DE102015104104A1

DE102015104104A1 - Redundante elektrizität für autonome fahrzeuge

Info

Publication number: DE102015104104A1
Application number: DE102015104104.9A
Authority: DE
Inventors: Dale Scott Crombez; Jerome Charles Ivan; James Robert McBride; Wayne Williams; Paul Joseph Szuszman; Roger Arnold Trombley; Peter Worrel; Hai Yu
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2015-10-01
Also published as: RU2015110809A3; CN104943554B; GB201505073D0; RU2015110809A; MX2015003896A; MX345052B; GB2527397A; US20150274027A1; GB2527397B; US9457684B2; CN104943554A

Abstract

Ein System enthält eine erste Batterie, die konfiguriert ist zum Bestromen mindestens eines Fahrzeugteilsystems, und eine zweite Batterie, die konfiguriert ist zum Bestromen eines Elektromotors, um ein Fahrzeug anzutreiben. Eine Verarbeitungseinrichtung ist konfiguriert zum Detektieren eines von der ersten Batterie an das mindestens eine Fahrzeugteilsystem gelieferten inadäquaten Leistungspegels und selektiven Partitionieren der zweiten Batterie, um das mindestens eine Fahrzeugteilsystem zu bestromen.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein autonomes Fahrzeug, auch als ein fahrerloser oder Roboterwagen bekannt, ist ein automatisiertes Fahrzeug, in dem es keinen menschlichen Fahrer gibt. Bei einem autonomen Fahrzeug, der menschliche Passagiere transportiert, ohne dass ein menschlicher Fahrer in der Lage ist, das sich bewegende Fahrzeug anzuhalten, stellt ein potentiell versagendes Teilsystem wie etwa beispielsweise Servobremsen, Servolenkung, robotischer Lenkcontroller, robotischer Bremscontroller, robotischer Fahrpedalcontroller usw. ein Risiko dar, das reduziert werden muss. Ein möglicher Grund für einen Teilsystemausfall ist der Verlust oder die Verschlechterung von Kraftfahrzeugbatterieelektrizität in einem autonomen Hybridfahrzeug, wo solche Leistung ansonsten normalerweise ordnungsgemäß an dieses Teilsystem geliefert werden würde.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Profil eines autonomen Hybridfahrzeugs.
2 ist ein Diagramm eines beispielhaften Systems, das im Fahrzeug von 1 verwendet werden kann.
3 ist ein Schemadiagramm einer beispielhaften Verteilung von elektrochemischen Zellen mit einer Matrix, aus der partitionierte Teilmengen für Ersatzleistungszwecke verwendet werden können.
4 ist ein Blockdiagramm einer Recheneinrichtung für das Partitionieren und das Zusammenschalten der Verteilung von elektrochemischen Zellen von 3.
5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses, der durch den Betrieb einer oder mehrerer Komponenten des Fahrzeugs implementiert wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der vorliegenden Beschreibung bezieht sich die gleiche Bezugszahl in verschiedenen Figuren auf die gleiche Entität. Ansonsten beginnen Bezugszahlen jeder Figur mit der gleichen Zahl als der Zahl dieser Figur. Beispielsweise besitzt 3 Zahlen in der Kategorie „300“ und 4 hat Zahlen in der Kategorie „400“ usw.
Im Überblick reduzieren das offenbarte Fahrzeug und die offenbarten Systeme eine potentielle Gefahr in einem sich in Bewegung befindlichen autonomen Hybridfahrzeug, wobei diese Gefahr ein Ausfall oder eine Verschlechterung der Kraftfahrzeugbatterieleistung zu einem oder mehreren Teilsystemen des sich bewegenden Fahrzeugs ist. Unter normalen Bedingungen bestromt eine Kraftfahrzeugbatterie mehrere derartiger Fahrzeugteilsysteme, und eine Hybridbatterie bestromt einen Elektromotor, um ein Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs bereitzustellen. Die Kraftfahrzeugbatterie befindet sich normalerweise unter der Motorhaube, während die Hybridbatterie normalerweise an anderer Stelle wie etwa unter dem Rücksitz oder zwischen dem Rücksitz und dem Kofferraum positioniert ist.
Das offenbarte Fahrzeug enthält einen Monitor mit einer Verarbeitungseinrichtung zum Überwachen von Signalen von den Fahrzeugteilsystemen und Steuern der Hybridbatterie. Als Reaktion auf eines der Signale, das einen Verlust oder eine Reduktion an Leistung von der Kraftfahrzeugbatterie zu einem Teilsystem bedeuten, weist die Verarbeitungseinrichtung die Hybridbatterie an, eine erste Ersatzspannung mit einem ersten Leistungspegel an einem ersten Spannungsabgriff bereitzustellen, der leitend von der Hybridbatterie zu dem versagenden Teilsystem geschaltet ist. Die erste Ersatzspannung und die erste Leistung sind äquivalent zu denen, die normalerweise von der Kraftfahrzeugbatterie an dieses Teilsystem geliefert würden, um die Leistungsanforderungen dieses Teilsystems zu erfüllen.
