf ökologischer Routenplanung basierendes Auswahlverfahren. Das Verfahren kann bei 1400 beginnen. Bei 1402 erhalten das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 und/oder das Solarlast-Vorhersagemodul 202 das Ausgangspunkt- und Zielpaar (OD-Paar) für das Trägerfahrzeug und die aktuelle Tageszeit.
Bei 1404 erzeugen das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 und/oder das Solarlast-Vorhersagemodul 202 N Kandidatenrouten für das OD-Paar, wie oben ähnlich beschrieben worden ist.
Bei 1406 führen das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 und/oder das Solarlast-Vorhersagemodul 202 das Zeittrajektorienverfahren aus, um abhängig von der Iteration dieser Operation die Zeittrajektorie der Positionen (oder Orte) des Trägerfahrzeugs entlang einer ersten oder einer nächsten der Kandidatenrouten (die als die aktuelle Kandidatenroute bezeichnet wird) zu bestimmen. Dies kann das Ausführen des Verfahrens nach 11 enthalten.
Bei 1408 führt das Solarlast-Vorhersagemodul 202 das erste Solarbelastungsverfahren aus, um die Orte der Solarenergiequelle bezüglich des Trägerfahrzeugs entlang der aktuellen Kandidatenroute zu bestimmen. Dies kann die Operation 1202 des Verfahrens nach 12 enthalten.
Bei 1410 führt das Solarlast-Vorhersagemodul 202 das zweite Solarbelastungsverfahren aus, um die Solarbelastung an dem Trägerfahrzeug basierend auf den vorhergesagten Orten der Solarenergiequelle entlang der aktuellen Kandidatenroute zu bestimmen. Dies kann das Ausführen der Operation 1204 nach 12 enthalten.
Bei 1412 schätzt das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung den Energieverbrauch, der der Solarbelastung zugeordnet ist. Dies basiert auf den Orten der Solarenergiequelle, den Umgebungsbedingungen, den Fahrzeugstatusinformationen usw.
Bei 1414 berechnet und/oder bestimmt das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung andere Metriken für die aktuelle Kandidatenrouten einschließlich des Gesamtenergieverbrauchs, der Fahrzeit für die aktuelle Kandidatenroute und der Umgebungstemperatur.
Bei 1416 speichert das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung den geschätzten Energiebrauch aufgrund der Solarbelastung sowohl für die aktuelle Kandidatenroute als auch die anderen Metriken im Speicher 110 nach 1. Die anderen Metriken können den Gesamtenergieverbrauch, die Fahrzeit (oder Dauer der Fahrt) und die Umgebungstemperatur enthalten.
Bei 1418 bestimmt das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung, ob es eine weitere Kandidatenroute gibt. Falls ja, kann die Operation 1406 ausgeführt werden, andernfalls kann die Operation 1420 ausgeführt werden.
Bei 1420 kann das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung die Kandidatenrouten basierend auf den jeweiligen Metriken einschließlich der geschätzten Mengen des Energieverbrauchs aufgrund der Solarbelastung und der anderen Metriken einstufen. Der Energieverbrauch aufgrund der Solarbelastung für jede Route kann zu anderen Energiemengen, die vorhergesagt werden, dass sie für diese Route verbraucht werden, addiert werden, um einen Gesamtbetrag des Energieverbrauchs für die Route zu erhalten.
Bei 1422 wählt das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung eine der Routen mit den besten Metriken aus, während sie die aufgrund der Solarbelastung verbrauchte Energiemenge berücksichtigt. Die Auswahl kann das Gewichten der Metriken basierend auf der Wichtigkeit enthalten. Gemäß einer Ausführungsform wird die Route mit der geringsten Menge verbrauchter Energie ausgewählt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine anspruchsvollere Entscheidungslogik verwendet, um eine Route auszuwählen, die eine minimale Zeitdauer benötigt, während sie den Energieverbrauch minimiert und während sie ein hohes Niveau des Anwenderkomforts während der gesamten Fahrt aufrechterhält. Die Route kann basierend auf dem Gesamtenergieverbrauch für diese Route, der Fahrstrecke, der Dauer der Fahrt, den Geschwindigkeitsbegrenzungen usw. ausgewählt werden.
