DE102018120484A1 - Steuersysteme und -verfahren für superkondensatoren - Google Patents

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Wentian Gu
Haijing Liu
Mark W. Verbrugge
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), die in einem Gehäuse angeordnet ist. Die LIB beinhaltet: einen Elektrolyten mit Lithium; und erste und zweite Elektroden, die in dem Elektrolyten angeordnet sind. Ein Superkondensator ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und beinhaltet: den Elektrolyten; und dritte und vierte Elektroden, die in dem Elektrolyten angeordnet sind.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen und die Priorität der chinesischen Patentanmeldung Nr. 201710735511.1 , die am 24. August 2017 eingereicht wurde. Die gesamte Offenlegung der oben genannten Anwendung ist hier durch Bezugnahme mit aufgenommen.
  • EINFÜHRUNG
  • Die in diesem Abschnitt enthaltenen Informationen dienen dazu, den Kontext der Offenbarung allgemein darzustellen. Die Arbeit der derzeit genannten Erfinder, soweit 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 Energiespeichern, 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 Gesamtausgabeleistung 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. Eine Lithium-Ionen-Batterie (LIB) ist in einem Gehäuse angeordnet. Die LIB beinhaltet: einen Elektrolyten mit Lithium; und erste und zweite Elektroden, die in dem Elektrolyten angeordnet sind. Ein Superkondensator ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und beinhaltet: den Elektrolyten; und dritte und vierte Elektroden, die in dem Elektrolyten angeordnet sind.
  • In weiteren Merkmalen: die erste Elektrode der LIB ist mit einem ersten Knoten verbunden; die zweite Elektrode der LIB ist mit einem zweiten Knoten verbunden; und das Batterie- und Superkondensatorsystem beinhaltet weiterhin einen Schalter, der konfiguriert ist, um die dritte Elektrode des Superkondensators mit dem ersten Knoten zu verbinden und sie davon zu trennen.
  • In weiteren Merkmalen ist ein Steuermodul konfiguriert, um den Schalter nur zu öffnen, wenn ein Strom von der LIB und von dem Superkondensator kleiner als ein vorgegebener Strom ist.
  • In weiteren Merkmalen ist der vorgegebene Strom kleiner als 100 Milliampere.
  • In weiteren Merkmalen ist ein zweiter Schalter konfiguriert, um die vierte Elektrode des Superkondensators mit dem zweiten Knoten zu verbinden und sie davon zu trennen.
  • In weiteren Merkmalen ist ein Steuermodul konfiguriert, um den Schalter und den zweiten Schalter nur dann zu öffnen, wenn ein Stromfluss von der LIB und von dem Superkondensator kleiner als ein vorgegebener Strom ist.
  • In weiteren Merkmalen ist die vierte Elektrode des Superkondensators direkt mit dem zweiten Knoten verbunden.
  • In weiteren Merkmalen ist ein Steuermodul konfiguriert, um den Schalter als Reaktion auf eine Feststellung hin zu öffnen, dass eine Zeitspanne seit dem letzten Abschalten eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs größer als eine vorbestimmte Zeitspanne ist.
  • In weiteren Merkmalen ist ein Steuermodul konfiguriert, um den Schalter als Reaktion auf eine Feststellung hin zu öffnen, dass ein Zündschlüssel aus einem Zündschalter des Fahrzeugs abgezogen wurde.
  • In weiteren Merkmalen ist ein Steuermodul konfiguriert, um den Schalter als Reaktion auf eine Feststellung hin zu öffnen, dass ein Druck auf einem Fahrersitz von mehr als einem vorbestimmten Druck auf weniger als den vorbestimmten Druck übergegangen ist.
  • In weiteren Merkmalen ist ein Steuermodul konfiguriert, um den Schalter als Reaktion auf eine Feststellung hin zu schließen, dass ein Druck auf einem Fahrersitz von weniger als einem vorbestimmten Druck auf mehr als den vorbestimmten Druck übergegangen ist.
  • In weiteren Merkmalen ist ein Starter-Stellgliedmodul konfiguriert, um einen Startermotor selektiv mit dem ersten und zweiten Knoten für den Motorstart zu verbinden.
