DE102018120481A1 - Systeme und verfahren zur überwachung einer hybriden energiespeichervorrichtung - Google Patents

Systeme und verfahren zur überwachung einer hybriden energiespeichervorrichtung Download PDF

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Haijing Liu
Wentian Gu
Zhiqiang Yu
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GM Global Technology Operations LLC
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Abstract

Ein Batterie- und Superkondensatorsystem eines Fahrzeugs beinhaltet eine Lithium-Ionen-Batterie (LIB) mit ersten und zweiten Elektroden und einen Superkondensator mit dritten und vierten Elektroden. Eine erste Referenzelektrode ist zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnet und konfiguriert, um ein erstes Potential an einer Stelle zwischen der ersten und der zweiten Elektrode zu messen. Eine zweite Referenzelektrode ist zwischen der dritten und vierten Elektrode angeordnet und konfiguriert, um ein zweites Potential an einer Stelle zwischen der dritten und vierten Elektrode zu messen. Die erste Elektrode kann mit der dritten Elektrode verbunden sein, und die zweite Elektrode mit der vierten Elektrode verbunden sein. Die erste und zweite Referenzelektrode dürfen mit keiner der ersten, zweiten, dritten oder vierten Elektrode verbunden sein.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen und die Priorität der chinesischen Patentanmeldung Nr. 201710736033.6 , die am 24. August 2017 eingereicht wurde. Die gesamte Offenlegung der oben genannten Anwendung ist hierin durch Bezugnahme enthalten.
  • EINFÜHRUNG
  • Die in diesem Abschnitt enthaltenen Informationen dienen dazu, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, sofern sie in diesem Abschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Anmeldung nicht als Stand der Technik gelten können, werden weder ausdrücklich noch stillschweigend als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung anerkannt.
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Energiespeichersysteme für Hybridfahrzeuge und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Steuerung von Energiespeichervorrichtungen, einschließlich einer Kombination aus Batterien und Superkondensatoren.
  • Elektrochemische Zellen mit hoher Energiedichte, wie beispielsweise Lithium-Ionen-Batterien, können in einer Vielzahl von Konsumgütern und Fahrzeugen eingesetzt werden. Ein Stapel von Lithium-Ionen-Batterien kann elektrisch so angeschlossen werden, dass der Stapel eine höhere Gesamtausgabe bietet als die einzelnen Lithium-Ionen-Batterien.
  • Eine Lithium-Ionen-Batterie beinhaltet typischerweise eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, ein Elektrolytmaterial und einen Separator. Eine Elektrode dient als positive Elektrode (oder Kathode) und eine andere Elektrode dient als negative Elektrode oder Anode. Der Separator und das Elektrolytmaterial sind zwischen der ersten und zweiten Elektrode angeordnet. Der Elektrolyt leitet Lithiumionen und kann in fester oder flüssiger Form vorliegen. Lithiumionen bewegen sich während des Ladevorgangs von einer Kathode (positive Elektrode) zu einer Anode (negative Elektrode). Lithiumionen bewegen sich während der Entladung von der Anode (negative Elektrode) zur Kathode (positive Elektrode).
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • In einem Merkmal wird ein Batterie- und Superkondensatorsystem eines Fahrzeugs beschrieben. Das Batterie- und Superkondensatorsystem kann eine Lithium-Ionen-Batterie (LIB) mit ersten und zweiten Elektroden beinhalten. Das System kann auch einen Superkondensator mit dritten und vierten Elektroden beinhalten. Weiterhin kann das System eine erste Referenzelektrode beinhalten, die zwischen den ersten und zweiten Elektroden angeordnet und konfiguriert ist, um ein erstes Potential an einer ersten Stelle zwischen den ersten und zweiten Elektroden zu messen. Eine zweite Referenzelektrode kann zwischen den dritten und vierten Elektroden angeordnet und konfiguriert sein, um ein zweites Potential an einer zweiten Stelle zwischen den dritten und vierten Elektroden zu messen. Die erste Elektrode kann mit der dritten Elektrode verbunden sein und die zweite Elektrode kann mit der vierten Elektrode verbunden sein. Die erste Referenzelektrode darf mit keiner der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektroden verbunden sein; und die zweite Referenzelektrode darf mit keiner der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektroden verbunden sein.
  • In einem weiteren Merkmal ist ein System bereitgestellt. Das System kann das vorgenannte Batterie- und Superkondensatorsystem beinhalten. Darüber hinaus kann das System ein Diagnosemodul beinhalten. Das Diagnosemodul kann mit der ersten Referenzelektrode, mit einem ersten Knoten, der zwischen der ersten und dritten Elektrode verbunden ist, mit einem zweiten Knoten, der zwischen der zweiten und vierten Elektrode verbunden ist, und mit der zweiten Referenzelektrode verbunden sein. Darüber hinaus kann das Diagnosemodul konfiguriert sein, um einen Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator zu diagnostizieren, basierend auf mindestens zwei von: dem ersten Potential, dem zweiten Potential, einem dritten Potential am ersten Knoten und einem vierten Potential am zweiten Knoten.
  • In einem Beispiel für das vorgenannte Merkmal kann das Diagnosemodul konfiguriert sein, um den Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator basierend auf einem Vergleich von: (i) entweder dem ersten Potenzial oder dem zweiten Potential oder dem dritten Potential oder dem vierten Potential mit (ii) einem anderen von dem ersten Potential, dem zweiten Potential, dem dritten Potential und dem vierten Potential zu diagnostizieren.
  • In einem weiteren Beispiel für das vorgenannte Merkmal kann das Diagnosemodul konfiguriert sein, um den Fehler in der LIB und/oder in dem basierend auf einem Vergleich von: (i) entweder dem dritten Potential oder dem vierten Potential mit (ii) entweder dem ersten Potential oder dem zweiten Potential Superkondensator zu diagnostizieren.
  • In noch einem weiteren Beispiel für das vorgenannte Merkmal kann das Batterie- und Superkondensatorsystem ferner beinhalten: einen ersten Stromsensor zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Knoten, der konfiguriert ist, um einen ersten Strom durch die erste Elektrode zu messen; einen zweiten Stromsensor zwischen dem ersten Knoten und der dritten Elektrode, der konfiguriert ist, um einen zweiten Strom durch die dritte Elektrode zu messen; einen dritten Stromsensor zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Knoten, der konfiguriert ist, um einen dritten Strom durch die zweite Elektrode zu messen; und einen vierten Stromsensor zwischen dem zweiten Knoten und der vierten Elektrode, der konfiguriert ist, um einen vierten Strom durch die vierte Elektrode zu messen. Das Diagnosemodul kann mit dem ersten, zweiten, dritten und vierten Stromsensor verbunden sein. Zusätzlich kann das Diagnosemodul ferner konfiguriert sein, um einen Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator basierend auf mindestens einem der ersten, zweiten, dritten und vierten Ströme zu diagnostizieren.
  • In einem Merkmal kann das Batterie- und Superkondensatorsystem auch eine dritte Referenzelektrode beinhalten, die zwischen der zweiten und dritten Elektrode angeordnet und konfiguriert ist, um ein fünftes Potential an einer dritten Stelle zwischen der zweiten und dritten Elektrode zu messen. Die dritte Referenzelektrode darf mit keiner der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektroden verbunden sein.
  • In einem Beispiel für das vorgenannte Merkmal ist ein System bereitgestellt. Das System kann das vorgenannte Batterie- und Superkondensatorsystem beinhalten. Darüber hinaus kann das System ein Diagnosemodul beinhalten. Das Diagnosemodul kann mit der ersten Referenzelektrode, mit einem ersten Knoten, der zwischen der ersten und dritten Elektrode angeschlossen ist, mit der dritten Referenzelektrode, mit einem zweiten Knoten, der zwischen der zweiten und vierten Elektrode angeschlossen ist, und mit der zweiten Referenzelektrode verbunden sein. Das Diagnosemodul kann konfiguriert sein, um einen Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator zu diagnostizieren, der auf mindestens zwei der folgenden Faktoren basiert: dem ersten Potenzial, dem zweiten Potenzial, einem dritten Potenzial am ersten Knoten, einem vierten Potenzial am zweiten Knoten und dem fünften Potenzial.
  • In einem Beispiel für das vorgenannte Merkmal kann das Diagnosemodul konfiguriert sein, um den Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator zu diagnostizieren basierend auf einem Vergleich von: (i) entweder dem ersten Potenzial oder dem zweiten Potenzial oder dem dritten Potenzial oder dem vierten Potenzial oder dem fünften Potenzial mit (ii) einem anderen von dem ersten Potential, dem zweiten Potenzial, dem dritten Potenzial, dem vierten Potenzial und dem fünften Potenzial.
  • In einem weiteren Beispiel für das vorgenannte Merkmal kann das Diagnosemodul konfiguriert sein, um den Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator zu diagnostizieren basierend auf einem Vergleich von: (i) entweder dem dritten Potential oder dem vierten Potential mit (ii) entweder dem ersten Potential oder dem zweiten Potential oder dem fünften Potential.
  • In noch einem weiteren Beispiel für das vorgenannte Merkmal kann das Batterie- und Superkondensatorsystem ferner beinhalten: einen ersten Stromsensor zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Knoten, der konfiguriert ist, um einen ersten Strom durch die erste Elektrode zu messen; einen zweiten Stromsensor zwischen dem ersten Knoten und der dritten Elektrode, der konfiguriert ist, um einen zweiten Strom durch die dritte Elektrode zu messen; einen dritten Stromsensor zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Knoten, der konfiguriert ist, um einen dritten Strom durch die zweite Elektrode zu messen; und einen vierten Stromsensor zwischen dem zweiten Knoten und der vierten Elektrode, der konfiguriert ist, um einen vierten Strom durch die vierte Elektrode zu messen. Das Diagnosemodul kann mit dem ersten, zweiten, dritten und vierten Stromsensor verbunden sein. Zusätzlich kann das Diagnosemodul ferner konfiguriert sein, um einen Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator basierend auf mindestens einem der ersten, zweiten, dritten und vierten Ströme zu diagnostizieren.
  • In einem Merkmal des Batterie- und Superkondensatorsystems kann die LIB eine fünfte und sechste Elektrode enthalten und der Superkondensator kann eine siebte und achte Elektrode enthalten. Die dritte und vierte Elektrode des Superkondensators kann angeordnet sein zwischen: (i) der ersten und zweiten Elektrode der LIB und (ii) der fünften und sechsten Elektrode der LIB. Darüber hinaus können die fünfte und sechste Elektrode der LIB angeordnet sein zwischen: (i) der dritten und vierten Elektrode des Superkondensators und (ii) der siebten und achten Elektrode des Superkondensators.
  • In einem Beispiel für das vorgenannte Merkmal kann das Batterie- und Superkondensatorsystem auch Folgendes beinhalten: (i) eine dritte Referenzelektrode, die zwischen der zweiten und dritten Elektrode angeordnet und konfiguriert ist, um ein fünftes Potential an einer dritten Stelle zwischen der zweiten und der dritten Elektrode zu messen, und (ii) eine vierte Referenzelektrode, die zwischen der vierten und der fünften Elektrode angeordnet und konfiguriert ist, um ein sechstes Potential an einer vierten Stelle zwischen der vierten und der fünften Elektrode zu messen. Die dritte Referenzelektrode darf nicht mit einer der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektroden verbunden sein. Ebenso darf die vierte Referenzelektrode nicht mit einer der ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten und achten Elektroden verbunden sein.
