用于车辆舱室热致动器控制的太阳能负载预测的制作方法

1.本公开涉及车辆舱室温度控制系统。


背景技术：

2.在本部分中提供的信息是为了总体上呈现本公开的上下文的目的。在本部分中描述的程度上，当前署名的发明人的工作以及在提交时可能不以其它方式作为现有技术的描述的各方面，既不明示地也不暗示地被认为是针对本公开的现有技术。
3.车辆可包括内燃发动机（ice）和/或电动马达，以用于推进目的。传统车辆可能包括消耗燃料用于推进目的以及给车辆系统（例如加热、通风和空调（hvac）系统）供电的ice。混合动力电动车辆包括内燃发动机和电池包两者，以用于给车辆系统供电。电动车辆使用一个或多个电池包给车辆系统供电。电池包将功率提供给各种车辆系统，包括推进系统、照明系统、信息娱乐系统、hvac系统、制动系统、转向系统、自主控制系统、导航系统等。


技术实现要素：

4.一种基于太阳能负载的系统被公开，且包括：存储器、扰动预测模块、舱室温度估计模块和热控制模块。存储器配置成存储主车辆的内部舱室的舱室热负载模型和太阳能负载预测模型。扰动预测模块配置成：接收指示舱室热致动器的状态和一个或多个舒适度度量的信号；以及预测在预测路线的已知部分上太阳能负载的影响，包括基于太阳能负载预测模型、舱室热致动器的状态和一个或多个舒适度度量来预测舱室温度。舱室温度估计模块配置成基于舱室热负载模型，基于预测舱室温度确定所述一个或多个舒适度度量中的第一舒适度度量。热控制模块配置成控制舱室热致动器以基于在预测路线的已知部分上太阳能负载的预测影响将包括第一舒适度度量的舱室状态调整到相应的目标值。
5.在其它特征中，存储器配置成存储舱室扰动预测模型。舱室扰动预测模型配置成基于传感器的输出和舱室热致动器的状态来预测舱室温度由于舱室热致动器的控制的变化而引起的变化。
6.在其它特征中，基于太阳能负载的系统还包括求和器。舱室温度估计模块配置成基于预测舱室温度确定包括所述一个或多个舒适度度量的舒适度度量。求和器配置成确定设定点和舒适度度量之间的误差值。热控制模块配置成控制舱室热致动器以减少误差值。
7.在其它特征中，舒适度度量包括（i）内部舱室内的温度，（ii）等效均质温度，（iii）平均辐射温度和（iv）预测平均投票（predicted mean vote）中的两个或更多个。
8.在其它特征中，太阳能负载预测模型预测主车辆路线上的太阳能负载。
9.在其它特征中，扰动预测模块配置成基于由太阳能负载预测模型提供的预测太阳能负载的变化和内部舱室的热系统的状态来确定预测舱室温度或所述一个或多个舒适度度量中的至少一个。
10.在其它特征中，第一舒适度度量是内部舱室内的温度、等效均质温度、平均辐射温度或预测平均投票。
11.在其它特征中，基于太阳能负载的系统还包括求和器，该求和器配置成确定第一设定点和第一舒适度度量之间的第一误差值。扰动预测模块、舱室温度估计模块和热控制模块实施反应性控制和预测控制两者，以最小化主车辆行驶路线上的第一误差值。
12.在其它特征中，太阳能负载预测模型预测太阳能源相对于主车辆和沿路线的位置，以及基于预测位置来预测主车辆路线上的太阳能负载。扰动预测模块配置成基于由太阳能负载预测模型提供的预测太阳能负载的变化来确定预测舱室温度。
13.在其它特征中，扰动预测模块配置成：基于天气状况和太阳能负载预测模型来预测太阳能源沿路线相对于主车辆的位置；以及基于天气状况、太阳能负载预测模型、舱室热负载模型和太阳能源的预测位置来预测主车辆的舱室热系统或者主车辆的一个或多个乘员中的至少一个上的太阳能负载。
14.在其它特征中，热控制模块配置成基于一个或多个性能度量和一个或多个约束来控制舱室热致动器。
15.在其它特征中，扰动预测模块配置成从当前时间步（timestep）在预定预测范围内预测太阳能负载。热控制模块配置成：控制舱室热致动器以在预定预测范围内实现目标控制目的（target control objective）；预计用于在预定控制范围内实现目标控制目的的当前控制参数；以及引入控制增益以补偿当前时间步的太阳能负载。
16.在其它特征中，一种基于太阳能负载的方法被公开且包括：在存储器中存储主车辆的内部舱室的舱室热负载模型和太阳能负载预测模型；接收指示舱室热致动器的状态和内部舱室的温度的信号；基于太阳能负载预测模型、舱室热致动器的状态和内部舱室的温度来预测舱室温度；基于舱室热负载模型，基于预测舱室温度确定第一舒适度度量；确定第一设定点和第一舒适度度量之间的第一误差值；以及控制舱室热致动器以减少第一误差值。
17.在其它特征中，基于太阳能负载的方法还包括：在存储器中存储舱室扰动预测模型；以及经由舱室扰动预测模型基于传感器的输出和舱室热致动器的状态来预测舱室温度由于舱室热致动器的控制的变化而引起的变化。
18.在其它特征中，基于太阳能负载的方法还包括：基于预测舱室温度确定包括所述第一舒适度度量的舒适度度量；确定设定点和舒适度度量之间的误差值，其中，误差值包括第一误差值，其中，设定点包括第一设定点；以及控制舱室热致动器以减少误差值。
19.在其它特征中，基于太阳能负载的方法还包括：基于由太阳能负载预测模型提供的预测太阳能负载的变化来确定预测舱室温度。太阳能负载预测模型预测主车辆路线上的太阳能负载。
20.在其它特征中，第一舒适度度量是内部舱室内的温度、等效均质温度、平均辐射温度或预测平均投票。
21.在其它特征中，基于太阳能负载的方法还包括：实施反应性控制和预测控制两者，以最小化主车辆行驶路线上的第一误差值。
22.在其它特征中，基于太阳能负载的方法还包括：预测太阳能源相对于主车辆和沿路线的位置，以及基于预测位置来预测主车辆路线上的太阳能负载；以及基于由太阳能负载预测模型提供的预测太阳能负载的变化来确定预测舱室温度。
23.在其它特征中，基于太阳能负载的方法还包括：基于天气状况和太阳能负载预测
模型来预测太阳能源沿路线相对于主车辆的位置；以及基于天气状况、太阳能负载预测模型、舱室热负载模型和太阳能源的预测位置来预测主车辆的舱室热系统或者主车辆的一个或多个乘员中的至少一个上的太阳能负载。
24.方案1. 一种基于太阳能负载的系统，包括：存储器，所述存储器配置成存储主车辆的内部舱室的舱室热负载模型和太阳能负载预测模型；扰动预测模块，所述扰动预测模块配置成：接收指示舱室热致动器的状态和一个或多个舒适度度量的信号；以及预测在预测路线的已知部分上太阳能负载的影响，包括基于太阳能负载预测模型、舱室热致动器的状态和一个或多个舒适度度量来预测舱室温度；舱室温度估计模块，所述舱室温度估计模块配置成基于舱室热负载模型，基于预测舱室温度确定所述一个或多个舒适度度量中的第一舒适度度量；和热控制模块，所述热控制模块配置成控制多个舱室热致动器以基于在预测路线的已知部分上太阳能负载的预测影响将包括第一舒适度度量的舱室状态调整到相应的目标值。
25.方案2. 根据方案1所述的基于太阳能负载的系统，其中：存储器配置成存储舱室扰动预测模型；以及舱室扰动预测模型配置成基于多个传感器的输出和所述多个舱室热致动器的状态来预测舱室温度由于舱室热致动器的控制的变化而引起的变化。
26.方案3. 根据方案1所述的基于太阳能负载的系统，还包括求和器，其中：舱室温度估计模块配置成基于预测舱室温度确定包括所述一个或多个舒适度度量的多个舒适度度量；求和器配置成确定多个设定点和所述多个舒适度度量之间的多个误差值；以及热控制模块配置成控制所述多个舱室热致动器以减少所述多个误差值。
27.方案4. 根据方案3所述的基于太阳能负载的系统，其中，所述多个舒适度度量包括（i）内部舱室内的温度，（ii）等效均质温度，（iii）平均辐射温度和（iv）预测平均投票中的两个或更多个。
28.方案5. 根据方案1所述的基于太阳能负载的系统，其中，太阳能负载预测模型预测主车辆路线上的太阳能负载。
29.方案6. 根据方案5所述的基于太阳能负载的系统，其中，扰动预测模块配置成基于由太阳能负载预测模型提供的预测太阳能负载的变化和内部舱室的热系统的状态来确定预测舱室温度或一个或多个舒适度度量中的至少一个。
30.方案7. 根据方案1所述的基于太阳能负载的系统，其中，第一舒适度度量是内部舱室内的温度、等效均质温度、平均辐射温度或预测平均投票。