  • In weiteren Merkmalen: die erste Elektrode der LIB ist mit einem ersten Knoten verbunden; die zweite Elektrode der LIB ist mit einem zweiten Knoten verbunden; die dritte Elektrode des Superkondensators ist mit dem ersten Knoten verbunden; die vierte Elektrode des Superkondensators ist mit dem zweiten Knoten verbunden; zwischen der dritten Elektrode des Superkondensators und dem ersten Knoten sind keine Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler (DC/DC-Wandler) angeschlossen; und es sind keine DC/DC-Wandler zwischen der vierten Elektrode des Superkondensators und dem zweiten Knoten angeschlossen.
  • In weiteren Merkmalen: die LIB umfasst ferner fünfte und sechste Elektroden, die in dem Elektrolyten angeordnet sind; und der Superkondensator umfasst ferner siebte und achte Elektroden, die in dem Elektrolyten angeordnet sind.
  • In weiteren Merkmalen sind die dritte und vierte Elektrode des Superkondensators zwischen: der ersten und zweiten Elektrode der LIB; und der fünften und sechsten Elektrode der LIB angeordnet.
  • In weiteren Merkmalen sind die fünfte und sechste Elektrode der LIB zwischen: der dritten und vierten Elektrode des Superkondensators; und der siebten und achten Elektrode des Superkondensators angeordnet.
  • In weiteren Merkmalen: Die erste Elektrode beinhaltet Lithium-Mangan-Oxid; und die zweite Elektrode beinhaltet Lithium-Titan-Oxid.
  • In weiteren Merkmalen beinhalten die dritte und vierte Elektrode Aktivkohle.
  • In einem Merkmal beinhaltet ein Fahrzeug: eine Lithium-Ionen-Batterie (LIB), die beinhaltet: einen Lithium enthaltenden Elektrolyten; eine erste Elektrode, die in dem Elektrolyten angeordnet ist und die mit einem ersten Knoten verbunden ist; und eine zweite Elektrode, die in dem Elektrolyten angeordnet ist und die mit einem zweiten Knoten verbunden ist; einen Superkondensator, der beinhaltet: den Elektrolyten; und eine dritte Elektrode, die in dem Elektrolyten angeordnet ist und die mit dem ersten Knoten verbunden ist; eine vierte Elektrode, die in dem Elektrolyten angeordnet ist und die mit dem zweiten Knoten verbunden ist; einen Schalter, der konfiguriert ist, um die dritte Elektrode des Superkondensators mit dem ersten Knoten zu verbinden und sie davon zu trennen; und ein Steuermodul, das konfiguriert ist, um: den Schalter zu schließen und dadurch die dritte Elektrode mit dem ersten Knoten zu verbinden, um einen Verbrennungsmotor zu starten; und den Schalter nur zu öffnen, wenn ein Strom von der LIB und von dem Superkondensator kleiner als ein vorbestimmter Strom ist.
  • In weiteren Merkmalen beträgt der vorbestimmte Strom weniger als 100 Milliampere.
  • 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 durch die detaillierte Beschreibung und die 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 beinhalten, die eine einschichtige Lithium-Ionen-Batterie (LIB) und einen einschichtigen Superkondensator beinhalten; und
    • 5-7 Beispieldiagramme mit einer mehrschichtigen LIB und einem mehrschichtigen Superkondensator beinhalten.
  • In den Zeichnungen können Bezugszeichen zur Identifizierung ähnlicher und/oder identischer Elemente wiederverwendet sein.
  • 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. Der Superkondensator kann auch eine oder mehrere Schichten beinhalten. Der Superkondensator kann beispielsweise verwendet werden, um einen Startermotor während eines Motorstarts mit Strom zu versorgen und die Stromentnahme aus der LIB für den Motorstart zu begrenzen. Superkondensatoren können sich jedoch selbst entladen und damit Strom aus der LIB entnehmen, wenn die LIB über keine Stromzufuhr (z.B. durch regenerative Bremsung oder über eine Lichtmaschine) verfügt.