  • In einem weiteren Beispiel für das vorgenannte Merkmal ist ein System bereitgestellt. Das System kann das vorgenannte Batterie- und Superkondensatorsystem beinhalten. Darüber hinaus kann das System ein Diagnosemodul beinhalten. Das Diagnosemodul kann mit der ersten Referenzelektrode, mit einem ersten Knoten, der zwischen der ersten und dritten Elektrode angeschlossen ist, mit der dritten Referenzelektrode, mit einem zweiten Knoten, der zwischen der zweiten und vierten Elektrode angeschlossen ist, mit der zweiten Referenzelektrode und der vierten Referenzelektrode verbunden sein. Das Diagnosemodul kann konfiguriert sein, um einen Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator basierend auf mindestens zwei von: dem ersten Potential, dem zweiten Potential, einem dritten Potential am ersten Knoten, einem vierten Potential am zweiten Knoten, dem fünften Potential und dem sechsten Potential zu diagnostizieren.
  • In einem Beispiel für das vorgenannte Merkmal kann das Diagnosemodul konfiguriert sein, um den Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator zu diagnostizieren basierend auf einem Vergleich von: (i) entweder dem ersten Potential oder dem zweiten Potential oder dem dritten Potential oder dem vierten Potential oder dem fünften Potential oder dem sechsten Potential mit (ii) einem anderen von dem ersten Potential, dem zweiten Potential, dem dritten Potential, dem vierten Potential, dem fünften Potential oder dem sechsten Potential.
  • In einem weiteren Beispiel für das vorgenannte Merkmal kann das Diagnosemodul konfiguriert sein, um den Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator zu diagnostizieren basierend auf einem Vergleich von: (i) entweder dem dritten Potential oder dem vierten Potential mit (ii) entweder dem ersten Potential oder dem zweiten Potential oder dem fünften Potential oder dem sechsten Potential.
  • In einem Merkmal des Batterie- und Superkondensatorsystems beinhaltet die erste Elektrode Lithium-Mangan-Oxid (LMO) und die zweite Elektrode Lithium-Titan-Oxid (LTO).
  • In einem weiteren Merkmal beinhalten die dritte und vierte Elektrode mindestens eines von Aktivkohle, leitfähigem Polymer und Metalloxid.
  • In einem Merkmal beinhaltet mindestens eine der ersten und zweiten Referenzelektroden mindestens eines von Li-Metall, Li-beschichteten Metalldrähten, Li-Basislegierungen, Lithium-Eisen-Phosphat (LFP) und Lithium-Titan-Oxid.
  • In einem Merkmal beinhaltet mindestens eine der ersten und zweiten Elektroden mindestens eines von Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC), Lithium-Mangan-Oxid (LMO), Lithium-Eisen-Phosphat (LFP), Graphit und Lithium-Titan-Oxid (LTO).
  • In einem weiteren Merkmal weist mindestens einer der ersten, zweiten, dritten und vierten Stromsensoren eine Genauigkeit in mindestens einem der folgenden Bereiche auf: (i) 1 Mikroampere - 1 Ampere und (ii) 1 Milliampere - 100 Ampere.
  • Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen. Die detaillierte Beschreibung und die konkreten Beispiele dienen nur der Veranschaulichung und sollen den Umfang der Offenbarung nicht einschränken.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Offenbarung wird anhand der detaillierten Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen besser verstanden, wobei:
    • 1 ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Fahrzeugsystems ist;
    • 2 ein Funktionsblockdiagramm mit einem Beispiel für ein Batterie- und Superkondensatorsystem ist;
    • 3-4 exemplarische Diagramme mit einer einschichtigen Lithium-Ionen-Batterie (LIB) und einem einschichtigen Superkondensator beinhalten;
    • 5-7 Beispieldiagramme mit einer mehrschichtigen LIB und einem mehrschichtigen Superkondensator beinhalten;
    • 8 ein Beispieldiagramm mit einer einschichtigen LIB, einem einschichtigen Superkondensator und einer Vielzahl von Referenzelektroden beinhaltet; und
    • 9 ein Beispieldiagramm mit einer mehrschichtigen LIB, einem mehrschichtigen Superkondensator und einer Vielzahl von Referenzelektroden beinhaltet.
    In den Zeichnungen können Bezugszeichen zur Identifizierung ähnlicher und/oder identischer Elemente wiederverwendet werden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ein Fahrzeug kann eine Lithium-Ionen-Batterie (LIB) mit einer oder mehreren Schichten beinhalten. Ein erster Komponentenlieferant kann die LIB liefern. Das Fahrzeug kann auch einen Superkondensator beinhalten, der mit der LIB verbunden ist. Auch der Superkondensator kann eine oder mehrere Schichten beinhalten. Der Superkondensator kann beispielsweise verwendet werden, um einen Anlasser während des Motorstarts mit Strom zu versorgen und die Stromentnahme aus der LIB für den Motorstart zu begrenzen. Superkondensatoren entladen sich jedoch selbst und können daher Strom aus der LIB entnehmen, wenn das LIB keinen Strom (z.B. durch regeneratives Bremsen oder über eine Lichtmaschine) empfängt.
  • Ein zweiter Komponentenlieferant kann den Superkondensator liefern. Ein Fahrzeughersteller oder ein dritter Komponentenlieferant kann die LIB mit dem Superkondensator zusammenbauen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhalten der Superkondensator und die LIB den gleichen Elektrolyten und sind gemeinsam in einem Gehäuse implementiert. Dies kann die Kosten für das Paket mit dem Superkondensator und der LIB reduzieren.
  • Der Superkondensator und die LIB sind parallel geschaltet. Ein oder mehrere Schalter sind so konfiguriert, dass der Superkondensator von der LIB getrennt werden kann.
  • Ein Steuermodul trennt den Superkondensator von der LIB im Leerlauf oder bei niedriger Last. Dadurch wird verhindert, dass der Superkondensator übermäßig Ladung aus der LIB entleert. So kann das Steuermodul beispielsweise den Superkondensator abtrennen, wenn der Motor für einen bestimmten Zeitraum ausgeschaltet war, wenn in einem Zündschalter kein Zündschlüssel vorhanden ist oder wenn eine Eingabe des Fahrers zum Abstellen des Motors (z.B. über einen Zündschlüssel oder eine Taste) empfangen wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuermodul den Superkondensator abtrennen, wenn der Fahrer den Fahrersitz des Fahrzeugs verlässt, während der Motor ausgeschaltet ist, oder wenn ein Gegenstand (z.B. Schlüsselanhänger, mobile elektronische Vorrichtung) einen vorbestimmten Bereich um das Fahrzeug herum verlässt, während der Motor ausgeschaltet ist.
  • Das Steuermodul verbindet den Superkondensator mit der LIB zum Starten des Motors. So kann das Steuermodul beispielsweise den Superkondensator anschließen, wenn ein Zündschlüssel in den Zündschalter gesteckt wird, wenn das Objekt (z.B. Schlüsselanhänger, mobile elektronische Vorrichtung) in den vorbestimmten Bereich eintritt, wenn der Fahrer auf dem Fahrersitz des Fahrzeugs sitzt oder wenn eine Eingabe des Fahrers zum Starten des Motors (z.B. über einen Zündschlüssel oder eine Taste) empfangen wird.
  • Darüber hinaus können Referenzelektroden zwischen den Elektroden der LIB oder des Superkondensators eingebaut sein. Die Referenzelektroden können konfiguriert sein, um ein oder mehrere Potentiale an einer oder mehreren Stellen innerhalb des LIB- und Superkondensatorbatteriesystems zu messen. Darüber hinaus können Stromsensoren zwischen verschiedenen Elektroden des Batterie- und Superkondensatorsystems enthalten sein. Die Stromsensoren können konfiguriert sein, um einen oder mehrere Ströme durch verschiedene Stellen und/oder Komponenten innerhalb des Batterie- und Superkondensatorsystems zu messen.
  • An die Referenzelektroden und/oder die Stromsensoren kann ein Diagnosemodul angeschlossen sein. Das Diagnosemodul kann konfiguriert sein, um einen Fehler in der LIB und/oder dem Superkondensator basierend auf Potential- und Strommessungen, die von den Referenzelektroden bzw. Stromsensoren erhalten werden, zu diagnostizieren.
  • Unter Bezugnahme nun auf 1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines exemplarischen Fahrzeugsystems 100 dargestellt. Ein Motor 102 verbrennt ein Luft-Kraftstoff-Gemisch, um Antriebsmoment für ein Fahrzeug zu erzeugen. Die Luft wird über eine Drosselklappe 106 in einen Ansaugkrümmer 104 gesaugt. Die Drosselklappe 106 regelt den Luftstrom in den Ansaugkrümmer 104. Luft innerhalb des Ansaugkrümmers 104 wird in einen oder mehrere Zylinder des Motors 102, wie beispielsweise den Zylinder 108, gesaugt.
  • Ein oder mehrere Einspritzventile, wie beispielsweise das Einspritzventil 110, injizieren Kraftstoff, der sich mit Luft vermischt, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu bilden. In verschiedenen Implementierungen kann für jeden Zylinder des Motors 102 ein Kraftstoffeinspritzventil vorgesehen sein. Die Kraftstoffeinspritzventile können einem elektronischen oder mechanischen Kraftstoffeinspritzsystem, einem Strahl oder einer Öffnung eines Vergasers oder einem anderen Kraftstoffeinspritzsystem zugeordnet sein. Die Kraftstoffeinspritzdüsen können so gesteuert werden, dass sie ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Gemisch für die Verbrennung bereitstellen, wie beispielsweise ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Gemisch.
  • Ein Einlassventil 112 öffnet sich, um Luft in den Zylinder 108 einzulassen. Ein Kolben (nicht dargestellt) verdichtet das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Zylinder 108. In einigen Motorsystemen startet eine Zündkerze 114 die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Zylinder 108. In anderen Arten von Motorsystemen, wie beispielsweise Dieselmotorsystemen, kann die Verbrennung ohne die Zündkerze 114 eingeleitet werden.
  • Die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches übt eine Kraft auf den Kolben aus, der eine (nicht dargestellte) Kurbelwelle drehend antreibt. Der Motor 102 gibt Drehmoment über die Kurbelwelle aus. Ein Schwungrad 120 ist mit der Kurbelwelle gekoppelt und dreht sich mit der Kurbelwelle. Das vom Motor 102 abgegebene Drehmoment wird selektiv über eine Drehmomentübertragungsvorrichtung 124 auf ein Getriebe 122 übertragen. Insbesondere koppelt die Drehmomentübertragungsvorrichtung 124 das Getriebe 122 selektiv mit dem Motor 102 und sie entkoppelt das Getriebe 122 vom Motor 102. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung 124 kann beispielsweise einen Drehmomentwandler und/oder eine oder mehrere Kupplungen beinhalten. Das Getriebe 122 kann beispielsweise ein Schaltgetriebe, ein Automatikgetriebe, ein halbautomatisches Getriebe, ein automatisches Schaltgetriebe oder eine andere geeignete Art von Getriebe beinhalten.
  • Das bei der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches entstehende Abgas wird über ein Auslassventil 126 aus dem Zylinder 108 ausgestoßen. Das Abgas wird aus den Zylindern in ein Abgassystem 128 ausgestoßen. Das Abgassystem 128 kann das Abgas behandeln, bevor das Abgas aus dem Abgassystem 128 ausgestoßen wird. Obwohl ein Einlass- und Auslassventil dargestellt und als dem Zylinder 108 zugeordnet beschrieben sind, können jedem Zylinder des Motors 102 mehr als ein Einlass- und/oder Auslassventil zugeordnet sein.
  • Ein Motorsteuermodul (ECM) 130 steuert die Drehmomentabgabe des Motors 102. So kann nur als Beispiel das ECM 130 die Drehmomentabgabe des Motors 102 über verschiedene Motorstellglieder steuern. Die Motorstellglieder können beispielsweise ein Drosselklappenstellgliedmodul 132, ein Kraftstoffstellgliedmodul 134 und ein Zündfunkenstellgliedmodul 136 beinhalten. Der Motor 102 kann auch ein oder mehrere andere Motorstellglieder beinhalten, und das ECM 130 kann die anderen Motorstellglieder steuern.
