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HINTERGRUND
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Überwachen der Batterie eines Fahrzeugantriebssystems und insbesondere das Überwachen der Batterie des Fahrzeugantriebssystems, um das Vorhandensein von Kühlmittelleckverlusten zu bestimmen.
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Hybrid- und Elektrofahrzeuge stellen eine Alternative zu herkömmlichen Mitteln für Fahrzeugantriebsleistung bereit, indem sie die Brennkraftmaschine (ICE) entweder (im Fall von Hybridfahrzeugen) ergänzen oder (im Fall von Elektrofahrzeugen) vollständig ersetzen. Folglich wird zumindest ein Teil der Antriebsleistung in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug durch einen oder mehrere Batteriestapel bereitgestellt, die als Gleichstromspannungsquellen (DC-Spannungsquellen) für einen Motor, einen Generator oder ein Getriebe wirken, der bzw. das wiederum verwendet werden kann, um die Energie bereitzustellen, die zum Drehen eines oder mehrerer Räder des Fahrzeugs benötigt wird. Eine Art von Batterie, die für Fahrzeuganwendungen besonders vielversprechend zu sein scheint, ist als Lithium-Ionen-Batterie bekannt.
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Da derartige Batteriestapel einen wesentlichen Teil des Antriebssystems des Fahrzeugs bilden, ist es wichtig, Parameter zu überwachen, die mit dem Batteriebetrieb verbunden sind, um ein korrektes Fahrzeugverhalten sicherzustellen. Beispiele derartiger Parameter umfassen die Zellentemperatur, die Spannung, den Ladezustand und so weiter. Ein weiterer derartiger Parameter ist der Kühlmittelleckverlust.
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Ein Kühlmittelleckverlust ist ein wichtiger Parameter für die Batterie eines Fahrzeugantriebssystems, da er sowohl zu einer Abnahme der Effizienz des Batterietemperatursystems als auch zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit, dass sich das System überhitzen wird, führen kann. Ein Kühlmittelleckverlust kann auch einen Kurzschluss für das Gesamtsystem erzeugen. Er kann einen Isolationsfehler um System erzeugen (Spannung, die von der Hauptbatterie an das Fahrwerk streut). Schließlich wird der Kühlmittelleckverlust die Gesamtlebensdauer der Batterie beschränken.
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Herkömmlich wird eine separate Vorrichtung in einer Fahrzeugsystembatterie benötigt, um einen Kühlmittelleckverlust zu messen; jedoch kann eine Art von Test durchgeführt werden, die als AC-Isolationswiderstandstest bekannt ist, um sowohl zu bestimmen, ob ein Isolationsfehler aufgetreten ist, als auch einen Kühlmittelleckverlust ohne den Bedarf für eine zusätzliche Vorrichtung zu bestimmen. Der herkömmliche AC-Isolationswiderstandstest wird durchgeführt, indem ein Erregungssignal in das System eingeleitet wird, um ein Rücklesesignal zu erzeugen. Die Amplitude und Phase des Rücklesesignals werden durch die Differenz zwischen dem Erregungssignal und diesem Rücklesesignal bestimmt.
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Es kann schwierig sein, die kleinen Veränderungen zwischen den Amplituden und Phasen des Original- und Rücklesesignals des herkömmlichen AC-Isolationswiderstandstests festzustellen, besonders wenn das System bestimmte Bedingungen erfährt. Nur eine kleine Differenz bei den Systembedingungen kann zu einem großen Fehler bei der Isolationswiderstandsmessung führen. Ein derartiges herkömmliches Verfahren verwendet auch einen vordefinierten Bereich für eine Größe, die als Y-Kapazität bekannt ist. In Hochspannungssystemen werden Y-Kondensatoren verwendet, um Interferenzen bzw. Störungen zu verringern. Sie sind typischerweise Transienten und Überspannungen in einem System ausgesetzt und werden allgemein für Verbindungen von Leitung zu Masse oder neutral zu Masse installiert. Der Einsatz von Y-Kondensatoren ist in Fällen gedacht, bei denen ein Fehler zu einem elektrischen Schlag führen kann, wenn eine korrekte Masseverbindung verloren geht, und sie arbeiten, indem sie Strom an die Masse entladen (einen Nebenschluss bilden). Der empfangene Wert kann zu Fehlern führen, wenn der tatsächliche Wert der Y-Kapazität außerhalb des vordefinierten Bereichs liegt. Die Isolationswiderstandsmessung wird ungenau sein, was zu einer falschen Isolationsdetektion führen wird.
