DE102023113856A1 - Anpassbare ausrichtungsoptimierung für fahrzeuge mit solarphotovoltaikflächen - Google Patents

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Yeo-Wang John Lee
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Abstract

Solarleistungsgenerierungsmodule, die an einem Transportfahrzeug hinzugefügt werden, weisen ein Layout auf, bei dem die Leistungsausgabe der Module gemäß einer Azimutausrichtung des Fahrzeugs variiert. Eine Steuerung beinhaltet eine Datenbank von Kalibrierungskurven, die eine erwartete Leistungsausgabe mit einem jeweiligen Bereich der Azimutausrichtung gemäß unterschiedlichen Sonnenhöhenwinkeln in Beziehung setzen. Eine Selbstlernsequenz wird durchgeführt, die (a) eine Größe der Leistungsausgabe sammelt, während das Fahrzeug den jeweiligen Bereich der Azimutausrichtung durchquert, (b) einen aktuellen Sonnenhöhenwinkel identifiziert und (c) eine resultierende Kalibrierungskurve speichert. Eine Parksequenz umfasst (a) Auswählen einer Kalibrierungskurve gemäß einem Sonnenhöhenwinkel, (b) Bestimmen eines Zielfahrzeugazimutwinkels, der eine kumulative Leistungsausgabe basierend auf der Kalibrierungskurve und dem Sonnenazimut optimiert, und (c) Einleiten einer Bewegung des Fahrzeugs, um es an dem Zielfahrzeugazimutwinkel auszurichten.

Description

  • GEBIET DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Solarleistungsgenerierung an Transportfahrzeugen und genauer gesagt das Maximieren der Leistungsgenerierung während Fahrzeugparkereignissen durch Ausrichten von Solarmodulen, um eine optimale Beleuchtung zu empfangen.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Solarleistungsgenerierungssystemen, die Solarmodule verwenden (z. B. Photovoltaikarrays), wurde in der Automobilindustrie aufgrund ihres sinkenden Preises und der verbesserten Effizienzniveaus, die jetzt verfügbar sind, zunehmende Aufmerksamkeit geschenkt. Die Solarmodule können an einem Fahrzeugdach angebracht sein (z. B. als Ersatz für ein Glasdach oder Sonnendach), an anderen Karosserieflächen angebracht sein oder als Laderaumabdeckung über einer Ladefläche eines Pickups verwendet werden. Durch die Module generierte Elektrizität kann verwendet werden, um eine bordeigene Batterie (wie etwa eine Hilfsbatterie, die Hochspannungsbatterie eines Elektrofahrzeugs oder die 12-V-Hauptbatterie eines benzinbetriebenen oder Hybridfahrzeugs) zu laden oder um verschiedene elektrische Verbraucher, wie etwa ein Heizungs-, Lüftungs-, Klimaanlagensystem (HLK-System), direkt mit Leistung zu versorgen. Das Solarleistungssystem kann eine Ladesteuerung zwischen den Solarmodulen und dem Verbraucher beinhalten, um sicherzustellen, dass eine maximale Menge an Leistung übertragen wird (z. B. an eine Batterie, die geladen wird).
  • Wenn ein Fahrzeug bei Tageslichtbedingungen im Freien geparkt ist, kann die Menge an Leistung, die durch Solarmodule an dem Fahrzeug gewonnen wird, typischerweise durch viele unterschiedliche Faktoren beeinflusst werden, einschließlich der Ausrichtung der Module in Richtung der Sonne und/oder der möglichen Beschattung von Solarmodulflächen durch andere Fahrzeugstrukturen (z. B. ein Solarmodul, das sich auf einer Abdeckplane befindet und durch das Dach der Fahrgastkabine beschattet wird). Wenn eine Solarleistungsgenerierungsvorrichtung Teil einer grundlegenden Fahrzeugausgestaltung ist (z. B. gemäß einem vorbestimmten Standardlayout für das konkrete Fahrzeug installiert ist), kann ein Steuersystem zum Bestimmen einer gewünschten Ausrichtung des Fahrzeugs zum Maximieren der Sonnenexposition der Solarmodule vorprogrammiert sein, um die Geometrie der Position der Sonne und die geometrische Form des Fahrzeugs und die Solarmodulpositionen gemäß diesem Layout zu bewerten. Einige Solarmodullayouts können jedoch nach der Installation einstellbar sein, die Leistung von Solarmodulen kann sich im Laufe der Zeit unterschiedlich ändern und Solarleistungsgenerierungssysteme können einem Fahrzeug nach der ursprünglichen Herstellung (d. h. als Nachrüstteile) gemäß einem kundenspezifischen oder Ad-hoc-Layout hinzugefügt werden. Somit kann es Situationen geben, in denen eine Fahrzeugsteuerung detektiert, dass eine Solarleistungsgenerierungsvorrichtung vorhanden ist, aber nicht über ausreichende Details über die Solarmodulkonfiguration verfügt, die es ihr ermöglichen würden, eine geometrische Analyse durchzuführen, welche eine optimale Fahrzeugausrichtung während des Parkens bestimmt.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung optimiert die Leistungsausgabe einer Solarleistungsgenerierungsvorrichtung ohne geometrische Details über das Solarmodullayout an einem Fahrzeug oder die Formen von Fahrzeugflächen, welche die Sonnenstrahlung von den Solarmodulen blockieren könnten. Eine selbstlernende Prozedur basiert auf einer tatsächlich gemessenen Leistungsausgabe, wenn ein Fahrzeug in entsprechenden Azimutwinkeln neu positioniert wird, um eine Datenbank von Kalibrierungskurven zusammenzustellen, die abgeleitet werden, ohne sich auf eine Kenntnis des Modullayouts oder eine geometrische Analyse von Fahrzeugflächen oder Blockierungen zu verlassen.
