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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Kraftfahrzeuge, einschließlich autonomer Kraftfahrzeuge, können Verbrennungsmotoren aufweisen, die mit einem Elektromotor angelassen werden, der Leistung aus einer elektrischen Batterie zieht. Wenn sich die Batterie dem Ende ihrer Nutzungsdauer nähert, könnte sie nicht ausreichend Energie halten, um den Motor anzulassen. Manchmal kann sogar ein menschlicher Führer die Symptome einer schwachen Batterie nicht erkennen. Ein autonomes Fahrzeug kann möglicherweise nicht in der Lage sein, eine derartige Diagnose zu stellen und/oder es kann an einer ausreichenden Mensch-Schnittstelle für eine Diagnose durch einen Menschen mangeln.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Fahrzeugs, das ein beispielhaftes Batteriezustandsbewertungssystem aufweist.
- 2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugbatteriezustandsbewertungssystems.
- Die 3A und 3B sind zusammen ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Vorgangs, der vom Batteriezustandsbewertungssystem ausgeführt wird.
- 4 ist ein beispielhaftes Spannung-Zeit-Diagramm während eines Batterieladeereignisses.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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EINLEITUNG
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Ein Fahrzeug beinhaltet ein Batteriezustandsbewertungssystem. Eine Fahrzeugbatterie wird nach Bestimmen, dass eine Umgebungstemperatur einer ersten Temperatur entspricht oder sie übersteigt, elektrisch geladen. Eine Spannung der Batterie wird während des Ladens gemessen. Eine Größe des Spannungsplateaus wird bestimmt. Die Batterie wird nach dem Bestimmen, dass die Größe des Plateaus die Zielspannung unterschreitet, als unzureichend identifiziert.
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Relative Ausrichtungen und Richtungen (beispielsweise oberes, unteres, Unterseite, vorwärts, rückwärts, vorn, hinteres, hinten, außenliegend, innenliegend, einwärts, auswärts, seitlich, links, rechts) sind in dieser Beschreibung nicht als Einschränkungen aufgeführt, sondern damit sich der Leser zumindest eine Ausführungsform der beschriebenen Strukturen leichter vor Augen führen kann. Derartige Beispielausrichtungen sind aus der Perspektive eines Insassen, der auf einem Fahrersitz sitzt, mit Blickrichtung zum Armaturenbrett. In den Figuren zeigen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten an.
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BEISPIELHAFTE SYSTEMELEMENTE
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Unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beinhaltet ein beispielhaftes Batteriezustandsbewertungssystem 10 für ein beispielhaftes Fahrzeug 12 eine beispielhafte Batterie 14 und einen beispielhaften Batteriespannungssensor 16, der eine Spannung der Batterie 14 erkennen kann. Der Begriff „Batteriezustand“ wie er in dieser Beschreibung verwendet wird, bedeutet eine Fähigkeit der Batterie, elektrische Energie zu speichern, die ausreichend ist, um einen Verbrennungsmotor 20 des Fahrzeugs 12 in kalten Umgebungstemperaturen, z. B. null Grad Fahrenheit, anzulassen. Das System und das Verfahren ermöglichen es, den Batteriezustand bei warmen Umgebungstemperaturen, z. B. 70 Grad Fahrenheit, zu bewerten, und mögliche Motoranlassprobleme, die bei kalten Umgebungstemperaturen auftreten können, vorwegzunehmen.
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Die Batterie 14 stellt elektrischen Komponenten des Fahrzeugs 12 elektrische Leistung bereit, die einen elektrischen Anlassermotor beinhalten können, d. h. einen Anlasser 18, zum Drehen einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors 20 auf eine Zielgeschwindigkeit als Teil eines Motoranlassvorgangs. Die Fähigkeit des Anlassers 18, die Kurbelwelle auf die Zielgeschwindigkeit zu bringen ist teilweise eine Funktion einer Größe der elektrischen Energie, die dem Anlasser 18 von der Batterie 14 zur Verfügung steht. Die Batterie 14 kann während und nach ihrer Verwendung wieder aufgeladen werden, um ihre gespeicherte elektrische Energie wiederherzustellen. Die Batterie kann durch eine Lichtmaschine oder einen Generator auf eine bekannte Weise wieder aufgeladen werden. Der Motor 18 kann ein Motor-Generator sein, der auf eine bekannte Weise als ein Generator und als ein Motor funktioniert.
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Die elektrische Energie, die von der Batterie 14 erhältlich ist, kann durch Messen einer Spannung über einen Pluspol und einen Minuspol der Batterie 14 mit dem Batteriespannungssensor 16 bestimmt werden. Während solcher Messungen ist die Batterie 14 durch Speisen des Anlassers 18, um den Motor 20 zu kurbeln, d. h. die Kurbelwelle zu drehen, elektrisch geladen.
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Batterien weisen eine begrenzte Lebensdauer auf. Das Entladen der Batterie und Wiederaufladen der Batterie 14 reduziert den Zustand der Batterie 14, d. h. eine Fähigkeit der Batterie, Energie zu speichern. Batterien 14 können nur eine begrenzte Anzahl von Ladungs- und Entladungszyklen aushalten, bevor die Fähigkeit zum Speichern elektrischer Energie beginnt, abzunehmen. Eine Nutzungsdauer einer Batterie 14, die verwendet wird, um den Verbrennungsmotor 20 anzulassen, endet im Wesentlichen mit einem Verlust der Batteriefähigkeit, ausreichend elektrische Energie zu speichern und bereitzustellen, um den Fahrzeugmotor 20 anzulassen.