Bei 1424 kann das Fahrzeugsteuermodul 109 dann autonome und/oder Führungsoperationen basierend auf der ausgewählten Route ausführen. Das Fahrzeugsteuermodul 109 kann die Fahrzeugsysteme steuern, um der ausgewählten Route autonom zu folgen, und/oder um dem Anwender eine Führung bereitzustellen, um der ausgewählten Route zu folgen. Die Führung kann z. B. hörbare und/oder Video-Navigationssignale enthalten. Im Anschluss an die Operation 1424 kann das Verfahren bei 1426 enden.
15 zeigt ein weiteres solarbelastungsbasiertes Routenauswahlverfahren. Das Verfahren kann bei 1500 beginnen. Bei 1502 sagt das Solarlast-Vorhersagemodul 202 die Solarlasten für die Kandidatenrouten vorher, wie oben beschrieben worden ist.
Bei 1504 bestimmt das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117, ob sich die Umgebungstemperatur (oder Außentemperatur) unter einer vorgegebenen Temperatur (z. B. 65 °F) befindet. Falls ja, kann die Operation 1506 ausgeführt werden, andernfalls kann die Operation 1508 ausgeführt werden.
Bei 1506 kann das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung diejenige der Kandidatenrouten mit der höchsten Gesamtsolarbelastung auswählen. Das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung kann eine der Kandidatenrouten auswählen, die eine hohe Gesamtsolarbelastung (nicht notwendigerweise die höchste) aufweist und andere Kriterien, wie z. B. eine Zeitbeschränkung, eine Energieverbrauchsbeschränkung usw., erfüllt.
Bei 1508 wählt das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung die Kandidatenroute mit der geringsten Gesamtsolarbelastung aus. Das Modul 210 zur ökologischen Routenplanung kann eine der Kandidatenrouten auswählen, die eine geringe Solarbelastung (nicht notwendigerweise die geringste) aufweist und andere Kriterien, wie z. B. wie eine Zeitbeschränkung, eine Energieverbrauchsbeschränkung usw., erfüllt.
Bei 1510 kann das Fahrzeugsteuermodul 109 dann autonome und/oder Führungsoperationen basierend auf der ausgewählten Route ausführen. Das Fahrzeugsteuermodul 109 kann die Fahrzeugsysteme steuern, um der ausgewählten Route autonom zu folgen und/oder dem Anwender eine Führung bereitzustellen, um der ausgewählten Route zu folgen. Die Führung kann z. B. hörbare und/oder Video-Navigationssignale enthalten. Im Anschluss an die Operation 1510 kann das Verfahren bei 1512 enden.
16 zeigt ein solarbelastungsbasiertes Kabinenwärme-Steuerverfahren. Bei 1600 kann das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 die Kabinentemperaturen und die Umgebungstemperatur über Temperatursensoren messen. Bei 1602 kann das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 ein oder mehrere Solarintensitätssignale von den Solarintensitätssensoren 111 empfangen.
Bei 1604 können das prädiktive HLK-Steuermodul 204 und/oder das Wärmesteuermodul 304 basierend auf dem Energiemodell 224 des Kabinenwärmeaktuators die Wirkungen der Solarbelastung an dem Trägerfahrzeug und den Insassen in den Zonen innerhalb der Kabine des Trägerfahrzeugs berechnen.
Bei 1606 bestimmen das prädiktive HLK-Steuermodul 204 und/oder das Wärmesteuermodul 304, ob die prädiktive Steuerung zu verwenden ist. Falls ja, wird die Operation 1608 ausgeführt, andernfalls wird die Operation 1614 ausgeführt. Als ein Beispiel kann die prädiktive Steuerung nicht ausgeführt werden, wenn es keine Solarbelastung gibt (es Nacht ist), die prädiktive Steuerung deaktiviert ist oder die Solarbelastung bekannt ist.
Bei 1608 sagt das Störungsvorhersagemodul 312 die Wirkung der Solarbelastung ab einem aktuellen Zeitschritt und über einen vorgegebenen Vorhersagehorizont Tph vorher. Der vorgegebene Vorhersagehorizont Tph ist größer als null. Die Wirkung der Solarlast kann auf den Insassenkomfort und die Kabinentemperatur sein.