  • In einem Aspekt der Erfindung ist eine Solarleistungsgenerierungsvorrichtung an einem Transportfahrzeug mit einem Layout derart montiert, dass bei jedem beliebigen Sonnenhöhenwinkel eine Leistungsausgabe der Solarleistungsgenerierungsvorrichtung gemäß einer Azimutausrichtung des Fahrzeugs variiert. Eine Steuerung, die an die Solarleistungsgenerierungsvorrichtung gekoppelt ist, beinhaltet eine Datenbank von Kalibrierungskurven, die eine erwartete Leistungsausgabe mit einem jeweiligen Bereich der Azimutausrichtung in Beziehung setzen und jeweils einem jeweiligen Sonnenhöhenwinkel entsprechen. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, eine Selbstlernsequenz und eine Parksequenz für ein Parkereignis durchzuführen. Die Selbstlernsequenz umfasst (a) Sammeln einer Größe der Leistungsausgabe, während das Fahrzeug auf einem Weg gefahren wird, der den jeweiligen Bereich der Azimutausrichtung durchquert, (b) Identifizieren eines aktuellen Sonnenhöhenwinkels und (c) Speichern einer resultierenden Kalibrierungskurve in der Datenbank. Die Parksequenz umfasst (a) Auswählen einer der Kalibrierungskurven aus der Datenbank gemäß dem aktuellen Sonnenhöhenwinkel, (b) Bestimmen eines Zielfahrzeugazimutwinkels, der eine kumulative Leistungsausgabe basierend auf der ausgewählten Kalibrierungskurve und einem aktuellen Sonnenazimut optimiert, und (c) Einleiten einer Bewegung des Fahrzeugs gemäß dem Zielfahrzeugazimutwinkel.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 ist eine Draufsicht auf einen Kleinlastwagen, der eine Solarleistungsgenerierungsvorrichtung mit Solarmodulen in einer ersten Konfiguration trägt.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Limousine, die eine Solarleistungsgenerierungsvorrichtung mit Solarmodulen in einer zweiten Konfiguration trägt.
    • 3 ist eine schematische Darstellung, die Sonnenazimut- und -höhenwinkel und einen Fahrzeugazimutwinkel zusammen mit einem durch das Fahrzeug zurückzulegenden Kalibrierungsweg veranschaulicht.
    • 4 und 5 sind Kalibrierungskurven, die bei jeweiligen Sonnenhöhenwinkeln gesammelt wurden.
    • 6 ist ein Blockdiagramm, das ein Fahrzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform zeigt.
    • 7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren der Erfindung zeigt, welches eine Selbstlernprozedur zum Anpassen an ein kundenspezifisches Layout von Solarmodulen beinhaltet.