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Die verfügbare elektrische Energie der Batterie 14 wird von einer Temperatur der Batterie 14 beeinflusst und nimmt mit der Temperatur ab. Die Energie, die zum Drehen der Kurbelwelle benötigt wird, um den Motor 20 anzulassen, wird ebenfalls von einer Temperatur des Motors beeinflusst und erhöht sich mit einer Verringerung in der Temperatur. Es wird erwartet, dass Batterien 14 genügend Leistung bereitstellen, um einen Motor bei Temperaturen von null Grad Fahrenheit anzulassen. Eine Batterie wird auf Grundlage des elektrischen Stroms, den die Batterie unter Last bei null Grad Fahrenheit während eines vorbestimmten Zeitraums, z. B. 30 Sekunden, bereitstellen kann, bewertet. Der so gemessene Strom wird Kaltstartstrom genannt und üblicherweise als CCA abgekürzt.
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Ein menschlicher Fahrzeugführer kann dazu in der Lage sein, zu erkennen, dass sich die Batterie 14 in einem geschwächten Zustand befindet. Hinweise, die auf eine Schwächung der Batterie hindeuten, beinhalten längere Anlasszeiten, langsameres Kurbeln, Dimmen der Scheinwerfer bei Motorleerlauf, und/oder unregelmäßige Leistung von elektrischem Zubehör, wie etwa elektrische Fensterheber. Rasches Handeln bei solchen Vorkommnissen und das Beschaffen und Einbauen einer neuen Batterie ermöglichen es dem Fahrzeug 12, den Betrieb weiterzuführen, ohne das Fahrzeug und dessen Führer und Fahrgäste festsitzen zu lassen. Ein Versäumnis, derartige Signale zu bemerken, kann dazu führen, dass das Fahrzeug 12 durch eine Anlassunfähigkeit untauglich wird. Das beschriebene Batteriezustandsbewertungssystem nimmt eine abschwächende Batterie durch Testen der Batterie 14 unter warmen Umgebungstemperaturen, z. B. 70 Grad Fahrenheit, vorweg, um den Ausfall der Batterie 14 in kalten Umgebungsbedingungen, z. B. null Grad Fahrenheit, zu verhindern.
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Das System 10 beinhaltet ebenfalls eine Rechenvorrichtung, z. B. eine elektronische Steuereinheit (electronic control unit - ECU) 22. Das Fahrzeug 12 kann ein autonomes Fahrzeug sein (laut der nachstehenden Definition des Begriffs), das ein Pilotsystem 24 aufweist. Das Pilotsystem 24 kann eine Vielzahl von Sensoren und eine Vielzahl von Betätigungselementen beinhalten, die mit der ECU 22 verbunden sind.
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Die Sensoren des Pilotsystems 24 können eine Vielzahl von Situationsbewusstseinssensoren des Fahrzeugs oder autonomen Fahrzeugsensoren (autonomous vehicle sensors - AV-Sensoren) 26 sein. AV-Sensoren 26 können Sensoren beinhalten, die innerhalb einer Fahrzeugfahrgastkabine angebracht sind, und können zusätzlich außerhalb des Fahrzeugs in einer Schutzschale 28 auf einem Dach 30 des Fahrzeugs oder in einer Verkleidung des Fahrzeugs angebracht sein. Eine bevorzugte Stelle kann von der Art des Sensors abhängig sein. Eine Identifizierung von mehreren beispielhaften Arten von Sensoren, die verwendet werden können, ist unten bereitgestellt. In Fahrzeugen 12, die autonomen Fahrzeugbetrieb ermöglichen, kann das Pilotsystem 24 das Batteriezustandsbewertungssystem 10 beinhalten, um es dem Zustandssystem 10 zu ermöglichen, den Betrieb des Fahrzeugs 12 zu leiten.
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Die ECU 22 kann aus einer einzelnen Rechenvorrichtung bestehen oder kann wie in 2 gezeigt alternativ aus einer Vielzahl von Computern (z. B. ECUs) bestehen, einschließlich zum Beispiel einem Antriebsstrangcomputer, der selber möglicherweise einen Motorcomputer und einen Getriebecomputer umfassen kann, einem Infotainmentcomputer, einem Fahrwerkssystemcomputer, einem Rückhaltesystemcomputer, einem Fahrzeugsicherheitscomputer und so weiter. Die ECU 22 beinhaltet einen elektronischen Prozessor 32 und einen zugehörigen Speicher 34. Das System 24 kann ferner ein Fahrzeugnetzwerk 36 beinhalten, einschließlich einem oder mehrerer drahtgebundener und/oder drahtloser Kommunikationsmedien wie etwa einem beispielhaften Controller Area Network (CAN) oder einem Local Interconnect Network (LIN) und/oder anderen Kommunikationsschnittstellen. Das Netzwerk 36 stellt ein Übertragungsmedium zwischen Elementen des Batteriezustandsbewertungssystems 10 und des Pilotsystems 24 bereit und verbindet diese, einschließlich ECU 22 und Komponenten und Nebensysteme, die beispielsweise ein Motor 20, Motorsensoren 38, eine Vielzahl von Bremseinheiten 40, Bremssensoren 42, Radgeschwindigkeitssensoren 44, die den Rädern 46 zugehörig sind, ein Lenkbetätigungselement 48, Lenksensoren 50, Insassensensoren 52, Fahrtrichtungsanzeiger (nicht gezeigt) und/oder Situationsbewusstseinssensoren 26 des Fahrzeugs beinhalten.