  • Jedes Motorstellglied steuert einen Betriebsparameter basierend auf einem Signal von dem ECM 130. So kann nur als Beispiel das Drosselklappenstellgliedmodul 132, basierend auf entsprechenden Signalen des ECM, das Öffnen der Drosselklappe 106 steuern, das Kraftstoffstellgliedmodul 134 kann die Menge und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung steuern und das Zündfunkenstellgliedmodul 136 kann den Zündzeitpunkt steuern.
  • Das ECM 130 kann die Drehmomentausgabe des Motors 102 steuern, basierend zum Beispiel auf den Eingaben des Fahrers und auf verschiedene andere Eingaben. Die anderen Eingaben können beispielsweise Eingaben von einem Getriebesystem, Eingaben von einem hybriden Steuersystem, Eingaben von einem Stabilitätsregelungssystem, Eingaben von einem Fahrwerksregelungssystem und anderen geeigneten Fahrzeugsystemen beinhalten.
  • Die Fahrereingaben können beispielsweise eine Gaspedalposition (APP), eine Bremspedalposition (BPP) und Fahrzeugbedienbefehle beinhalten. Ein APP-Sensor 142 misst die Position eines Gaspedals (nicht dargestellt) und erzeugt die APP basierend auf der Position des Gaspedals. Ein BPP-Sensor 144 misst die Position eines Bremspedals (nicht dargestellt) und erzeugt die BPP basierend auf der Position des Bremspedals.
  • Die Fahrzeugbedienbefehle können durch Betätigen beispielsweise eines Zündschlüssels, eines oder mehrerer Zündknöpfe/Schalter und/oder eines oder mehrerer geeigneter Fahrzeugzündsystemeingänge 148 erfolgen. Bei Fahrzeugen mit einem Schaltgetriebe können die dem ECM 130 zur Verfügung gestellten Fahrereingaben auch eine Kupplungspedalposition (CPP) beinhalten. Ein CPP-Sensor 150 misst die Position eines Kupplungspedals (nicht dargestellt) und erzeugt die CPP basierend auf der Position des Kupplungspedals.
  • In einigen Implementierungen können der APP-Sensor 142, der BPP-Sensor 144 und der CPP-Sensor 150 die Position des zugehörigen Pedals messen und die APP-, BPP- und CPP-Signale jeweils basierend auf der gemessenen Position des zugehörigen Pedals erzeugen. In anderen Implementierungen können der APP-Sensor 142, der BPP-Sensor 144 und der CPP-Sensor 150 jeweils einen oder mehrere Schalter beinhalten und die APP, die BPP bzw. die CPP erzeugen, die anzeigen, ob das zugehörige Pedal aus einer vorgegebenen Ruheposition weg betätigt wird. Während der APP-Sensor 142, der BPP-Sensor 144 und der CPP-Sensor 150 gezeigt und beschrieben sind, kann ein oder können mehrere zusätzliche APP-, BPP- und/oder CPP-Sensoren vorgesehen werden.
  • Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 152 misst eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und erzeugt ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal. So kann nur als Beispiel der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 152 die Fahrzeuggeschwindigkeit basierend auf einer Getriebeabtriebswellendrehzahl (TOSS), einer oder mehreren Raddrehzahlen und/oder einem anderen geeigneten Maß der Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugen. Das ECM 130 kann auch Betriebsparameter empfangen, die von anderen Sensoren 155 gemessen werden, wie beispielsweise Sauerstoff im Abgas, Motordrehzahl, Motorkühlmitteltemperatur, Ansauglufttemperatur, Luftmassenstrom, Öltemperatur, Krümmerabsolutdruck und/oder andere geeignete Parameter. Gemäß einigen Beispielen kann an das ECM 130 eine Störungsanzeigeleuchte (MIL) 157 angeschlossen sein. Das ECM 130 kann der MIL 157 signalisieren, dass sie bei Erkennung eines Fehlers im Fahrzeugsystem 100 aufleuchtet. So kann beispielsweise in einigen Implementierungen die MIL 157 als Reaktion auf eine Diagnose (z.B. durch ein Diagnosemodul, wie das in 2 dargestellte Diagnosemodul 185) eines Fehlers im Batterie- und Superkondensatorsystem 190 beleuchtet werden.
  • Das ECM 130 schaltet den Motor 102 selektiv ab, wenn ein Fahrzeugabschaltbefehl (z.B. der Zündschlüssel oder die Zündungstaste wird auf AUS gestellt) empfangen wird. So kann das ECM 130 nur als Beispiel die Kraftstoffeinspritzung deaktivieren, die Bereitstellung von Zündfunken deaktivieren und andere Motorabschaltoperationen durchführen, um den Motor 102 abzuschalten, wenn ein Fahrzeugabschaltbefehl empfangen wird.
  • Wenn ein Fahrzeugstartbefehl (z.B. der Zündschlüssel wird auf EIN geschaltet) empfangen wird, betätigt ein Starter-Stellgliedmodul 164 ein Startermotor-Stellglied 162, wie beispielsweise ein Solenoid. Die Betätigung des Startermotor-Stellglieds 163 stellt einen Startermotor/Anlasser 160 mit dem Motor 102 in Eingriff. Der Startermotor 160 kann in das Schwungrad 120 oder eine andere geeignete Komponente eingreifen, die die Drehung der Kurbelwelle antreibt.
  • Das Starter-Stellgliedmodul 164 versorgt auch den Startermotor 160 mit Leistung (Strom), wenn der Fahrzeugstartbefehl empfangen wird. So kann das Starter-Stellgliedmodul 164 nur beispielsweise ein Starterrelais beinhalten. Das Anlegen von Leistung an den Startermotor 160 treibt die Drehung des Startermotors 160 an. Die Drehung des Startermotors 160 treibt die Drehung des Motors 102 an. Die Antriebsdrehung der Kurbelwelle zum Starten des Motors 102 kann als Motorankurbelung bezeichnet werden.
  • Der Startermotor 160 kann den Motor 102 automatisch freigeben oder das Startermotor-Stellglied 162 kann den Startermotor 160 vom Motor 102 ausrücken, wenn eine Motordrehzahl größer als eine vorbestimmte Drehzahl ist. Das Starter-Stellgliedmodul 164 unterbricht den Stromfluss zum Startermotor 160, wenn die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Drehzahl ist. So kann nur als Beispiel die vorgegebene Drehzahl etwa 700 U/min oder eine andere geeignete Drehzahl betragen. Der Startermotor 160 wird von einem Batterie- und Superkondensatorsystem 190 mit Strom versorgt, das im Folgenden näher erläutert wird.
  • Während das Beispiel für Fahrzeuganlauf- und Fahrzeugabschaltbefehle angegeben ist, kann der Motor 102 auch für Auto-Stopp/Start Ereignisse und/oder andere Ereignisse gestartet und abgeschaltet werden. Das ECM 130 kann den Motor 102 für den Auto-Stopp-Abschnitt eines Auto-Stopp/Start-Ereignisses abstellen, wenn ein oder mehrere vorgegebene Auto-Stopp-Kriterien erfüllt sind und das Abschalten des Fahrzeugs nicht befohlen wurde (z.B. während der Zündschlüssel eingeschaltet bleibt). Das ECM 130 startet den Motor 102 für den Auto-Start-Abschnitt eines Auto-Stopp/Start-Ereignisses, wenn ein oder mehrere vorbestimmte Auto-Start-Kriterien erfüllt sind und der Fahrzeugstart nicht befohlen wurde. Das ECM 130 kann Auto-Stopp-Ereignisse und Auto-Start-Ereignisse auslösen, z.B. basierend auf der APP, der BPP, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der CPP, einem oder mehreren Parametern des Batterie- und Superkondensatorsystems 190 und/oder einem oder mehreren anderen geeigneten Parametern. So kann nur als Beispiel das ECM 130 ein Auto-Stopp-Ereignis auslösen, wenn das Bremspedal gedrückt wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer vorbestimmten Geschwindigkeit liegt. Während der Motor 102 für das Auto-Stopp-Ereignis ausgeschaltet wird, kann das ECM 130 selektiv ein Auto-Start-Ereignis einleiten, wenn das Bremspedal gelöst wird.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das Fahrzeug ein Modul 170 für passiven Zugang beinhalten. Das Modul 170 für passiven Zugang kommuniziert drahtlos über eine oder mehrere Antennen und erkennt drahtlos die Anwesenheit eines Objekts in einem vorgegebenen Abstand zum Fahrzeug. Das Objekt kann beispielsweise einen Schlüsselanhänger, eine mobile Vorrichtung (z.B. Mobiltelefon, Tablet, usw.) beinhalten. Das Modul 170 für passiven Zugang kann die Türen des Fahrzeugs entriegeln und/oder eine oder mehrere andere Aktionen ausführen, wenn das Objekt innerhalb des vorgegebenen Abstands zum Fahrzeug erfasst wird.
  • Das Fahrzeug kann einen Fahrersitz-Sensor 174 beinhalten, der den auf eine Sitzfläche eines Fahrersitzes des Fahrzeugs ausgeübten Druck misst. Der Fahrersitz-Sensor 174 kann beispielsweise unter oder innerhalb des Fahrersitzes implementiert sein. Wenn der Druck auf die Sitzfläche des Fahrersitzes größer als ein vorbestimmter Druck ist, kann das ECM 130 (oder ein anderes Modul) bestimmen, dass ein Fahrer auf dem Fahrersitz sitzt.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist nun ein Funktionsblockdiagramm mit dem Batterie- und Superkondensatorsystem 190 dargestellt. Das Batterie- und Superkondensatorsystem 190 beinhaltet eine Lithium-Ionen-Batterie (LIB) 204, einen Superkondensator 208 und einen ersten Schalter 212. Superkondensatoren können auch als Ultrakondensatoren bezeichnet werden. Während das Beispiel des Batterie- und Superkondensatorsystems 190 mit einer einschichtigen LIB und einem einschichtigen Superkondensator in 2 dargestellt ist, wie im Folgenden näher erläutert, kann das Batterie- und Superkondensatorsystem 190 eine LIB mit zwei oder mehr Schichten und/oder einen Superkondensator mit zwei oder mehr Schichten beinhalten.
  • Ein erster Abschnitt (z.B. eine erste Elektrode) der LIB 204 ist mit einem positiven Knoten 216 verbunden. Ein zweiter Abschnitt (z.B. eine zweite Elektrode) der LIB 204 ist mit einem negativen Knoten 220 verbunden. Der erste Schalter 212 ist konfiguriert, um einen ersten Abschnitt (z.B. eine erste Elektrode) des Superkondensators 208 mit dem positiven Knoten 216 zu verbinden und ihn davon zu trennen. Ein zweiter Abschnitt (z.B. eine zweite Elektrode) des Superkondensators 208 kann mit dem negativen Knoten 220 verbunden sein. In verschiedenen Implementierungen kann ein zweiter Schalter 224 integriert sein, wobei der zweite Schalter 224 konfiguriert ist, um den zweiten Abschnitt des Superkondensators 208 mit dem negativen Knoten 220 zu verbinden und ihn davon zu trennen. Ein Gleichstrom/ Gleichstrom-Wandler (DC/DC-Wandler) zwischen dem Superkondensator 208 und den positiven und negativen Knoten 216 und 220 ist nicht erforderlich (und ist daher nicht enthalten).
  • Um den Motor 102 zu starten, legt das Starter-Stellgliedmodul 164 Leistung von dem positiven und negativen Knoten 216 und 220 an den Startermotor 160 an. So kann der Startermotor 160 beispielsweise direkt mit dem negativen Knoten 220 verbunden sein. Das Starter-Stellgliedmodul 164 kann den Startermotor 160 mit dem positiven Knoten 216 verbinden und so den Startermotor 160 zum Starten des Motors 102 mit Strom versorgen.