Zum Zeitpunkt des Empfangs des Signals, das einen derartigen Leistungsverlust bedeutet, kann die computerisierte Verarbeitungseinrichtung die individuellen elektrochemischen Zellen in der Hybridbatterie dynamisch neu partitionieren und/oder zusammenschalten, falls benötigt. Dies könnte notwendig sein, falls die Leistungsabgabe von einer zuvor gewählten Partition von Zellen für die durch das versagende Teilsystem auferlegte Ersatzanforderung inadäquat ist. Die Hybridbatterie liefert somit die erste Ersatzspannung am ersten Spannungsabgriff, oder falls bevorzugt, auf einen zweiten Spannungsabgriff, der ebenfalls von der Hybridbatterie zum versagenden System geschaltet ist, während die Hybridbatterie weiterhin eine ausreichende Spannung ausgeben kann, um ausreichendes Drehmoment zum Bewegen des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten.
Bei einer möglichen Implementierung erfolgt eine Verbindung von einer gewählten Partition von Zellen zu einem gegenwärtig ausgewählten Abgriff der Hybridbatterie dynamisch unter Computersteuerung. Die Verbindung erfolgt innerhalb der Batterie und reagiert auf ein Signal, das ein bestimmtes Versagen des Teilsystems bezeichnet, mit dem der gewählte Abgriff direkt verbunden wird. Die leitende Stromleitung wird direkt von diesem ausgewählten Abgriff zur versagenden Teilsystemlast geschaltet. Bei einem weiteren möglichen Ansatz werden Abgriffe im Voraus zu jeweiligen Partitionen von Zellen innerhalb der Hybridbatterie geschaltet, und ein Relaisschalter in der leitenden Stromleitung kann geschlossen werden, damit Ersatzleistung an die versagende Teilsystemlast angelegt werden kann.
1 zeigt ein Profil eines autonomen Hybridfahrzeugs, zum Beispiel eines typischen Personenkraftwagens 100, in dem die oben beschriebenen Konzepte implementiert werden können. Eine Kraftfahrzeugbatterie 101, typischerweise eine Zwölf-Volt-Bleisäurebatterie mit einer hohen Stromstärken-Startkapazität, befindet sich unter der Motorhaube des Wagens. Leistung von dieser Batterie kann zum Starten des Verbrennungsmotors des Wagens verwendet werden. Außerdem kann diese Batterie 101 Elektrizität 102 an Teilsysteme des Kraftfahrzeugs 100 liefern, wie etwa eine Roboterlenkung, Roboterbremsen, Roboterbeschleunigen (keine gezeigt) sowie die vertrauteren Teilsysteme: Scheinwerfer, Kabinenlichter, Klimaanlage, Heizung, Scheibenwischer, elektrisch verstellbare Sitze, Fensterheber usw. (keine gezeigt).
Weil das Kraftfahrzeug 100 ein Hybridfahrzeug sein kann, wird die Fahrzeugbewegung möglicherweise nicht nur von seinem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) hergeleitet, sondern kann auch von einer relativ großen (d.h. mit höherer Spannung) Hybridbatterie 103 hergeleitet werden, die sich unter/hinter dem Rücksitz befindet und sich typischerweise in dem Bereich unter dem/im Kofferraum erstreckt. Die Hybridbatterie 103, die aus elektrochemischen Zellen konstruiert sein kann, wie etwa eine Anzahl von Nickelmetallhydridzellen (NiMH-Zellen), in einer Reihen- und/oder Parallelkonfiguration verkettet, kann eine Ausgangsspannung 104 von bis zu 300 Volt oder mehr liefern. Diese Ausgangsspannung kann auf ausreichend hoher Leistung sein, um einen nichtgezeigten Elektromotor zu bestromen, eine nichtgezeigte Welle zu drehen, die Hinterräder 106 dreht, was zu einer Translationsbewegung des Fahrzeugs führt. Die Hybridbatterie 103 kann als ein Ersatz für die Batterie 101 verwendet werden, die Ersatzleistung Fahrzeugteilsystemen anbietet, die aufgrund eines Verlustes von Kraftfahrzeugbatterieleistung versagen.