31.方案8. 根据方案1所述的基于太阳能负载的系统，还包括求和器，该求和器配置成确定第一设定点和第一舒适度度量之间的第一误差值，其中，扰动预测模块、舱室温度估计模块和热控制模块实施反应性控制和预测控制两者，以最小化主车辆行驶路线上的第一误差值。
32.方案9. 根据方案1所述的基于太阳能负载的系统，其中：
太阳能负载预测模型预测太阳能源相对于主车辆和沿路线的位置，以及基于预测位置来预测主车辆路线上的太阳能负载；以及扰动预测模块配置成基于由太阳能负载预测模型提供的预测太阳能负载的变化来确定预测舱室温度。
33.方案10. 根据方案1所述的基于太阳能负载的系统，其中，扰动预测模块配置成：基于天气状况和太阳能负载预测模型来预测太阳能源沿路线相对于主车辆的位置；以及基于天气状况、太阳能负载预测模型、舱室热负载模型和太阳能源的预测位置来预测主车辆的舱室热系统或者主车辆的一个或多个乘员中的至少一个上的太阳能负载。
34.方案11. 根据方案1所述的基于太阳能负载的系统，其中，热控制模块配置成基于一个或多个性能度量和一个或多个约束来控制所述多个舱室热致动器。
35.方案12. 根据方案1所述的基于太阳能负载的系统，其中：扰动预测模块配置成从当前时间步在预定预测范围内预测太阳能负载；热控制模块配置成：控制所述多个舱室热致动器以在预定预测范围内实现目标控制目的；预计用于在预定控制范围内实现目标控制目的的当前控制参数；以及引入控制增益以补偿当前时间步的太阳能负载。
36.方案13. 一种基于太阳能负载的方法，包括：在存储器中存储主车辆的内部舱室的舱室热负载模型和太阳能负载预测模型；接收指示舱室热致动器的状态和内部舱室的温度的信号；基于太阳能负载预测模型、舱室热致动器的状态和内部舱室的温度来预测舱室温度；基于舱室热负载模型，基于预测舱室温度确定第一舒适度度量；确定第一设定点和第一舒适度度量之间的第一误差值；以及控制多个舱室热致动器以减少第一误差值。
37.方案14. 根据方案13所述的基于太阳能负载的方法，还包括：在存储器中存储舱室扰动预测模型；以及经由舱室扰动预测模型基于多个传感器的输出和所述多个舱室热致动器的状态来预测舱室温度由于舱室热致动器的控制的变化而引起的变化。
38.方案15. 根据方案13所述的基于太阳能负载的方法，还包括：基于预测舱室温度确定包括所述第一舒适度度量的多个舒适度度量；确定多个设定点和所述多个舒适度度量之间的多个误差值，其中，所述多个误差值包括第一误差值，其中，所述多个设定点包括第一设定点；以及控制所述多个舱室热致动器以减少所述多个误差值。
39.方案16. 根据方案13所述的基于太阳能负载的方法，还包括：基于由太阳能负载预测模型提供的预测太阳能负载的变化来确定预测舱室温度，其中，太阳能负载预测模型预测主车辆路线上的太阳能负载。
40.方案17. 根据方案16所述的基于太阳能负载的方法，其中，第一舒适度度量是内部舱室内的温度、等效均质温度、平均辐射温度或预测平均投票。
41.方案18. 根据方案13所述的基于太阳能负载的方法，还包括：实施反应性控制和预测控制两者，以最小化主车辆行驶路线上的第一误差值。
42.方案19. 根据方案13所述的基于太阳能负载的方法，还包括：预测太阳能源相对于主车辆和沿路线的位置，以及基于预测位置来预测主车辆路线上的太阳能负载；以及基于由太阳能负载预测模型提供的预测太阳能负载的变化来确定预测舱室温度。
43.方案20. 根据方案13所述的基于太阳能负载的方法，还包括：基于天气状况和太阳能负载预测模型来预测太阳能源沿路线相对于主车辆的位置；以及基于天气状况、太阳能负载预测模型、舱室热负载模型和太阳能源的预测位置来预测主车辆的舱室热系统或者主车辆的一个或多个乘员中的至少一个上的太阳能负载。
44.本公开的其它应用领域将从详细描述、权利要求和附图变得显而易见。详细描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，并且不旨在限制本公开的范围。
附图说明
45.本公开从详细描述和附图将得到更全面的理解，其中：图1是根据本公开的包括基于太阳能负载的控制模块的车辆的示例的功能框图；图2是根据本公开的基于太阳能负载的控制系统的示例的功能框图；图3是根据本公开的基于太阳能负载操作的闭环反馈控制系统的功能框图；图4是根据本公开的舱室热致动器能量模型的示例的功能框图；图5是在路线上相对于车辆的太阳能源位置的示例三维曲线图示；图6示出了图5的太阳能源位置相对于车辆侧面的示例二维曲线图示；图7包括相对于车辆的太阳能源位置、太阳能负载和能量消耗的示例曲线图示；图8是一天中不同时间车辆上的太阳能负载的示例曲线图示；图9包括根据本公开的使用比例积分（pi）控制对比使用预测控制的舱室温度和hvac能量消耗-时间的示例曲线图示；图10图示了根据本公开的基于太阳能负载的方法的概述；图11图示了根据本公开的时间轨迹方法；图12图示了根据本公开的第一和第二太阳能负载方法；图13图示了根据本公开的基于经济路线规划的方法；图14图示了根据本公开的基于自动经济路线规划的选择方法；图15图示了根据本公开的另一个基于太阳能负载的路线选择方法；图16图示了根据本公开的基于太阳能负载的舱室热控制方法；在附图中，可以重复使用附图标记来标识类似和/或相同的元件。
具体实施方式
46.用于控制车辆操作的一种控制策略是最小化能量消耗。无论车辆的一种或多种能量源如何，这都是如此。能量消耗会受到太阳能负载的影响。太阳能负载是指由太阳能源（例如，太阳）提供给主车辆的内部舱室（以下称为“所述舱室”或“舱室”）的热能的量。太阳
能负载可以以瓦特（w）为单位测量，并且取决于太阳能源相对于车辆的位置和仰角，舱室的不同区域体验不同。高达~60%的内部hvac系统负载可能与太阳能辐射有关。太阳能负载基于一天中的时间、车辆的位置、车辆相对于物体（例如建筑物、树木、隧道等）的位置（经度和纬度坐标）、天气、季节、日期和一天中的时间等而变化。车辆上的太阳能负载基于太阳能源是位于车辆上方还是面向车辆的挡风玻璃、侧窗或后窗而变化。如果面向车辆的挡风玻璃，则太阳能负载通常最高，因为挡风玻璃具有车窗的最大表面积并且具有高透射率。通过窗的太阳能负载可以通过对窗进行着色或遮挡来减少。在夜间，太阳能负载为零。
47.太阳能负载影响车辆的hvac系统的操作。作为示例，hvac系统可以配置成在车辆的舱室内保持设定温度。太阳能负载可以加热舱室。在夏季，hvac系统可能会增加冷却水平以补偿温度的升高并将舱室保持在设定温度。增加的冷却水平导致增加的能量消耗水平。在冬季，hvac系统可能会由于舱室温度升高而减少加热量。减少的加热量导致降低的能量消耗水平。这种类型的hvac控制称为反应性hvac控制，不考虑太阳能负载，因此具有有限的保持设定温度的能力。在hvac系统做出反应并将舱室温度带回设定温度之前，舱室温度中的峰值可能会出现。此外，当太阳能负载急剧下降和/或突然停止时，hvac系统在降低先前提供的较高水平的冷却方面可能反应缓慢。
48.车辆行驶的行程（或路线）越长，太阳能负载就越能显著影响能量消耗。这取决于环境状况、一天中的时间、太阳能源相对于车辆的位置等。例如，车辆可以具有从起点到目的地可供遵循的多个候选路线。候选路线中的一个可能具有比另一个候选路线明显更少的太阳能负载。这种差异可能足以保证根据太阳能负载选择候选路线。这将在下文进一步描述。
49.本文阐述的示例包括基于太阳能负载的系统。该系统确定当前太阳能负载并预测用于候选路线的车辆上的未来太阳能负载，并基于所确定和预测太阳能负载控制舱室热致动器。该系统还基于太阳能负载执行里程估计和经济路线规划。术语“经济路线规划”是指基于能量消耗选择车辆行驶的路线。
50.图1示出了包括基于太阳能负载的系统101的车辆100。车辆100可以是非自主的、部分自主的或完全自主的车辆。车辆100可以是非电动、混合动力或全电动车辆。车辆100包括基于太阳能负载的系统101，基于太阳能负载的系统101包括车辆控制模块109、存储器110、传感器111、112、致动器（其示例在下文中提及）和导航系统114。车辆100可以包括功率源104、信息娱乐模块106和其它控制模块108。功率源104包括一个或多个电池包（示出了一个电池包105）和控制电路107。模块106、108、109可以彼此通信并且可以经由一个或多个总线和/或网络接口113访问存储器110。