  • Ein Schaltersteuermodul 228 steuert das Schalten des ersten Schalters 212. In Implementierungen, die auch den zweiten Schalter 224 beinhalten, steuert das Schaltersteuermodul 228 auch das Schalten des zweiten Schalters 224. Der erste Schalter 212 und der zweite Schalter 224 sind Nulllast-Unterbrechungs-/Öffnungsschalter und sind so konfiguriert, dass sie vom Schaltersteuermodul 228 (beispielsweise nur) geöffnet werden können, wenn der Strom durch den (die) Schalter kleiner als ein vorgegebener Strom ist. In verschiedenen Implementierungen kann das Schaltersteuermodul 228 den ersten und zweiten Schalter 212 und 224 nur öffnen, wenn der Strom kleiner als der vorgegebene Strom ist. Der Strom kann mit einem Stromsensor gemessen werden. Nur als Beispiel kann der vorgegebene Strom 10 Milliampere (mA), 50 mA, 100 mA oder ein anderer geeigneter Strom sein, der anzeigt, dass der Startermotor 160 keinen Strom aus dem Batterie- und Superkondensatorsystem 190 entnimmt. Die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 können beispielsweise bipolare Transistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) oder ein anderer geeigneter Schaltertyp sein.
  • Das Schaltersteuermodul 228 schließt die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 vor dem oder zum Anlassen des Motors 102. So schließt beispielsweise das Schaltersteuermodul 228 die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 als Reaktion auf den Empfang eines Fahrzeugstartbefehls durch benutzergesteuerte Betätigung eines Zündschlüssels, einer Zündtaste oder eines Zündschalters bei ausgeschaltetem Fahrzeug. Zusätzlich oder alternativ kann das Schaltersteuermodul 228 die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 schließen, wenn der Zündschlüssel in einen Zündschalter des Fahrzeugs eingeführt wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Schaltersteuermodul 228 die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 als Reaktion darauf schließen, dass der vom Fahrersitz-Sensor 174 gemessenen Druck von weniger als einem vorbestimmten Druck auf mehr als den vorbestimmten Druck übergeht. Der vom Fahrersitz-Sensor 174 gemessene Druck, der von weniger als dem vorbestimmten Druck auf mehr als den vorbestimmten Druck übergeht, kann darauf hinweisen, dass sich ein Fahrer auf den Fahrersitz gesetzt hat. Der vorbestimmte Druck kann kalibriert werden und kann größer als Null sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Schaltersteuermodul 228 die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 als Reaktion auf ein Signal des Moduls 170 für passiven Zugang schließen, das anzeigt, dass sich das Objekt innerhalb der vorgegebenen Entfernung zum Fahrzeug befindet. In verschiedenen Implementierungen kann das Schaltersteuermodul 228 das Signal vom Modul 170 für passiven Zugang und den Druck vom Fahrersitz-Sensor von einem anderen Modul (z.B. dem ECM 130) und/oder einem Netzwerk, wie beispielsweise einem Controller Area Network (CAN) oder einer anderen Art von Netzwerk, empfangen.
  • Das Schaltersteuermodul 228 hält den ersten und zweiten Schalter 212 und 224 geschlossen, bis der erste und zweite Schalter 212 und 224 geöffnet werden. Nach dem Schließen der ersten und zweiten Schalter 212 und 224 kann das Schaltersteuermodul 228 als nächstes die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 öffnen, beispielsweise wenn die Motordrehzahl Null ist (d.h. der Motor 102 ist abgeschaltet). Zusätzlich oder alternativ kann das Schaltersteuermodul 228 die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 als Reaktion auf den Empfang eines Fahrzeugabschaltbefehls durch Betätigen eines Zündschlüssels, einer Zündtaste oder eines Zündschalters durch den Nutzer bei eingeschaltetem Fahrzeug öffnen. Zusätzlich oder alternativ kann das Schaltersteuermodul 228 die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 als Reaktion auf das Entfernen des Zündschlüssels aus einem Zündschalter des Fahrzeugs öffnen. Zusätzlich oder alternativ kann das Schaltersteuermodul 228 den ersten und zweiten Schalter 212 und 224 öffnen, wenn der Motor 102 für mindestens eine vorbestimmte Zeitspanne abgestellt wurde. Die vorbestimmte Zeitspanne ist größer als Null und kann kalibrierbar sein. So kann nur beispielsweise die vorgegebene Zeitspanne 5 Minuten oder eine andere geeignete Zeitspanne betragen. Zusätzlich oder alternativ kann das Schaltersteuermodul 228 die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 als Reaktion auf den vom Fahrersitz-Sensor 174 gemessenen Druck öffnen, wenn er von größer als der vorbestimmte Druck auf kleiner als der vorbestimmte Druck übergeht. Der vom Fahrersitz-Sensor 174 gemessene Druck, der von größer als der vorbestimmte Druck auf kleiner als der vorbestimmte Druck übergeht, kann darauf hinweisen, dass der Fahrer den Fahrersitz verlassen hat. Zusätzlich oder alternativ kann das Schaltersteuermodul 228 die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 als Reaktion auf das Signal des Moduls 170 für passiven Zugang öffnen, das anzeigt, dass das Objekt den vorgegebenen Abstand zum Fahrzeug verlassen hat.
  • Während das Beispiel des Schaltersteuermoduls 228, das die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 steuert, oben erläutert wurde, kann das Schaltersteuermodul 228 wie oben beschrieben nur den ersten Schalter 212 oder nur den zweiten Schalter 224 steuern.
  • Gemäß einigen Implementierungen kann das ECM 130 ein Diagnosemodul 185 beinhalten. Obwohl es in 2 als Teil des ECM 130 dargestellt ist, kann das Diagnosemodul 185 nach einigen Beispielen getrennt vom ECM 130 sein und sich von diesem unterscheiden. Das Diagnosemodul 185 kann einen Speicher 186 beinhalten.
  • Das Diagnosemodul 185 kann konfiguriert sein, um selektiv das Vorhandensein eines mit dem Batterie- und Superkondensatorsystem 190 verbundenen Fehlers zu diagnostizieren. So kann beispielsweise das Diagnosemodul 185 Potentialmessungen 183 und Strommessungen 181 vom Batterie- und Superkondensatorsystem 190 empfangen. Insbesondere kann das Diagnosemodul 185 Potentialmessungen 183 von einer oder mehreren Referenzelektroden und Strommessungen 181 von einem oder mehreren Stromsensoren empfangen. Das Diagnosemodul 190 kann einen Fehler diagnostizieren, wenn beispielsweise die Potentialmessungen 183 und/oder die Strommessungen 181 außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegen. In einigen Beispielen kann das Diagnosemodul 190 einen Fehler diagnostizieren, wenn die Beziehung zwischen ausgewählten Potentialmessungen 183 und ausgewählten Strommessungen 181 außerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt.
  • Das Diagnosemodul 185 kann eine oder mehrere Abhilfemaßnahmen ergreifen, wenn ein Fehler diagnostiziert wird. So kann das Diagnosemodul 185 beispielsweise einen vorbestimmten Diagnosefehlercode (DTC) im Speicher 186 speichern, wenn ein Fehler im Zusammenhang mit dem Batterie- und Superkondensatorsystem 190 diagnostiziert wird. In einigen Beispielen kann das Diagnosemodul 185 auch den Speicher 186 überwachen und eine MIL (z.B. die MIL 157 von 1) in einem Fahrgastraum des Fahrzeugs beleuchten, wenn ein oder mehrere DTCs im Speicher 186 gespeichert sind. Die MIL kann Fahrern visuell anzeigen, dass sie den Fahrzeugservice aufsuchen sollen. Der vorbestimmte DTC kann einem Fahrzeug-Service-Techniker beispielsweise das Vorhandensein eines Fehlers im Zusammenhang mit dem Batterie- und Superkondensatorsystem 190 anzeigen.
  • 3 und 4 sind Beispieldiagramme, welche die LIB 204 als einschichtige LIB und der Superkondensator 208 als einschichtigen Superkondensator umfassen. Die LIB 204 beinhaltet eine erste Elektrode 304, eine zweite Elektrode 308 und einen Elektrolyten 312. Die eine Schicht der LIB 204 beinhaltet die erste Elektrode 304 und die zweite Elektrode 308. Der Elektrolyt 312 kann wässrig oder nichtwässrig sein. Der Elektrolyt 312 kann beispielsweise ein oder mehrere Lithiumsalze und ein oder mehrere Lösungsmittel, wie beispielsweise ein oder mehrere organische Lösungsmittel, beinhalten. Der Elektrolyt 312 kann auch ein oder mehrere andere Additive beinhalten.
  • Die erste Elektrode 304 umfasst einen ersten Stromleiter 316 und ein erstes Elektrodenmaterial 320. Das erste Elektrodenmaterial 320 kann an einer oder mehreren Seiten oder um den ersten Stromleiter 316 herum implementiert sein. Der erste Stromleiter 316 kann beispielsweise Aluminium oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der erste Stromleiter 316 ist mit dem positiven Knoten 216 verbunden. Das erste Elektrodenmaterial 320 kann beispielsweise Lithium-Mangan-Oxid (LMO) oder eine andere geeignete Art von Elektrodenmaterial beinhalten.
  • Die zweite Elektrode 308 umfasst einen zweiten Stromleiter 324 und ein zweites Elektrodenmaterial 328. Das zweite Elektrodenmaterial 328 kann an einer oder mehreren Seiten oder um den zweiten Stromleiter 324 herum implementiert sein.
  • Der zweite Stromleiter 324 kann beispielsweise Kupfer oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der zweite Stromleiter 324 ist mit dem negativen Knoten 220 verbunden. Das zweite Elektrodenmaterial 328 kann beispielsweise Lithium-Titan-Oxid (LTO) oder eine andere geeignete Art von Elektrodenmaterial beinhalten. Die erste Elektrode 304, die zweite Elektrode 308 und der Elektrolyt 312 können in einem Batteriegehäuse untergebracht sein.
  • Der Superkondensator 208 umfasst eine erste Elektrode 332, eine zweite Elektrode 336 und den Elektrolyten 312. Die eine Schicht des Superkondensators 208 umfasst die erste Elektrode 332 und die zweite Elektrode 336. Der Elektrolyt des Superkondensators 208 ist derselbe wie der Elektrolyt, der in der LIB 204 enthalten ist. In verschiedenen Implementierungen kann sich der Elektrolyt von dem in der LIB 204 enthaltenen Elektrolyten unterscheiden. Die Verwendung desselben Elektrolyten kann die Gesamtkosten der LIB 204 und des Superkondensators 208 reduzieren.
  • Die erste Elektrode 332 beinhaltet einen ersten Stromleiter 340 und ein erstes Elektrodenmaterial 344. Das erste Elektrodenmaterial 344 kann an einer oder an mehreren Seiten oder um den ersten Stromleiter 340 herum implementiert sein. Der erste Stromleiter 340 kann beispielsweise Aluminium oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der erste Stromleiter 316 kann (oder sollte) aus dem gleichen Material sein wie der erste Stromleiter 340. Der erste Stromleiter 340 ist über den ersten Schalter 212 mit dem positiven Knoten 216 verbunden. Das erste Elektrodenmaterial 344 kann beispielsweise Aktivkohle (AC) oder eine andere geeignete Art von Elektrodenmaterial beinhalten.
  • Die zweite Elektrode 336 beinhaltet einen zweiten Stromleiter 348 und ein zweites Elektrodenmaterial 352. Das zweite Elektrodenmaterial 352 kann an einer oder mehreren Seiten oder um den zweiten Stromleiter 348 herum implementiert sein. Der zweite Stromleiter 348 kann beispielsweise Kupfer oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der zweite Stromleiter 348 kann (oder sollte) aus dem gleichen Material sein wie der zweite Stromleiter 324. Der zweite Stromleiter 348 ist mit dem negativen Knoten 220 verbunden. Der zweite Stromleiter 324 kann mit dem negativen Knoten 220 direkt verbunden sein oder über den zweiten Schalter 224 mit dem negativen Knoten 220 verbunden sein. Das zweite Elektrodenmaterial 352 kann beispielsweise AC oder eine andere geeignete Art von Elektrodenmaterial beinhalten. Das zweite Elektrodenmaterial 352 kann das gleiche wie das erste Elektrodenmaterial 344 sein. Die erste Elektrode 332, die zweite Elektrode 336 und der Elektrolyt 312 können in einem Superkondensatorgehäuse untergebracht sein.