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Das Fahrzeug 12 beinhaltet vier Räder 46, von denen jedes einen Reifen beinhalten kann. Jedes der Räder 46 kann einer der Bremseinheiten 40 zugehörig sein. Die Radgeschwindigkeitssensoren 44 können in die Bremseinheiten 40 integriert sein. Das Lenkbetätigungselement 48 und die zugehörigen Lenksensoren sind in das Lenksystem des Fahrzeugs 12 eingebaut. Der Motor 20 kann beispielsweise ein Verbrennungsmotor sein, der die gesamte Vortriebsleistung bereitstellt oder kann in Kombination mit einem Elektromotor, d. h. einem sogenannten Hybridantriebsstrang sein. Der Motor 20 kann oder kann nicht ein Getriebe beinhalten oder daran gekoppelt sein, das Drehmoment und Drehzahlverhältnisse bereitstellt. Der Motor 20 kann als eine einzelne Einheit nahe der Vorderseite des Fahrzeugs 12 veranschaulicht sein, oder der Motor 20 kann sich alternativ an einer anderen Stelle im Fahrzeug 12 befinden.
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Es ist veranschaulicht, dass der Motors 20, die Bremseinheiten 40, der Anlassermotor 18, die Batterie 14 und das Lenkbetätigungselement 48 jeweils direkt durch das Netzwerk 36 mit der ECU 22 verbunden sind, doch sie können alternativ oder zusätzlich direkt mit der ECU 22 verbunden sein. Der Motor 20, die Bremseinheiten 40 und das Lenkbetätigungselement 48 können jeweils eine entsprechende elektronische Steuerung beinhalten, die Anweisungen von der ECU 22 empfängt.
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Der Speicher 34 der ECU 22 beinhaltet eine oder mehrere Arten von computerlesbaren Medien und speichert Anweisungen, die durch den Prozessor 32 ausführbar sind, um verschiedene Vorgänge durchzuführen, zu denen solche Vorgänge gehören, die hier offenbart sind. Der Prozessor 32 kann derartige Anweisungen lesen und ausführen. Die ECU 22 beinhaltet Programmierung zum autonomen Betreiben des autonomen Fahrzeugs 12 in einem vollständig autonomen Modus.
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Für die Zwecke dieser Offenbarung wird der Ausdruck „autonomes Fahrzeug“ zum Verweis auf ein Fahrzeug verwendet, das in dem vollständig autonomen Modus betrieben wird. Ein vollständig autonomer Modus ist als ein Modus definiert, in dem jedes eines Antriebs (typischerweise über einen Antriebsstrang, einschließlich Motor 20 wie hierin definiert), Bremsens und Lenkens eines Fahrzeugs 12 unter im Wesentlichen allen Umständen durch die ECU 22 gesteuert werden. Im halbautonomen Modus werden ein oder zwei davon von der ECU 22 gesteuert, in einem nicht-autonomen Modus sind es keine davon.
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Der Speicher 34 der ECU 22 speichert ebenfalls Daten. Die Daten können gesammelte Daten umfassen, die von einer Vielzahl von Vorrichtungen gesammelt werden. Im Allgemeinen können gesammelte Daten jegliche Daten aus einer Kartendatenbank und jegliche Daten, die durch jegliche Datensammelvorrichtung einschließlich der Motorsensoren 38, Radgeschwindigkeitssensoren 44, Lenksensoren 50, Insassensensoren 52, AV-Sensoren 26, Batteriespannungssensoren 16 des Fahrzeugs erhoben werden können, und/oder aus solchen Daten berechnete Daten beinhalten. Beispielhafte Lenksensoren 50 können einen Regelstangenpositionssensor und/oder einen Querbeschleunigungssensor beinhalten. Zu beispielhaften AV-Sensoren 26 des Fahrzeugs können Umfeld- und Positionssensoren des Fahrzeugs und Standortsensoren wie etwa ein Radarsensor, ein LIDAR-Sensor, ein Sichtsensor (z. B. eine Kamera), ein Sensor des globalen Positionsbestimmungssystems (global positioning system - GPS), Antennen und dergleichen gehören. Radarsensoren können sowohl zur Standortbestimmung anderer Objekte als auch zur Bestimmung einer relativen Geschwindigkeit derartiger anderer Objekte durch Ausnutzung des Doppler-Effekts verwendet werden. Die vorstehenden Beispiele sollen nicht einschränkend sein. Andere Arten von Datensammelvorrichtungen können verwendet werden, um der ECU 22 Daten bereitzustellen. Die Daten können auch berechnete Daten beinhalten, die in der ECU 22 aus gesammelten Daten und aus anderen berechneten Daten berechnet werden.
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Der Batteriespannungssensor 16 stellt ein Spannungssignal bereit, das proportional zur Größe der Spannungsgröße über die positiven und negativen Terminale der Batterie 14 ist, bereit. Ein beispielhaftes Diagramm der Größe der Spannung über die positiven und negativen Terminale der Batterie 14 ist in 4 veranschaulicht. Zeit erhöht sich entlang einer horizontalen Achse 54 in Richtung eines Pfeilkopfs der Achse 54. Spannung erhöht sich entlang einer vertikalen Achse 56 in Richtung eines Pfeilkopfs der Achse 56. Ein erster Verlauf 58A, veranschaulicht mit einer durchgehenden Linie, ist ein Verlauf einer bespielhaften Batteriespannung 58A für die Batterie 14 in einem neuen Zustand. Ein zweiter Verlauf 58B, veranschaulicht mit einer gestrichelten Linie, ist ein Verlauf einer bespielhaften Batteriespannung 58B für die Batterie 14 in einem abgenutzten, d. h. unzureichenden Zustand. Die Batterie 14 befindet sich im unzureichenden Zustand, wenn sie nicht genug Leistung hält, um die Motorkurbelwelle bei einer ausreichend hohen Rotationsgeschwindigkeit zu kurbeln, um den Motor 20 bei einer vorbestimmten Kalttemperatur anzulassen. Null Grad Fahrenheit ist eine beispielhafte Temperatur.