2 ist ein Diagramm eines beispielhaften Systems, das im Fahrzeug von 1 verwendet werden kann. Die Hybridbatterie 103 ist in 2 mit einer Matrix oder mehreren elektrochemischen Zellen 201 gezeigt, die in unterschiedliche Reihen-, Parallel- und Reihen-/Parallelkonfigurationen geschaltet werden können, wie unten in Verbindung mit der in 3 detaillierten Zellmatrix 201 näher beschrieben. Partitionierte Zellen 220 (im fetten Umriss) sind ein Beispiel einer partitionierten Teilmenge der ganzen Mehrzahl von Zellen 201. Verschiedene andere nichtgezeigte Partitionen können in der Zellmatrix 201 in einer Standardkonfiguration hergestellt werden, um verschiedene Ausgangsleistungspegel pro partitionierter Gruppe von Zellen zu erzielen, um als Ersatz für verschiedene Teilsysteme zu dienen, die unterschiedliche Spannungs-/Leistungsanforderungen besitzen können. Da jedoch eine Kraftfahrzeugbatterie, die üblicherweise eine Zwölf-Volt-Ausgabe liefert, alle Teilsysteme bestromt, kann jede Partition in der Lage sein, einen anderen Höchststrom bereitzustellen, aber alle auf dem gleichen Ausgangsspannungspegel (z.B. 12 Volt). Die Partitionen können durch den Betrieb eines Monitors und einer computerisierten Verarbeitungseinrichtung 218 (manchmal im Folgenden nur als eine „Verarbeitungseinrichtung“ bezeichnet), die das Schalten zwischen und die Zwischenverbindung der Zellen steuert, wie unten erörtert, auch dynamisch hergestellt oder geändert werden.
Die Batterie 103 liefert Ausgangsspannungsabgriffe 202–208 zur Verbindung an Teilsystemlasten. Die Abgriffe können auch intern an Zellen 201 angeschlossen sein (Verbindungen nicht gezeigt). Einer der Abgriffe kann an Zellen der Partition 220 angeschlossen sein (Verbindung nicht gezeigt). Diese Verbindungen werden unten bezüglich 3 näher beschrieben. Der Abgriff 202 ist über eine Leitung 202-1 an eine erste Last 209 angeschlossen gezeigt. Der Abgriff 203 ist auch über die Leitung 203-1 an eine erste Last 209 angeschlossen gezeigt. Der Abgriff 204 ist über eine Leitung 204-2 an eine zweite Last 210 angeschlossen gezeigt. Der Abgriff 205 ist über eine Leitung 205-4 an eine vierte Last 212 angeschlossen gezeigt. Die Abgriffe 206 und 207 sind nicht an Lasten angeschlossen. Außerdem ist der Abgriff 208 über eine Leitung 208-3 an eine dritte Last 211 angeschlossen gezeigt.
Jede der Teilsystemlasten 209–212 (zur leichteren Übersicht sind nur vier Lasten dargestellt, doch kann eine beliebige angemessene Anzahl an Fahrzeuglasten durch das System von 12 gesichert werden) kann durch eine Kraftfahrzeugbatterieausgabe 102, wie gezeigt, unter normalen Bedingungen bestromt werden. Jede der Teilsystemlasten 209–212 ist an ihren jeweiligen lokalen Monitor 213–216 angeschlossen und wird von ihm überwacht. Die Monitore 213–216 werden sowohl durch die Kraftfahrzeugbatterie 101 als auch die Hybridbatterie 103 bestromt, wie durch die Stromeingänge 102 und 105 gezeigt. Dies kann sicherstellen, dass diese Monitore nicht wegen Strommangels versagen, falls es einen katastrophalen Ausfall der Kraftfahrzeugbatterie 101 gibt.
Ausgänge der lokalen Monitore 213–216 können über eine Leitung 217 an den Eingang der Hybridbatterie-Verarbeitungseinrichtung 218 angeschlossen sein. Der Ausgang der Verarbeitungseinrichtung 218 kann über eine bidirektionale Kommunikationsleitung 219 an die Batterie 103 angeschlossen sein, um Befehle zum dynamischen Partitionieren der elektrochemischen Zellmatrix 201 und zum internen Anschließen einer oder mehrerer Abgriffe 202–208 an die Matrix 201 zu liefern, damit jene angeschlossenen Abgriffe Leistungsausgaben an verschiedene Lasten liefern können. Die computerisierte Verarbeitungseinrichtung 218 kann sowohl durch die Kraftfahrzeugbatterie 101 als auch die Hybridbatterie 103 bestromt werden, wie durch die Stromeingänge 102 und 105 gezeigt, um sicherzustellen, dass die Verarbeitungseinrichtung 218 nicht wegen Strommangels ausfällt, falls es einen katastrophalen Ausfall der Kraftfahrzeugbatterie gibt.
Falls die Kraftfahrzeugbatterieleistung 102 im Betrieb zum Beispiel nur bezüglich der ersten Last 209 versagt (das ein kritisches Teilsystem wie etwa eine Roboterlenkung in einem autonomen Fahrzeug sein könnte), kann ein Signal auf der Leitung 209-1 an den Eingang des lokalen Monitors 213 generiert werden. Das Signal könnte der Verlust an einer Spannung von einem gewissen vorherigen endlichen Wert auf der Basis von Kraftfahrzeugbatterieleistung 102 zu einem gewissen niedrigen oder Nullwert sein, wenn die Kraftfahrzeugbatterieleistung 102 unter einen Schwellwert abnimmt oder auf null geht. Der Monitor 213 kann sofort ein Alarmsignal auf der Leitung 217 generieren, das zu einer Hybridbatteriemonitor- und Verarbeitungseinrichtung 218 übertragen und von ihr empfangen werden kann. Die Monitore 213–216 können jeweils der gleichen Funktion als der Monitorabschnitt der Monitor- und Verarbeitungseinrichtung 218 dienen, und falls lokale Monitore 213–216 implementiert sind, einer für jedes Teilsystem, wird die Monitorfunktion in der Monitor- und Verarbeitungseinrichtung 218 möglicherweise nicht benötigt und umgekehrt. Jeder derartige Überwachungsaufbau stellt eine andere Ausführungsform dar.