51.车辆控制模块109控制车辆系统的操作。车辆控制模块109可以包括模式选择模块115、参数调整模块116、基于太阳能负载的控制模块117以及其它模块。模式选择模块115可以选择车辆操作模式。参数调整模块116可用于调整车辆100的参数。基于太阳能负载的控制模块117基于太阳能负载执行舱室热控制操作、里程扩展操作和经济路线规划操作，如下文进一步描述的那样。
52.太阳能强度传感器111可以包括太阳能辐射检测传感器，用于检测车辆上和/或车辆内的一个或多个位置处的太阳能辐射的强度和/或量。一个或多个太阳能强度传感器111可以被包括并且可以指示检测的太阳能强度和/或辐射水平的当前位置和时间戳。传感器
112可以包括照相机、物体检测传感器、温度传感器、加速度计、车辆速度传感器和/或其它传感器。
53.车辆100还可包括显示器120、音频系统122和一个或多个收发器124。显示器120和/或音频系统122可用于向车辆操作者（或用户）指示车辆的候选路线和太阳能负载相关信息，例如候选路线的太阳能负载量和/或由于候选路线的太阳能负载而导致的能量消耗量。在一个实施例中，显示路线和对应的总能量消耗量，包括由于太阳能负载引起的能量消耗，以供用户选择路线中的一个。该显示器还可用于显示每个候选路线的里程估计值。里程估计值可以指例如车辆100对于每个所选路线能够行驶多少英里、在遵循每个路线之后将剩余多少能量（或燃料）、如果遵循路线车辆是否能够到达目的地等。
54.导航系统114包括全球定位系统（gps）接收器128。gps接收器128可以提供车辆速度和/或车辆方向（或航向）和/或全球时钟定时信息。gps接收器还可以提供车辆位置信息和地图信息。地图信息可以包括在起始位置（或起点）和目的地之间行驶的候选路线。可以基于距离、交通水平等来提供候选路线。基于太阳能负载的控制模块然后可以确定每个候选路线的太阳能负载，对每个候选路线执行里程估计并且或者基于太阳能负载选择路线中的一个和/或通知用户候选路线和对应的路线信息以做出知情选择。
55.存储器110可以存储传感器数据130、车辆参数132、基于太阳能负载的应用134和其它应用136。基于太阳能负载的应用可以由基于太阳能负载的控制模块117实施。应用136可以包括由模块106、108、109执行的应用。虽然存储器110和车辆控制模块109被示为单独的装置，但是存储器110和车辆控制模块109可以被实施为单个装置。
56.根据由模块106、108、109、117设定的参数，车辆控制模块109可以控制发动机140、转换器/发电机142、变速器144、窗/门系统150、照明系统152、座椅系统154、后视镜系统156、制动系统158、电动马达160和/或转向系统162的操作。车辆控制模块109可以基于从传感器111、112接收的信号设定参数中的一些。车辆控制模块109可以从功率源104接收功率，该功率可以提供给发动机140、转换器/发电机142、变速器144、窗/门系统150、照明系统152、座椅系统154、后视镜系统156、制动系统 158、电动马达 160 和/或转向系统 162 等。车辆控制操作中的一些可包括解锁窗/门系统 150 的门、启用发动机 140 的燃料和火花、启动电动马达 160，给系统150、152、154、156、158、162中的任一个供电和/或执行本文进一步描述的其它操作。
57.发动机140、转换器/发电机142、变速器144、窗/门系统150、照明系统152、座椅系统154、后视镜系统156、制动系统158、电动马达160和/或转向系统162可以包括由车辆控制模块109控制的致动器，以例如调整燃料、火花、空气流量、方向盘角度、节气门位置、踏板位置、门锁、窗位置、座椅角度等。该控制可以基于传感器111、112、导航系统114、gps接收器128的输出以及存储在存储器110中的上述数据和信息。
58.车辆控制模块109可以确定各种参数，包括车辆速度、发动机速度、发动机转矩、档位状态、加速度计位置、制动踏板位置、再生（充电）功率量、升压（放电）功率量、自动起动/停止放电功率的量、和/或其它信息。车辆控制模块109可以与控制电路107共享该信息和车辆操作模式。控制电路107可以确定其它参数，例如：每个源端子处的充电功率量；每个源端子处的放电功率量；源端子处的最大和最小电压；功率轨道、单元、块、包和/或组处的最大和最小电压；单元、块、包和/或组的sox 值；单元、块、包和/或组的温度；单元、块、包和/或
组的电流值；单元、块、包和/或组的功率值；等等。控制电路107可以基于由车辆控制模块109和/或控制电路107确定的参数来确定单元的连接配置和对应的开关状态。在一个实施例中，车辆控制模块109和控制电路107被实施为单个控制模块。
59.基于太阳能负载的控制模块117可以基于太阳能负载来控制舱室热致动器170。舱室热致动器的示例在图2中示出。基于太阳能负载的控制模块117可以从控制电路107和/或传感器112接收信息，例如电池包105的soc、经由燃料水平传感器的剩余燃料量等。基于太阳能负载的控制模块117基于该信息和估计的能量消耗量可以然后能够提供里程估计信息。
60.图2示出了基于太阳能负载的控制系统200的示例，包括基于太阳能负载的控制模块117、存储器110和舱室热致动器170。基于太阳能负载的控制模块117可以包括太阳能负载预测模块202，预测hvac控制模块204、乘员舒适度模块206、里程估计模块208、经济路线规划模块210和热控制模块212。存储器110可以存储太阳能负载预测应用220、太阳能负载模型222 、舱室热致动器（或负载）模型224、乘员舒适度应用226、预测hvac控制应用228、里程估计应用230、经济路线规划应用232和其它信息236，包括可用路线和基于太阳能负载的估计能量消耗值。
61.太阳能负载预测模块202可以执行太阳能负载预测应用220并确定太阳能负载和太阳能负载对舱室温度的影响。这可以基于太阳能负载模型222和舱室热致动器能量模型224。确定太阳能负载的方法在下文描述并且可以由太阳能负载预测模块202实施。预测hvac控制模块204可以执行预测hvac控制应用228来控制舱室热致动器170。该控制可以基于太阳能负载，如下文所述的那样。
62.基于太阳能负载的控制模块117可以作为行程能量预测装置操作，用于估计车辆从第一位置（或起点）行驶到第二位置（或目的地）的能量量。这可以基于太阳能负载预测、预测hvac消耗和/或其它能量消耗值。作为示例，基于太阳能负载的控制模块117可以包括用于所有驾驶员的导航和充电计划的驾驶员模型。行程能量预测值对于所有驾驶员可以相同或不同，并且基于不同的驾驶风格和变化的交通状况。基于太阳能负载的控制模块117可以指示车辆是否具有足够的剩余能量来进行不间断的行程以及车辆将是否需要在到达目的地之前沿路线充电。
63.基于太阳能负载的控制模块117可以实施分类驾驶员模型、个性化（或驾驶员特定）驾驶员模型以及用于准确估计总行程能量的能量估计算法。总行程能量可以基于基线驾驶员模型、动态驾驶模型、舱室热能模型、太阳能负载模型和/或其它模型以及本文公开的太阳能负载预测。基线驾驶模型获取以平均速度行驶并在整个行程中表现出平均加速度量的车辆驾驶员的能量。动态驾驶模型获取（i）与基线驾驶模型相关联的能量使用和（ii）与驾驶员的估计和/或预测驾驶相关联的能量使用之间的差异。差异是由于驾驶员相对于平均驾驶员的不同驾驶风格和行为以及道路交通状况（可能相对于预测交通状况变化）。
64.基于太阳能负载的控制模块117可以实施递归算法，该递归算法学习个体驾驶员加速、减速和超速（spedding）风格。提供动态驾驶模型作为学习驾驶风格和交通信息的函数。动态驾驶模型用于预测给定路线的个体驾驶员的能量使用差异，这允许对主车辆将何时需要充电和/或在沿路线不充电的情况下不间断行程是否可能的改进预测。个体驾驶员的能量使用可以指的是如下情况的能量使用：当个体驾驶员直接驾驶车辆且车辆未以半自
主或完全自主驾驶模式操作时；当个体驾驶员以半自主驾驶模式驾驶车辆时；和/或当个体处于驾驶座椅中并且车辆以完全自主驾驶模式驾驶时。
65.乘员舒适度模块206可以执行乘员舒适度应用226以基于太阳能负载来确定乘员舒适度水平，如下文进一步描述的那样。里程估计模块208可以执行里程估计应用230以提供用于候选路线的里程估计，如本文所述的那样。