Außerdem kann die Wirkung der Solarlast eine Metrik sein, um ein Steuerziel zu messen.
Bei 1610 betätigen das prädiktive HLK-Steuermodul 204 und/oder das Wärmesteuermodul 304 für den vorhergesagten Zeithorizont Tph die Kabinenwärmeaktuatoren einschließlich des HLK-Systems, um ein Soll-Steuerziel zu erreichen. Das Soll-Steuerziel kann z. B. sein, die Temperaturen innerhalb der Kabine innerhalb jeweiliger vorgegebener Bereiche von Ziel-Sollwerten aufrechtzuerhalten. Das Soll-Steuerziel kann das Steuern der Kabinenwärmeaktuatoren enthalten, um die Temperatur der Sitze, des Lenkrads und/oder anderer Elemente, mit denen der Anwender in Kontakt kommt, innerhalb vorgegebener Bereiche von Ziel-Sollwerten aufrechtzuerhalten.
Bei 1612 projizieren das prädiktive HLK-Steuermodul 204 und/oder das Wärmesteuermodul 304 den aktuellen Kabinenwärmeaktuator und die HLK-Steuerparameter, die verwendet werden, um das Soll-Steuerziel aufrechtzuerhalten, vom aktuellen Zeitschritt über einen vorgegebenen Steuerhorizont Tch bis zu einem projizierten zukünftigen Zeitpunkt (oder zukünftigen Zeitschritt). Der vorgegebene Steuerhorizont Tch ist größer als null.
Die prädiktiven und Steuerhorizonte Tph und Tch können verwendet werden, um zwei bewegliche Fenster bereitzustellen, die während jeder Iteration dieses Verfahrens eingestellt werden. Wenn sie verschoben werden, wird eine frühere Vorhersage, die sich jetzt außerhalb der Fenster befindet, fallengelassen, wobei neue Vorhersagen für zukünftige Zeitpunkte erzeugt werden. Dies minimiert die Menge der Berechnungen während jeder Iteration dieses Verfahrens. Wenn die Fenster verschoben werden, wird der Zeitpunkt null (oder der aktuelle Zeitpunkt) auf einen neuen aktuellen Zeitpunkt verschoben, wobei die vorhergesagten Werte gleichermaßen verschoben werden. Für die Vorhersage können Modelle verwendet werden, wobei bestimmte Eingaben bereitgestellt werden, um die vorhergesagten Ausgabewerte zu berechnen. Die Ausgabewerte für einen Zeitschritt können dann als Eingaben in die Modelle eines nachfolgenden Zeitschritts verwendet werden. Wenn die gleichen Ausgabewerte bereitgestellt werden, dann können keine neuen Werte erzeugt und/oder gespeichert werden.
Als ein Beispiel kann sich der Ort der Sonne in den nächsten fünf Minuten bezüglich des Trägerfahrzeugs ändern, wobei eine erhöhte Kühlung benötigt werden kann, um eine Zielkabinentemperatur aufrechtzuerhalten. Falls es keine Vorhersage der Solarbelastung gibt, kann das System einfach reaktiv sein, wobei, wenn die Temperatur der Kabine zunimmt, das System reagiert und die Kühlung erhöht. Wenn die prädiktive Steuerung freigegeben ist, weiß das System aufgrund der Vorhersage der Solarbelastung über den vorhergesagten Zeithorizont Tph, dass die Solarbelastung im Begriff ist, zuzunehmen. Das System kann dann vor der Zunahme der Solarbelastung die Kühlung erhöhen, um das Aufrechterhalten einer flacheren Kabinentemperaturkurve über die Zeit und während Änderungen der Solarbelastung zu unterstützen.