  • Die LIB 204 (einschließlich des Batteriegehäuses) und der Superkondensator 208 (einschließlich des Superkondensatorgehäuses) können separat (d.h. isoliert) in separaten Gehäusen implementiert sein. In verschiedenen Implementierungen können das Batteriegehäuse und das Superkondensatorgehäuse gemeinsam in einem gemeinsamen Gehäuse 360 implementiert sein.
  • Wie in 4 dargestellt, können das Batteriegehäuse und das Superkondensatorgehäuse entfallen, da sowohl die LIB 204 als auch der Superkondensator 208 den Elektrolyten 312 verwenden. Die ersten und zweiten Elektroden 304 und 308 der LIB 204 können in dem Elektrolyten 312 [engl.: electrode] innerhalb des Gehäuses 360 zusammen mit den ersten und zweiten Elektroden 332 und 336 des Superkondensators 208 angeordnet sein.
  • Wie vorstehend erwähnt wurde, ist zwar das Beispiel einer einschichtigen LIB und eines einschichtigen Superkondensators vorstehend erläutert, jedoch kann die LIB mehrere Schichten enthalten und/oder der Superkondensator kann mehrere Schichten enthalten. Schichten einer mehrschichtigen LIB sind parallel geschaltet. Schichten eines mehrschichtigen Superkondensators sind parallel geschaltet, und die Superkondensatorelektroden sind über den ersten Schalter 212 mit dem positiven Knoten 216 verbunden und/oder über den zweiten Schalter 224 mit dem negativen Knoten 220 verbunden.
  • Beispielsweise sind 5 und 6 Beispieldiagramme mit mehrschichtigen LIBs und mehrschichtigen Superkondensatoren. Jede Schicht einer LIB beinhaltet ein Elektrodenpaar. Jede Schicht eines Superkondensators beinhaltet ein Elektrodenpaar. Eine oder mehrere zusätzliche Schichten der LIB 204 können parallel geschaltet sein. So kann beispielsweise ein zweites LIB-Elektrodenpaar parallel zu den Elektroden der LIB 204 geschaltet sein. Das zweite LIB-Elektrodenpaar beinhaltet eine erste Elektrode 404 und eine zweite Elektrode 408.
  • Die erste Elektrode 404 beinhaltet einen ersten Stromleiter 416 und ein erstes Elektrodenmaterial 420. Das erste Elektrodenmaterial 420 kann an einer oder mehreren Seiten oder um den ersten Stromleiter 416 herum implementiert sein. Der erste Stromleiter 416 kann beispielsweise Aluminium oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der erste Stromleiter 416 kann das gleiche Material sein wie der erste Stromleiter 316. Der erste Stromleiter 416 ist mit dem ersten Stromleiter 316 und mit dem positiven Knoten 216 verbunden. Das erste Elektrodenmaterial 420 kann beispielsweise LMO oder eine andere geeignete Art von Elektrodenmaterial beinhalten. Das erste Elektrodenmaterial 420 kann das gleiche Material wie das erste Elektrodenmaterial 320 sein.
  • Die zweite Elektrode 408 beinhaltet einen zweiten Stromleiter 424 und ein zweites Elektrodenmaterial 428. Das zweite Elektrodenmaterial 428 kann an einer oder mehreren Seiten oder um den zweiten Stromleiter 424 herum implementiert sein. Der zweite Stromleiter 424 kann beispielsweise Kupfer oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der zweite Stromleiter 424 kann aus dem gleichen Material sein wie der zweite Stromleiter 324. Der zweite Stromleiter 424 ist mit dem zweiten Stromleiter 324 und mit dem negativen Knoten 220 verbunden. Das zweite Elektrodenmaterial 428 kann beispielsweise LTO oder eine andere geeignete Art von Elektrodenmaterial beinhalten. Das zweite Elektrodenmaterial 428 kann das gleiche Material wie das zweite Elektrodenmaterial 328 sein.
  • Während das Beispiel der LIB 204 mit zwei Schichten dargestellt ist, kann die LIB 204 eine oder mehrere zusätzliche Schichten beinhalten, wie durch die Auslassungspunkte angezeigt. Die eine oder die mehreren zusätzlichen Schichten sind parallel zu den anderen Schichten der LIB 204 geschaltet. Die Elektroden aller Schichten der LIB 204 und der Elektrolyt können in einem Batteriegehäuse 412 untergebracht sein.
  • Zusätzlich oder alternativ zur LIB 204 mit mehreren Schichten kann der Superkondensator 208 mehrere Schichten beinhalten. So ist beispielsweise eine zweite Schicht parallel zu einer ersten Schicht des Superkondensators 208 geschaltet. Die zweite Schicht beinhaltet eine erste Elektrode 454 und eine zweite Elektrode 458. In 5 und 6 ist der Elektrolyt 312 des Superkondensators 208 derselbe wie der Elektrolyt 312 in der LIB 204. Die Verwendung desselben Elektrolyten kann die Gesamtkosten senken. Der Elektrolyt des Superkondensators 208 kann sich jedoch vom Elektrolyten der LIB 204 unterscheiden.
  • Die erste Elektrode 454 beinhaltet einen ersten Stromleiter 462 und ein erstes Elektrodenmaterial 466. Das erste Elektrodenmaterial 466 kann an einer oder an mehreren Seiten oder um den ersten Stromleiter 462 implementiert sein. Der erste Stromleiter 462 kann beispielsweise Aluminium oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der erste Stromleiter 462 kann aus dem gleichen Material sein wie der erste Stromleiter 340. Der erste Stromleiter 462 ist über den ersten Schalter 212 mit dem positiven Knoten 216 verbunden. Das erste Elektrodenmaterial 466 kann beispielsweise AC oder eine andere geeignete Art von Elektrodenmaterial beinhalten. Das erste Elektrodenmaterial 466 kann das gleiche Material wie das erste Elektrodenmaterial 344 sein.
  • Die zweite Elektrode 458 beinhaltet einen zweiten Stromleiter 470 und ein zweites Elektrodenmaterial 474. Das zweite Elektrodenmaterial 474 kann an einer oder mehreren Seiten oder um den zweiten Stromleiter 470 herum implementiert sein. Der zweite Stromleiter 470 kann beispielsweise Kupfer oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der zweite Stromleiter 470 kann aus dem gleichen Material sein wie der zweite Stromleiter 324. Der zweite Stromleiter 470 ist mit dem zweiten Stromleiter 324 und mit dem negativen Knoten 220 verbunden. Der zweite Stromleiter 470 kann mit dem negativen Knoten 220 direkt verbunden sein oder über den zweiten Schalter 224 mit dem negativen Knoten 220 verbunden sein. Das zweite Elektrodenmaterial 474 kann beispielsweise AC oder eine andere geeignete Art von Elektrodenmaterial beinhalten. Das zweite Elektrodenmaterial 474 kann das gleiche wie das erste Elektrodenmaterial 466 sein.
  • Obwohl das Beispiel des Superkondensators 208 mit zwei Schichten dargestellt ist, kann der Superkondensator 208 eine oder mehrere zusätzliche Schichten beinhalten, wie durch die Auslassungspunkte angezeigt. Die eine oder die mehreren zusätzlichen Schichten sind parallel zu den anderen Schichten des Superkondensators 208 geschaltet. Die Elektroden des Superkondensators 208 und der Elektrolyt 312 können in einem Superkondensatorgehäuse 478 untergebracht sein.
  • Wie in 6 dargestellt, können jedoch das Batteriegehäuse und das Superkondensatorgehäuse 478 weggelassen werden, da sowohl die LIB 204 als auch der Superkondensator 208 den Elektrolyten 312 verwenden. Die Elektroden der LIB 204 und die Elektroden des Superkondensators 208 können gemeinsam im Elektrolyten 312 innerhalb des Gehäuses 360 angeordnet sein.
  • In verschiedenen Implementierungen, wie in 7 dargestellt, können Elektroden des Superkondensators 208 und Elektroden der LIB 204 miteinander vermischt sein. So kann beispielsweise eine Schicht (einschließlich eines Elektrodenpaares) des Superkondensators 208 zwischen einer Schicht (einschließlich eines Elektrodenpaares) der LIB 204 angeordnet sein, und/oder eine Schicht (einschließlich eines Elektrodenpaares) der LIB 204 kann zwischen einer Schicht (einschließlich eines Elektrodenpaares) des Superkondensators 208 angeordnet sein. Die vermischte Struktur könnte auch vervielfacht werden.
  • 8 veranschaulicht eine exemplarische Implementierung eines Batterie- und Superkondensatorsystems ähnlich wie in 4 dargestellt. In dem in 8 dargestellten Beispiel bildet die LIB 204 eine einschichtige LIB und der Superkondensator 208 bildet einen einschichtigen Superkondensator. Die LIB 204 beinhaltet die erste Elektrode 304, die zweite Elektrode 308 und den Elektrolyten 312. Die eine Schicht der LIB 204 beinhaltet die erste Elektrode 304 und die zweite Elektrode 308. Der Elektrolyt 312 kann wässrig oder nichtwässrig sein. Der Elektrolyt 312 kann beispielsweise ein oder mehrere Lithiumsalze und ein oder mehrere Lösungsmittel, wie beispielsweise ein oder mehrere organische Lösungsmittel, beinhalten. Der Elektrolyt 312 kann auch ein oder mehrere andere Additive beinhalten.
  • Die erste Elektrode 304 beinhaltet einen ersten Stromleiter 316, der zwischen einer ersten Schicht aus Elektrodenmaterial 814a und einer zweiten Schicht aus Elektrodenmaterial 814b angeordnet ist. Das Elektrodenmaterial 814a und 814b kann beispielsweise Lithium-Mangan-Oxid (LMO) oder einen anderen geeigneten Typ von Elektrodenmaterial beinhalten. Der erste Stromleiter 316 kann beispielsweise Aluminium oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der erste Stromleiter 316 ist mit dem positiven Knoten 216 verbunden.
  • Die zweite Elektrode 308 beinhaltet den zweiten Stromleiter 324, der zwischen einer dritten Schicht aus Elektrodenmaterial 816a und einer vierten Schicht aus Elektrodenmaterial 816b angeordnet ist. Das Elektrodenmaterial 816a und 816b kann beispielsweise Lithium-Titan-Oxid (LTO) oder eine andere geeignete Art von Elektrodenmaterial beinhalten. Der zweite Stromleiter 324 kann beispielsweise Kupfer oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der zweite Stromleiter 324 ist mit dem negativen Knoten 220 verbunden. Die erste Elektrode 304, die zweite Elektrode 308 und der Elektrolyt 312 können in dem Batterie- und Superkondensator-Systemgehäuse 360 untergebracht sein.
  • Gemäß einigen Beispielen kann die erste Elektrode 304 und/oder die zweite Elektrode 308 zusätzlich oder alternativ Elektrodenmaterial in Form von Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid (NMC), LMO, Lithium-Eisen-Phosphat (LFP), LTO, Graphit oder dergleichen beinhalten, ohne von den vorliegenden Lehren abzuweichen.
  • Der Superkondensator 208 beinhaltet die erste Elektrode 332, die zweite Elektrode 336 und den Elektrolyten 312. Die eine Schicht des Superkondensators 208 beinhaltet die erste Elektrode 332 und die zweite Elektrode 336. Der Elektrolyt des Superkondensators 208 ist derselbe wie der Elektrolyt, der in der LIB 204 enthalten ist. In verschiedenen Implementierungen kann sich der Elektrolyt von dem in der LIB 204 enthaltenen Elektrolyten unterscheiden. Die Verwendung desselben Elektrolyten kann die Gesamtkosten der LIB 204 und des Superkondensators 208 reduzieren.