Die Verarbeitungseinrichtung 218 kann mit einer dedizierten Softwareapplikation programmiert sein, damit sie den Zustand der Zusammenschaltung von Zellen 201 analysiert und dann den entsprechenden Befehl auf der Leitung 219 liefern kann, um den Abgriff 202 mit der entsprechenden partitionierten Gruppe von elektrochemischen Zellen in der Matrix oder dem Gitter 201 zu verbinden. Die partitionierte Gruppe kann am Abgriff 202 eine Spannung und Leistung generieren, die mit den Spannungs-/Leistungsanforderungen der ersten Last 209 kompatibel sind. In diesem Beispiel wird ein weiterer Abgriff 203 gezeigt, der anstelle des Abgriffs 202 durch die Verarbeitungseinrichtung 218 gewählt worden sein könnte, um die Ersatzleistung an die erste Last 209 zu liefern, falls der Computerbetrieb der Verarbeitungseinrichtung 218 bestimmt, dass die Konfiguration von Zellen in der Matrix 201, die sich aus der Verwendung des Abgriffs 203 und seiner assoziierten Partition von Zellen ergibt, zu einem besseren Gesamtnutzungsmanagement aller Zellen in der Matrix 201 geführt haben würde.
Falls die Kraftfahrzeugbatterieleistung 102 für die zweite Last 210 versagt, kann ihre Ersatzleistung über den Abgriff 204 bereitgestellt werden, der unter einem Befehl von der Verarbeitungseinrichtung 218 an seine entsprechenden partitionierten Zellen in der Matrix 201 angeschlossen wird. Falls die Kraftfahrzeugbatterieleistung 102 für die dritte Last 211 versagt, kann ihre Ersatzleistung über den Abgriff 208 geliefert werden, der unter einem Befehl von der Verarbeitungseinrichtung 218 an seine entsprechenden partitionierten Zellen in der Matrix 201 angeschlossen wird. Falls die Kraftfahrzeugbatterieleistung 102 für die vierte Last 212 versagt, kann ihre Ersatzleistung über den Abgriff 205 geliefert werden, der unter einem Befehl von der Verarbeitungseinrichtung 218 an seine entsprechenden partitionierten Zellen in der Matrix 201 angeschlossen wird. Der Abgriff 205 und die vierte Last 212 können bezüglich des Abgriffs 208 und der dritten Last 211 überkreuz geschaltet werden, um darzustellen, dass es zwischen Abgriffen und Lasten keine gleichförmige oder lineare Korrelation geben muss; die Konfiguration angeschlossener elektrochemischer Zellen in der Matrix 201, wie durch den Betrieb des Computers in der Verarbeitungseinrichtung 218 bestimmt, kann mit Querverbindungen funktionieren.
Bei einer möglichen Implementierung können Leitungen 202-1, 203-1, 204-2, 205-4 und 208-3 wie gezeigt an ihrer Stelle fixiert sein und einer oder mehrere der Abgriffe 202–208 können intern unter Befehlen von der Verarbeitungseinrichtung 218 zur Batterie 103 geschaltet werden, um, wie nötig sein kann, mit verschiedenen Zellpartitionen einen Kontakt herzustellen, um Ersatzspannung/-leistung an ihre jeweilige Last zu liefern. Bei einer weiteren Implementierung können die Abgriffe 202–208 jeweils permanent an verschiedene Zellen in der Matrix 201 innerhalb der Batterie 103 angeschlossen sein (nicht gezeigt), und jede der Leitungen 202-1, 203-1, 204-2, 205-4 und 208-3 enthält einen Schalter (z.B. einen Relaisschalter, nicht gezeigt), der durch Befehlssignale von der Verarbeitungseinrichtung 218 geschlossen wird, falls die jeweilige Last einer Leitung Ersatzleistung benötigt.
3 ist ein Schemadiagramm einer beispielhaften Verteilung bzw. Matrix von elektrochemischen Zellen 201, die kollektiv die drehmomenterzeugende Batterie eines Hybridfahrzeugs unter normalen Bedingungen umfassen. Die Matrix von Zellen, mit Polaritäten wie gezeigt, kann so betrachtet werden, dass sie horizontale Zeilen und vertikale Spalten besitzt. Auf der linken Seite von 3 sind die ersten Spaltenzellen von C₁₁ bis C_N1 bezeichnet. Auf der rechten Seite von 3 sind die letzten Spaltenzellen von C_1N bis C_NN bezeichnet. In der oberen Zeile von 3 sind die Zellen der oberen Zeile von C₁₁ bis C_1N bezeichnet. In der unteren Zeile von 3 sind die Zellen der unteren Zeile von C_N1 bis C_NN bezeichnet. Bei Fehlen eines Ersatzleistungserfordernisses können alle Zellen und Partitionen von Zellen nutzbar gemacht werden, um maximale Leistungsabgabe an einen nichtgezeigten Bordelektromotor zu drehmomenterzeugenden Zwecken zu liefern.