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Folglich besteht eine Herausforderung und Schwierigkeit im genauen Bestimmen, ob ein Isolationsfehler detektiert wurde. Auf die gleiche Weise besteht eine Herausforderung und Schwierigkeit, eine genaue AC-Isolationswiderstandsmessung derart durchzuführen, dass der empfangene Y-Kapazitätswert mit einem korrekten Wert für wichtige Systemparameter, wie etwa einen Kühlmittelleckverlust für eine Fahrzeugbatterie, in Beziehung gesetzt werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Überwachen der Batterie eines Fahrzeugantriebssystems offenbart, um das Vorhandensein eines Kühlmittelleckverlusts zu bestimmen. Das Verfahren umfasst, dass eine erste Kapazität empfangen wird, die mit einem Entladestrom der Batterie in Beziehung steht. Dann wird eine zweite Kapazität empfangen, die mit einem Entladestrom der Batterie in Beziehung steht. Die erste Kapazität wird mit der zweiten Kapazität verglichen und mit einem Kühlmittelleckverlust in Beziehung gesetzt. Schließlich werden die in Beziehung gesetzten Informationen bereitgestellt, um einen Kühlmittelleckverlust anzuzeigen.
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Optional sind bei diesem Aspekt die erste Kapazität und die zweite Kapazität Y-Kapazitäten. Die Y-Kapazitäten können durch eine Vielzahl von Wellenformen erhalten werden, wobei die Wellenformen geentert werden, um eine Vielzahl von DC-Komponenten zu erzeugen. Die DC-Komponenten werden dann getrennt, um einen Isolationswiderstand und die Y-Kapazitäten zu erhalten. Die zweite Kapazität kann kontinuierlich empfangen werden. Zudem umfasst das Bereitstellen der in Beziehung gesetzten Informationen, dass ein sensorischer Hinweis an den Anwender übermittelt wird. Bei einer Form kann dies umfassen, dass ein Anzeigegerät, ein akustischer Alarm, ein Warnlicht oder ein anderes Mittel zum Alarmieren des Anwenders über eine Veränderung beim Kühlmittelleckverlust verwendet wird, d. h. visuell, ein Licht oder ein Ton oder Kombinationen daraus.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Überwachen der Batterie eines Fahrzeugantriebssystems beschrieben, um das Vorhandensein eines Kühlmittelleckverlusts zu bestimmen. Die Vorrichtung umfasst einen Sensor zum Empfangen einer ersten und zweiten Kapazität, die mit einem Entladestrom der Batterie in Beziehung stehen, eine Verarbeitungskomponente, die ausgestaltet ist, um die erste und zweite Kapazität zu vergleichen, einen Beziehungsmechanismus, um die Kapazität mit einem Kühlmittelleckverlust zu vergleichen, und eine Ausgabequelle für einen Anwender, um Indizien des Kühlmittelleckverlusts bereitzustellen. Die Verarbeitungskomponente kann mit einem oder mehreren Sensoren, die einen Kühlmittelleckverlust detektieren können, elektrisch verbunden sein.
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Optional sind bei diesem Aspekt die erste Kapazität und die zweite Kapazität Y-Kapazitäten. Die Y-Kapazitäten können aus einer Vielzahl von Wellenformen empfangen werden, wobei die Wellenformen gefiltert werden, um eine Vielzahl von DC-Komponenten zu erzeugen. Die DC-Komponenten werden dann getrennt, um einen Isolationswiderstand und die Y-Kapazitäten zu erhalten. Die zweite Kapazität kann kontinuierlich empfangen werden. Schließlich kann eine Ausgabequelle für einen Anwender die in Beziehung gesetzten Informationen an einen Anwender bereitstellen, um einen Kühlmittelleckverlust anzuzeigen, wobei das Bereitstellen umfasst, dass ein sensorischer Hinweis an einen Anwender übermittelt wird. Bei einer Form kann dies umfassen, dass ein Anzeigegerät, ein akustischer Alarm, ein Warnlicht oder ein anderes Mittel verwendet wird, um den Anwender über eine Veränderung beim Kühlmittelleckverlust zu alarmieren, d. h. visuell, ein Licht, ein Ton oder Kombinationen daraus.