  • Die erste Elektrode 332 beinhaltet den ersten Stromleiter 340, der zwischen einer ersten Schicht aus Elektrodenmaterial 818a und einer zweiten Schicht aus Elektrodenmaterial 818b angeordnet ist. Das Elektrodenmaterial 818a und 818b kann beispielsweise AC oder eine andere geeignete Art von Elektrodenmaterial beinhalten. Der erste Stromleiter 340 kann beispielsweise Aluminium oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der erste Stromleiter 316 kann (oder sollte) das gleiche Material sein wie der erste Stromleiter 340. Der erste Stromleiter 340 ist mit dem positiven Knoten 216 verbunden.
  • Die zweite Elektrode 336 beinhaltet den zweiten Stromleiter 348, der zwischen einer dritten Schicht aus Elektrodenmaterial 820a und einer vierten Schicht aus Elektrodenmaterial 820b angeordnet ist. Das Elektrodenmaterial 820a und 820b kann beispielsweise AC oder eine andere geeignete Art von Elektrodenmaterial beinhalten. Der zweite Stromleiter 348 kann beispielsweise Kupfer oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der zweite Stromleiter 348 kann (oder sollte) das gleiche Material sein wie der zweite Stromleiter 324. Der zweite Stromleiter 348 ist mit dem negativen Knoten 220 verbunden. Die erste Elektrode 332, die zweite Elektrode 336 und der Elektrolyt 312 können in dem Batterie- und Superkondensator-Systemgehäuse 360 untergebracht sein.
  • Gemäß einigen Beispielen kann die erste Elektrode 332 und/oder die zweite Elektrode 336 zusätzlich oder alternativ Elektrodenmaterial in Form von leitfähigem Polymer, Metalloxid oder dergleichen beinhalten, ohne von den hierin enthaltenen Lehren abzuweichen.
  • Darüber hinaus kann, obwohl nicht dargestellt, nach einigen Implementierungen einer oder mehrere der Stromleiter 316, 324, 340, 348 mit einem oder mehreren Schaltern verbunden sein, ähnlich der in 4 dargestellten Implementierung. So kann beispielsweise der erste Stromleiter 340 über einen ersten Schalter (z.B. den ersten Schalter 212) mit dem positiven Knoten 216 verbunden sein und/oder der zweite Stromleiter 324 kann über einen zweiten Schalter (z.B. den zweiten Schalter 224) mit dem negativen Knoten 220 verbunden sein.
  • Wie in 8 dargestellt, können das Batteriegehäuse und das Superkondensatorgehäuse weggelassen werden, da sowohl die LIB 204 als auch der Superkondensator 208 den Elektrolyten 312 verwenden. Die ersten und zweiten Elektroden 304 und 308 der LIB 204 können im Elektrolyten 312 innerhalb des Gehäuses 360 zusammen mit den ersten und zweiten Elektroden 332 und 336 des Superkondensators 208 angeordnet sein.
  • 8 unterscheidet sich grundlegend von 4 durch die Einbeziehung der folgenden Komponenten innerhalb des Systems von 8, die nicht im System von 4 enthalten sind: (i) erste, zweite und dritte Referenzelektroden 800, 804, 802 innerhalb des Gehäuses 360, (ii) erste zweite, dritte und vierte Stromsensoren 806, 808, 810, 812, die mit den Stromleitern 316, 324, 340, 348 verbunden sind und (iii) mit dem Diagnosemodul 185 verbunden sind.
  • Wie in 8 dargestellt, beinhaltet das Gehäuse 360 eine erste Referenzelektrode 800, die zwischen den ersten und zweiten Elektroden 304 und 308 der LIB 204 angeordnet ist, eine zweite Referenzelektrode 804, die zwischen den ersten und zweiten Elektroden 332 und 336 des Superkondensators 208 angeordnet ist, und eine dritte Referenzelektrode 802, die zwischen der zweiten Elektrode 308 der LIB 204 und der ersten Elektrode 332 des Superkondensators 208 angeordnet ist.
  • Die erste Referenzelektrode 800 ist konfiguriert, um ein erstes Potential an einer Stelle zwischen der ersten und zweiten Elektrode 304 und 308 der LIB 204 zu messen. Darüber hinaus ist die erste Referenzelektrode 800 nicht mit einer (i) der ersten und zweiten Elektroden 304 und 308 der LIB 204 oder (ii) der ersten und zweiten Elektroden 332 und 336 des Superkondensators 208 verbunden. Die zweite Referenzelektrode 804 ist konfiguriert, um ein zweites Potential an einer Stelle zwischen der ersten und zweiten Elektrode 332 und 336 des Superkondensators 208 zu messen. Darüber hinaus ist die zweite Referenzelektrode 804 nicht mit einer (i) der ersten und zweiten Elektroden 304 und 308 der LIB 204 oder (ii) der ersten und zweiten Elektroden 332 und 336 des Superkondensators 208 verbunden. Die dritte Referenzelektrode 802 ist konfiguriert, um ein drittes Potential an einer Stelle zwischen der zweiten Elektrode 308 der LIB 204 und der ersten Elektrode 332 des Superkondensators 208 zu messen. Darüber hinaus ist die dritte Referenzelektrode 802 nicht mit einer (i) der ersten und zweiten Elektroden 304 und 308 der LIB 204 oder (ii) der ersten und zweiten Elektroden 332 und 336 des Superkondensators 208 verbunden.
  • Die ersten, zweiten und dritten Referenzelektroden 800, 804, 802 können Li-Metall, Li-beschichtete Metalldrähte, Legierungen auf Li-Basis, Elektrodenmaterial in Form von LFP, LTO oder einem anderen geeigneten Elektrodenmaterial beinhalten. Darüber hinaus können die Referenzelektroden 800, 802 und 804 über geeignetes leitfähiges Material, wie Kupfer, Aluminium oder ein anderes geeignetes leitfähiges Material mit dem Diagnosemodul 185 verbunden sein.
  • Im Allgemeinen sind die ersten, zweiten und dritten Referenzelektroden 800, 804, 802 konfiguriert, um eine Betriebsüberwachung (z.B. Echtzeit-Überwachung) des Potentials aller einzelnen Elektroden in einem Batterie- und Superkondensatorsystem zu ermöglichen. Strommessungen, die von den Stromsensoren 806, 808, 810, 812 (im Folgenden näher erläutert) beschafft werden, und/oder die Potentialmessungen, die von der ersten, zweiten und dritten Referenzelektrode 800, 804, 802 beschafft werden, können (z.B. von dem Diagnosemodul 185) genutzt werden zur (i) Diagnose von Fehlern im Batterie- und Superkondensatorsystem (z. B, Anzeigen von thermischen Ausreißern, Überladungen, Lithiumbeschichtungen usw.), (ii) Sammlung von Informationen über erweiterte Faktoren des Batterie- und Superkondensatorsystems, wie Kapazität, Leistung usw., (iii) Unterstützung des Designs und der Modellierung von Batterie- und Superkondensatorsystemen und/oder (iv) Beschleunigung des Entwicklungsprozesses von Batterie- und Superkondensatorsystemen.
  • Gemäß der in 8 dargestellten exemplarischen Implementierung können die Stromsensoren 806, 808, 810 und 812 an die Stromleiter 316, 324, 340, 348 angeschlossen sein, um Messungen von Strömen durch verschiedene Komponenten des Batterie- und Superkondensatorsystems hindurch zu erhalten.
  • So kann beispielsweise der erste Stromsensor 806 zwischen der ersten Elektrode 304 der LIB 204 und dem positiven Knoten 216 angeordnet sein. Der erste Stromsensor 806 kann konfiguriert sein, um einen ersten Strom durch die erste Elektrode 304 zu messen. Der zweite Stromsensor 808 kann zwischen dem positiven Knoten 216 und der ersten Elektrode 332 des Superkondensators 208 angeordnet sein. Der zweite Stromsensor 808 kann konfiguriert sein, um einen zweiten Strom durch die erste Elektrode 332 zu messen. Der dritte Stromsensor 810 kann zwischen der zweiten Elektrode 308 der LIB 204 und dem negativen Knoten 220 angeordnet sein. Der dritte Stromsensor 810 kann konfiguriert sein, um einen dritten Strom durch die zweite Elektrode 308 zu messen. Der vierte Stromsensor 812 kann zwischen dem negativen Knoten 220 und der zweiten Elektrode 336 des Superkondensators 208 angeordnet sein. Der vierte Stromsensor 812 kann konfiguriert sein, um einen vierten Strom durch die zweite Elektrode 336 zu messen.
  • Die ersten, zweiten, dritten und vierten Stromsensoren 806, 808, 810, 812 können Hall-Effekt-Sensoren, Strommesswiderstände oder eine andere geeignete Art von Vorrichtung beinhalten, die elektrischen Strom (z.B. Wechsel- und/oder Gleichstrom) in einem leitfähigen Material misst und ein oder mehrere Signale erzeugt, die dem gemessenen Strom entsprechen. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Stromsensoren 806, 808, 810, 812 können mit dem Diagnosemodul 185 über geeignetes leitfähiges Material, wie Kupfer, Aluminium oder jedes andere geeignete leitfähige Material, verbunden sein. Gemäß einigen Beispielen kann einer oder können mehrere der Stromsensoren 806, 808, 810, 812 den Strom zwischen den folgenden, nicht exklusiven Bereichen genau messen: (1) 1 Mikroampere bis 1 Ampere; und (2) 1 Milliampere bis 100 Ampere. Natürlich können die Stromsensoren nach anderen Beispielen den Strom außerhalb der vorgenannten Bereiche mit Genauigkeit messen, ohne von den Lehren der momentanen Offenbarung abzuweichen.
  • Das Diagnosemodul 185 ist mit dem positiven Knoten 216, dem negativen Knoten 220, den ersten, zweiten und dritten Referenzelektroden 800, 804, 802 und den ersten, zweiten, dritten und vierten Stromsensoren 806, 808, 810, 812 verbunden. Das Diagnosemodul ist konfiguriert, um einen Fehler in der LIB 204 und/oder in dem Superkondensator 208 basierend auf Potential- und/oder Strommessungen zu diagnostizieren, die beispielsweise von den positiven und/oder negativen Knoten 216, 220, den ersten, zweiten und dritten Referenzelektroden 800, 804, 802 und/oder den ersten, zweiten, dritten und vierten Stromsensoren 806, 808, 810 und 812 erhalten wurden.
  • Gemäß einigen Beispielen ist das Diagnosemodul 185 konfiguriert, um einen Fehler in der LIB 204 und/oder in dem Superkondensator 208 zu diagnostizieren, basierend auf mindestens zwei von: dem von der ersten Referenzelektrode 800 gemessenen Potential, dem von der zweiten Referenzelektrode 804 gemessenen Potential, dem von der dritten Referenzelektrode 802 gemessenen Potential, dem Potential am positiven Knoten 216 und dem Potential am negativen Knoten 220.
  • Gemäß einem weiteren Beispiel ist das Diagnosemodul 185 konfiguriert, um einen Fehler in der LIB 204 und/oder in dem Superkondensator 208 zu diagnostizieren basierend auf einem Vergleich von: (i) dem von der ersten Referenzelektrode 800 gemessenen Potential, dem von der zweiten Referenzelektrode 804 gemessenen Potential, dem von der dritten Referenzelektrode 802 gemessenen Potential, dem Potential am positiven Knoten 216 und/oder dem Potential am negativen Knoten 220; mit (ii) dem von der ersten Referenzelektrode 800 gemessenen Potential, dem von der zweiten Referenzelektrode 804 gemessenen Potential, dem von der dritten Referenzelektrode 802 gemessenen Potential, dem Potential am positiven Knoten 216 und/oder dem Potential am negativen Knoten 220.