    • 8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren der Erfindung zeigt, welches eine Parkprozedur beinhaltet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Allgemeinen ermöglicht die Erfindung, dass Solarmodulflächen in einem beliebigen Layout/einer beliebigen Konfiguration an einem Fahrzeug eingesetzt werden. Eine Selbstlernprozedur kann immer dann durchgeführt werden, wenn eine Tageslichtbewölkung ausreichend gering ist (z. B. eine direkte Sonneneinstrahlung vorhanden ist, was zu einem Schattenwurfniveau über einem vorbestimmten Niveau führt). Mit anderen Worten wäre, wenn Objekte keine detektierbaren Schatten werfen, die Selbstlernprozedur unzuverlässig und wird daher nicht durchgeführt. Wenn die Sonnenlichtbeschattungsbedingung größer als ein Schwellenwert ist, kann das Fahrzeug zu einem schattenfreien Bereich (z. B. einem Abschnitt eines Parkbereiches) gebracht und in einem Kreis manövriert werden. Es wäre auch akzeptabel, eine 3-Punkt-Wende oder dergleichen durchzuführen, wenn der Bereich zum Fahren im Kreis zu klein ist, vorausgesetzt, dass ein ausreichender Bereich von Azimutausrichtungen beinhaltet ist. Der Fahrzeugazimutwinkel (d. h. der Kurs) kann unter Verwendung eines Magnetkompass, GPS, einer Kamera und/oder von Trägheitssensoren bestimmt werden. Während des Manövers zum Durchführen eines schattenfreien Sonnenscans wird eine momentane Sonnenleistungsausgabe zusammen mit einem entsprechenden Azimutwinkel (d. h. Kurs) des Fahrzeugs aufgezeichnet, vorzugsweise einschließlich einer Azimutdrehung von 360°. Durch Durchführen einer vollen 360°-Pirouette zur richtigen Zeit kann eine robuste Kalibrierungskurve erlangt werden, da alle Daten für eine einzelne Kurve mit einem sehr stabilen Sonneneinfluss gesammelt werden können. Die Daten offenbaren optimale Azimutwinkeldaten für den aktuellen Sonnenhöhenwinkel (Erhebungswinkel), wobei der Höhenwinkel unter Verwendung globaler Positionskoordinaten von einer GPS-Vorrichtung und der Ortszeit oder unter Verwendung von Daten von einer Kamera oder anderen Sonnensensor (z. B. anhand einer Ephemeride) nachgeschlagen werden kann.
  • Die resultierenden Kalibrierungskurvendaten können anschließend während Parkereignissen verwendet werden, um das Fahrzeug immer dann in einer optimalen Ausrichtung zu positionieren, wenn sich die Sonne in oder nahe dem gleichen Höhenwinkel befindet. Zusätzliche Kalibrierungskurven können zu unterschiedlichen Zeiten/Daten erlangt werden, wenn sich die Sonne in einem anderen Höhenwinkel befindet, um eine Bibliotheksdatenbank von Kalibrierungskurven aufzubauen. Zusätzlich können eine oder mehrere Kalibrierungskurven verwendet werden, um Kalibrierungskurven für andere Sonnenhöhenwinkel, für die keine Daten gemessen wurden, zu schätzen oder zu interpolieren. In vielen Situationen kann die Verwendung von nur einer Kalibrierungskurve basierend auf einem Messversuch zum Definieren einer Zielazimutausrichtung für ein Parkereignis Leistungsausgaben von bis zu 90 % der optimalsten Ausrichtung erreichen. Basierend auf einem Zielazimutwinkel des Fahrzeugs (auf den die einfallende Sonnenstrahlung gerichtet sein sollte) können der aktuelle Sonnenazimutwinkel und der Zielazimutwinkel kombiniert werden, um einen Fahrzeugkurs zu bestimmen, der die Solarmodule in Richtung der aktuellen Sonnenposition ausrichtet, um die Sonnenenergiegenerierung zu maximieren (d. h., der Zielfahrzeugazimutwinkel wird gemäß der tatsächlichen Sonnenposition normalisiert).
  • Zur weiteren Maximierung der Leistungsgewinnung kann eine erwartete Zeitdauer, für die das Fahrzeug geparkt sein wird, in die Bestimmung der optimalen Azimutausrichtung einbezogen werden. Somit kann eine kumulative Leistungsausgabe, die über das vollständige Parkereignis erhoben wurde, für einen Bereich von Azimutausrichtungen berechnet werden und wird die beste ausgewählt (oder ein Fahrzeug kann während eines Parkereignisses autonom bewegt werden).
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Fahrzeug 10 als ein leichter Pickup gezeigt, der eine Solarleistungsgenerierungsvorrichtung aufweist, die ein Solarmodul 11, das als Laderaumabdeckung über einer Ladefläche konfiguriert ist, und ein Solarmodul 12, das in eine Fahrzeugmotorhaube integriert ist, beinhaltet. Das Fahrzeug 10 weist einen Kurs H auf. Zu jedem beliebigen Zeitpunkt, während das Fahrzeug 10 der Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist, ändern sich die Ausrichtung der Module 11 und 12 in Richtung der Sonne und die potentielle Beschattung der Module 11 oder 12 durch andere Abschnitte des Fahrzeugs 10, wenn sich der Kurs H ändert.