66.经济路线规划模块210可以执行经济路线规划应用232以选择要遵循的路线和/或向用户提供路线信息以用于对路线的知情选择，如本文所述的那样。可以基于对候选路线的太阳能负载预测、候选路线的能量消耗和/或主车辆如果遵循候选路线的估计里程来选择路线。估计里程可以由里程估计模块208预测。热控制模块212可以提供舱室温度的开环和/或闭环控制。热控制模块212可以包括预测hvac控制模块204。
67.舱室热致动器170可包括hvac致动器 240、舱室通风马达242、窗马达 244、座椅温度致动器 246、窗上釉（glazing）和遮挡致动器 248、天窗（sunroof）或月亮天窗（moonroof）马达 250、辐射面板加热器 252、方向盘加热器 254 和其它舱室热致动器256。hvac致动器可以包括压缩机马达、冷凝器风扇马达、膨胀阀、蒸发器风扇马达等。窗马达244可以是窗/门系统150的一部分。窗上釉和遮挡致动器248控制窗透射率水平、色调水平、遮挡水平等。窗上釉和遮挡致动器可以包括遮挡马达、着色电子设备、具有基于施加的电流改变透射率的活性层的窗等。其它车辆致动器209可以包括其它车辆马达、阀等。
68.图3示出了基于太阳能负载操作的闭环反馈控制系统300。闭环反馈控制系统300包括：求和器302；热控制模块304；舱室热致动器306，其被控制以设定舱室308的温度；传感器和/或装置310；扰动预测模块312和舱室温度估计模块314。
69.求和器302接收设定点（例如，目标舱室空气温度或其它目标舒适度度量）320和当前舱室空气温度322。求和器302从设定点320减去当前舱室空气温度322以提供误差324。目标舒适度度量可以是等效均质温度（eht）、预测平均投票（pmv）、平均辐射温度（mrt）或用于量化用户和/或乘员的舒适度水平的其它舒适度度量。pmv度量是指乘员在舱室的不同状况下（例如，稍冷或稍暖）的感受如何。pmv度量可能是介于-5.0和5.0之间的标度，其中-5.0表示非常寒冷，0表示舒适，5.0表示非常温暖。
70.热控制模块304基于误差324、性能度量330和约束332生成控制信号以控制舱室热致动器306。舱室热致动器306可以包括图2的舱室热致动器170中的任一个。性能度量330包括例如用于如下的能量的量：保持特定温度；最小化误差324的量（或与设定点320的偏差量）；将误差保持在预定水平以下；等等。约束332包括例如：防止与设定点320的偏差超过5%；防止使用比hvac系统的冷凝器在时间的给定时刻所能提供的更多的功率；将空气流量限制在预定范围内；将一个或多个舱室热致动器306的开启时间、占空比、频率、电流水平、电压水平和/或功率水平限制在预定范围内；等等。
71.热控制模块304生成控制信号340以调整舱室温度和/或其中的装置以用于乘员舒适度。可以生成控制信号340以补偿太阳能负载。控制信号340被提供给舱室热致动器306。舱室热致动器306，其被控制以设定舱室308的温度。热控制模块304可以尝试不同的hvac控制致动以确定误差324会发生什么且然后挑选最佳致动控制，包括设定舱室热致动器306的参数。这由箭头342表示。热控制模块304配置成改变舱室热致动器的状态，包括改变：排放通风口温度；冷凝器状态；空气流率；环境空气混合比；窗的上釉、着色和/或遮挡状态；天窗
状态；辐射面板状态；座椅加热器状态；方向盘加热器状态；等等。
72.扰动预测模块312可以包括舱室扰动预测模型343和太阳能负载预测模型345。模型可以接收来自传感器和/或装置310和/或本文提到的其它装置的各种信息，例如太阳能源（例如，太阳）相对于车辆的位置和仰角、一天中的时间、天气状况信息（例如，下雨、多云、下雪、晴天、温度等）、路线信息、车辆航向、环境温度、舱室温度等。检测信息由箭头344表示。传感器和/或装置310可以包括图1中所示的传感器，并且指示hvac系统的状态、舱室热致动器的状态、舱室内的区域的温度等。传感器和/或装置310的输出和/或状态由箭头346表示。装置可以指舱室热致动器306和/或hvac系统的装置。
73.太阳能负载预测模型345配置成基于来自于传感器和/或装置310的接收信息和/或舱室热致动器306的状态，确定当前太阳能负载水平和/或预测路线的未来太阳能负载水平。扰动预测模型343配置成基于接收信息确定舱室内的区域的当前温度并预测路线上温度的未来变化。这可以基于区域的舱室内的大小、形状、体积、遮挡和位置。舱室扰动预测模型343基于由太阳能负载预测模型提供的预测太阳能负载的变化和/或基于传感器310的输出和/或舱室热致动器306的状态来确定预测舱室温度。扰动预测模块312可以基于模型343、345的输出来输出当前和预测舱室温度347。
74.舱室温度估计模块314可以包括舱室热模型350，其将扰动预测模块312的输出与当前舱室空气温度或其它舒适度度量相关联。舱室热模型350可以实施为舱室热致动器能量（或负载）模型，如上文所述和本文提到的那样。车辆上的太阳能负载可以是太阳能辐射对乘员舒适度度量的影响、太阳能辐射对舱室空气温度的影响等。舱室热模型350可以是舱室的基于质量的模型并且将从扰动预测模块312接收的当前和预测舱室温度转换成一个或多个舒适度度量。
75.由闭环反馈控制系统300提供的控制可以包括如图所示的反馈控制和/或前馈控制和/或补偿。闭环反馈控制系统300可以包括模型预测控制、自适应控制和/或基于规则的控制。
76.图4示出了舱室热致动器能量模型400（可以称为“hvac能量模型”）的示例，舱室热致动器能量模型400可以接收舱室温度402、环境温度403、太阳能负载q
solar
、路线404和车辆舱室热参数406，并输出hvac和/或舱室热致动器能量消耗408的量。在一实施例中，舱室热致动器能量消耗408等于hvac能量消耗的量，表示为e
hvac
。下文描述舱室热致动器能量模型400的简化示例，其中舱室热致动器能量模型400被实施为hvac能量模型并且由等式1-5表示。
77.舱室热容量c和舱室温度的时间导数的乘积由等式1表示，其中k是传热系数，ta是环境温度，tc是舱室温度，q
hvac
是从hvac到舱室的热量输入，q
solar
是太阳能负载，取决于相对于车辆的太阳能源位置。太阳能负载传感器提供太阳能负载的当前值，但不提供未来时间时刻的预测太阳能负载。然而，通过实施下文公开的方法来提供预测太阳能负载。
78.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（1）瞬时hvac功率消耗p
hvac
可由等式2表示，其中η是用于将电能（或功率）转换为热量的效率值。效率参数η可以表示为在hvac控制期间热输入-功率转换的可用效率表。
79.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）舱室的热量输入q
hvac
可以由等式3表示，其中g是控制增益并且ts是设定点（例如，舒适度度量和/或温度设定点中的一个）。等式3是简单的示例hvac控制表示，以实现热平衡以将舱室温度保持在设定点。
80.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（3）瞬时hvac功率p
hvac
可由等式4表示。由hvac系统消耗的能量e
hvac
可由等式5表示。
81.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（4）
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（5）图5示出了在路线上相对于车辆的太阳能源位置的示例三维曲线图示。该曲线图示是相对于车辆的左侧和右侧以及相对于车辆的前部和后部的不同太阳能源位置的说明性示例。该曲线图示的三个轴500、502、504是太阳能源相对于车辆的仰角、左/右位置和前/后位置。箭头506代表车辆的航向。图6示出了图5的太阳能源位置相对于车辆的侧面的示例二维曲线图示。太阳能源位置由曲线图示上的点表示。太阳能源位置根据车辆的航向而相对于车辆发生变化。