  • Gemäß noch einem weiteren Beispiel ist das Diagnosemodul 185 konfiguriert, um einen Fehler in der LIB 204 und/oder in dem Superkondensator 208 zu diagnostizieren basierend auf einem Vergleich von: (i) dem Potential am positiven Knoten 216 und/oder dem Potential am negativen Knoten 220; mit (ii) dem von der ersten Referenzelektrode 800 gemessenen Potential, dem von der zweiten Referenzelektrode 804 gemessenen Potential und/oder dem von der dritten Referenzelektrode 802 gemessenen Potential.
  • Gemäß noch einem weiteren Beispiel ist das Diagnosemodul 185 konfiguriert, um einen Fehler in der LIB 204 und/oder in dem Superkondensator 208 basierend auf dem vom ersten Stromsensor 806 gemessenen Strom, dem vom zweiten Stromsensor 808 gemessenen Strom, dem vom dritten Stromsensor 810 gemessenen Strom und/oder dem vom vierten Stromsensor 812 gemessenen Strom zu diagnostizieren.
  • In einigen exemplarischen Implementierungen kann das Diagnosemodul 185 weiter konfiguriert sein, um das Potenzial an verschiedenen Schichten einer einzelnen Elektrode zu bestimmen. So kann beispielsweise das Diagnosemodul 185 konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass die erste Schicht 814a der ersten Elektrode 304 nicht reaktiv ist (z.B. weil es keine komplementäre Elektrode links neben der ersten Elektrode 304 gibt, die ausreicht, um einen Strom zu erzeugen). Ebenso kann das Diagnosemodul 185 konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass das Potential an der zweiten Schicht 814b der ersten Elektrode 304 durch das Potential am positiven Knoten 216 gegenüber dem von der ersten Referenzelektrode 800 gemessenen Potential gegeben sein kann. Weiterhin kann das Diagnosemodul 185 konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass das Potential der dritten Schicht 816a der zweiten Elektrode 308 durch das Potential am negativen Knoten 220 gegenüber dem von der ersten Referenzelektrode 800 gemessenen Potential gegeben sein kann. Das Diagnosemodul 185 kann auch konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass das Potential der vierten Schicht 816b der zweiten Elektrode 308 durch das Potential am negativen Knoten 220 gegenüber dem von der dritten Referenzelektrode 802 gemessenen Potential gegeben sein kann.
  • In einigen Beispielen kann das Diagnosemodul 185 konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass das Potenzial der ersten Schicht 818a der ersten Elektrode 332 des Superkondensators 208 durch das Potenzial am positiven Knoten 216 gegenüber dem von der dritten Referenzelektrode 802 gemessenen Potenzial gegeben sein kann. Zudem kann das Diagnosemodul 185 konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass das Potenzial der zweiten Schicht 818b der ersten Elektrode 332 durch das Potenzial am positiven Knoten 216 gegenüber dem von der zweiten Referenzelektrode 804 gemessenen Potenzial gegeben sein kann. Darüber hinaus kann das Diagnosemodul 185 konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass das Potential der dritten Schicht 820a der zweiten Elektrode 336 des Superkondensators 208 durch das Potential am negativen Knoten 220 gegenüber dem von der zweiten Referenzelektrode 804 gemessenen Potential gegeben sein kann. Schließlich kann das Diagnosemodul 185 konfiguriert sein, um zu bestimmen, dass die vierte Schicht 820b der zweiten Elektrode 336 nicht reaktiv ist (z.B. weil es keine komplementäre Elektrode rechts von der zweiten Elektrode 336 gibt, die ausreicht, um einen Strom zu erzeugen).
  • Wie vorstehend erwähnt, ist zwar das Beispiel einer einschichtigen LIB und eines einschichtigen Superkondensators vorstehend erläutert worden, jedoch kann die LIB mehrere Schichten beinhalten und/oder der Superkondensator kann mehrere Schichten beinhalten. Schichten einer mehrschichtigen LIB sind parallel geschaltet. Schichten eines mehrschichtigen Superkondensators sind parallel geschaltet, und die Superkondensatorelektroden können mit dem positiven Knoten 216 (z.B. über einen ersten Schalter) und/oder mit dem negativen Knoten 220 (z.B. über einen zweiten Schalter) verbunden sein.
  • 9 veranschaulicht eine exemplarische Implementierung eines Batterie- und Superkondensatorsystems ähnlich den in 7-8 dargestellten. 9 ähnelt 7 insofern, als die Elektroden der LIB 204 (d.h. die Elektroden 304, 306, 404, 408) mit den Elektroden des Superkondensators (d.h. die Elektroden 332, 336, 454, 458) vermischt sind. 9 ähnelt 8 insofern, als eine Vielzahl von Referenzelektroden (d.h. die Referenzelektroden 800, 802, 804, 902) zwischen verschiedenen Elektroden der LIB 204 und des Superkondensators 208 angeordnet sind. Darüber hinaus ähnelt 9 8 insofern, als die Stromsensoren 806, 808, 810 und 812 mit den Stromleitern 316, 324, 340, 348, 416, 424, 462, 470 verbunden sind. Zusätzlich ist das Diagnosemodul 185 mit dem positiven Knoten 216, dem negativen Knoten 220, den Referenzelektroden 800, 802, 804, 902 und den Stromsensoren 806, 808, 810 und 812 verbunden.
  • 9 veranschaulicht insbesondere eine vierte Referenzelektrode 902, die zwischen der zweiten Elektrode 336 des ersten Elektrodenpaares 332, 336 des Superkondensators 208 und der ersten Elektrode 404 des zweiten Elektrodenpaares 404, 408 der LIB 204 angeordnet ist. Dementsprechend ist die vierte Referenzelektrode 902 konfiguriert, um ein Potential an einer Stelle zwischen der zweiten Elektrode 336 und der ersten Elektrode 404 zu messen. Außerdem ist die vierte Referenzelektrode innerhalb des Gehäuses 320 mit keiner der Elektroden 304, 308, 332, 336, 404, 408, 454, 458 verbunden.
  • Gemäß einigen Beispielen können zusätzliche Referenzelektroden (verbunden mit dem Diagnosemodul 185) zwischen der Elektrode 404 und der Elektrode 408, zwischen der Elektrode 408 und der Elektrode 454, zwischen der Elektrode 454 und der Elektrode 458 usw. enthalten sein, ohne von den hierin enthaltenen Lehren abzuweichen. Die Referenzelektroden 800, 802, 804, 902 können im Wesentlichen ähnlich wie die im Rahmen von 8 beschriebenen Referenzelektroden funktionieren. Ebenso können die Stromsensoren 806, 808, 810, 812 im Wesentlichen ähnlich wie die im Rahmen von 8 beschriebenen Stromsensoren funktionieren.
  • Gemäß einigen Beispielen kann das Diagnosemodul 185 konfiguriert sein, um die über die vierte Referenzelektrode 902 erhaltene Potentialmessung zur Diagnose eines Fehlers in der LIB 204 und/oder in dem Superkondensator 208 zu nutzen.
  • So kann beispielsweise das Diagnosemodul 185 konfiguriert sein, um einen Fehler in der LIB 204 und/oder in dem Superkondensator 208 zu diagnostizieren basierend auf mindestens zwei von: dem von der ersten Referenzelektrode 800 gemessenen Potential, dem von der zweiten Referenzelektrode 804 gemessenen Potential, dem von der dritten Referenzelektrode 802 gemessenen Potential, dem von der vierten Referenzelektrode 902 gemessenen Potential, dem Potential am positiven Knoten 216 und dem Potential am negativen Knoten 220.
  • Gemäß einem weiteren Beispiel ist das Diagnosemodul 185 konfiguriert, um einen Fehler in der LIB 204 und/oder in dem Superkondensator 208 zu diagnostizieren basierend auf einem Vergleich von: (i) dem von der ersten Referenzelektrode 800 gemessenen Potential, dem von der zweiten Referenzelektrode 804 gemessenen Potential, dem von der dritten Referenzelektrode 802 gemessenen Potential, dem von der vierten Referenzelektrode 902 gemessenen Potential, dem Potential am positiven Knoten 216 und/oder dem Potential am negativen Knoten 220 mit (ii) dem von der ersten Referenzelektrode 800 gemessenen Potential, dem von der zweiten Referenzelektrode 804 gemessenen Potential, dem von der dritten Referenzelektrode 802 gemessenen Potential, dem von der vierten Referenzelektrode 902 gemessenen Potential, dem Potential am positiven Knoten 216 und/oder dem Potential am negativen Knoten 220.
  • Gemäß noch einem weiteren Beispiel ist das Diagnosemodul 185 konfiguriert, um einen Fehler in der LIB 204 und/oder in dem Superkondensator 208 zu diagnostizieren basierend auf einem Vergleich von: (i) dem Potential am positiven Knoten 216 und/oder dem Potential am negativen Knoten 220; mit (ii) dem von der ersten Referenzelektrode 800 gemessenen Potential, dem von der zweiten Referenzelektrode 804 gemessenen Potential, dem von der dritten Referenzelektrode 802 gemessenen Potential und/oder dem von der vierten Referenzelektrode 902 gemessenen Potential.
  • Gemäß noch einem weiteren Beispiel ist das Diagnosemodul 185 konfiguriert, um einen Fehler in der LIB 204 und/oder in dem Superkondensator 208 basierend auf dem vom ersten Stromsensor 806 gemessenen Strom, dem vom zweiten Stromsensor 808 gemessenen Strom, dem vom dritten Stromsensor 810 gemessenen Strom und/oder dem vom vierten Stromsensor 812 gemessenen Strom zu diagnostizieren.
  • Darüber hinaus kann, obwohl nicht dargestellt, nach einigen Implementierungen einer oder können mehrere der Stromleiter 316, 324, 340, 348, 416, 424, 462, 470 mit einem oder mehreren Schaltern verbunden sein, ähnlich der in 7 dargestellten Implementierung.
  • Die vorstehende Beschreibung hat lediglich illustrativen Charakter und soll in keiner Weise die Offenlegung, ihre Anwendung oder Verwendung einschränken. Die weit gefasste Lehre der Offenbarung kann in einer Vielzahl von Formen umgesetzt werden. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Beispiele enthält, soll der tatsächliche Umfang der Offenbarung daher nicht darauf begrenzt sein, da sich andere Änderungen nach einem Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche ergeben werden. Es ist zu verstehen, dass ein oder mehrere Schritte innerhalb eines Verfahrens in unterschiedlicher Reihenfolge (oder gleichzeitig) ausgeführt werden können, ohne die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu ändern. Obwohl alle Ausführungsformen vorstehend so beschrieben sind, dass sie bestimmte Merkmale aufweisen, kann jedes oder mehrere der in Bezug auf eine Ausführungsform der Offenbarung beschriebenen Merkmale in Merkmale einer der anderen Ausführungsformen implementiert und/oder mit diesen kombiniert werden, auch wenn diese Kombination nicht ausdrücklich beschrieben ist. Mit anderen Worten, die beschriebenen Ausführungsformen schließen sich nicht gegenseitig aus, und Permutationen einer oder mehrerer Ausführungsformen untereinander bleiben im Rahmen dieser Offenbarung.
  • Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z.B. zwischen Modulen, Schaltelementen, Halbleiterschichten usw.) sind durch verschiedene Begriffe beschrieben, darunter „verbunden“, „in Eingriff“, „gekoppelt“, „benachbart“, „angrenzend“, „neben“, „oben“, „über“, „unten“ und „angeordnet“. Sofern eine Beziehung nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben ist, kann diese Beziehung, wenn eine Beziehung zwischen ersten und zweiten Elementen in der obigen Offenbarung beschrieben wird, eine direkte Beziehung sein, bei der keine anderen dazwischenliegenden Elemente zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind, aber auch eine indirekte Beziehung sein, bei der ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente (entweder räumlich oder funktional) zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind. Wie hierin verwendet, sollte die Phrase mindestens eines von A, B und C so ausgelegt werden, dass sie ein logisches (A ODER B ODER C) unter Verwendung eines nicht exklusiven logischen ODER bedeutet, und nicht so ausgelegt werden, dass sie „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet.