  • 2 zeigt ein anderes Fahrzeug 15 in Form einer Limousine mit einem auf dem Dach montierten Solarmodul 16 und einem an der Seite montierten Solarmodul 17. Die Solarmodule in 1 und 2 sind Beispiele für willkürliche Platzierungen, die jederzeit und in einem beliebigen gewünschten Layout an Fahrzeugen nachgerüstet werden könnten. Die Solarleistungsgenerierung von den Modulen 16 und 17 variiert gleichermaßen gemäß einem Kurs des Fahrzeugs 15 relativ zu einer aktuellen Position der Sonne 20. Genau gesagt befindet sich die Sonne 20 in einem Höhenwinkel (d. h. Erhebungswinkel) α relativ zu einer horizontalen Bodenebene 21, auf der das Fahrzeug 15 ruht. In Abhängigkeit von einer Azimutrichtung der Position der Sonne 20 und dem Kurs des Fahrzeugs 15 kommt die direkte Sonneneinstrahlung aus einer Azimutrichtung (gezeigt als ein beliebiger der Pfeile 22) in Richtung des Fahrzeugs 15. Da sich der Höhenwinkel α sehr langsam ändert, hängt die Optimierung der Solarleistungsausgabe zu jedem beliebigen Zeitpunkt von der Azimutausrichtung des Fahrzeugs 15 relativ zu der Sonne 20 ab. In herkömmlichen Steuersystemen wurde ein geometrisches Layout von Solarmodulen genutzt, um eine Konzentration des Sonnenlichts, das auf die Module fällt, in unterschiedlichen Ausrichtungen zu berechnen, um eine gewünschte Parkposition des Fahrzeugs zu bestimmen. Die vorliegende Erfindung verwendet jedoch eine neuartige Sonnenkalibrierungsanalyse, die ohne jegliche Kenntnis eines geometrischen Layouts der Solarmodule durchgeführt wird.
  • 3 zeigt ein Fahrzeug 23, das Sonnenlicht von der Sonne 20 empfängt, die sich an einer Position befindet, welche durch den Sonnenhöhenwinkel α und einen Sonnenazimutwinkel γ definiert ist. Der Sonnenazimutwinkel γ ist relativ zu einer festen Richtung, wie etwa dem geografischen Norden, definiert. Um die Leistungsausgabe des konkreten Layouts von Solarmodulen an dem Fahrzeug 23 gemäß einer sich ändernden Azimutrichtung in Richtung der Sonne 20 zu bewerten, während sie sich in einem aktuellen Höhenwinkel α befindet, wird eine Selbstlernsequenz durchgeführt, in der das Fahrzeug 23 auf einem Weg 24 gefahren, sodass seine Ausrichtung einen Bereich von Azimutausrichtung durchquert (vorzugsweise einen vollen 360°-Durchlauf durch Folgen eines kreisförmigen Weges 24). 4 zeigt einen Verlauf 25 der Variation der Leistungsausgabe i, wie bei jeweiligen Azimutausrichtungen (Fahrzeugazimutwinkeln γv) gemessen. Eine maximale Ausgabe 26 tritt bei einer Ausrichtung auf, bei der die Flächennormale der Solarmodule am nächsten an der Sonne 20 ausgerichtet ist und bei der ein geringer Anteil der Solarmodule beschattet ist. Da das Fahren entlang des Weges zu einem Zeitpunkt erfolgt, entspricht die vollständige 360°-Kurve in 4 einem konkreten Sonnenhöhenwinkel α. Zu einem anderen Zeitpunkt kann sich die Sonne 20 an einer anderen Position am Himmel mit einem anderen Sonnenhöhenwinkel α befinden. Zu diesem anderen Zeitpunkt kann die Selbstlernsequenz erneut durchgeführt werden, um eine in 5 gezeigte Variation der Ausgabeleistung zu generieren. Ein resultierender 360°-Verlauf 27 weist einen Maximalwert 28 auf. Im Allgemeinen sind Änderungen der Leistungsausgabe weniger von Änderungen des Höhenwinkels als des Azimuts abhängig. Folglich kann eine selbstlernende Sequenz bei einem konkreten Sonnenhöhenwinkel gute Ergebnisse über einen breiten Bereich von benachbarten Sonnenhöhenwinkeln bereitstellen. Daher ist es nicht wahrscheinlich, dass eine große Anzahl von Versuchen bei unterschiedlichen Sonnenhöhen erforderlich ist. Eine kleine Anzahl von Kalibrierungskurven aus tatsächlichen Messungen kann ausreichend sein und kann durch Interpolieren zusätzlicher Kalibrierungskurven zwischen den entsprechenden Sonnenhöhenwinkeln ergänzt werden.