Die prädiktive Steuerung kann das Vorhersagen enthalten, wie sich die Kabinentemperaturen bei einer Änderung der Steuerung des Kabinenwärmeaktuators während des Zeitraums Tph ändern. Dies kann basierend auf einem Modell stattfinden, das die Luftdurchflussmengen des HLK-Systems in die Kabine und die Temperaturen berücksichtigt. Basierend darauf kann die tatsächliche Steuerung eingestellt werden, um die Variationen der Kabinentemperaturen zu minimieren. Die prädiktive Steuerung kann die Anzahl der verschiedenen Steuerentscheidungen und/oder Aktuatoren bestimmen, die einzustellen sind, um dem einen oder den mehreren Steuerzielen zu entsprechen. Die prädiktive Steuerung kann verschiedene Betätigungen der HLK-Steuerung versuchen, um zu bestimmen, was z. B. mit dem Fehler nach 3 geschieht, und dann einen besten Satz von Betätigungen der HLK-Steuerung auswählen. Die Steuerziele können außerdem das Minimieren der Energiemenge, die verwendet wird, um die Temperatur aufrechtzuerhalten, und/oder das Minimieren eines Abweichungsbetrags von einem oder mehreren Sollwerten enthalten.
Das HLK-Energiemodell 400 kann Rückmeldungen über aktuelle Zustände erhalten und Eingaben von einem Steuermodul und zukünftige Vorhersagen von Vorhersagemodellen einbeziehen. Falls die Solarlast während eines Zeitraums die gleiche bleiben soll, kann das HLK-Energiemodell 400 die Solarbelastungsvorhersagen für diesen Zeitraum ignorieren. Falls sich die Solarbelastung ändern soll, kann das HLK-Energiemodell 400 dann die Solarlastvorhersagen berücksichtigen. Das Wärmesteuermodul 212 und/oder das solarbelastungsbasierte Steuermodul 117 können bestimmen, dass sich die Solarbelastung ändern wird, und die Steuerlogik ändern, um vorgegebenen Einschränkungen zu entsprechen.
Bei 1614 führen das prädiktive HLK-Steuermodul 204 und/oder das Wärmesteuermodul 304 eine Steuerverstärkung ein, um die Solarbelastung im aktuellen Zeitschritt zu kompensieren. Dies kann z. B. das Bereitstellen von weniger oder mehr Heizung, wenn es Winter ist, oder das Bereitstellen von weniger oder mehr Kühlung, wenn es Sommer ist, enthalten. Die Verstärkung kann auf die Steuerung der Kabinenwärmeaktuatoren einschließlich der HLK-Aktuatoren angewendet werden. Bei 1616 wendet das prädiktive HLK-Steuermodul 204 die Steuerung der Kabinenwärmeaktuatoren einschließlich der HLK-Steuerung auf die Kabinenwärmeaktuatoren 170 nach 2 an. Dies kann eine selektive zonenbasierte HLK-Steuerung für verschiedene Zonen innerhalb der Kabine des Trägerfahrzeugs enthalten. Die Operation 1002 nach 10 kann im Anschluss an die Operation 1616 ausgeführt werden.
Die folgenden Beispiele können während des Verfahrens nach 16 implementiert sein. Die folgenden Beispiele enthalten eine prädiktive HLK-Steuerung mit Vorschau (oder Vorhersage) der Solarbelastung. Die prädiktive HLK-Steuerung kann ausgeführt werden, um eine Metrik basierend auf der vorhergesagten Solarbelastung zu minimieren. Falls die Metrik eine Leistungsmetrik, wie z. B. die Temperaturabweichung ist, dann kann $min_{G} \int_{t}^{t + t_{p h}} {(T_{c} - T_{s})}^{2}$
verwendet werden, wobei G ein Satz von Steuerverstärkungen (eine Steuerstrategie) ist, die die Leistungsmetrik für den gegebenen Vorhersagehorizont minimiert. Falls die Metrik eine Leistungsmetrik, wie z. B. der Energieverbrauch, ist, dann kann $\frac{min}{G} \int_{t}^{t + t_{p h}} P_{H V A C}$
verwendet werden. Eine optimierte Steuerverstärkung G kann auf das HLK-System angewendet werden, wie durch Gleichung 7 dargestellt ist, wobei T_s eine Sollwerttemperatur ist. $Q_{H V A C} = k * (T_{c} - T_{a}) - Q_{s o l a r} - G * (T_{c} - T_{s})$
Die oben beschriebenen Operationen nach den 10-16 sind als veranschaulichende Beispiele gemeint. Die Operationen können abhängig von der Anwendung sequentiell, synchron, gleichzeitig, kontinuierlich, während überlappender Zeiträume oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Außerdem kann jede der Operationen abhängig von der Implementierung und/oder der Reihenfolge der Ereignisse nicht ausgeführt oder übersprungen werden.