Unter ausfallenden Teilsystembedingungen aufgrund eines Teilsystemkraftfahrzeugbatterieleistungsverlustes wird 3 eine Matrix von Zellen, aus denen partitionierte Teilmengen erzeugt und zu Ersatzleistungszwecken verwendet werden können, vorausgesetzt die Teilmengen wurden nicht zuvor festgelegt. Die Teilmengen werden durch den Betrieb der computerisierten Verarbeitungseinrichtung 218 bestimmt. Jede Zelle besitzt einen positiven und einen negativen Anschluss und einen computergesteuerten Schalter. Beispielsweise besitzt oben links in 3 die Zelle C₁₁ einen Schalter S₁₁ in seiner Leitung mit negativer Polarität. Außerdem gibt es Kreuzschalter wie etwa den Schalter S₁₁₁₂, die potentiell Leitungen von C₁₁ und C₁₂ mit negativer Polarität verbinden, usw., um Reihenschaltungen, Parallelschaltungen und Reihen-/Parallelschaltungen zu ermöglichen und auch eine Isolation einer Gruppe von Zellen in einer ersten Partition von einer anderen Gruppe von Zellen in einer anderen Partition bereitzustellen. Partitionen brauchen nicht von quadratischer (wie dargestellt) oder rechteckiger Gestalt zu sein, sondern können unregelmäßig geformt sein. Durch Steuern, welche Schalter offen und welche geschlossen sind, kann die Verarbeitungseinrichtung 218 die mehreren elektrochemischen Zellen zu verschiedenen Partitionen konfigurieren, wobei jede Partition potentiell einen entsprechenden Ersatzspannungs- und Leistungspegel für ihre bestimmte Untersystemlast über den relevanten Ausgangsabgriff bereitstellt. Falls mehrere Partitionen simultan für die Leistungsreserve für mehrere Lasten benötigt werden, verbleibt möglicherweise in der Hybridbatterie unzureichend Leistung zum Antreiben des Fahrzeugs und das Fahrzeug würde dann stoppen.
Bei einem möglichen Ansatz kann das Fahrzeug 100 nach einem teilweisen Leistungsausfall in einigen der Partitionen der Batterie 103 in einem „Notlaufmodus“ arbeiten. Wenn dies eintritt, kann das Fahrzeug 100 konfiguriert sein zum Priorisieren der Systeme, die benötigt werden, um das Fahrzeug von der Straße zu bekommen. Zu Systemen, die im „Notlaufmodus“ eine höhere Priorität erhalten können, können das Lenksystem und das Antriebssystem zählen. Nachts kann auch das Beleuchtungssystem eine höhere Priorität erhalten. Leistung kann von nichtessentiellen Systemen weggelenkt werden, so dass derartige Systeme abgeschaltet werden können. Beim Betrieb im „Notlaufmodus“ kann der Controller 218 den Fahrbereich des Fahrzeugs 100 beispielsweise auf der Basis des Ladezustands der Batterie 103 und ob sofort an der Seite der Straße, an der nächsten Ausfahrt oder an einem anderen geeigneten Ort angehalten werden soll, bestimmen. Das Fahrzeug 100 kann beim Betrieb im „Notlaufmodus“ weiterhin bestimmen, ob es sofort auf einen nicht-autonomen Betriebsmodus als Leistungseinsparstrategie umschalten soll.
4 ist ein Blockdiagramm 400 eines in der Verarbeitungseinrichtung 218 enthaltenen Computers zum Bewerkstelligen eines Partitionierens und Zusammenschaltens der elektrochemischen Zellen von 3. Der Computer 400 kann einen Bus 401, einen Prozessor 402, einen Speicher 403, eine Eingangskomponente 404 und eine Ausgangskomponente 405 enthalten. Der Bus 401 enthält einen Weg, der eine Kommunikation unter den anderen Komponenten und Funktionalitäten des Computers 400 gestattet. Der Prozessor 402 kann einen Prozessor, einen Mikroprozessor oder eine Verarbeitungslogik zum Interpretieren und Ausführen von Anweisungen enthalten. Der Speicher kann eine beliebige Art von dynamischer oder nichtflüchtiger Ablageeinrichtung beinhalten, die Informationen und Anweisungen, wie etwa jene, die in einer dedizierten Softwareapplikation bereitgestellt werden, zur Ausführung durch den Prozessor 401 speichern kann. Der Speicher 403 kann eine Applikation speichern, die Softwareanweisungen zum Schalten von Zellen und/oder zum Partitionieren der Mehrzellenbatterie 103 in bestimmte Größen besitzt; alternativ können die Partitionen alle eine Zwölf-Volt-Ausgabe bereitstellen, wie durch die Kraftfahrzeugbatterie bereitgestellt wurde, doch kann jede Partition einen anderen Leistungspegel besitzen (das heißt eine andere Stromverfügbarkeit), um über einen anderen Ausgangsabgriff eine andere Lastanforderung zu berücksichtigen.