  • 6 zeigt eine Ausführungsform eines Transportfahrzeugs 30 (z. B. Auto oder Lastwagen), das dazu konfiguriert ist, die Solarleistungsgenerierung während Parkereignissen zu optimieren. Das Fahrzeug 30 weist ein oder mehrere Solarmodule 31 auf, die gemäß einem willkürlichen Layout montiert sein können. Die Solarmodule 31 sind mit einer elektrischen Schnittstelle 32 verbunden, welche die generierte Leistung an eine Batterie und/oder elektrische Verbraucher 33 abgibt. Die Schnittstelle 32 stellt auch einer Steuerung 34 Daten bereit, welche die Größe der momentanen Leistungsausgabe von den Solarmodulen 31 darstellen. Die Steuerung 34 kann aus einem programmierbaren Universalprozessor oder einer anderen Art von Steuerschaltungen bestehen. Die Steuerung 34 ist an eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (human-machine interface - HMI) 35 gekoppelt, wie etwa ein Touchscreen-Anzeigefeld oder andere Schnittstellenelemente, wie sie in Kraftfahrzeugen zum Empfangen von Benutzereingaben und zum Bereitstellen von fahrzeugbezogenen Datenanzeigen für einen Fahrer verwendet werden. Die HMI 35 kann verwendet werden, um einen Fahrer anzuweisen, eine Fahrsequenz in einem Kreis oder auf einem anderen Weg durchzuführen, um einen Fahrer über eine gewünschte Parkausrichtung oder Parklücke zu informieren oder um Informationen von einem Fahrer zu sammeln, wie etwa eine erwartete Dauer eines Parkereignisses. Die Steuerung 34 kann auch an Fahrzeugsteuerungen 36 gekoppelt sein, die eine autonome Fahrzeugsteuerung zum automatischen Ausführen eines kalibrierten Fahrweges oder einer kalibrierten Bewegung zu einer ausgewählten Parkausrichtung oder Parklücke beinhalten können.
  • Die Steuerung 34 ist mit einer Bibliothek 37 verbunden oder beinhaltet diese, die eine Datenbank von Kalibrierungskurven umfasst, welche jeweils eine Leistungsausgabe mit einer Azimutausrichtung in Beziehung setzen, wobei jede Kalibrierungskurve für einen jeweiligen Sonnenhöhenwinkel gilt.
  • Um eine Fahrzeugausrichtung und/oder einen Fahrzeugstandort und eine Sonnenhöhe/einen Sonnenazimut zu überwachen, ist die Steuerung 34 mit einem Kompass und/oder GPS-Empfänger 40, einer Ephemeride 41 und einer Kamera 42 gekoppelt. Ein Magnetkompass und/oder Trägheitssensoren können auf bekannte Art und Weise verwendet werden, um einen Azimutwinkel eines Fahrzeugkurses jederzeit zu identifizieren. Der GPS-Empfänger 40 kann geografische Koordinaten eines Standortes eines Fahrzeugs und die Ortszeit bereitstellen, die mit der Ephemeride 41 zu verwenden sind, um einen aktuellen Sonnenhöhenwinkel α und einen aktuellen Sonnenazimut γ zu bestimmen. Die Ephemeride 41 könnte alternativ aus einem nicht bordeigenen Server bestehen, auf den durch eine drahtlose Datenverbindung (nicht gezeigt) zugegriffen wird.
  • Die Steuerung 34 ist dazu konfiguriert, (1) eine Selbstlernsequenz zum Zusammenstellen einer Datenbank von Kalibrierungskurven gemäß einem Solarmodullayout des Fahrzeugs und (2) eine Parksequenz für ein Parkereignis zum Platzieren des Fahrzeugs in einer Ausrichtung während des Parkereignis, das die durch die Solarmodule gewonnene Leistung optimiert, durchzuführen. Zum Beispiel kann die Selbstlernsequenz eine Größe der Leistungsausgabe sammeln, während das Fahrzeug auf einem Weg gefahren wird, der einen Bereich der Azimutausrichtung durchquert, einen aktuellen Sonnenhöhenwinkel identifizieren und eine resultierende Kalibrierungskurve in der Datenbank speichern. Die Parksequenz kann eine der Kalibrierungskurven aus der Datenbank gemäß dem aktuellen Sonnenhöhenwinkel auswählen, einen Zielfahrzeugazimutwinkel bestimmen, der eine kumulative Leistungsausgabe basierend auf der ausgewählten Kalibrierungskurve, einer geschätzten Dauer des Parkereignisses und einem aktuellen Sonnenazimut optimiert, und eine Bewegung des Fahrzeugs gemäß dem Zielfahrzeugazimutwinkel einleiten.