82.图7示出了相对于主车辆的太阳能源位置、太阳能负载和能量消耗的示例曲线图示700、702、704、706。曲线图示700是太阳能源相对于车辆的方位角（或以度为单位的位置）随时间变化的曲线图示。曲线图示702是太阳能源相对于车辆的仰角（单位：度）随时间变化的曲线图示。曲线图示704是太阳能负载（单位：瓦特）随时间变化的曲线图示。曲线图示706是舱室温度随时间变化的曲线图示。
83.太阳能负载模型710，例如本文公开的太阳能负载模型中的一个，可以将方位角曲线图示700转换为太阳能负载曲线图示704。可以使用各种太阳能负载模型来确定太阳能负载。舱室热模型712，例如本文公开的舱室热模型中的一个，可将太阳能负载曲线图示704转换为舱室温度曲线图示706。各种舱室热模型可用于确定舱室温度并且基于应用，大小、形状、体积、周围材料、窗大小等。每个舱室温度与hvac能量消耗有关。
84.曲线图示700包括太阳能源位于车辆左侧的第一时段720、太阳能源位于车辆前方的第二时段722、太阳能源指向车辆的a柱的第三时段724、以及太阳能源再次在车辆前方的第四时段726。曲线图示706包括hvac系统正在冷却舱室然后太阳能负载变化并且在732处存在温度峰值的第一时段730。在另一时段734期间，hvac系统增加冷却并且舱室温度降低。所示的舱室温度可以基于已知路线、相对于车辆的预测太阳能源位置和模型710、712来预测。曲线图示706是太阳能负载对舱室的说明示例影响。
85.图8显示了一天中不同时间车辆上的太阳能负载的示例曲线图示。该曲线图示包括一天中四个不同时间的太阳能负载曲线800、802、804、806。在所示示例中，一天中的时间是5:00am、8:00am、3:00 pm和5:00pm。太阳能负载曲线800、802、804、806可以基于一天中的时间和行驶的路线来预测。通过窗的太阳能负载可以以瓦特每平方米（或w/m2）表示，并且基于窗的透射率和大小。
86.表1显示了一天中不同时间的太阳能负载估计值（单位：千焦（kj））以及对里程估
计值的贡献（单位：百分比）的示例。例如，这些值可以是天窗。如图所示，太阳能负载估计值从清晨到上午（late morning）增加，在白天期间保持在类似水平，然后在傍晚减少。类似地，太阳能负载对功率消耗和因此里程估计值的相关贡献从清晨到上午增加，在白天期间保持在类似水平，然后在傍晚减少。贡献值与太阳能负载估计值直接相关。估计和考虑太阳能负载可以改进里程估计。
87.时间太阳能负载估计值（kj）对里程估计值的贡献（%）5:00am29.20.18:00am624.02.41:00pm600.02.35:00pm123.70.5表1-一天中不同时间的太阳能负载和对里程估计值的贡献。
88.表2显示了用于经济路线规划的太阳能负载预测的示例。表2包括两个不同季节（冬季（例如，0
°
c）和夏季（例如，25
°
c））的太阳能负载估计值（单位：每分钟千焦耳（或 kj/min））和hvac能量消耗值。为位置a（起点）和b（目的地）之间采取的三个不同可能路线提供了所述值。第二路线的太阳能负载低于第一路线。第三路线的太阳能负载低于第二路线。
89.如果路线长度相同且花费相同的时间量行驶，则冬季期间的hvac能量消耗值将由于加热增加而从路线1到路线3增加。类似地，如果路线长度相同且花费相同的时间量行驶，则夏季期间的hvac能量消耗值将由于减少的空调量而降低。然而，在此示例中，路线不是相同的长度，并且不花费相同的时间量。在冬季，路线1可能是最佳路线，而在夏季，路线2可能是最佳路线。这基于哪个路线具有最少的hvac能量消耗量。如果能量消耗值不基于太阳能负载，则基于太阳能负载的能量消耗值可以指示选择相同或不同的路线。
90.表2
–
路线1-3的太阳能负载和hvac能量消耗。
91.图9显示了使用比例积分（pi）控制对比使用预测控制的舱室温度和hvac能量消耗-时间的示例曲线图示。图9包括两个曲线图示900、902，其中曲线图示900包括pi温度控制曲线904、预测温度控制曲线906，并且其中，曲线图示902包括pi舱室热输入（或功率消耗）控制曲线908和预测舱室热输入（或功率消耗）控制曲线910。
92.从第一曲线图示900可以看出，当实施预测控制时，舱室温度的变化小于未实施时。预测控制允许热控制系统提前调整致动器操作，以补偿即将到来的太阳能负载变化。例如，如果已知太阳能负载将减少并且是在冬季期间，那么可以在太阳能负载变化之前增加加热以略微增加舱室温度以补偿即将到来的太阳能负载减少（和因此由于太阳能负载的加
热）。
93.从第二曲线图示902可以看出，由于太阳能负载预测控制，能量消耗存在微小差异。相对于pi控制，太阳能负载预测控制可能会在能量消耗时在时间上实质性地移位。换句话说，可以消耗相同的能量总量，但使用预测控制提供更好的舱室舒适度性能。能量消耗节省可能与控制热控制致动器有关，例如辐射面板、窗上釉、遮挡和选择性区域hvac控制。
94.表3显示了在如下情况时hvac能量消耗和均方根误差（rmse）舱室温度值的差异的示例：（i）没有生成太阳能负载估计值（称为 pi 控制），（ii）执行预测控制，包括生成太阳能负载估计值以最小化设定点误差，以及（iii）执行预测控制，包括生成太阳能负载估计值以最小化能量消耗。预测控制可以基于其它度量来执行，例如eht、pmv和mrt，这可以增加预测控制的益处。
95.表3
–
hvac能量消耗和rmse舱室温度值。
96.可以迭代地执行图10-16的以下方法的操作。尽管以下方法被显示为单独的方法，但是所述方法和/或来自单独方法的操作中的一个或多个可以组合并作为单个方法执行。尽管以下操作主要参考图1-4的实施方式描述，但是可以容易地修改操作以应用于本公开的其它实施方式。
97.图10示出了基于太阳能负载的方法的概述。该方法可以在1000处开始。在1002处，基于太阳能负载的控制模块117执行时间轨迹方法，其示例在图11中示出。执行时间轨迹方法以确定主车辆的可能未来时间轨迹。
98.在1004处，太阳能负载预测模块202执行第一太阳能负载方法以确定沿着可能未来时间轨迹相对于主车辆的太阳能源位置。可以根据方位角和仰角来提供位置。在1006处，太阳能负载预测模块202执行第二太阳能负载方法来预测未来时间轨迹在不同点处和/或在不同时间段期间主车辆和乘员上的太阳能负载。由图12提供了在1004和1006处执行的太阳能负载方法的示例。不同时间点的车辆上的预测太阳能负载可以表示为，其中t0是起点的初始时间，t
ph
是未来的预测范围时间。在一个实施例中，预测太阳能负载还基于舱室热模型和环境状况，例如天气状况。
99.作为示例，方法13和16可以在操作1006之后执行。
100.图11示出了可以在1100处开始的时间轨迹方法。在1102处，太阳能负载预测模块202可以确定路线是否已知。如果是，则执行操作1104，否则可以执行操作1106。
101.在1104处，太阳能负载预测模块202获得路线的全球导航卫星系统（gnss）位置轨迹，包括主车辆的纬度和经度信息。这可以从导航系统114收集。
102.在1106处，太阳能负载预测模块202基于当前主车辆位置（或定位）、主车辆航向、
地图信息或已知主车辆目的地中的至少一个来估计最可能的路线。该路线可以是前往目的地的短路线或部分路线。例如，太阳能负载预测模块202可以基于地图信息知道主车辆将在给定时间段内继续沿着道路行驶。作为另一示例，路线估计可以基于主车辆和/或在相同位置行驶的其它车辆的历史数据以及主车辆采用某些路径的概率。历史数据可以包括驾驶员在一天中的那个时间的历史行为和/或在那个位置的过去行为。路线估计也可以基于当前状况以及是否有任何路障（例如，事故）等。
103.在1108处，太阳能负载预测模块202获得速度限制、交通速度、历史主车辆速度和其它车辆速度、以及gnss位置数据点之间的路段长度。在1110处，太阳能负载预测模块202针对该方法的当前迭代基于路线的长度和主车辆的行驶速度来计算沿着所关注的路线经过每个路段的时间。
104.在1112处，太阳能负载预测模块202基于路线的长度和行驶速度计算经过每个路段的时间。在1114处，太阳能负载预测模块202组装沿路线并且与路段相关联的gnss位置的时间轨迹。
105.在1116处，太阳能负载预测模块202确定是否要遵循另一个路线。如果是，则可以执行操作1102，否则该方法可以在1118处结束。该方法可以在1118处结束。