Das Problem der Unbestimmtheit der Reichweitenschätzung eines Fahrzeugs aufgrund der zukünftigen Solarbelastung wird durch Vorhersagen der Solarbelastung an dem Fahrzeug über die vorgesehenen Routen gelöst, wie hier offenbart worden ist. Die Solarbelastung kann ohne Verwendung eines Solarintensitäts- und/oder Strahlungssensors bestimmt werden. Die Solarbelastung kann basierend auf: dem Fahrzeugort; Vorhersagen des Ortes der Solarenergiequelle; einem aktuell bestimmten Ort der Solarenergiequelle, einem Fahrzeugkabinen-Wärmemodell, Wetter- und anderen Umgebungsparametern; und anderen Vorhersagen, Parametern und Modellen, wie hier offenbart worden ist, vorhergesagt werden. Die offenbarte Methodologie kann als eine Metrik verwendet werden, um Entscheidungen der ökologischen Routenplanung zu treffen. Eine geringere Unbestimmtheit der Solarlast unterstützt das Erreichen einer besseren Kabinentemperatursteuerung (-60 % weniger Temperaturabweichung vom Sollwert), eines erhöhten Wirkungsgrades in einem HLK-System (z. B. 0,4-1,00 % HLK-Energieeinsparungen). Dies ist bei einem Fehler von so viel wie ±1 0 % bei Solarlastvorhersage wahr.
Die oben beschriebenen Beispiele enthalten sowohl prädiktive und reaktive Steuerung, um eine Energiewirkungsgrad und Kabinenkomfort zu erreichen und den Komponentenverschleiß zu begrenzen. Die Solarbelastungsvorhersagen und die entsprechende prädiktive Steuerung unterstützen das Aufrechterhalten des Komforts der Insassen, während die Energieverwendung nicht erhöht wird. Außerdem werden Energieeinsparungen durch ökologische Routenplanung und verbesserte Reichweitenvorhersagen bereitgestellt. Die prädiktive Solarbelastung wird verwendet, um den Energieverbrauch eines HLK-Systems und der Kabinenwärmeaktuatoren vorherzusagen, um wiederum die Genauigkeit der Fahrzeugreichweitenschätzungen zu verbessern. Die oben beschriebenen Beispiele enthalten das Quantifizieren des Energieverbrauchs durch mathematische und/oder datengesteuerte Modelle von Fahrzeug- und Kabinenwärmesystemen, einschließlich: der Kabinenwärmesteuerungen; der Aktuatoren; des Wärmestroms; der Sonnenstrahlungswirkungen; der Anfangsbedingungen; historischer Daten; der Umgebungstemperatur; der Fahrmuster; der Routenmerkmale, wie z. B. der Straßensteigung, der Geschwindigkeitsbegrenzungen, der durchschnittlichen Geschwindigkeitsbegrenzungen, durchschnittlichen Fahrgeschwindigkeiten usw.; der Anwenderpräferenzen; und anderer Fahrzeug-, Routen- und Umgebungsbedingungen, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Die Beispiele enthalten das Bestimmen der vorhergesagten Solarbelastung und des Energieverbrauchs des HLK-Systems auf Kandidatenrouten zu einem Ziel und dann das Auswählen einer effizientesten der Kandidatenrouten, um eine oder mehrere gegebene Metriken einschließlich einer Kostenmetrik (z. B. des Energieverbrauchs) zu optimieren. Der Energiewirkungsgrad kann als die Energie quantifiziert werden, um einen Zielzustand eines Kabinenwärmesystems zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Die Wirkung der Solarbelastung auf den Energieverbrauch eines Trägerfahrzeugs wird für jede Kandidatenroute zusammen mit anderen Metriken, die den Energieverbrauch beeinflussen, berechnet.