  • 7 zeigt ein Verfahren, das eine Selbstlernprozedur beinhaltet. In Schritt 45 wird eine Solarleistungsgenerierungsvorrichtung an dem Fahrzeug installiert, die Solarmodule beinhaltet, welche ein kundenspezifisches Layout aufweisen, das zu einer generierten Leistungsausgabe an eine Schnittstelle des Fahrzeugs führt, die gemäß einer Azimutausrichtung des Fahrzeugs (im Vergleich zu einem Azimutwinkel der Sonne) und einem Sonnenhöhenwinkel (Erhebung) variiert. Bei der anfänglichen Fahrzeuganschaltung zum Fahren, nachdem die Solarmodule installiert wurden, kann die Selbstlernprozedur gestartet werden. Die Prozedur kann wiederholt durchgeführt werden, bis eine Bibliothek von Kalibrierungskurven vollständig gefüllt ist. Zusätzliche Versuche können bei Schritt 46 als Reaktion auf eine manuelle Handlung durch einen Fahrer oder automatisch eingeleitet werden, wenn der Bibliothek von Kalibrierungskurven zum Beispiel ein Messversuch fehlt, der einem aktuellen Sonnenhöhenwinkel entspricht. Wenn versucht wird, einen Selbstlernversuch durchzuführen, wird in Schritt 47 eine Überprüfung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Helligkeit des direkten Sonnenlichts ausreichend hoch ist, um zuverlässige Messungen zu erlangen. Vorzugsweise kann die Überprüfung aus Erlangen von Kamerabildern der Fahrzeugumgebung bestehen, um Schatten zu detektieren und zu bewerten, die durch ein oder mehrere Objekten im Sonnenlicht geworfen werden. Zum Beispiel kann ein Schatten, der auf eine Bodenfläche geworfen wird, in einem Bild detektiert werden und wird eine Helligkeitsdifferenz zwischen dem beschatteten Bereich und der umgebenden Bodenfläche anhand der Bilddaten berechnet, um eine Sonnenlichtbeschattungsbedingung zu quantifizieren. Wenn die Differenz größer als ein Schwellenwert ist, kann das Verfahren dazu übergehen, ein Selbstlernmanöver in Schritt 50 durchzuführen. Andernfalls tritt in Schritt 48 eine Wartezeit auf, bis sich die Sonnenlichtbeschattungsbedingung verbessert.
  • Bei dem Selbstlernmanöver aus Schritt 50 kann der Fahrer über eine HMI angewiesen werden, auf einem kreisförmigen Weg oder einem anderen Weg zu fahren, der die Fahrzeugazimutausrichtung über einen Bereich von Ausrichtungen (vorzugsweise 360° Ausrichtungen) durchläuft. Alternativ kann das Fahrzeug autonom auf dem gewünschten Weg gefahren werden. Während der Weg ausgeführt wird, werden in Schritt 51 Leistungsausgabedaten für eine Kalibrierungskurve gesammelt, die den sich ändernden Fahrzeugazimutwinkel mit der elektrischen Leistungsausgabe in Beziehung setzt. Der Fahrzeugazimutwinkel wird gemäß dem Azimutwinkel, in dem sich die Sonne während des Versuchs befindet, normalisiert. Zum Beispiel kann der Sonnenazimutwinkel als Null-Grad-Referenz (oder eine beliebige andere Winkelreferenz) für den Fahrzeugazimut genutzt werden. Alternativ kann der aktuelle Sonnenazimutwinkel in einen vorbestimmten Azimutwinkel (z. B. 180°) transformiert werden, während die Fahrzeugazimutwinkel auf ihrem wahren Wert beibehalten werden, sodass alle Kalibrierungskurven eine gemeinsame Ausrichtung aufweisen und in der gleichen Weise beim Bewerten potentieller Parkausrichtungen verwendet werden können. Die resultierende Kalibrierungskurve wird in Schritt 53 zu der Bibliothek von Kalibrierungskurven hinzugefügt. Optional kann die neu abgeleitete Kalibrierungskurve auch verwendet werden, um Kalibrierungskurven für andere Sonnenhöhenwinkel in Schritt 52 zu interpolieren, und die interpolierten Kurven können in Schritt 53 auch zu der Bibliothek hinzugefügt werden.