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Überwachen eines Brennstoffzellenstapels beschrieben, um das Vorhandensein eines Kühlmittelleckverlusts zu bestimmen. Das Verfahren umfasst, dass eine erste Y-Kapazität von einem Sensor empfangen wird, der mit dem Stapel derart gekoppelt ist, dass er die Indizien eines Kühlmittelleckverlusts misst, dass eine zweite Y-Kapazität von einem Sensor empfangen wird, der mit dem Stapel derart gekoppelt ist, dass er die Indizien eines Kühlmittelleckverlusts misst, dass die erste Y-Kapazität mit der zweiten Y-Kapazität verglichen wird und dass ein Signal an eine Signalverarbeitungskomponente bereitgestellt wird, das die verglichenen Kapazitäten darstellt. Das Bereitstellen eines Signals, das die verglichenen Kapazitäten darstellt, umfasst optional, dass ein Anwender über den Kühlmittelleckverlust benachrichtigt wird. Die Signalverarbeitungskomponente kann in der Lage sein, auf die Kapazitäten zu antworten, sie zu verarbeiten, zu empfangen, zu übertragen oder anderweitig danach zu verfahren, um sie entweder beizubehalten oder um Indizien eines Brennstoffzellenleckstatus an einen Anwender zu übermitteln. Der Anwender kann ein Eigentümer, Bediener oder Fahrer oder eine Person sein, die das Brennstoffzellengesamtsystem montiert, wartet oder auf andere Weise für dessen guten Zustand verantwortlich ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte Ausführungsformen werden hier nachstehend in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und wobei:
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1 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Überwachen der Batterie eines Fahrzeugantriebssystems ist, um einen Kühlmittelleckverlust zu bestimmen; und
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2 ein Blockdiagramm ist, das eine Ausführungsform eines Systems zeigt, welches das Verfahren zum Überwachen der Batterie eines Fahrzeugantriebssystems, um einen Kühlmittelleckverlust zu bestimmen, verwenden kann.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Es sollte verstanden sein, dass die Anmeldung nicht auf die Details oder die Methodik begrenzt ist, die in der Beschreibung offengelegt oder in den Zeichnungen dargestellt sind. Es sollte auch verstanden sein, dass die Terminologie nur zur Beschreibung dient und nicht als Einschränkung aufgefasst werden soll.
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Ein möglicher Weg zum Detektieren eines Kühlmittelleckverlusts besteht darin, die Werte von Y-Kapazitäten im System zu beschaffen. Die vorliegende Offenbarung sorgt für einen genauen AC-Isolationswiderstandstest, der an der Batterie eines Fahrzeugantriebssystems durchgeführt werden soll. In einer Form verwendet die vorliegende Offenbarung den AC-Isolationswiderstandstest, um speziell die Y-Kapazität zu bestimmen, welche mit einem Kühlmittelleckverlust in Beziehung stehen kann. Eine derartige Konfiguration verringert den Bedarf für eine zusätzliche oder separate Vorrichtung im System, um einen Kühlmittelleckverlust zu messen.
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Die vorliegende Offenbarung nimmt das Rücklesesignal vom Isolationswiderstandstest und multipliziert es mit einer Vielzahl von sinusförmigen Wellenformen als einen Weg, um eine Vielzahl von DC-Komponenten zu erzeugen. Eine der DC-Komponenten bestimmt die Amplitudenänderung. Die andere DC-Komponente bestimmt die Phasenänderung. Diese DC-Komponenten sind genauer und besser lesbar als das vorherige Verfahren, da das vorherige Verfahren hochgradig empfindlich auf kleine Veränderungen bei den Systembedingungen ist. Somit können die DC-Komponenten aus dem System mit weniger Rauschen beschafft werden. Das aktuelle Verfahren filtert die DC-Komponenten, um sowohl den Isolationswiderstand als auch die Y-Kapazität zu bestimmen.
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Sobald der erste Kapazitätswert empfangen wurde, kann ein zweiter Kapazitätswert kontinuierlich empfangen werden. Der Zeitverlauf der zweiten Kapazität ermöglicht eine insgesamt schnellere Detektionszeit des Systems. Es wird ein Vergleich der zwei Y-Kapazitätswerte durchgeführt. In einer Form kann der Vergleich durch eine Berechnung, eine Nachschlagetabelle oder andere auf dem Gebiet bekannte Verfahren erledigt werden. Die verglichenen Kapazitäten können dann verwendet werden, um eine Beziehung zu einem Kühlmittelleckverlustwert herzustellen. Die verglichenen Kapazitäten können mit einem Kühlmittelleckverlust in Beziehung gesetzt werden, indem Tests an der Batterie durchgeführt werden, durch eine Nachschlagetabelle oder durch andere Verfahren, die auf dem Gebiet bekannt sind. Schließlich können die verglichenen Kapazitäten an einen Anwender oder eine Signalverarbeitungskomponente geliefert werden.