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Verlauf 58A, der eine beispielhafte Leistung einer neuen Batterie 14 veranschaulicht, die einem Zustandstestzyklus unterzogen ist, startet bei einer ersten Spannung V1A. Die Spannung V1A ist eine Größe der Spannung, die von der Batterie 14 bereitgestellt wird, wenn die Batterie 14 entladen wird. Ein beispielhafter Wert von V1A einer Batterie, die als eine 12-Volt-Batterie identifiziert ist, kann 12,5 Volt sein. Bei einem Anlasszeitpunkt TSA für den Zustandsprüfzyklus ist eine elektrische Last auf die Batterie 14 angewendet. Die Last kann einer Kurbellast entsprechen. Die Größe der Spannung, die von der Batterie 14 verfügbar ist, fällt während eines anfänglichen Reaktionsabschnitts 60A des Verlaufs 58A auf die Spannung V2A bei Vertiefungszeit TTA. Ein beispielhafter Wert von V2A kann 6 Volt sein. Verlauf 58A kann einen anfänglichen Vertiefungs- oder Plateauabschnitt 62A, der bei einem Zeitpunkt TTA anfängt, beinhalten. Der Vertiefungs- oder Plateauabschnitt 62A kann sich zu einem Zeitpunkt TRA erstrecken, an dem ein anfänglicher Wiederherstellungsabschnitt 64A beginnt, wenn sich die Spannung von der plötzlichen Auferlegung der Kurbellast wiederherstellt. Bei einem Zeitpunkt TPA kann sich die Spannung unter der Kurbellast bei einem Kurbelplateau 66A bei einer Spannung V3A stabilisieren. Ein beispielhafter Wert von V3A einer neuen Batterie bei 70 Grad Fahrenheit kann 11,5 Volt sein. Die Kurbellast kann bei einem Zeitpunkt TFA beendet sein, an einem Ende des Zustandstestzyklus. Eine verstrichene Zeit vom Anfang der Auferlegung der Kurbellast bei TSA bis zur Beendigung der Kurbellast bei TFA kann 30 Sekunden sein. Mit der Beendigung der Kurbellast stellt die Batterie 14 langsam ihre Spannungsausgabe wieder her, wie durch einen Reduzierlastwiederherstellungsabschnitt 68A veranschaulicht. An einem Ende des Wiederherstellungsabschnitts 68A, der 10 oder mehr Sekunden benötigen kann, kehrt die Spannungsausgabe der Batterie 14 im Wesentlichen zu V1A zurück.
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Verlauf 58B, der eine beispielhafte Leistung einer neuen Batterie 14, die einem Zustandstestzyklus unterzogen ist, in einem unzureichenden Zustand veranschaulicht, startet bei einer ersten Spannung V1B. Die Spannung V1B ist eine Größe der Spannung, die von der Batterie 14 bereitgestellt wird, wenn die Batterie 14 entladen wird. Ein beispielhafter Wert von V1B einer Batterie, die als eine 12-Volt-Batterie identifiziert ist, kann 12,5 Volt sein. Bei einem Anlasszeitpunkt TSB für den Zustandsprüfzyklus ist eine elektrische Last auf die Batterie 14 angewendet. Die Last kann einer Kurbellast entsprechen. Die Größe der Spannung, die von der Batterie 14 verfügbar ist, fällt während eines anfänglichen Reaktionsabschnitts 60B des Verlaufs 58B auf die Spannung V2B bei Vertiefungszeit TTB. Ein beispielhafter Wert von V2B kann 3 Volt sein. Verlauf 58B kann einen anfänglichen Vertiefungs- oder Plateauabschnitt 62B, der bei einem Zeitpunkt TTB anfängt, beinhalten. Der Vertiefungs- oder Plateauabschnitt 62B kann sich zu einem Zeitpunkt TRB erstrecken, an dem ein anfänglicher Wiederherstellungsabschnitt 64B beginnt, wenn sich die Spannung von der plötzlichen Auferlegung der Kurbellast wiederherstellt. Bei einem Zeitpunkt TPB kann sich die Spannung unter der Kurbellast bei einem Kurbelplateau 66B bei einer Spannung V3B stabilisieren. Ein beispielhafter Wert von V3B einer abgenutzten, d. h. unzureichenden Batterie bei 70 Grad Fahrenheit kann 9,5 Volt sein. Die Kurbellast kann bei einem Zeitpunkt TFB beendet sein, an einem Ende des Zustandstestzyklus. Eine verstrichene Zeit vom Anfang der Auferlegung der Kurbellast bei TSB bis zur Beendigung der Kurbellast bei TFB kann 30 Sekunden sein. Mit der Beendigung der Kurbellast stellt die Batterie 14 langsam ihre Spannungsausgabe wieder her, wie durch einen Reduzierlastwiedergewinnungsabschnitt 68B veranschaulicht. An einem Ende des Wiederherstellungsabschnitts 68B, der 10 oder mehr Sekunden benötigen kann, kehrt die Spannungsausgabe der Batterie 14 im Wesentlichen zu V1B zurück.
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Die ECU 22 kann dazu programmiert sein, die Größe der Kurbelplateaus zu identifizieren. Ein Verfahren oder ein Vorgang 70 zum Identifizieren und Reagieren auf eine unzureichende Batterie 14 durch das Fahrzeug 12 wird nachstehend beschrieben.