Die Eingangskomponente 404 empfängt Eingangskonfigurationsinformationen von der Batterie 103 auf dem Bus 219 (In), um den aktuellen Konfigurationszustand von Zellpartitionen und ihre Verbindungen (falls welche vorliegen) zu Ausgangsanschlüssen in Erfahrung zu bringen sowie andere Zwischenverbindungen zwischen und unter der Zellmatrix 201 zu erfahren. Die Eingangskomponente 404 empfängt auch ein etwaiges Alarmsignal von der Leitung 217, das einen Teilsystemleistungsverlust anzeigt. Als Reaktion auf das Alarmsignal liefert die Ausgangskomponente 405 Ausgangsbefehle auf der Leitung 219 (Aus) an die Batterie 103, falls benötigt, um eine Änderung an den aktuellen Zellpartitionen und/oder ihren Abgriffsverbindungen sowie an den Zellzwischenverbindungen vorzunehmen, damit die Batterie 103 Ersatzleistung an die notleidende Teilsystemlast liefern kann.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Methodik darstellt, die durch den Betrieb der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementiert wird. Der Prozess startet mit einem Abfrageblock 501: Sind alle Teilsysteme des Hybridfahrzeugs 100 (1) unter normaler Leistung 102 von der Kraftfahrzeugbatterie 101 betriebsfähig? Falls „ja“, wird von der Hybridbatterie 103 keine Hilfe benötigt und der Prozess kehrt zu „Start“ zurück, um die Abfrage vom Block 501 wiederaufzunehmen. Falls jedoch „nein“, bewegt sich der algorithmische Prozess zu Block 502. Darin wird eine Bestimmung bezüglich dessen vorgenommen, welches Teilsystem (das heißt erste Last 209 bis vierte Last 212 in 2) wegen eines Ausfalls/einer Verschlechterung der Ausgangsleistung 102 von der Kraftfahrzeugbatterie 101 Ersatzleistung benötigt. Wie zuvor angemerkt, ist die Anzahl der Teilsysteme nicht auf vier beschränkt.
Nachdem diese Bestimmung erfolgt ist, bewegt sich der algorithmische Prozess zu einem weiteren Abfrageblock 503, der fragt: Empfängt das ausgefallene Teilsystem adäquate Ersatzleistung von der Hybridbatterie 103 unter existierenden Konfigurationen der Zellpartitionen und zusammengeschalteten Zellen der Batterie? Falls „ja“, kehrt der Prozess zu „Start“ zurück um die Abfrage vom Block 501 wiederaufzunehmen. Falls beispielsweise unter Bezugnahme auf 2 die Kraftfahrzeugleistung an die erste Last 209 ausgefallen ist, was bewirkt, dass ein Signal auf der Leitung 217 an die Verarbeitungseinrichtung 218 geschickt wird, die wiederum über ihren Computerbetrieb eine Bestimmung dahingehend vornahm, dass die von der Matrix 201 durch die Eingangskomponente 404 empfangenen Informationen offenbaren, dass die aktuelle Konfiguration von elektrochemischen Zellen angemessen und ordnungsgemäß an entweder den Abgriff 202 oder 203 angeschlossen ist, um adäquate Ersatzleistung an die erste Last 209 zu liefern, dann keine Befehle durch die Verarbeitungseinrichtung 218 über die Leitung 219 ausgegeben werden müssen und der Prozess zu „Start“ zurückkehrt, um die Abfrage von Block 501 wiederaufzunehmen.
Falls aber „nein“, bewegt sich der algorithmische Prozess zu Block 504. Darin kann die aktuelle Zellkonfiguration und -partitionierung umgeordnet werden und/oder Verbindungen von den Zellen zu dem Ausgangsspannungsabgriff der Hybridbatterie, der mit dem ausgefallenen Teilsystem verbunden ist, kann geändert werden, um adäquate Ersatzleistung an das ausgefallene Teilsystem zu liefern. Falls im obigen Beispiel die Kraftfahrzeugleistung zur ersten Last 209 ausgefallen ist, was bewirkt, dass ein Signal auf der Leitung 217 zur Verarbeitungseinrichtung 218 gesendet wird, die wiederum eine Bestimmung über ihren Computerbetrieb vornahm, dass die von der Matrix 201 durch die Eingangskomponente 404 empfangenen Informationen offenbaren, dass die aktuelle Konfiguration aus elektrochemischen Zellen nicht angemessen ist und nicht ordnungsgemäß an entweder den Abgriff 202 oder 203 angeschlossen ist, um adäquate Ersatzleistung an die erste Last 209 zu liefern, der Prozess vom Block 504 dann erfordert, dass der Computer 400 entsprechende Befehle vom Ausgang 405 über eine Ausgangsleitung 219 an die Batterie 103 sendet, um die Zellmatrix und/oder die Partitionen zu rekonfigurieren, um die erforderliche Ersatzleistung an die erste Last 209 zu bewerkstelligen.