  • 8 zeigt ein Verfahren, das eine Parkprozedur beinhaltet. Eine Parkphase wird in Schritt 60 als Reaktion auf eine manuelle Angabe durch den Fahrer oder automatisch basierend auf der Detektion vorbestimmter geografischer Koordinaten, die bekannten Parkorten (z. B. einem Parkplatz an einem Arbeitsplatz) entsprechen, eingeleitet. Eine geschätzte Dauer eines Parkereignisses kann in Schritt 61 erlangt werden. Zum Beispiel kann der Fahrer eine erwartete Dauer unter Verwendung einer HMI eingeben oder kann die Steuerung eine Parkdauer basierend auf dem Standort des Fahrzeugs (z. B. bei der Arbeit) schätzen. Ein aktueller Sonnenhöhenwinkel wird in Schritt 62 bestimmt. Insbesondere bei längeren Parkereignissen kann dies das Aufzeichnen eines Verlaufs der Sonnenhöhe (und des Sonnenazimuts) während des Parkereignisses beinhalten, um einen Durchschnitts- oder Mittelwert für den aktuellen Winkel zu identifizieren. Basierend auf dem aktuellen Sonnenhöhenwinkel kann/können in Schritt 63 (eine) entsprechende Kalibrierungskurve (oder -kurven) ausgewählt werden. In Schritt 64 wird/werden die Kalibrierungskurve(n) verwendet, um einen Zielfahrzeugazimut zu finden, der die kumulative Leistungsausgabe optimiert. Somit kann der Zielfahrzeugazimut auf einem aktuellen Sonnenazimut, einem Bereich des Sonnenazimuts während des Parkereignisses und/oder dem/den optimalen Abschnitt(en) der ausgewählten Kalibrierungskurve basieren. Zum Beispiel kann ein Zielfahrzeugazimut dazu führen, dass der Sonnenazimut mit einer Spitze in der Kalibrierungskurve zusammenfällt. Eine mathematische Analyse zum Bestimmen des Zielazimuts kann Finden einer Maximierung der Gesamtleistungsausgabe beinhalten, die einer Vielzahl von Testwerten für den Fahrzeugazimut unter Anwendung der ausgewählten Kalibrierungskurve(n) zugeordnet ist.
  • Abhängig von der Art und Weise, in welcher der Sonnenazimut und/oder der Fahrzeugazimut normalisiert werden, kann das Bestimmen des Zielfahrzeugazimuts aus Bestimmen eines Drehwinkels zwischen dem aktuellen Sonnenazimut und einer Referenzfahrzeugrichtung und Kombinieren des Drehwinkels mit einem Kalibrierungskurvenazimut, der die kumulative Leistungsausgabe optimiert, bestehen. Sobald der Zielfahrzeugazimutwinkel identifiziert ist, wird das Fahrzeug in Schritt 65 gemäß dem Ziel ausgerichtet. Die Ausrichtung kann manuell (unter Verwendung einer HMI, um den Fahrer anzuleiten) oder automatisch (unter Verwendung einer autonomen Fahrzeugsteuerung) erfolgen.
  • In einem Aspekt der Erfindung wird die Selbstlernsequenz durch eine Benutzerauswahl eingeleitet, die über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle eingegeben wird.
  • In einem Aspekt der Erfindung besteht das Einleiten der Bewegung des Fahrzeugs aus Anzeigen von Anweisungen für einen Fahrer zum Ausrichten des Fahrzeugs gemäß dem Zielfahrzeugazimutwinkel.
  • In einem Aspekt der Erfindung besteht das Einleiten der Bewegung des Fahrzeugs daraus, dass ein Fahrerassistenzsystem das Fahrzeug autonom gemäß dem Zielfahrzeugazimutwinkel parkt.

Claims (15)

  1. Transportfahrzeug, umfassend: eine Solarleistungsgenerierungsvorrichtung, die an dem Fahrzeug mit einem Layout derart montiert ist, dass bei jedem beliebigen Sonnenhöhenwinkel eine Leistungsausgabe der Solarleistungsgenerierungsvorrichtung gemäß einer Azimutausrichtung des Fahrzeugs variiert; und eine Steuerung, die an die Solarleistungsgenerierungsvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Steuerung eine Datenbank von Kalibrierungskurven beinhaltet, die eine erwartete Leistungsausgabe mit einem jeweiligen Bereich der Azimutausrichtung in Beziehung setzen und jeweils einem jeweiligen Sonnenhöhenwinkel entsprechen, und wobei die Steuerung zu Folgendem konfiguriert ist: Durchführen einer Selbstlernsequenz, die (a) Sammeln einer Größe der Leistungsausgabe, während das Fahrzeug auf einem Weg gefahren wird, der den jeweiligen Bereich der Azimutausrichtung durchquert, (b) Identifizieren eines aktuellen Sonnenhöhenwinkels und (c) Speichern einer resultierenden Kalibrierungskurve in der Datenbank umfasst; und Durchführen einer Parksequenz für ein Parkereignis, die (a) Auswählen einer der Kalibrierungskurven aus der Datenbank gemäß dem aktuellen Sonnenhöhenwinkel, (b) Bestimmen eines Zielfahrzeugazimutwinkels, der eine kumulative Leistungsausgabe basierend auf der ausgewählten Kalibrierungskurve und einem aktuellen Sonnenazimut optimiert, und (c) Einleiten einer Bewegung des Fahrzeugs gemäß dem Zielfahrzeugazimutwinkel umfasst.
  2. Transportfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Parksequenz ferner Bestimmen einer geschätzten Dauer des Parkereignisses umfasst, wobei das Bestimmen des Zielfahrzeugazimutwinkels, der die kumulative Leistungsausgabe optimiert, ferner auf der geschätzten Dauer basiert.