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VERARBEITUNG
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3A und 3B veranschaulichen einen beispielhaften Batteriezustandsbewertungsvorgang 70, der in Programmanweisungen, die in der ECU 22 des Fahrzeugs 12 gespeichert sind, beinhaltet sein kann. Die ECU 22 führt die Schritte, die in den 3A und 3B veranschaulicht sind, wie nachstehend beschrieben aus. Ein Computerprogramm zum Ausführen des Vorgangs 70 kann bei Startblock 71 begonnen werden, z. B., wenn ein Anschaltbefehl ausgegeben wird, was dem Umstand zugeordnet werden kann, dass das Fahrzeug als Reaktion auf eine Annäherung oder eine Berührung eines Fahrzeugfahrgasts hochgefahren wird.
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Als nächstes bestimmt ein Entscheidungsblock 72, wann es an der Zeit ist, die Batterie 14 zu überprüfen. Ein Zeitpunkt, um die Batterie zu überprüfen kann auf Grundlage einer vorbestimmten Häufigkeit für derartige Überprüfungen bestimmt werden, wie etwa einmal pro Monat. Die Batterie kann um eine derartige Häufigkeit geprüft werden. Es kann ebenfalls wünschenswert sein, die Batterieüberprüfungen durchzuführen, wenn das Fahrzeug ohne Insassen ist, um zu verhindern, dass ein Insasse eine Ausführung eines Batteriezustandsprüfungsvorgangs als eine Fahrzeugfehlfunktion interpretiert. Zum Beispiel können die Batterieüberprüfungen ausgeführt werden, wenn der Wagen während mehr als einer Stunde angehalten ist. Die Häufigkeit der Batterieüberprüfungen kann mit dem Altern der Batterie erhöht werden, besonders nachdem die Batterie älter ist als ein vorbestimmtes Alter, z. B. vier Jahre alt.
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Wenn der Entscheidungsblock 72 bestimmt, dass es nicht an der Zeit ist, die Batterie zu überprüfen 14, geht der Vorgang 70 zum Endblock 73 über und der Vorgang 70 wird beendet.
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Wenn bestimmt wird, dass es an der Zeit ist, die Batterie 14 zu überprüfen, kann der Vorgang 70 zum Entscheidungsblock 74 übergehen. Entscheidungsblock 74 bestimmt, ob ein Fahrzeug 12 nahe (z. B. innerhalb von 30 Kilometern) an einer Serviceeinrichtung ist, bei der die Batterie ersetzt werden könnte, und von der aus ein mobiler Batterieservice, einschließlich eines Wartungsfahrzeugs, entsandt werden könnte. Eine derartige Bestimmung kann unter Vorwegnahme eines möglichen Bedarfs, die Batterie zu ersetzen, gemacht werden. Als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme kann die ECU mit einem cloudbasierten Netzwerk 97 kommunizieren, einschließlich, beispielhafterweise, eines Fahrzeugwartungsnetzwerks oder eines Flottenbetriebsnetzwerks, das die gegenwärtige Stelle und die Möglichkeit eines Ausschöpfens der Batterieleistung angibt. Alternativ kann die ECU 22 eine Fahrzeug-an-alles-(V2X)-Nachricht an die nächste Wartungseinrichtung oder das Netzwerk 97 senden. Ein V2X-Nachrichtensystem ist ein lokales Netzwerksystem und kann eine Aggregation von Fahrzeug-zu-Fahrzeug-(V2V)-, Fahrzeug-zu-Fußgänger-(V2P)-, Fahrzeug-zu-Infrastruktur-(V2I)- und Fahrzeug-zu-Netz-(V2G)-Netzwerksystemen sein. Die Bestimmung von Nähe zu einer Wartungsstelle kann unter Verwendung von Daten von dem GPS-Sensor und verfügbaren Kartendaten sein. Wenn sich das Fahrzeug 12 nicht nahe an einer Wartungseinrichtung befindet, geht der Vorgang 70 zum Endblock 75 über und der Vorgang 70 wird beendet.
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Wenn bestimmt wird, dass sich das Fahrzeug 12 nahe an der Wartungseinrichtung befindet, kann der Vorgang 70 zum Vorgangsblock 76 übergehen. Der Vorgangsblock 76 setzt eine Variable X zurück, die zur Steuerung einer Anzahl von Wiederholungen des Batteriezustandstestzyklus, wie nachstehend beschrieben, verwendet wird. Die Variable X kann auf einen Wert von null zurückgesetzt werden. Der Vorgang 70 geht dann zum Vorgangsblock über, um eine Umgebungstemperatur zu bestimmen.
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Der Vorgang 70 geht dann zu Entscheidungsblock 78 über. Entscheidungsblock 78 bestimmt, ob die Umgebungstemperatur größer als oder gleich ist wie eine vorbestimmte Umgebungstemperatur T1, z. B. 70 Grad Fahrenheit. Wenn eine Umgebungstemperatur der Zieltemperatur T1 nicht entspricht oder sie nicht übersteigt, geht der Vorgang zum Endblock 79 über und wird dort beendet.
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Wenn der Entscheidungsblock 78 bestimmt, dass die Umgebungstemperatur eine Temperatur T1 übersteigt oder ihr entspricht, geht er zu Vorgangsblock 80 über. Der Vorgangsblock 80 berechnet eine Zielkurbelspannung auf Grundlage des Werts der gemessenen Umgebungstemperatur. Die Zielkurbelspannung kann eine minimal annehmbare Spannung für eine ausreichende Batterie für die Umgebungstemperatur sein. Eine Lookup-Tabelle im Speicher 34 kann verwendet werden, um eine Kurbelspannung bei gegenwärtiger Umgebungstemperatur zu bestimmen, die einer gewünschten Kaltkurbelelektrostromaufgabe, d. h. einem Ziel bei einer gewünschten Temperatur, z. B. null Grad Fahrenheit, entspricht. Eine ausreichende Batterie kann als eine Batterie definiert werden, die eine Kurbelspannung von mehr als der Spannung V3B entspricht. Entsprechend stellt eine unzureichende Batterie eine Kurbelspannung bereit, die weniger ist als V3B oder ihr entspricht.