In dieser Patentschrift wurden verschiedene bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass daran verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können und zusätzliche Ausführungsformen implementiert werden können, ohne von dem breiteren Schutzbereich der Erfindung, wie in den Ansprüchen, die folgen, dargelegt, abzuweichen. Die vorliegende Erfindung ist somit nicht so auszulegen, dass sie auf bestimmte Ausführungsformen beschränkt ist, und die Patentschrift und die Zeichnungen sind in einem veranschaulichenden anstatt in einem restriktiven Sinne anzusehen.
Es wird ferner beschrieben:

A. System, das Folgendes umfasst: eine erste Batterie, die konfiguriert ist zum Bestromen mindestens eines Fahrzeugteilsystems; eine zweite Batterie, die konfiguriert ist zum Bestromen eines Elektromotors, um ein Fahrzeug anzutreiben; und eine Verarbeitungseinrichtung, die konfiguriert ist zum Detektieren eines inadäquaten Leistungspegels, der von der ersten Batterie an das mindestens eine Fahrzeugteilsystem geliefert wird, und selektivem Partitionieren der zweiten Batterie, um das mindestens eine Fahrzeugteilsystem zu bestromen.
B. System nach A, wobei die Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist, der zweiten Batterie zu befehlen, eine Ersatzspannung an das mindestens eine Fahrzeugteilsystem zu liefern.
C. System nach B, wobei die Ersatzspannung mit einem Leistungspegel ausgegeben wird, der ungefähr gleich einem Leistungspegel der ersten Batterie ist.
D. System nach A, wobei die zweite Batterie mehrere Zellen enthält.
E. System nach D, wobei die Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist zum selektiven Partitionieren der zweiten Batterie durch selektives Verbinden des mindestens einen Fahrzeugteilsystems mit mit mindestens zwei der mehreren Zellen assoziierten Abgriffen.
F. System nach D, wobei die Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist zum selektiven Partitionieren der zweiten Batterie durch selektives Schalten von mindestens zwei der mehreren Zellen in Reihe.
G. System nach D, wobei die Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist zum selektiven Partitionieren der zweiten Batterie durch selektives Parallelschalten von mindestens zwei der mehreren Zellen.
H. System nach D, wobei mindestens zwei der mehreren Zellen direkt mit dem mindestens einen Teilsystem verbunden sind.
I. System nach D, weiterhin umfassend einen Relaisschalter, der konfiguriert ist zum Verbinden mindestens einer der mehreren Zellen mit dem Teilsystem, wobei der Relaisschalter konfiguriert ist zum Arbeiten als Reaktion auf einen Befehl von der Verarbeitungseinrichtung.
J. System nach D, wobei mindestens zwei der mehreren Zellen mit einem Spannungsabgriff assoziiert sind, wobei jeder Spannungsabgriff konfiguriert ist zum Ausgeben von Leistung ungefähr gleich einer Leistungsanforderung des mindestens einen Teilsystems.
K. System nach A, wobei das mindestens eine Teilsystem einen computerisierten Monitor enthält, der konfiguriert ist zum Überwachen eines von der ersten Batterie an das Teilsystem gelieferten Leistungspegels.
L. System nach K, wobei mindestens einer des computerisierten Monitors und der Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist zu bestimmen, ob der von der ersten Batterie an das Teilsystem gelieferte Leistungspegel inadäquat ist.
M. Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine erste Batterie, die konfiguriert ist zum Bestromen mindestens eines Fahrzeugteilsystems; eine zweite Batterie mit mehreren rekonfigurierbaren Zellen, wobei die zweite Batterie konfiguriert ist zum Bestromen eines Elektromotors, um ein Fahrzeug anzutreiben; und eine Verarbeitungseinrichtung, die konfiguriert ist zum Detektieren eines inadäquaten Leistungspegels, der von der ersten Batterie an das mindestens eine Fahrzeugteilsystem geliefert wird, und selektivem Partitionieren der zweiten Batterie, um das mindestens eine Fahrzeugteilsystem zu bestromen, wobei die Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist, der zweiten Batterie zu befehlen, eine Ersatzspannung an das mindestens eine Fahrzeugteilsystem zu liefern.
N. System nach M, wobei die Ersatzspannung mit einem Leistungspegel ausgegeben wird, der ungefähr gleich einem Leistungspegel der ersten Batterie ist.
O. System nach M, wobei die Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist zum selektiven Partitionieren der zweiten Batterie durch selektives Verbinden des mindestens einen Fahrzeugteilsystems mit mit mindestens zwei der mehreren Zellen assoziierten Abgriffe.