106.图12示出了第一和第二太阳能负载方法1202、1204。所述方法可以针对关注的和/或通过执行图11的方法确定的每个可用路线执行。第一太阳能负载方法可以在1200处开始。在1202a处，太阳能负载预测模块202基于时间、纬度和经度信息获得路线的gnss位置轨迹作为时间的函数。
107.在1202b处，太阳能负载预测模块202计算相对于标准参考的太阳能源位置，例如相对于正北参考的方位角和仰角。作为示例，当路线已知时，可以基于一天中的时间、季节和地图信息来确定太阳的位置和仰角。
108.在1202c处，太阳能负载预测模块202基于gnss位置和道路坡度计算车辆的航向和主车辆相对于标准参考的俯仰角。这可能包括主车辆相对于正北参考的方位角和仰角。
109.在1204a处，太阳能负载预测模块202将太阳能源位置的坐标转换成车辆坐标系以计算相对于主车辆的太阳能源位置。在1204b处，太阳能负载预测模块202确定当前环境状况，包括天气状况（例如，云层覆盖、下雨、无云（clear）、下雪、晴天等）。
110.在1204c处，太阳能负载预测模块202可以从一个或多个太阳能强度传感器111接收一个或多个太阳能强度信号。太阳能强度传感器111的输出指示当前时间可预期的太阳能负载。太阳能负载模型可以被调整：（i）提供与一天中的当前时间的当前太阳能负载匹配的当前时间的值，以及（ii）调整未来预测太阳能负载值。
111.在1204d处，太阳能负载预测模块202基于环境状况和车辆状态调整主车辆的太阳能负载模型。车辆状态可以指例如窗的状态、窗的上釉水平（或着色水平）、遮挡物（screen）状态水平等。车辆状态可以动态地改变。可以监测舱室热致动器的状态以确定车辆状态。在1204e处，太阳能负载预测模块202使用主车辆的太阳能负载模型基于环境状况计算主车辆上的太阳能负载。该方法可以在1206结束或针对另一个路线重复。
112.图13示出了基于经济路线规划的方法。在1300处，太阳能负载预测模块202确定在确定的未来时间轨迹（或可用路线）上的累积太阳能负载和与太阳能负载相关联的
主车辆的能量消耗。在1302处，太阳能负载预测模块202估计主车辆在可用路线上的总能量消耗，包括与太阳能负载相关联的能量消耗。
113.在1304处，经济路线规划模块210确定是否启用自动路线选择。如果是，则执行操作1306，否则执行操作1308。在1306处，经济路线规划模块210执行经济路线规划方法以至少基于能量消耗来选择路线。在图14中示出了经济路线规划方法的示例。
114.在1308处，经济路线规划模块210通知主车辆操作者（或用户）可能的路线和对应的能量消耗值。然后用户可以在1310处选择路线中的一个。这允许用户在选择路线中的一个时做出知情决策。
115.在1312处，车辆控制模块109然后可以基于所选路线执行自主和/或指导操作。车辆控制模块109可以控制车辆系统自主地遵循所选路线和/或向用户提供指导以遵循所选路线。例如，指导可以包括音频和/或视频导航信号。在操作1312之后，基于太阳能负载的控制模块117可以返回到图10的操作1002。
116.图14示出了基于自动经济路线规划的选择方法。该方法可以在1400处开始。在1402处，基于太阳能负载的控制模块117和/或太阳能负载预测模块202获得主车辆的起点和目的地（od）对以及一天中的当前时间。
117.在1404处，基于太阳能负载的控制模块117和/或太阳能负载预测模块202生成用于od对的n个候选路线，与上文所述的类似。
118.在1406处，基于太阳能负载的控制模块117和/或太阳能负载预测模块202执行时间轨迹方法以确定沿着候选路线中的第一个或下一个（取决于此操作的迭代）（称为当前候选路线）的主车辆位置（或定位）的时间轨迹。这可以包括执行图11的方法。
119.在1408处，太阳能负载预测模块202执行第一太阳能负载方法以确定沿着当前候选路线相对于主车辆的太阳能源位置。这可以包括图12的方法的操作1202。
120.在1410处，太阳能负载预测模块202执行第二太阳能负载方法，以基于沿着当前候选路线的太阳能源预测位置确定主车辆上的太阳能负载。这可以包括执行图12的操作1204。
121.在1412处，经济路线规划模块210估计与太阳能负载相关联的能量消耗。这基于太阳能源位置、环境状况、车辆状态信息等。
122.在1414处，经济路线规划模块210计算和/或确定当前候选路线的其它度量，包括总能量消耗、当前候选路线的行程时间和环境温度。
123.在1416处，经济路线规划模块210将由于当前候选路线的太阳能负载引起的估计能量消耗以及其它度量存储在图1的存储器110中。其它度量可包括总能量消耗、行程时间（或行程持续时间）和环境温度。
124.在1418处，经济路线规划模块210确定是否存在另一候选路线。如果是，则可以执行操作1406，否则可以执行操作1420。
125.在1420处，经济路线规划模块210可以基于相应度量（包括由于太阳能负载引起的估计能量消耗量和其它度量）对候选路线进行排名。每个路线的由于太阳能负载而引起的能量消耗可以被添加到该路线预测消耗的其它能量量中，以提供该路线的能量消耗总量。
126.在1422处，经济路线规划模块210选择路线中的具有最佳度量的一个，同时考虑由于太阳能负载而引起的能量消耗量。该选择可以包括基于重要性对度量进行加权。在一个
实施例中，选择具有最少能量消耗量的路线。在另一个实施例中，使用更复杂的决策逻辑来选择花费最少时间量同时最小化能量消耗并且同时在整个行程中保持高水平的用户舒适度的路线。路线可以基于该路线的总能量消耗、行驶距离、行程持续时间、速度限制等来选择。
127.在1424处，车辆控制模块109然后可以基于选所选路线执行自主和/或指导操作。车辆控制模块109可以控制车辆系统自主地遵循所选路线和/或向用户提供指导以遵循所选路线。例如，指导可以包括音频和/或视频导航信号。在操作1424之后，该方法可以在1426处结束。
128.图15显示了另一种基于太阳能负载的路径选择方法。该方法可以在1500处开始。在1502处，太阳能负载预测模块202预测候选路线的太阳能负载，如上文所述的那样。
129.在1504处，基于太阳能负载的控制模块117确定环境（或外部）温度是否低于预定温度（例如，65
°
f）。如果是，则可以执行操作1506，否则可以执行操作1508。
130.在1506处，经济路线规划模块210可以选择候选路线中的具有最高总太阳能负载的一个。经济路线规划模块210可以选择候选路线中的具有高总太阳能负载（不必是最高的）并且满足其它标准（例如时间约束、能量消耗约束等）的一个。
131.在1508处，经济路线规划模块210选择具有最低总太阳能负载的候选路线。经济路线规划模块210可以选择候选路线中的具有低总太阳能负载（不必是最低的）并且满足其它标准（例如时间约束、能量消耗约束等）的一个。
132.在1510处，车辆控制模块109然后可以基于所选路线执行自主和/或指导操作。车辆控制模块109可以控制车辆系统自主地遵循所选路线和/或向用户提供指导以遵循所选路线。例如，指导可以包括音频和/或视频导航信号。在操作1510之后，该方法可以在1512处结束。
133.图16示出了基于太阳能负载的舱室热控制方法。在1600处，基于太阳能负载的控制模块117可以经由温度传感器测量舱室温度和环境温度。在1602处，基于太阳能负载的控制模块117可以从太阳能强度传感器111接收一个或多个太阳能强度信号。
134.在1604处，预测hvac控制模块204和/或热控制模块304可以基于舱室热致动器能量模型224计算太阳能负载对主车辆和主车辆的舱室内区域中的乘员的影响。
135.在1606处，预测hvac控制模块204和/或热控制模块304确定是否使用预测控制。如果是，则执行操作1608，否则执行操作1614。作为示例，当没有太阳能负载（它是夜间）、禁用预测控制或已知太阳能负载时，可以不执行预测控制预测控制。
136.在1608处，扰动预测模块312从当前时间步在预定预测范围tph内预测太阳能负载的影响。预定预测范围tph大于零。太阳能负载的影响可能是对乘员舒适度和舱室温度的影响。太阳能负载的影响也可以作为用以衡量控制目的的度量。