  • In den Figuren zeigt die Richtung eines Pfeils, die durch die Pfeilspitze angezeigt ist, im Allgemeinen den Informationsfluss (z.B. Daten oder Anweisungen), der für die Darstellung von Interesse ist. Wenn beispielsweise Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen austauschen, aber Informationen, die von Element A an Element B übertragen werden, für die Darstellung relevant sind, kann der Pfeil von Element A zu Element B zeigen. Dieser unidirektionale Pfeil bedeutet nicht, dass keine weiteren Informationen von Element B an Element A übertragen werden. Außerdem kann Element B für Informationen, die von Element A an Element B gesendet werden, Anfragen oder Empfangsbestätigungen für die Informationen an Element A senden.
  • In dieser Anwendung, einschließlich der folgenden Definitionen, kann der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. Der Begriff „Modul“ kann sich auf Folgendes beziehen, Teil davon sein oder es beinhalten: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischte analoge/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischte analoge/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein im Feld feldprogrammierbares Gatearray (FPGA); eine Prozessorschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt; eine Speicherschaltung (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe), die Code speichert, der von der Prozessorschaltung ausgeführt wird; andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten Komponenten, wie beispielsweise in einem System-on-Chip.
  • Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen beinhalten. In einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen drahtgebundene oder drahtlose Schnittstellen beinhalten, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Wide Area Network (WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind. Die Funktionalität eines bestimmten Moduls der vorliegenden Offenbarung kann auf mehrere Module verteilt werden, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. So können beispielsweise mehrere Module einen Lastenausgleich ermöglichen. In einem weiteren Beispiel kann ein Servermodul (auch als Remote- oder Cloud-Modul bezeichnet) eine bestimmte Funktionalität im Namen eines Client-Moduls ausführen.
  • Der oben verwendete Begriff Code kann Software, Firmware und/oder Mikrocode beinhalten und sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam genutzte Prozessorschaltung umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die einen Teil oder den gesamten Code aus mehreren Modulen ausführt. Der Begriff Gruppenprozessorschaltung umfasst eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen einen Teil oder den gesamten Code von einem oder mehreren Modulen ausführt. Verweise auf Mehrprozessorschaltungen umfassen Mehrprozessorschaltungen auf diskreten Dies, Mehrprozessorschaltungen auf einem einzelnen Die, Mehrfachkerne einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination aus den obigen. Der Begriff gemeinsam genutzte Speicherschaltung umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die einen Teil oder den gesamten Code aus mehreren Modulen speichert. Der Begriff Gruppenspeicherschaltung umfasst eine Speicherschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Speichern einen Teil oder den gesamten Code aus einem oder mehreren Modulen speichert.
  • Der Begriff Speicherschaltung ist eine Teilmenge des Begriffs computerlesbares Medium. Der hierin verwendete Begriff computerlesbares Medium umfasst nicht vorübergehende elektrische oder elektromagnetische Signale, die sich durch ein Medium ausbreiten (z.B. auf einer Trägerwelle); der Begriff computerlesbares Medium kann daher als materiell und nicht vorübergehend angesehen werden.
  • Nicht einschränkende Beispiele für ein nichtflüchtiges, greifbares, computerlesbares Medium sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (wie eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare, programmierbare Festwert-Speicherschaltung oder eine Masken-Festwert-Speicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (wie eine statische Direktzugriffsspeicherschaltung oder eine dynamische Direktzugriffsspeicherschaltung), magnetische Speichermedien (wie ein analoges oder digitales Magnetband oder eine Festplatte) und optische Speichermedien (wie eine CD, eine DVD oder eine Blu-ray Disc).
  • Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig von einem Spezialcomputer implementiert werden, der durch Konfiguration eines Universalcomputers zum Ausführen einer oder mehrerer bestimmter Funktionen, die in Computerprogrammen enthalten sind, erstellt wurde. Die oben beschriebenen Funktionsblöcke, Flussdiagrammkomponenten und andere Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die durch die routinemäßige Arbeit eines Fachtechnikers oder Programmierers in die Computerprogramme umgesetzt werden können.
  • Die Computerprogramme beinhalten prozessorausführbare Anweisungen, die auf mindestens einem nichtflüchtigen, materiellen, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten enthalten oder sich auf diese stützen. Die Computerprogramme können ein grundlegendes Ein-/Ausgabesystem (BIOS), das mit der Hardware des Sondercomputers interagiert, Gerätetreiber, die mit bestimmten Geräten des Sondercomputers interagieren, ein oder mehrere Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen usw. umfassen.
  • Zu den Computerprogrammen können gehören: (i) beschreibender Text, der analysiert werden soll, wie HTML (Hypertext-Markup-Sprache), XML (erweiterbare Markup-Sprache) oder JSON (JavaScript Object Notation) (ii) Assembler-Code, (iii) Objektcode, der aus dem Quellcode durch einen Compiler erzeugt wird, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-time-Compiler, usw. Der Quellcode kann nur als Beispiel mit Syntax aus Sprachen wie C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5th Revision), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext Preprocessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Rubin, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python® geschrieben sein.
  • Keines der in den Ansprüchen genannten Elemente soll ein Mittel-plus-Funktionselement im Sinne von 35 U.S.C. §112(f) sein, es sei denn, ein Element wird ausdrücklich unter Verwendung des Ausdrucks „Mittel für“ oder im Falle eines Verfahrensanspruchs unter Verwendung der Begriffe „Operation für“ oder „Schritt für“ rezitiert.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 201710736033 [0001]

Claims (10)

  1. Batterie- und Superkondensatorsystem eines Fahrzeugs, umfassend: eine Lithium-Ionen-Batterie (LIB), die eine erste und eine zweite Elektrode umfasst; einen Superkondensator, der eine dritte und vierte Elektrode umfasst, eine erste Referenzelektrode, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet und konfiguriert ist, um ein erstes Potential an einer ersten Stelle zwischen der ersten und der zweiten Elektrode zu messen; und eine zweite Referenzelektrode, die zwischen der dritten und vierten Elektrode angeordnet und konfiguriert ist, um ein zweites Potential an einer zweiten Stelle zwischen der dritten und vierten Elektrode zu messen, wobei: die erste Elektrode mit der dritten Elektrode verbunden ist; die zweite Elektrode mit der vierten Elektrode verbunden ist; die erste Referenzelektrode mit keiner der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektroden verbunden ist; und die zweite Referenzelektrode mit keiner der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektroden verbunden ist.
  2. System, umfassend: das Batterie- und Superkondensatorsystem nach Anspruch 1; und ein Diagnosemodul, das: mit der ersten Referenzelektrode, mit einem ersten Knoten, der zwischen der ersten und dritten Elektrode verbunden ist, mit einem zweiten Knoten, der zwischen der zweiten und vierten Elektrode verbunden ist, und mit der zweiten Referenzelektrode verbunden ist; und konfiguriert ist, um einen Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator zu diagnostizieren, basierend auf mindestens zwei von: dem ersten Potential, dem zweiten Potential, einem dritten Potential an dem ersten Knoten und einem vierten Potential an dem zweiten Knoten.
  3. System nach Anspruch 2, wobei das Diagnosemodul konfiguriert ist, um den Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator zu diagnostizieren basierend auf einem Vergleich von: (i) einem von dem ersten Potenzial, dem zweiten Potenzial, dem dritten Potenzial und dem vierten Potenzial; mit (ii) einem anderen von dem ersten Potential, dem zweiten Potential, dem dritten Potential und dem vierten Potential.
  4. System nach Anspruch 2, wobei das Diagnosemodul konfiguriert ist, um den Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator zu diagnostizieren basierend auf einem Vergleich von: (i) entweder dem dritten Potenzial oder dem vierten Potenzial; mit (ii) entweder dem ersten Potenzial oder dem zweiten Potenzial.
  5. System nach Anspruch 2, wobei das Batterie- und Superkondensatorsystem ferner umfasst: einen ersten Stromsensor zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Knoten, wobei der erste Stromsensor konfiguriert ist, um einen ersten Strom durch die erste Elektrode zu messen; einen zweiten Stromsensor zwischen dem ersten Knoten und der dritten Elektrode, wobei der zweite Stromsensor konfiguriert ist, um einen zweiten Strom durch die dritte Elektrode zu messen; einen dritten Stromsensor zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Knoten, wobei der dritte Stromsensor konfiguriert ist, um einen dritten Strom durch die zweite Elektrode zu messen; und einen vierten Stromsensor zwischen dem zweiten Knoten und der vierten Elektrode, wobei der vierte Stromsensor konfiguriert ist, um einen vierten Strom durch die vierte Elektrode zu messen, wobei das Diagnosemodul mit dem ersten, zweiten, dritten und vierten Stromsensor verbunden ist, und wobei das Diagnosemodul ferner konfiguriert ist, um einen Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator basierend auf mindestens einem der ersten, zweiten, dritten und vierten Ströme zu diagnostizieren.
  6. Batterie- und Superkondensatorsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine dritte Referenzelektrode, die zwischen der zweiten und dritten Elektrode angeordnet und konfiguriert ist, um ein fünftes Potential an einer dritten Stelle zwischen der zweiten und der dritten Elektrode zu messen, wobei die dritte Referenzelektrode mit keiner der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektroden verbunden ist.
  7. System, umfassend: das Batterie- und Superkondensatorsystem nach Anspruch 6; und ein Diagnosemodul, das: mit der ersten Referenzelektrode, mit einem ersten Knoten, der zwischen der ersten und der dritten Elektrode verbunden ist, mit der dritten Referenzelektrode, mit einem zweiten Knoten, der zwischen der zweiten und der vierten Elektrode verbunden ist, und mit der zweiten Referenzelektrode verbunden ist; und konfiguriert ist, um einen Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator zu diagnostizieren basierend auf mindestens zwei von: dem ersten Potential, dem zweiten Potential, einem dritten Potential am ersten Knoten, einem vierten Potential am zweiten Knoten und dem fünften Potential.
  8. System nach Anspruch 7, wobei das Diagnosemodul konfiguriert ist, um den Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator zu diagnostizieren basierend auf einem Vergleich von: (i) einem von dem ersten Potenzial, dem zweiten Potenzial, dem dritten Potenzial, dem vierten Potenzial und dem fünften Potenzial; mit (ii) einem anderen von dem ersten Potential, dem zweiten Potential, dem dritten Potential, dem vierten Potential und dem fünften Potential.
  9. System nach Anspruch 7, wobei das Diagnosemodul konfiguriert ist, um den Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator zu diagnostizieren basierend auf einem Vergleich von: (i) entweder dem dritten Potenzial oder dem vierten Potenzial; mit (ii) einem von dem ersten Potenzial dem zweiten Potential und dem fünften Potential.
  10. System nach Anspruch 7, wobei das Batterie- und Superkondensatorsystem ferner umfasst: einen ersten Stromsensor zwischen der ersten Elektrode und dem ersten Knoten, wobei der erste Stromsensor konfiguriert ist, um einen ersten Strom durch die erste Elektrode zu messen; einen zweiten Stromsensor zwischen dem ersten Knoten und der dritten Elektrode, wobei der zweite Stromsensor konfiguriert ist, um einen zweiten Strom durch die dritte Elektrode zu messen; einen dritten Stromsensor zwischen der zweiten Elektrode und dem zweiten Knoten, wobei der dritte Stromsensor konfiguriert ist, um einen dritten Strom durch die zweite Elektrode zu messen; und einen vierten Stromsensor zwischen dem zweiten Knoten und der vierten Elektrode, wobei der vierte Stromsensor konfiguriert ist, um einen vierten Strom durch die vierte Elektrode zu messen, wobei das Diagnosemodul mit dem ersten, zweiten, dritten und vierten Stromsensor verbunden ist, und wobei das Diagnosemodul ferner konfiguriert ist, um einen Fehler in der LIB und/oder in dem Superkondensator basierend auf mindestens einem der ersten, zweiten, dritten und vierten Ströme zu diagnostizieren.
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