  3. Transportfahrzeug nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Mensch-Maschine-Schnittstelle; wobei die geschätzte Dauer des Parkereignisses als Reaktion auf eine über die Mensch-Maschine-Schnittstelle eingegebene Benutzerauswahl erlangt wird.
  4. Transportfahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Positionsquelle, die an die Steuerung gekoppelt ist und einen geografischen Standort des Fahrzeugs bereitstellt; eine Zeitquelle, die an die Steuerung gekoppelt ist und eine aktuelle Uhrzeit und ein aktuelles Datum bereitstellt; wobei die Steuerung den aktuellen Sonnenhöhenwinkel und den aktuellen Sonnenazimut unter Verwendung des geografischen Standortes und der aktuellen Uhrzeit und des aktuellen Datums bestimmt.
  5. Transportfahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Positionsquelle und die Zeitquelle aus einem Empfänger eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) bestehen.
  6. Transportfahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Mensch-Maschine-Schnittstelle; wobei die Selbstlernsequenz durch eine Benutzerauswahl eingeleitet wird, die über die Mensch-Maschine-Schnittstelle eingegeben wird.
  7. Transportfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Selbstlernsequenz beim Detektieren einer Sonnenlichtbeschattungsbedingung, die größer als ein Schwellenwert ist, konditioniert wird.
  8. Transportfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen des Zielfahrzeugazimutwinkels aus (i) Bestimmen eines Drehwinkels zwischen dem aktuellen Sonnenazimut und einer Referenzfahrzeugrichtung und (ii) Kombinieren des Drehwinkels mit einem Kalibrierungskurvenazimut, der die kumulative Leistungsausgabe optimiert, besteht.
  9. Transportfahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Mensch-Maschine-Schnittstelle; wobei das Einleiten der Bewegung des Fahrzeugs aus Anzeigen von Anweisungen für einen Fahrer zum Ausrichten des Fahrzeugs gemäß dem Zielfahrzeugazimutwinkel besteht.
  10. Transportfahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein Fahrerassistenzsystem; wobei das Einleiten der Bewegung des Fahrzeugs daraus besteht, dass das Fahrerassistenzsystem das Fahrzeug autonom gemäß dem Zielfahrzeugazimutwinkel parkt.
  11. Verfahren zum Optimieren einer Leistungsausgabe einer Solarleistungsgenerierungsvorrichtung an einem Transportfahrzeug, wobei die Solarleistungsgenerierungsvorrichtung ein derartiges Layout aufweist, dass bei jedem beliebigen Sonnenhöhenwinkel die Leistungsausgabe gemäß einer Azimutausrichtung des Fahrzeugs variiert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (A) Durchführen einer Selbstlernsequenz, umfassend: Bestimmen eines aktuellen Sonnenhöhenwinkels; Sammeln einer Größe der Leistungsausgabe, während das Fahrzeug auf einem Weg gefahren wird, der einen jeweiligen Bereich der Azimutausrichtung durchquert; und Speichern einer resultierenden Kalibrierungskurve in einer Datenbank; und (B) Durchführen einer Parksequenz für ein Parkereignis, umfassend: Bestimmen eines aktuellen Sonnenhöhenwinkels; Auswählen einer der Kalibrierungskurven aus der Datenbank gemäß dem aktuellen Sonnenhöhenwinkel; Bestimmen eines Zielfahrzeugazimutwinkels, der eine kumulative Leistungsausgabe basierend auf der ausgewählten Kalibrierungskurve optimiert; Bestimmen eines aktuellen Sonnenazimuts; und Einleiten einer Bewegung des Fahrzeugs gemäß dem aktuellen Sonnenazimut und dem Zielfahrzeugazimutwinkel.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Schritte zum Durchführen einer Parksequenz ferner den folgenden Schritt umfassen: Bestimmen einer geschätzten Dauer des Parkereignisses; wobei das Bestimmen des Zielfahrzeugazimutwinkels, der die kumulative Leistungsausgabe optimiert, ferner auf der geschätzten Dauer basiert.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die geschätzte Dauer des Parkereignisses als Reaktion auf eine über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle eingegebene Benutzerauswahl erlangt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend die folgenden Schritte: Detektieren einer Sonnenlichtbeschattungsbedingung, und Vergleichen der Sonnenlichtbeschattungsbedingung mit einem Schwellenwert; wobei die Selbstlernsequenz nur durchgeführt wird, wenn die Sonnenlichtbeschattungsbedingung größer als der Schwellenwert ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Bestimmen des Zielfahrzeugazimutwinkels aus (i) Bestimmen eines Drehwinkels zwischen dem aktuellen Sonnenazimut und einer Referenzfahrzeugrichtung und (ii) Kombinieren des Drehwinkels mit einem Kalibrierungskurvenazimut, der die kumulative Leistungsausgabe optimiert, besteht.
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