Die vorhergehende Beschreibung ist lediglich veranschaulichender Art und ist in keiner Weise vorgesehen, die Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungen einzuschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in verschiedenen Formen implementiert sein. Während diese Offenbarung spezielle Beispiele enthält, sollte deshalb der wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht so eingeschränkt werden, weil andere Modifikationen bei einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche offensichtlich werden. Es sollte erkannt werden, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Obwohl jede der Ausführungsformen oben mit bestimmten Merkmalen beschrieben worden ist, können ferner ein oder mehrere dieser Merkmale, die bezüglich irgendeiner Ausführungsform der Offenbarung beschrieben worden sind, in irgendeiner der anderen Ausführungsform implementiert und/oder mit den Merkmalen irgendeiner der anderen Ausführungsform kombiniert sein, selbst wenn diese Kombination nicht explizit beschrieben ist. Mit anderen Worten, die beschriebenen Ausführungsformen schließen einander nicht aus, wobei Permutationen einer oder mehrerer Ausführungsformen miteinander innerhalb des Schutzumfangs dieser Offenbarung verbleiben.
Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z. B. zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) werden unter Verwendung verschiedener Begriffe, z. B. „verbunden“, „im Eingriff‟, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“, beschrieben. Wenn eine Beziehung zwischen einem ersten und einem zweiten Element in der obigen Offenbarung beschrieben ist, kann diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine anderen dazwischenliegenden Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element vorhanden sind, sie kann aber außerdem eine indirekte Beziehung sein, bei der ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente (entweder räumlich oder funktional) zwischen dem ersten und dem zweiten Element vorhanden sind, wenn sie nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben ist. Wie der Ausdruck wenigstens eines von A, B und C hier verwendet wird, sollte er ausgelegt werden, dass er ein logisches (A ODER B ODER C) unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen ODER bedeutet, und nicht ausgelegt werden, dass er „wenigstens eines von A, wenigstens eines von B und wenigstens eines von C“ bedeutet.
In den Figuren demonstriert die Richtung eines Pfeils, wie durch die Pfeilspitze angegeben ist, im Allgemeinen den Informationsfluss (wie z. B. von Daten oder Anweisungen), der für die Veranschaulichung von Interesse ist. Wenn z. B. das Element A und das Element B verschiedene Informationen austauschen, aber die vom Element A zum Element B übertragenen Informationen für die Veranschaulichung relevant sind, kann der Pfeil vom Element A zum Element B zeigen. Dieser unidirektionale Pfeil impliziert nicht, dass keine anderen Informationen vom Element B zum Element A übertragen werden. Ferner kann das Element B für die vom Element A zum Element B gesendeten Informationen Anforderungen für die oder Empfangsquittungen der Informationen an das Element A senden.
In dieser Anmeldung einschließlich der Definitionen im Folgenden kann der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Controller“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann sich beziehen auf, Teil sein von, oder enthalten: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischt analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam benutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam benutzt, dediziert oder Gruppe), die den durch die Prozessorschaltung ausgeführten Code speichert; andere geeignete Hardware-Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination aus einigen oder allen der Obigen, wie z. B. in einem System auf einem Chip.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen enthalten. Gemäß einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen drahtgebundene oder drahtlose Schnittstellen enthalten, die mit einem lokalen Netz (LAN), dem Internet, einem Weitbereichsnetz (WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind. Die Funktionalität irgendeines gegebenen Moduls der vorliegenden Offenbarung kann zwischen mehreren Modulen verteilt sein, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. Mehrere Module können z. B. einen Lastausgleich ermöglichen. In einem weiteren Beispiel kann ein Server-Modul (das außerdem als ein entferntes oder Cloud-Modul bekannt ist) einige Funktionalität im Auftrag eines Client-Moduls ausführen.
Der Begriff Code, wie er oben verwendet wird, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode enthalten und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam benutzte Prozessorschaltung umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die etwas oder alles des Codes von mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltung umfasst eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen einiges oder alles des Codes von einem oder mehreren Modulen ausführt. Die Bezugnahmen auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Dies, mehrere Prozessorschaltungen auf einem einzigen Die, mehrere Kerne einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination aus dem Obigen. Der Begriff gemeinsam benutzte Speicherschaltung umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die etwas oder alles des Codes von mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicherschaltung umfasst eine Speicherschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Speichern etwas oder alles des Codes von einem oder mehreren Modulen speichert.