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1 zeigt eine Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Überwachen eines Kühlmittelleckverlusts 18 in der Batterie 10 eines Fahrzeugantriebssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung, das allgemein bei 200 gezeigt ist.
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Das Verfahren 200 beginnt bei 100, wenn die Batterie 10 eines Fahrzeugantriebssystems gestartet wird. Die Batterie 10 kann bei 100 durch einen Anwender, ein Ereignis oder ein beliebiges anderes Verfahren, das auf dem Gebiet bekannt ist, gestartet werden. Eine erste Kapazität 110 mit Bezug auf den Entladestrom wird empfangen. Die erste Kapazität 110 kann von einer Quelle oder mehreren Quellen empfangen werden. Bei einer Ausführungsform wird die erste Kapazität 110 von einem Sensor 26 empfangen. Bei einer anderen Ausführungsform wird die erste Kapazität 110 von einem Prozessor empfangen. Bei noch einer anderen Ausführungsform wird die erste Kapazität 110 von einem Controller empfangen. Die erste Kapazität 110 kann verschiedene Arten von Kapazitäten enthalten. Bei einer Ausführungsform ist die erste Kapazität 110 eine Y-Kapazität. Bei einer anderen Ausführungsform ist die erste Kapazität 110 eine X-Kapazität. Bei noch einer anderen Ausführungsform kann die erste Kapazität 110 eine beliebige andere Art von Kapazität sein, die von dem System empfangen wird. Die erste Kapazität 110 kann auch mit anderen Systemparametern wie etwa Strom, Spannung und so weiter in Beziehung stehen.
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Es wird eine zweite Kapazität 120 empfangen, die mit dem Entladestrom in Beziehung steht. Die zweite Kapazität 120 kann von einer Quelle oder von mehreren Quellen empfangen werden. Bei einer Ausführungsform wird die zweite Kapazität 120 von einem Sensor 26 empfangen. Bei einer anderen Ausführungsform wird die zweite Kapazität 120 von einem Prozessor empfangen. Bei noch einer anderen Ausführungsform wird die zweite Kapazität 120 von einem Controller empfangen. Die zweite Kapazität 120 kann verschiedene Arten von Kapazitäten umfassen. Bei einer Ausführungsform ist die zweite Kapazität 120 eine Y-Kapazität. Bei einer anderen Ausführungsform ist die zweite Kapazität 120 eine X-Kapazität. Bei noch einer anderen Ausführungsform kann die zweite Kapazität 120 eine beliebige andere Art von Kapazität sein, die von dem System empfangen wird. Die zweite Kapazität 120 kann auch mit anderen Systemparametern wie etwa Strom, Spannung und so weiter in Beziehung stehen.
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Die zweite Kapazität 120 kann vom System kontinuierlich empfangen werden. Bei einer anderen Ausführungsform kann die zweite Kapazität 120 in einer Speicherkomponente, einem Datenspeicher oder einer beliebigen anderen Speichervorrichtung, die auf dem Gebiet bekannt ist, gespeichert werden. Nachdem die erste Kapazität 110 und die zweite Kapazität 120 empfangen worden sind, wird eine verglichene Kapazität 130 bestimmt. Die verglichene Kapazität 130 kann in einer Speicherkomponente, einem Datenspeicher oder einer beliebigen anderen Speichervorrichtung, die auf dem Gebiet bekannt ist, gespeichert werden.
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Nachdem die verglichene Kapazität 130 bestimmt wurde, werden Beziehungsinformationen 140 zwischen der verglichenen Kapazität 130 und dem Kühlmittelleckverlust 18 besorgt. Bei einer Ausführungsform werden die Beziehungsinformationen 140 aus empirischen Daten und einem kontinuierlichen Testen der Batterie bestimmt. Der Test kann die Isolationswiderstandswerte mit den physikalischen Messungen der Batterie bei verschiedenen Bedingungen, etwa dem Niveau einer Kühlmittelleckverlusts, vergleichen. Wenn sich das Niveau des Kühlmittelleckverlusts ändert, ändert sich auch die Y-Kapazität wegen ihrer Empfindlichkeit gegenüber dem Niveau des Leckverlusts. Bei einer anderen Ausführungsform werden die Beziehungsinformationen 140 von einer Verarbeitungskomponente 20 bestimmt, die mit einer Tabelle, einem Index oder einem beliebigen anderen Verfahren, das in dem Gebiet bekannt ist, arbeitet. Wenn bei 150 der Kühlmittelleckverlust 18 vorhanden ist, dann werden bei 160 die Beziehungsinformationen 140 an einen Anwender 14 geliefert, um einen Kühlmittelleckverlust 18 mit einer Ausgabequelle 22 anzuzeigen. Der Begriff ”Liefern” kann das Ausgeben, Anzeigen, Übermitteln, Übertragen, Empfangen oder dergleichen an eine Einrichtung, Anzeige oder eine beliebige andere Komponente, die auf dem Gebiet bekannt ist, derart umfassen, dass der Anwender entweder direkt oder indirekt über den Status des Kühlmittelleckverlusts 18 in Kenntnis gesetzt werden kann.