  • Ein zweiter Komponentenlieferant kann den Superkondensator liefern. Ein Fahrzeughersteller oder ein dritter Komponentenlieferant kann die LIB mit dem Superkondensator zusammenbauen. Nach 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 Ladung aus der LIB übermäßig entleert. So kann das Steuermodul beispielsweise den Superkondensator trennen, wenn der Motor für einen bestimmten Zeitraum ausgeschaltet war, wenn ein Zündschlüssel nicht in einem Zündschalter vorhanden ist oder wenn eine Eingabe des Fahrers zum Abstellen des Motors (z.B. über einen Zündschlüssel oder einen Zündknopf) empfangen wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuermodul den Superkondensator trennen, wenn der Fahrer den Fahrersitz des Fahrzeugs verlässt, während der Motor ausgeschaltet ist, oder wenn ein Objekt (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 verbinden, 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 einen Zündknopf) empfangen wird.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist nun 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 Kraftstoffeinspritzventile können so gesteuert werden, dass sie ein gewünschtes Luft-/Kraftstoff-Gemisch für die Verbrennung bereitstellen, wie beispielsweise ein stöchiometrisches Luft-/Kraftstoffgemisch.
  • 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 zur Drehung antreibt. Der Motor 102 gibt das Drehmoment über die Kurbelwelle ab. 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 an den 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 das ECM 130 nur als Beispiel die Drehmomentabgabe des Motors 102 über verschiedene Motorstellglieder steuern. Die Motorstellglieder können beispielsweise ein Drosselklappenstellgliedmodul 132, ein Kraftstoffstellgliedmodul 134 und ein Zündfunkstellgliedmodul 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 des 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 Zündgliedmodul 136 kann den Zündzeitpunkt steuern.
  • Das ECM 130 kann die Drehmomentausgabe des Motors 102 steuern, basierend zum Beispiel auf den Eingaben des Fahrers und verschiedenen anderen Eingaben. Die anderen Eingaben können beispielsweise Eingaben von einem Getriebesystem, Eingaben von einem hybriden Steuersystem, Eingaben von einem Stabilitätsregelsystem, Eingaben von einem Fahrwerksregelsystem 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 und die CPP erzeugen, was anzeigt, ob das zugehörige Pedal weg aus einer vorgegebenen Ruheposition betätigt wird. Während der APP-Sensor 142, der BPP-Sensor 144 und der CPP-Sensor 150 gezeigt und beschrieben sind, können ein oder mehrere zusätzliche APP-, BPP- und/oder CPP-Sensoren vorgesehen werden.
  • Ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 152 misst die Geschwindigkeit des Fahrzeugs und erzeugt ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal. So kann nur beispielsweise 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.
  • Das ECM 130 schaltet den Motor 102 selektiv ab, wenn ein Fahrzeugabschaltbefehl (z.B. der Zündschlüssel oder der Zündknopfwird auf AUS gestellt) empfangen wird. So kann das ECM 130 nur beispielsweise 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 160 in Eingriff mit dem Motor 102. 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 Eingriff mit dem Motor 102 automatisch beenden oder das Startermotor-Stellglied 162 kann den Startermotor 160 vom Motor 102 trennen, 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 vorgegebene Drehzahl ist. So kann nur beispielsweise 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-Teil eines Auto-Stopp/Start-Ereignisses abstellen, wenn ein oder mehrere vorgegebene Auto-Stopp-Kriterien erfüllt sind und ein Abschalten des Fahrzeugs nicht befohlen wurde (z.B. während der Zündschlüssel eingeschaltet bleibt). Das ECM 130 startet den Motor 102 für den Auto-Startabschnitt eines Auto-Stopp/Start-Ereignisses, wenn ein oder mehrere vorgegebene 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 beispielsweise das ECM 130 ein Auto-Stopp-Ereignis auslösen, wenn das Bremspedal gedrückt wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einer vorgegebenen Geschwindigkeit liegt. Während der Motor 102 bei dem Auto-Stopp-Ereignis abgestellt wird, kann das ECM 130 selektiv ein Auto-Start-Ereignis einleiten, wenn das Bremspedal gelöst wird.