137.在1610处，针对预测时间范围tph，预测hvac控制模块204和/或热控制模块304操作包括hvac系统的舱室热致动器以实现目标控制目的。例如，目标控制目的可以是将舱室内的温度保持在目标设定点的相应预定范围内。目标控制目的可以包括控制舱室热致动器以将座椅、方向盘和/或用户接触的其它物品的温度保持在目标设定点的预定范围内。
138.在1612处，预测hvac控制模块204和/或热控制模块304预计用于在预定控制范围tch内从当前时间步到预计的未来时间点（或未来时间步）保持目标控制目的的当前舱室热
致动器和hvac控制参数。预定控制范围tch大于零。
139.预测和控制范围tph和tch可用于提供两个移动窗口（其在该方法的每次迭代期间被调整）。在移动时，现在在窗口之外的先前预测值将被丢弃，并为时间的未来时刻生成新的预测值。这最小化该方法每次迭代期间的计算量。当窗口移动时，时间零（或当前时间）被移动到新的当前时间，并且预测值类似地被移动。模型可用于预测，其中提供某些输入来计算预测的输出值。然后，时间步的输出值可以用作后续时间步的模型的输入。当提供相同的输出值时，则没有新的值生成和/或保存。
140.作为示例，太阳的位置可能会在接下来的五分钟内相对于主车辆发生变化，并且可能需要增加冷却以保持目标舱室温度。如果没有预测太阳能负载，系统可能是简单地反应性的，当舱室温度升高时，系统会做出反应并增加冷却。当启用预测控制时，系统知道由于预测时间范围tph内的太阳能负载预测，太阳能负载即将增加。然后，该系统可以在太阳能负载增加之前增加冷却，以帮助随着时间和在太阳能负载变化期间保持更平坦的舱室温度曲线。
141.预测控制可以包括预测在tph时段期间舱室温度将如何随着舱室热致动器控制的变化而变化。这可以基于模型，该模型考虑了进入舱室的hvac系统空气流率和温度。基于此，可以调整实际控制以最小化舱室温度的变化。预测控制可以确定要调整以满足控制目的的不同控制决策和/或致动器的数量。预测控制可以尝试不同的hvac控制致动来确定例如图3的误差会发生什么，然后选择一组最佳的hvac控制致动。控制目的还可以包括最小化用于保持温度的能量的量和/或最小化与一个或多个设定点的偏差量。
142.hvac能量模型400可以接收当前状态的反馈并结合来自控制模块的输入和来自预测模型的未来预测值。如果太阳能负载将在一段时间内保持相同，hvac能量模型400可以忽略该时间段的太阳能负载预测值。如果太阳能负载将要改变，hvac能量模型400则可以考虑太阳能负载预测值。热控制模块212和/或基于太阳能负载的控制模块117可以确定太阳能负载将要改变并且改变控制逻辑以满足预定约束。
143.在1614处，预测hvac控制模块204和/或热控制模块304引入控制增益以补偿当前时间步的太阳能负载。这可以包括，例如，如果在冬天则提供更少或更多的加热，或者如果在夏天则提供更少或更多的冷却。该增益可应用于控制包括hvac致动器的舱室热致动器。在1616处，预测hvac控制模块204将包括hvac控制的舱室热致动器控制应用于图2的舱室热致动器170。这可能包括针对主车辆舱室内不同区域的基于hvac区域的选择性控制。可以在操作1616之后执行图10的操作1002。
144.以下示例可以在图16的方法期间实施。以下示例包括带有太阳能负载预览（或预测）的hvac预测控制。可以执行hvac预测控制以基于预测太阳能负载最小化度量。如果度量是例如温度偏差的性能度量，则可以使用，其中，g是最小化给定预测范围的性能度量的一组控制增益（控制策略）。如果该度量是例如能量消耗的性能度量，则可以使用 。优化的控制增益g可以应用于hvac系统，如等式7所表示的，其中ts是设定点温度。
145.ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
（7）
图10-16的上述操作旨在作为说明性示例。取决于应用，所述操作可以顺序地、同步地、同时地、连续地、在重叠时间段期间或以不同顺序来执行。此外，取决于实施方式和/或事件序列，操作中的任一个可不被执行或跳过。
146.通过本文公开的在预期路线上预测车辆上的太阳能负载来解决由于未来太阳能负载导致的车辆里程估计中的不确定性问题。可以在不使用太阳能强度和/或辐射传感器的情况下确定太阳能负载。太阳能负载可以基于如下预测：车辆位置；太阳能源位置预测值；太阳能源的当前确定位置；车辆舱室热模型；天气和其它环境参数；以及本文公开的其它预测值、参数和模型。所公开的方法可以用作做出经济路线规划决策的度量。较低的太阳能负载不确定性有助于实现更好的舱室温度控制（与设定点的温度偏差减少~60%），hvac系统的增加效率（例如，hvac能量节省0.4-1.00%）。这在太阳能负载预测值误差高达
±
10%也是如此。
147.上述示例包括预测控制和反应性控制两者，以实现能量效率、舱室舒适度和限制部件磨损。太阳能负载预测和对应的预测控制有助于在不增加能量使用的同时保持乘员的舒适度。还通过经济路线规划和改进的里程预测提供能量节省。预测太阳能负载用于预测hvac系统和舱室热致动器的能量消耗，进而改进车辆里程估计值的准确性。上述示例包括通过车辆和舱室热系统的数学和/或数据驱动模型量化能量消耗，包括但不限于：舱室热控制；致动器；热流；太阳能辐射效应；初始状况；历史数据；环境温度；驾驶模式；路线特征，例如道路坡度、速度限制、平均速度限制、平均行驶速度等；用户偏好；以及其它车辆、路线和环境状况。示例包括确定在到目的地的候选路线上的预测太阳能负载和hvac系统的能量消耗，然后选择候选路线中的最有效的一个以优化包括成本度量（例如，能量消耗）的一个或多个给定度量。能量效率可以量化为达到和保持舱室热系统的目标状态的能量。计算每个候选路线的太阳能负载对主车辆的能量消耗的影响，连同影响能量消耗的其它度量一起。
148.前述描述本质上仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或使用。本公开的宽泛教导可以以各种形式实施。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求后，其它修改将变得显而易见。应当理解的是，在不改变本公开的原理的情况下，方法内的一个或多个步骤可以以不同的顺序（或同时）执行。此外，虽然上文将实施例中的每一个描述为具有某些特征，但参考本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个可在其它实施例中的任一个的特征中实施和/或与其它实施例中的任一个的特征组合，即使未明确地描述所述组合也是如此。换句话说，所描述的实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换仍然在本公开的范围内。
149.使用各种术语描述元件之间（例如，模块、电路元件、半导体层等之间）的空间和功能关系，包括“连接”、“接合”、“联接”、“相邻”、“紧挨着”、“在顶部上”、“上方”、“下方”和“设置”。除非明确地描述为“直接的”，否则当在以上公开中描述第一和第二元件之间的关系时，该关系可以是在第一和第二元件之间不存在其它中间元件的直接关系，但是也可以是在第一和第二元件之间（在空间上或功能上）存在一个或多个中间元件的间接关系。如本文使用的那样，短语“a、b和c中的至少一个”应当被解释为意指使用非排他性逻辑“或”的逻辑（a或b或c），并且不应当被解释为意指“a中的至少一个、b中的至少一个和c中的至少一个”。
150.在图中，如箭头所表示的箭头的方向通常表示图示感兴趣的信息流（例如数据或
指令）。例如，当元件a和元件b交换各种信息，但是从元件a传输到元件b的信息与图示相关时，箭头可从元件a指向元件b。该单向箭头并非暗示没有其它信息从元件b传输到元件a。此外，对于从元件a发送到元件b的信息，元件b可向元件a发送对信息的请求或对信息的接收确认。
151.在本技术中，包括下面的定义，术语“模块”或术语“控制器”可用术语“电路”替代。术语“模块”可指代以下各项、作为以下各项的一部分或者包括以下各项：专用集成电路（asic）；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（fpga）；执行代码的处理器电路（共享、专用或组）；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路（共享、专用或组）；提供所述功能的其它合适的硬件部件；或者以上的一些或全部的组合，例如在芯片上系统中。