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Wenn der Zielwert von V3B festgelegt ist, geht der Vorgang 70 zum Vorgangsblock 82 über, um die Motorzündung zu deaktivieren. Eine beispielhafte Weise, um die Motorzündung zu deaktivieren ist es, die Kraftstoffzufuhr abzuschalten. Eine alternative Weise, die Motorzündung eines Ottomotors zu deaktivieren ist es, den Betrieb der Zündkerzen des Motors 20 zu deaktivieren.
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Der Vorgang 70 kann ebenfalls vorgewähltes Zubehör, das keinen Bezug zum Anlassen des Motors aufweist, nach dem Deaktivieren der Motorzündung speisen, um die Last auf die Batterie 14 zu erhöhen. Beispielhaftes Zubehör kann Fahrzeugbeleuchtung, einschließlich Scheinwerfer und Rückleuchten, und einen Kabinenluftzirkulationslüftermotor, einen Energiekühlungslüfter und Fensterenteiser beinhalten. Derartiges Laden kann gleichzeitig mit dem Anlassen des Fahrzeugs 12 sein und muss ebenfalls von der Batterie 14 erhalten werden, wenn der Fahrzeugmotor 20 angelassen wird.
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Nach dem Vorgangsblock 84 oder simultan mit dem Vorgangsblock 84 wird der Anlassermotor 18 durch die Batterie 14 gespeist. Für verbesserte Gewährleistung des Batteriezustands relativ zum nur einmaligen Speisen des Anlassermotors 18 kann der Anlassermotor eine Vielzahl von Malen gespeist werden. Drei Mal ist eine beispielhafte Anzahl von Wiederholungen. Das Speisen des Anlassermotors 18 beginnt wie in 4 veranschaulicht bei Zeitpunkt TSA/TSB. Während der Anlassermotor 18 gespeist wird, wird die Spannung gemäß dem Vorgangsblock 88 über den Batterieanschluss gemessen. Der Batteriespannungssensor 16 kann für die Messung der Batteriespannung verwendet werden. Eine derartige Messung kann alternativ vor oder gleichzeitig mit der Speisung des Anlassermotors 18 eingeleitet werden. Messungen können bei einer Häufigkeit von vier Proben pro Sekunde durchgeführt werden. Die Rate der Probenahme ist nicht entscheidend. Obwohl die Probenahme bei einer höheren Häufigkeit durchgeführt werden kann, benötigt der Systembetrieb dies nicht. Da die Speisung für einen vorbestimmten Zeitraum, z. B. einen Zeitbereich von 10 Sekunden bis 30 Sekunden, gilt, kann Probenahme ebenfalls bei einer niedrigeren Häufigkeitsrate durchgeführt werden.
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Der Prozessblock 89 folgt auf den Prozessblock 88. Die ECU 22 kann die Spannungsmessungsdaten verwenden, um ein Spannungsplateau gemäß dem Prozessblock 89 zu identifizieren. Der Vorgang 70 geht zum Entscheidungsblock 90 über.
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Der Entscheidungsblock 90 bestimmt, ob eine gemessene Spannung größer ist als die Zielspannung, wie etwa V3B. Die Logik des Entscheidungsblocks 90 kann das Kurbelplateau, z. B. 66A, 66B, der gemessenen Spannung mit der Zielspannung, z. B. V3B, vergleichen. Wenn das Kurbelplateau der gemessenen Spannung die Zielspannung übersteigt, geht der Vorgang 70 zum Vorgangsblock 92 über.
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Der Vorgangsblock 92 erhöht den Wert der Variablen X um eins. Der Vorgang 70 geht zum Entscheidungsblock 94 über und überprüft, ob die Variable X einen vorbestimmten Wert von N erreicht hat. Der Wert N ist die Anzahl von Malen, bei denen die Batterie 14 dem Zustandstestzyklus ausgesetzt ist, d. h. geladen und gemessen ist, um den Batteriezustand zu bestätigen. Der Wert N kann drei entsprechen.
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Der Vorgang 70 geht zu Block 94 über, der bestimmt, ob der bestehende Wert von X dem gewählten Wert von N entspricht oder ihn übersteigt. Wenn X N entspricht oder übersteigt, kann der Vorgang 95 zu Vorgangsblock 95 übergehen.
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Der Vorgangsblock 95 stellt die Kraftstoffzufuhr und die Zubehöreinstellungen derart wieder ein, dass die Fahrzeugsysteme so sind, wie sie vor dem Einleiten der Batteriezustandstestzyklen waren. Nach dem Wiedereinstellen durch den Vorgangsblock 95 kehrt der Vorgang 70 zu Entscheidungsblock 72 zurück. Alternativ kann der Vorgang 70 statt dem Zurückkehren zu Entscheidungsblock 72 beendet werden und während eines nachfolgenden Betriebs des Fahrzeugs 12 wieder eingeleitet werden. Wenn X N nicht übersteigt oder entspricht, das heißt, wenn X N unterschreitet, kann der Vorgang 70 zu Block 86 zurückkehren, um den Anlassermotor 18 erneut zu speisen und die Spannung über die Batterieanschlüsse zu messen.