  • In verschiedenen Implementierungen kann das Fahrzeug ein passives Zugangsmodul 170 beinhalten. Das passive Zugangsmodul 170 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, etc.) beinhalten. Das passive Zugangsmodul 170 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 in dem Fahrersitz implementiert sein. Wenn der Druck auf die Sitzfläche des Fahrersitzes größer als ein vorgegebener Druck ist, kann das ECM 130 (oder ein anderes Modul) feststellen, dass ein Fahrer auf dem Fahrersitz sitzt.
  • Unter Bezugnahme nun auf 2 ist 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, können 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 den positiven und negativen Knoten 216 und 220 an den Startermotor 160 an. So kann beispielsweise der Startermotor 160 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 Schalter, die unter Nulllast unterbrechen (öffnen), und sie sind so konfiguriert, dass sie vom Schaltersteuermodul 228 geöffnet werden können (z.B. nur), 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. So kann nur beispielsweise 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 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, eines Zündknopfes 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 auf den vom Fahrersitz-Sensor 174 gemessenen Druck schließen, der 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 sein 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 passiven Zugangsmoduls 170 schließen, das anzeigt, dass sich das Objekt innerhalb des vorgegebenen Abstands zum Fahrzeug befindet. In verschiedenen Implementierungen kann das Schaltersteuermodul 228 das Signal vom passiven Zugangsmodul 170 und den Druck vom Fahrersitz-Sensor von einem anderen Modul (z.B. dem ECM 130) und/oder einem Netzwerk, wie beispielsweise einem Controllerbereichsnetzwerk(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 wird abgeschaltet). Zusätzlich oder alternativ kann das Schaltersteuermodul 228 die ersten und zweiten Schalter 212 und 224 als Reaktion auf den Erhalt eines Fahrzeugabschaltbefehls durch Nutzerbetätigung eines Zündschlüssels, eines Zündknopfes oder eines Zündschalters 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, der 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 passiven Zugangsmoduls 170 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 nur den ersten Schalter 212 oder nur den zweiten Schalter 224 steuern, wie oben beschrieben.
  • 3 und 4 sind Beispieldiagramme mit der LIB 204 als einschichtiger LIB und dem Superkondensator 208 als einschichtigem Superkondensator. 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 beinhaltet einen ersten Stromleiter 316 und ein erstes Elektrodenmaterial 320. Das erste Elektrodenmaterial 320 kann an einer oder an 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 beinhaltet 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 beinhaltet eine erste Elektrode 332, eine 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 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) das gleiche 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 an 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) das gleiche 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 im Elektrolyten 312 innerhalb des Gehäuses 360 zusammen mit den ersten und zweiten Elektroden 332 und 336 des Superkondensators 208 angeordnet sein.
  • Zwar wird, wie vorstehend erwähnt, das Beispiel einer einschichtigen LIB und eines einschichtigen Superkondensators vorstehend erläutert, die LIB kann jedoch 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 sind über den ersten Schalter 212 mit dem positiven Knoten 216 verbunden und/oder über den zweiten Schalter 224 mit dem negativen Knoten 220.
  • 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 Paar von LIB-Elektroden parallel zu den Elektroden der LIB 204 geschaltet sein. Das zweite Paar von LIB-Elektroden 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 an 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 an 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 das gleiche 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 zur 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 herum implementiert sein. Der erste Stromleiter 462 kann beispielsweise Aluminium oder ein anderes geeignetes Material beinhalten. Der erste Stromleiter 462 kann das gleiche 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 an 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 das gleiche 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 direkt mit dem negativen Knoten 220 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.
  • Während 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, kann jedoch auf das Batteriegehäuse und das Superkondensatorgehäuse 478 verzichtet 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.