152.模块可以包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括连接到局域网（lan）、因特网、广域网（wan）或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可允许负载平衡。在另外的示例中，服务器（也称为远程或云）模块可代表客户端模块完成一些功能。
153.如上文所使用的那样，术语“代码”可包括软件、固件和/或微代码，并且可指代程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语“共享处理器电路”涵盖执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语“组处理器电路”涵盖与附加处理器电路组合执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用涵盖分立管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个线程、或以上的组合。术语“共享存储器电路”涵盖存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语“组存储器电路”涵盖与附加存储器组合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。
154.术语“存储器电路”是术语“计算机可读介质”的子集。如本文所使用的那样，术语“计算机可读介质”不涵盖通过介质（例如在载波上）传播的暂态性电信号或电磁信号；术语“计算机可读介质”因此可被认为是有形的和非暂态性的。非暂态性有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路（例如闪存存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩膜只读存储器电路）、易失性存储器电路（例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路）、磁存储介质（例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器）和光存储介质（例如cd、dvd或蓝光光盘）。
155.本技术中描述的设备和方法可部分地或全部地由通过配置通用计算机以执行计算机程序中实施的一个或多个特定功能而创建的专用计算机来实施。上述功能框、流程图部件和其它元件用作软件规范，其可以通过熟练技术人员或程序员的例行工作转换成计算机程序。
156.计算机程序包括存储在至少一个非暂态性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括或依赖于所存储的数据。计算机程序可涵盖与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统（bios）、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务、后台应用等。
157.计算机程序可包括：（i）要解析的描述性文本，例如html（超文本标记语言）、xml（可扩展标记语言）或json（javascript对象符号化）（ii）汇编代码，（iii）由编译器从源代
码生成的目标代码，（iv）由解释器执行的源代码，（v）由即时编译器编译和执行的源代码，等等。仅作为示例，可以使用来自包括c、c++、c#、objective-c、swift、haskell、go、sql、r、lisp、java
®
、fortran、perl、pascal、curl、ocaml、javascript
®
、html5（超文本标记语言第5次修订）、ada、asp（活动服务器页面）、php（php：超文本预处理器）、scala、eiffel、smalltalk、erlang、ruby、flash
®
、visual basic
®
、lua、matlab、simulink和python
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的语言的语法来编写源代码。

技术特征：
1.一种基于太阳能负载的系统，包括：存储器，所述存储器配置成存储主车辆的内部舱室的舱室热负载模型和太阳能负载预测模型；扰动预测模块，所述扰动预测模块配置成：接收指示舱室热致动器的状态和一个或多个舒适度度量的信号；以及预测在预测路线的已知部分上太阳能负载的影响，包括基于太阳能负载预测模型、舱室热致动器的状态和一个或多个舒适度度量来预测舱室温度；舱室温度估计模块，所述舱室温度估计模块配置成基于舱室热负载模型，基于预测舱室温度确定所述一个或多个舒适度度量中的第一舒适度度量；和热控制模块，所述热控制模块配置成控制多个舱室热致动器以基于在预测路线的已知部分上太阳能负载的预测影响将包括第一舒适度度量的舱室状态调整到相应的目标值。2.根据权利要求1所述的基于太阳能负载的系统，其中：存储器配置成存储舱室扰动预测模型；以及舱室扰动预测模型配置成基于多个传感器的输出和所述多个舱室热致动器的状态来预测舱室温度由于舱室热致动器的控制的变化而引起的变化。3.根据权利要求1所述的基于太阳能负载的系统，还包括求和器，其中：舱室温度估计模块配置成基于预测舱室温度确定包括所述一个或多个舒适度度量的多个舒适度度量；求和器配置成确定多个设定点和所述多个舒适度度量之间的多个误差值；以及热控制模块配置成控制所述多个舱室热致动器以减少所述多个误差值。4.根据权利要求3所述的基于太阳能负载的系统，其中，所述多个舒适度度量包括（i）内部舱室内的温度，（ii）等效均质温度，（iii）平均辐射温度和（iv）预测平均投票中的两个或更多个。5.根据权利要求1所述的基于太阳能负载的系统，其中，太阳能负载预测模型预测主车辆路线上的太阳能负载。6.根据权利要求5所述的基于太阳能负载的系统，其中，扰动预测模块配置成基于由太阳能负载预测模型提供的预测太阳能负载的变化和内部舱室的热系统的状态来确定预测舱室温度或一个或多个舒适度度量中的至少一个。7.根据权利要求1所述的基于太阳能负载的系统，其中，第一舒适度度量是内部舱室内的温度、等效均质温度、平均辐射温度或预测平均投票。8.根据权利要求1所述的基于太阳能负载的系统，还包括求和器，该求和器配置成确定第一设定点和第一舒适度度量之间的第一误差值，其中，扰动预测模块、舱室温度估计模块和热控制模块实施反应性控制和预测控制两者，以最小化主车辆行驶路线上的第一误差值。9.根据权利要求1所述的基于太阳能负载的系统，其中：太阳能负载预测模型预测太阳能源相对于主车辆和沿路线的位置，以及基于预测位置来预测主车辆路线上的太阳能负载；以及扰动预测模块配置成基于由太阳能负载预测模型提供的预测太阳能负载的变化来确定预测舱室温度。
10.根据权利要求1所述的基于太阳能负载的系统，其中，扰动预测模块配置成：基于天气状况和太阳能负载预测模型来预测太阳能源沿路线相对于主车辆的位置；以及基于天气状况、太阳能负载预测模型、舱室热负载模型和太阳能源的预测位置来预测主车辆的舱室热系统或者主车辆的一个或多个乘员中的至少一个上的太阳能负载。

技术总结
一种基于太阳能负载的系统包括：存储器、扰动预测模块、舱室温度估计模块和热控制模块。存储器存储主车辆的内部舱室的舱室热负载模型和太阳能负载预测模型。扰动预测模块：接收指示舱室热致动器的状态和舒适度度量的信号；以及预测在预测路线的已知部分上太阳能负载的影响，包括基于太阳能负载预测模型、舱室热致动器的状态和舒适度度量来预测舱室温度。舱室温度估计模块基于舱室热负载模型，基于预测舱室温度确定第一舒适度度量。热控制模块控制舱室热致动器以基于太阳能负载的预测影响将包括第一舒适度度量的舱室状态调整到相应的目标值。的目标值。的目标值。


技术研发人员：B
受保护的技术使用者：通用汽车环球科技运作有限责任公司
技术研发日：2022.10.20
技术公布日：2023/10/8