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Wenn ein Entscheidungsblock 90 bestimmt, dass die gemessene Spannung die Zielspannung nicht übersteigt, kann der Vorgang 70 die Kraftstoffzufuhr und die Zubehöreinstellungen wie durch Vorgangsblock 96 veranschaulicht wieder einstellen.
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Der Vorgang 70 kann als nächstes die ECU dazu veranlassen, die Batterie 14 als unzureichend zu identifizieren und gemäß Vorgangsblock 98 eine Ersatzbatterie zu bestellen. Die Identifizierung der Batterie 14 als unzureichend kann auf Grundlage des Bestellens der Ersatzbatterie schlussfolgernd sein. Ein derartiges Bestellen kann über eine Kommunikation mit dem cloudbasierten Netzwerk 97 durchgeführt werden, einschließlich, beispielhafterweise, des vorstehend genannten Fahrzeugwartungsnetzwerks oder Flottenbetriebsnetzwerks.
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Nach dem Bestellen der Ersatzbatterie geht der Vorgang 70 zu Entscheidungsblock 100 über. Entscheidungsblock 100 bestimmt, ob das Fahrzeug 12 dazu in der Lage ist, zu einer Wartungseinrichtung zu fahren und, wenn eine Batterie bestellt ist, ob die Wartungseinrichtung mit einem erwarteten Zielort der Ersatzbatterie übereinstimmt. Wenn das Fahrzeug 12 nicht dazu in der Lage ist, zur Wartungseinrichtung zu fahren, wie etwa wenn unzureichende Batterieleistung vorhanden ist, um den Motor 20 anzulassen, geht der Vorgang 70 zum Vorgangsblock 102 über. Der Vorgangsblock 102 ruft einen mobilen Batteriedienst herbei, um die neue Batterie zu bringen und sie im Fahrzeug 12 zu installieren. Ein derartiges Herbeirufen kann mit einer Nachricht, die über das cloudbasierte Netzwerk 97 gesendet wird, durchgeführt werden. Nachdem das Herbeirufen kommuniziert wurde, wird der Vorgang 70 bei Endblock 104 beendet.
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Wenn der Entscheidungsblock 100 bestimmt, dass das Fahrzeug 12 dazu in der Lage ist, zur Wartungseinrichtung zu fahren, leitet der Entscheidungsblock 106 das Fahrzeug 12 zum Fahren zur Wartungseinrichtung. Der Vorgangsblock 108 bestätigt dann, dass eine neue Batterie installiert wurde. Nachdem die Installation der neuen Batterie bestätigt wurde, wird der Vorgang 70 bei Endblock 110 beendet.
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SCHLUSSFOLGERUNG
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Ein beispielhaftes System und Verfahren zum Überprüfen eines Zustands einer Batterie wurden offenbart.
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Im hier verwendeten Sinne bedeutet der Ausdruck „im Wesentlichen“, dass eine Form, eine Struktur, ein Maß, eine Menge, eine Zeit usw. aufgrund von Mängeln bei Materialien, Bearbeitung, Herstellung, Datenübertragung, Berechnungszeit usw. von einem bzw. einer genauen beschriebenen Geometrie, Abstand, Maß, Menge, Zeit usw. abweichen kann.
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In Bezug auf die Verweise auf ECUs in der vorliegenden Beschreibung beinhalten die Rechenvorrichtungen, wie etwa die hier erörterten, im Allgemeinen jeweils Anweisungen, die durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa die vorstehend festgestellten, ausgeführt werden können und dem Ausführen von Blöcken oder Schritten von vorstehend beschriebenen Vorgängen dienen. Zum Beispiel sind die vorstehend erörterten Vorgangsblöcke als computerausführbare Anweisungen ausgeführt.
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Im Allgemeinen können die beschriebenen Rechensysteme und/oder -vorrichtungen jegliches aus einer Reihe von Computerbetriebssystemen einsetzen, darunter unter anderem Versionen und/oder Varianten der Sync®-Anwendung von Ford, AppLink/Smart Device Link Middleware, der Betriebssysteme Microsoft Automotive®, Microsoft Windows®, Unix (z. B. das Betriebssystem Solaris®, vertrieben durch die Oracle Corporation in Redwood Shores, Kalifornien), AIX UNIX, vertrieben durch International Business Machines in Armonk, New York, Linux, Mac OSX und iOS, vertrieben durch die Apple Inc. in Cupertino, Kalifornien, BlackBerry OS, vertrieben durch Blackberry, Ltd. in Waterloo, Kanada, und Android, entwickelt von Google, Inc. und der Open Handset Alliance, oder der Plattform QNX® CAR für Infotainment, angeboten von QNX Software Systems. Beispiele für Rechenvorrichtungen beinhalten unter anderem ein im Fahrzeug integrierter Computer, ein Arbeitsplatzcomputer, ein Server, ein Schreibtisch-, ein Notebook-, ein Laptop- oder Handcomputer oder ein anderes Rechensystem und/oder eine andere Rechenvorrichtung.
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Rechenvorrichtungen beinhalten im Allgemeinen computerausführbare Anweisungen, wobei die Anweisungen durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen, wie etwa die vorstehend aufgeführten, ausführbar sein können. Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen zusammengestellt oder ausgewertet werden, welche unter Verwendung einer Vielzahl von Programmiersprachen und/oder -technologien erstellt wurden, einschließlich unter anderem und entweder für sich oder in Kombination Java™, C, C++, Matlab, Simulink, Stateflow, Visual Basic, Java Script, Perl, HTML usw. Einige dieser Anwendungen können auf einer virtuellen Maschine zusammengestellt und ausgeführt werden, wie beispielsweise die Java Virtual Machine, die Dalvik Virtual Machine oder dergleichen. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus, wodurch er einen oder mehrere Vorgänge durchführt, darunter einen oder mehrere der hier beschriebenen Vorgänge. Derartige Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung einer Vielzahl computerlesbarer Medien gespeichert und übertragen werden. Eine Datei in einer Rechenvorrichtung ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw., gespeichert sind.