  • 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 implementiert werden. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Beispiele enthält, soll der tatsächliche Umfang der Offenbarung daher nicht so 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 jede der Ausführungsformen vorstehend so beschrieben ist, dass sie bestimmte Merkmale aufweist, 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, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) werden durch verschiedene Begriffe beschrieben, darunter „verbunden“, „eingerastet“, „gekoppelt“, „benachbart“, „angrenzend“, „neben“, „oben“, „über“, „unten“ und „angeordnet“. Sofern nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann eine Beziehung, wenn diese Beziehung zwischen ersten und zweiten Elementen in der obigen Offenbarung beschrieben ist, 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 wird, 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 Anmeldung, einschließlich der folgenden Definitionen, kann der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden. „Der Begriff „Modul“ kann sich beziehen auf, Teil davon sein oder beinhalten: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC); eine digitale, analoge oder gemischte analog/digitale diskrete Schaltung; eine digitale, analoge oder gemischte analog/digitale integrierte Schaltung; eine kombinatorische Logikschaltung; ein 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 nicht vorübergehendes, greifbares, computerlesbares Medium sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (wie eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare, programmierbare Nur-Lese-Speicherschaltung oder eine Masken-Lese-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, geschaffen 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 nicht vorübergehenden, 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 Spezialcomputers interagiert, Gerätetreiber, die mit bestimmten Geräten des Spezialcomputers 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 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, O-Caml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5th Revision), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext-Präprozessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python® geschrieben werden.
  • 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
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  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 201710735511 [0001]

Claims (10)

  1. Batterie- und Superkondensatorsystem eines Fahrzeugs, umfassend: ein Gehäuse; eine Lithium-Ionen-Batterie (LIB) in dem Gehäuse, wobei die LIB beinhaltet: einen Elektrolyten, der Lithium umfasst; und erste und zweite Elektroden, die in dem Elektrolyten angeordnet sind; und einen Superkondensator in dem Gehäuse, wobei der Superkondensator beinhaltet: den Elektrolyten; und dritte und vierte Elektroden, die im Elektrolyten angeordnet sind.
  2. Batterie- und Superkondensatorsystem nach Anspruch 1, wobei: die erste Elektrode der LIB mit einem ersten Knoten verbunden ist; die zweite Elektrode der LIB mit einem zweiten Knoten verbunden ist; und das Batterie- und Superkondensatorsystem ferner einen Schalter beinhaltet, der konfiguriert ist, um die dritte Elektrode des Superkondensators mit dem ersten Knoten zu verbinden und sie davon zu trennen.
  3. Batterie- und Superkondensatorsystem nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Steuermodul, das konfiguriert ist, um den Schalter nur dann zu öffnen, wenn ein Strom von der LIB und von dem Superkondensator kleiner als ein vorbestimmter Strom ist.
  4. Batterie- und Superkondensatorsystem nach Anspruch 3, worin der vorbestimmte Strom weniger als 100 Milliampere beträgt.
  5. Batterie- und Superkondensatorsystem nach Anspruch 2, ferner umfassend einen zweiten Schalter, der konfiguriert ist, um die vierte Elektrode des Superkondensators mit dem zweiten Knoten zu verbinden und sie davon zu trennen.
  6. Batterie- und Superkondensatorsystem nach Anspruch 5, ferner umfassend ein Steuermodul, das konfiguriert ist, um den Schalter und den zweiten Schalter nur dann zu öffnen, wenn ein Stromfluss von der LIB und von dem Superkondensator kleiner als ein vorbestimmter Strom ist.
  7. Batterie- und Superkondensatorsystem nach Anspruch 2, wobei die vierte Elektrode des Superkondensators direkt mit dem zweiten Knoten verbunden ist.
  8. Batterie- und Superkondensatorsystem nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Steuermodul, das konfiguriert ist, um den Schalter als Reaktion auf eine Feststellung hin zu öffnen, dass eine Zeitspanne seit dem letzten Abschalten eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs größer als eine vorbestimmte Zeitspanne ist.
  9. Batterie- und Superkondensatorsystem nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Steuermodul, das konfiguriert ist, um den Schalter als Reaktion auf eine Feststellung hin zu öffnen, dass ein Zündschlüssel aus einem Zündschalter des Fahrzeugs abgezogen wurde.
  10. Batterie- und Superkondensatorsystem nach Anspruch 2, ferner umfassend ein Steuermodul, das konfiguriert ist, um den Schalter als Reaktion auf eine Feststellung hin zu öffnen, dass ein Druck auf einem Fahrersitz von mehr als einem vorbestimmten Druck auf weniger als den vorbestimmten Druck übergegangen ist.
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