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Bei einer Ausführungsform kann die Ausgabequelle 22 einen sensorischen Hinweis bereitstellen, der visuell sein kann wie etwa ein Bild, ein Symbol, eine Zahl oder eine Anzeige. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Ausgabequelle 22 einen sensorischen Hinweis bereitstellen, der ein Licht sein kann, etwa ein Armaturenbrettlicht. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Ausgabequelle 22 einen sensorischen Hinweis bereitstellen, der ein Ton sein kann, etwa eine Stimme oder ein Pieps. Bei noch einer weiteren Ausführungsform kann die Ausgabequelle 22 einen sensorischen Hinweis bereitstellen, der eine Kombination aus den vorstehenden Ausführungsformen ist oder ein beliebiger anderer sensorischer Hinweis, der auf dem Gebiet bekannt ist.
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Mit Bezug auf 2 ist ein Blockdiagramm gezeigt, das eine Ausführungsform eines Systems zeigt, das eine Ausführungsform eines Verfahrens zur Bestimmung eines Kühlmittelleckverlusts 18 und seine anwendbare Verwendung in der Batterie 10 eines Fahrzeugantriebssystems ausführen kann.
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Ein Beispiel der Batterie 10 eines Fahrzeugantriebssystems, das zum vorstehend erörterten Verfahren zur Bestimmung des Kühlmittelleckverlusts 18 in der Lage ist, ist gezeigt. Die folgenden Paragraphen stellen nur einen kurzen Überblick über eine derartige Batterie 10 eines Fahrzeugantriebssystems bereit, jedoch können andere nicht gezeigte Systeme das offenbarte Verfahren ebenfalls verwenden.
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Ein Fahrzeug 12 enthält allgemein einen Anwender 14 und die Batterie 10 des Fahrzeugantriebssystems. Das Fahrzeug 12 ist vorzugsweise ein Mobilfahrzeug wie etwa ein Motorrad, ein Auto, ein Lastwagen, ein Freizeitfahrzeug (RV), ein Schiff, ein Flugzeug, ein Moped und so weiter. Das Fahrzeug 12 ist allgemein mit geeigneten Verarbeitungskomponenten 20 ausgestattet, die ihm ermöglichen, verschiedene Funktionen durchzuführen, welche das Verfahren 200 umfassen, das ferner eine Kommunikation mit dem Anwender 14 umfasst. Auch ein Beziehungsmechanismus 24 zum Vergleichen der Kapazitäten wird im Fahrzeug vorhanden sein. Wenn bei 150 ein Kühlmittelleckverlust detektiert wird, dann stellt eine Ausgabequelle 22 Indizien des Kühlmittelleckverlusts 18 für einen Anwender 14 bereit.
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Die in Beziehung gesetzten Informationen können an einen Anwender 14 durch eine Bordvorrichtung 16 übermittelt werden, die eine Vielfalt von Mechanismen bereitstellt, wie etwa eine Ausgabequelle 22, die einen sensorischen Hinweis bereitstellen kann. Die Ausgabequelle 22 ist mit der Fahrzeugsystembatterie 10 verbunden und kann Indizien des Kühlmittelleckverlusts 18 an den Anwender 14 liefern. Die Ausgabequelle 22 kann einen sensorischen Hinweis bereitstellen, der visuell, ein Licht, ein Ton oder Kombinationen daraus oder ein anderes auf dem Gebiet bekanntes Verfahren sein kann. Ein derartiges Liefern kann auch einen Zwischenschritt umfassen, wie etwa das Speichern von Daten mit Bezug auf den Kühlmittelleckverlust 18 in einem Datenspeicher, die verwendet werden kann, um Indizien des Leckverluststatus an die Ausgabequelle 22 zu liefern.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung speziell mit Bezug auf spezifische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, sollte der Fachmann auf dem Gebiet verstehen, dass verschiedene Veränderungen in Form und Detail darin durchgeführt werden können, ohne den Geist und Umfang der Offenbarung zu verlassen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