Der Begriff Speicherschaltung ist eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium. Der Begriff computerlesbares Medium, wie er hier verwendet wird, umfasst keine transitorischen elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium (wie z. B. auf einer Trägerwelle) ausbreiten; der Begriff computerlesbares Medium kann deshalb als greifbar und nicht transitorisch betrachtet werden. Nicht einschränkende Beispiele eines nicht transitorischen, greifbaren computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (wie z. B. eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare programmierbare Festwertspeicherschaltung oder eine Maskenfestwertspeicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (z. B. eine statische Schreib-Lese-Speicher-Schaltung oder eine dynamische Schreib-Lese-Speicher-Schaltung), magnetische Speichermedien (wie z. B. ein analoges oder digitales Magnetband oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (wie z. B. eine CD, eine DVD oder eine Blu-ray-Disc).
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig durch einen Spezialcomputer implementiert sein, der durch das Konfigurieren eines Universalcomputers erzeugt wird, um eine oder mehrere spezielle in Computerprogrammen verkörperte Funktionen auszuführen. Die oben beschriebenen Funktionsblöcke, Ablaufplankomponenten und anderen Elemente dienen als Software-Spezifikationen, die durch die Routinearbeit eines ausgebildeten Technikers oder Programmierers in die Computerprogramme übersetzt werden können.
Die Computerprogramme enthalten prozessorausführbare Anweisungen, die in wenigstens einem nicht transitorischen, greifbaren computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können außerdem gespeicherte Daten enthalten oder sich auf gespeicherte Daten stützen. Die Computerprogramme können ein grundlegendes Eingabe-/Ausgabesystem (BIOS), das mit der Hardware des Spezialcomputers wechselwirkt, Vorrichtungstreiber, die mit speziellen Vorrichtungen des Spezialcomputers wechselwirken, ein oder mehrere Betriebssysteme, Anwenderanwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen usw. umfassen.
Die Computerprogramme können enthalten: (i) beschreibenden Text, der zu parsen ist, wie z. B. HTML (Hypertext-Auszeichnungssprache), XML (erweiterbare Auszeichnungssprache) oder JSON (JavaScript-Objektbezeichnung), (ii) Assemblercode, (iii) Objektcode, der durch einen Compiler aus Quellcode erzeugt wird, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-Time-Compiler usw. Lediglich als Beispiele kann der Quellcode unter Verwendung der Syntax von Sprachen einschließlich C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext-Auszeichnungssprache, 5. Überarbeitung), Ada, ASP (Aktive Server-Seiten), PHP (PHP: Hypertext-Vorprozessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python® geschrieben sein.

Claims

Solarbelastungsbasiertes System, das umfasst: einen Speicher, der konfiguriert ist, ein Kabinenwärmelastmodell einer Innenkabine eines Trägerfahrzeugs und ein Solarlast-Vorhersagemodell zu speichern; ein Störungsvorhersagemodul, das konfiguriert ist Signale zu empfangen, die Zustände von Kabinenwärmeaktuatoren und eine oder mehrere Komfortmetriken angeben, und eine Wirkung der Solarbelastung über einen bekannten Abschnitt einer vorhergesagten Route vorherzusagen, was das Vorhersagen von Kabinentemperaturen basierend auf dem Solarlast-Vorhersagemodell, den Zuständen der Kabinenwärmeaktuatoren und der einen oder der mehreren Komfortmetriken enthält; ein Kabinentemperatur-Schätzmodul, das konfiguriert ist, basierend auf dem Kabinenwärmelastmodell eine erste Komfortmetrik der einen oder der mehreren Komfortmetriken basierend auf den vorhergesagten Kabinentemperaturen zu bestimmen; und ein Wärmesteuermodul, das konfiguriert ist, mehrere Kabinenwärmeaktuatoren zu steuern, um die Kabinenzustände einschließlich der ersten Komfortmetrik basierend auf der vorhergesagten Wirkung der Solarbelastung über den bekannten Abschnitt der vorhergesagten Route auf jeweilige Zielwerte einzustellen.