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Ein Speicher kann ein computerlesbares Speichermedium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet) beinhalten, das ein beliebiges nichtflüchtiges (z. B. materielles) Medium beinhaltet, das an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die von einem Computer (z. B. von einem Prozessor eines Computers) gelesen werden können. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, darunter unter anderem nichtflüchtige Medien und flüchtige Medien. Zu nichtflüchtigen Medien können zum Beispiel Bild- und Magnetplatten und sonstige dauerhafte Speicher gehören. Zu flüchtigen Medien kann zum Beispiel ein dynamischer Direktzugriffsspeicher (Dynamic Random Access Memory - DRAM) gehören, der in der Regel einen Hauptspeicher darstellt. Derartige Anweisungen können durch ein oder mehrere Übertragungsmedien übertragen werden, darunter Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfaser, einschließlich der Drähte, die einen mit einem Prozessor einer ECU verbundenen Systembus umfassen. Zu gängigen Formen computerlesbarer Medien gehören zum Beispiel eine Diskette, eine Folienspeicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, jegliches andere magnetische Medium, eine CD-ROM, eine DVD, jegliches andere optische Medium, Lochkarten, Lochstreifen, jegliches andere physische Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EEPROM, jeglicher andere Speicherchip oder jegliche andere Speicherkassette oder jegliches andere Medium, das von einem Computer gelesen werden kann.
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Datenbanken, Datenbestände oder sonstige Datenspeicher, die hier beschrieben sind, können unterschiedliche Arten von Mechanismen zum Speichern von, Zugreifen auf und Abrufen von unterschiedlichen Arten von Daten einschließen, darunter eine hierarchische Datenbank, eine Gruppe von Dateien in einem Dateisystem, eine Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, ein relationales Datenbankverwaltungssystem (Relational Database Management System - RDBMS) usw. Jeder dieser Datenspeicher ist im Allgemeinen in einer Rechenvorrichtung beinhaltet, welche ein Computerbetriebssystem, wie beispielsweise eines der oben aufgeführten, verwendet, und es wird auf eine oder mehrere mögliche Weisen über ein Netzwerk darauf zugegriffen. Auf ein Dateisystem kann von einem Computerbetriebssystem zugegriffen werden, und es kann in unterschiedlichen Formaten gespeicherte Dateien beinhalten. Ein RDBMS setzt im Allgemeinen die strukturierte Abfragesprache (Structured Query Language - SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen gespeicherter Abläufe ein, wie etwa die vorstehend erwähnte PL/SQL-Sprache.
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In manchen Beispielen können Systemelemente als computerlesbare Anweisungen (z. B. Software) auf einer oder mehreren Rechenvorrichtungen (z. B. Servern, PCs usw.) umgesetzt sein, die auf damit assoziierten computerlesbaren Medien (z. B. Platten, Speichern usw.) gespeichert sind. Ein Computerprogrammprodukt kann derartige Anweisungen umfassen, die zum Ausführen der hier beschriebenen Funktionen auf computerlesbaren Medien gespeichert sind.
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In Bezug auf die hier beschriebenen Medien, Vorgänge, Systeme, Verfahren, Heuristiken usw. versteht es sich, dass die Schritte derartiger Vorgänge usw. zwar als gemäß einer bestimmten Reihenfolge erfolgend beschrieben worden sind, derartige Vorgänge jedoch so umgesetzt werden könnten, dass die beschriebenen Schritte in einer Reihenfolge durchgeführt werden, die von der hier beschriebenen Reihenfolge abweicht. Es versteht sich ferner, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte in der vorliegenden Schrift beschriebene Schritte weggelassen werden können. Anders ausgedrückt, dienen hier die Beschreibungen von Vorgängen dem Zwecke der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen und sollten keinesfalls dahingehend ausgelegt werden, dass sie die Ansprüche einschränken.
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Dementsprechend versteht es sich, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend sein soll. Viele Ausführungsformen und Anwendungen, bei denen es sich nicht um die bereitgestellten Beispiele handelt, würden dem Fachmann beim Lesen der vorstehenden Beschreibung ersichtlich. Der Umfang der Erfindung sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung ermittelt werden, sondern stattdessen unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche gemeinsam mit dem vollständigen Umfang von Äquivalenten, zu denen derartige Ansprüche berechtigt sind. Es wird erwartet und ist beabsichtigt, dass es hinsichtlich der in der vorliegenden Schrift erläuterten Techniken künftige Entwicklungen geben wird und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in solche künftige Ausführungsformen aufgenommen werden. Insgesamt versteht es sich, dass die Erfindung modifiziert und variiert werden kann und ausschließlich durch die folgenden Ansprüche eingeschränkt wird.
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Allen in den Ansprüchen verwendeten Ausdrücken soll deren allgemeine Bedeutung zugeordnet werden, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet der hier beschriebenen Technologien bekannt ist, sofern hier kein ausdrücklicher Hinweis auf das Gegenteil erfolgt. Insbesondere ist die Verwendung der Singularartikel wie etwa „ein“, „einer“, „eine“, „der“, „die“, „das“ usw. dahingehend auszulegen, dass ein oder mehrere der aufgeführten Elemente genannt werden, sofern ein Anspruch nicht eine ausdrücklich gegenteilige Einschränkung enthält.