P. System nach M, wobei die Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist zum selektiven Partitionieren der zweiten Batterie durch selektives Verbinden von mindestens zwei der mehreren Zellen in mindestens einer einer Reihenkonfiguration und einer Parallelkonfiguration.
Q. System nach M, wobei mindestens zwei der mehreren Zellen mit einem Spannungsabgriff assoziiert sind, wobei jeder Spannungsabgriff konfiguriert ist zum Ausgeben von Leistung ungefähr gleich einer Leistungsanforderung des mindestens einen Teilsystems.
R. Verfahren, das Folgendes umfasst: Überwachen von von einer ersten Batterie an mindestens ein Fahrzeugteilsystem gelieferter Leistung; Detektieren eines Verlusts der Leistung an das Teilsystem unter einem vorbestimmten Schwellwert; Bestimmen, ob eine zweite Batterie adäquate Leistung an das mindestens eine Fahrzeugteilsystem liefern kann, wobei die zweite Batterie mehrere rekonfigurierbare Zellen besitzt; und selektives Partitionieren der zweiten Batterie, um adäquate Leistung an mindestens eines der Fahrzeugteilsysteme zu liefern.
S. Verfahren nach R, wobei das selektive Partitionieren der zweiten Batterie das selektive Verbinden von mindestens zwei der mehreren Zellen in mindestens einer einer Reihenkonfiguration und einer Parallelkonfiguration beinhaltet.
T. Verfahren nach R, wobei mindestens zwei der mehreren Zellen mit einem Spannungsabgriff assoziiert sind, wobei jeder Spannungsabgriff konfiguriert ist zum Ausgeben von Leistung ungefähr gleich einer Leistungsanforderung des mindestens einen Teilsystems, und wobei das selektive Partitionieren der zweiten Batterie das selektive Verbinden von mindestens zwei der mehreren Zellen mit dem mindestens einen Fahrzeugteilsystem beinhaltet.

Claims

System, das Folgendes umfasst: eine erste Batterie, die konfiguriert ist zum Bestromen mindestens eines Fahrzeugteilsystems; eine zweite Batterie, die konfiguriert ist zum Bestromen eines Elektromotors, um ein Fahrzeug anzutreiben; und eine Verarbeitungseinrichtung, die konfiguriert ist zum Detektieren eines inadäquaten Leistungspegels, der von der ersten Batterie an das mindestens eine Fahrzeugteilsystem geliefert wird, und selektivem Partitionieren der zweiten Batterie, um das mindestens eine Fahrzeugteilsystem zu bestromen.
System nach Anspruch 1, wobei die Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist, der zweiten Batterie zu befehlen, eine Ersatzspannung an das mindestens eine Fahrzeugteilsystem zu liefern.
System nach Anspruch 2, wobei die Ersatzspannung mit einem Leistungspegel ausgegeben wird, der ungefähr gleich einem Leistungspegel der ersten Batterie ist.
System nach Anspruch 1, wobei die zweite Batterie mehrere Zellen enthält.
System nach Anspruch 4, wobei die Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist zum selektiven Partitionieren der zweiten Batterie durch selektives Verbinden des mindestens einen Fahrzeugteilsystems mit mit mindestens zwei der mehreren Zellen assoziierten Abgriffen.
Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine erste Batterie, die konfiguriert ist zum Bestromen mindestens eines Fahrzeugteilsystems; eine zweite Batterie mit mehreren rekonfigurierbaren Zellen, wobei die zweite Batterie konfiguriert ist zum Bestromen eines Elektromotors, um ein Fahrzeug anzutreiben; und eine Verarbeitungseinrichtung, die konfiguriert ist zum Detektieren eines inadäquaten Leistungspegels, der von der ersten Batterie an das mindestens eine Fahrzeugteilsystem geliefert wird, und selektivem Partitionieren der zweiten Batterie, um das mindestens eine Fahrzeugteilsystem zu bestromen, wobei die Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist, der zweiten Batterie zu befehlen, eine Ersatzspannung an das mindestens eine Fahrzeugteilsystem zu liefern.
System nach Anspruch 6, wobei die Ersatzspannung mit einem Leistungspegel ausgegeben wird, der ungefähr gleich einem Leistungspegel der ersten Batterie ist.
System nach Anspruch 6, wobei die Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist zum selektiven Partitionieren der zweiten Batterie durch selektives Verbinden des mindestens einen Fahrzeugteilsystems mit mit mindestens zwei der mehreren Zellen assoziierten Abgriffe.
System nach Anspruch 6, wobei die Verarbeitungseinrichtung konfiguriert ist zum selektiven Partitionieren der zweiten Batterie durch selektives Verbinden von mindestens zwei der mehreren Zellen in mindestens einer einer Reihenkonfiguration und einer Parallelkonfiguration.
System nach Anspruch 6, wobei mindestens zwei der mehreren Zellen mit einem Spannungsabgriff assoziiert sind, wobei jeder Spannungsabgriff konfiguriert ist zum Ausgeben von Leistung ungefähr gleich einer Leistungsanforderung des mindestens einen Teilsystems.