Solarbelastungsbasiertes System nach Anspruch 1, wobei: der Speicher konfiguriert ist, ein Kabinenstörungs-Vorhersagemodell zu speichern; und das Kabinenstörungs-Vorhersagemodell konfiguriert ist, Änderungen der Kabinentemperatur aufgrund von Änderungen in der Steuerung der Kabinenwärmeaktuatoren basierend auf den Ausgaben mehrerer Sensoren und den Zuständen der mehreren Kabinenwärmeaktuatoren vorherzusagen.
Solarbelastungsbasiertes System nach Anspruch 1, das ferner einen Summierer umfasst, wobei das Kabinentemperatur-Schätzmodul konfiguriert ist, mehrere Komfortmetriken einschließlich der einen oder der mehreren Komfortmetriken basierend auf den vorhergesagten Kabinentemperaturen zu bestimmen; der Summierer konfiguriert ist, mehrere Fehlerwerte zwischen mehreren Sollwerten und den mehreren Komfortmetriken zu bestimmen; und das Wärmesteuermodul konfiguriert ist, die mehreren Kabinenwärmeaktuatoren zu steuern, um die mehreren Fehlerwerte zu verringern.
Solarbelastungsbasiertes System nach Anspruch 3, wobei die mehreren Komfortmetriken zwei oder mehr von (i) einer Temperatur innerhalb der Innenkabine, (ii) einer äquivalenten homogenen Temperatur, (iii) einer mittleren Strahlungstemperatur und (iv) einem vorhergesagten mittleren Votum enthalten.
Solarbelastungsbasiertes System nach Anspruch 1, wobei das Solarlast-Vorhersagemodell die Solarbelastung über einer Route des Trägerfahrzeugs vorhersagt.
Solarbelastungsbasiertes System nach Anspruch 5, wobei das Störungsvorhersagemodul konfiguriert ist, die vorhergesagten Kabinentemperaturen und/oder die eine oder die mehreren Komfortmetriken basierend auf den Änderungen der vorhergesagten Solarbelastung, die durch das Solarlast-Vorhersagemodell bereitgestellt wird, und den Zuständen eines Wärmesystems der Innenkabine zu bestimmen.
Solarbelastungsbasiertes System nach Anspruch 1, wobei die erste Komfortmetrik eine Temperatur innerhalb der Innenkabine, eine äquivalente homogene Temperatur, eine mittlere Strahlungstemperatur oder ein vorhergesagtes mittleres Votum ist.
Solarbelastungsbasiertes System nach Anspruch 1, das ferner einen Summierer umfasst, der konfiguriert ist, einen ersten Fehlerwert zwischen einem ersten Sollwert und der ersten Komfortmetrik zu bestimmen, wobei das Störungsvorhersagemodul, das Kabinentemperatur-Schätzmodul und das Wärmesteuermodul sowohl eine reaktive als auch eine prädiktive Steuerung implementieren, um den ersten Fehlerwert über einer durch das Trägerfahrzeug zurückgelegten Route zu minimieren.
Solarbelastungsbasiertes System nach Anspruch 1, wobei: das Solarlast-Vorhersagemodell die Orte einer Solarenergiequelle bezüglich des Trägerfahrzeugs und entlang einer Route vorhersagt und basierend auf den vorhergesagten Orten die Solarbelastung über der Route des Trägerfahrzeugs vorhersagt; und das Störungsvorhersagemodul konfiguriert ist, die vorhergesagten Kabinentemperaturen basierend auf den Änderungen in der vorhergesagten Solarbelastung, die durch das Solarlast-Vorhersagemodell bereitgestellt wird, zu bestimmen.
Solarbelastungsbasiertes System nach Anspruch 1, wobei das Störungsvorhersagemodul konfiguriert ist: basierend auf den Wetterbedingungen und dem Solarlast-Vorhersagemodell die Orte einer Solarenergiequelle bezüglich des Trägerfahrzeugs entlang einer Route vorherzusagen; und basierend auf den Wetterbedingungen, dem Solarlast-Vorhersagemodell, dem Kabinenwärmelastmodell und den vorhergesagten Orten der Solarenergiequelle die Solarbelastung an einem Kabinenwärmesystem des Trägerfahrzeugs und/oder einem oder mehreren Insassen des Trägerfahrzeugs vorherzusagen.