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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft das Gebiet der Fahrzeugleistungsversorgungen.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Bestimmte Fahrzeugkomponenten sind auf elektrische Leistung angewiesen, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Beispiele für derartige Komponenten beinhalten Elektromotoren, Sensoren, Aktoren und elektronische Steuereinheiten. Die elektrische Leistung für diese und andere Komponenten kommt häufig aus der Fahrzeugbatterie, einem Fahrzeugleistungsgenerator oder dergleichen. Eine elektrische Leistungsversorgung kann ausfallen.
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KURZDARSTELLUNG
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EINLEITUNG
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In dieser Schrift ist ein System offenbart, das einen ersten und zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbus, die elektrisch voneinander isoliert sind, einen ersten DC/DC-Wandler, der elektrisch mit dem ersten Leistungsverteilungsbus verbunden ist, einen zweiten DC/DC-Wandler, der elektrisch mit dem zweiten Leistungsverteilungsbus verbunden ist, eine erste Batterie, die elektrisch mit dem ersten Leistungsverteilungsbus verbunden ist und eine zweite Batterie, die elektrisch mit dem zweiten Leistungsverteilungsbus verbunden ist, beinhaltet.
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Das System kann ferner einen Prozessor beinhalten, der wenigstens zu einem von Folgendem programmiert ist: einen unterbrechbaren Ausgangsanschluss des ersten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses auf Grundlage eines Stromverbrauchs des ersten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses abzuschalten und anzuschalten, wobei der unterbrechbare Ausgangsanschluss den ersten Fahrzeugverteilungsbus elektrisch mit einem Fahrzeugverbraucher koppelt.
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Der Prozessor kann ferner programmiert sein, den unterbrechbaren Ausgangsanschluss abzuschalten, nachdem bestimmt worden ist, dass ein Stromverbrauch des ersten Fahrzeugverteilungsbusses einen Spitzenverbraucherschwellenwert übersteigt.
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Der unterbrechbare Ausgangsanschluss kann ein Relais beinhalten.
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Der erste DC/DC-Wandler kann einen ersten Eingangsanschluss, der mit einem ersten DC-Leistungsgenerator mit einer ersten Spannung verbunden ist, und einen ersten Ausgangsanschluss mit einer zweiten Spannung, die geringer als die erste Spannung ist, der elektrisch mit dem ersten Fahrzeugleistungsverteilungsbus verbunden ist, beinhalten und der zweite DC/DC-Wandler beinhaltet einen zweiten Eingangsanschluss, der mit einem zweiten DC-Leistungsgenerator mit der ersten Spannung verbunden ist, und einen zweiten Ausgangsanschluss mit der zweiten Spannung, der elektrisch mit dem zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbus verbunden ist.
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Die erste und zweite DC-Leistungsversorgung können elektrisch isolierte DC-Generatoren sein.
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Die elektrisch isolierten DC-Generatoren können mechanisch gekoppelt sein.
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Ein Spitzenleistungsverbrauch des ersten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses ist wenigstens gleich einer Summe einer Ausgangsleistung des ersten DC/DC-Wandlers und einer Ausgangsleistung der ersten Batterie.
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Eine Ausgangsleistung des ersten DC-Leistungsgenerators kann gleich eines Durchschnittsleistungsverbrauchs des zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses sein.
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Der erste DC-Leistungsgenerator kann ein DC-Startergenerator sein und der erste DC/DC-Wandler weist einen Aufwärtsmodus auf, in dem der DC/DC-Wandler elektrische Energie von dem ersten Ausgangsanschluss zu dem ersten Eingangsanschluss überträgt.
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Ferner ist eine Rechenvorrichtung offenbart, die dazu programmiert ist, beliebige der vorstehenden Verfahrensschritte auszuführen. Noch ferner ist ein Fahrzeug offenbart, das die Rechenvorrichtung umfasst.
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Noch ferner ist ein Computerprogrammprodukt offenbart, das ein computerlesbares Medium umfasst, auf dem Anweisungen gespeichert sind, die durch einen Computerprozessor ausgeführt werden können, um beliebige der vorstehenden Verfahrensschritte auszuführen.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht ein beispielhaftes Fahrzeug, das ein Fahrzeugsystem beinhaltet.
- 2 veranschaulicht ein elektrisches Schaltbild des Fahrzeugsystems, das in das Fahrzeug integriert ist.
- 3 ist ein Blockschaubild einer Steuerschaltung für einen unterbrechbaren Ausgangsanschluss.
- 4 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Steuern eines unterbrechbaren Ausgangsanschlusses einer Fahrzeugleistungsversorgung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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SYSTEMELEMENTE
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1 veranschaulicht ein Fahrzeug 100 mit einem Leistungssystem 102. Das Fahrzeugleistungssystem 102 ist typischerweise notwendig, damit das Fahrzeug 100 betrieben werden kann, z. B. beschleunigt, verzögert, gelenkt und gebremst. Obwohl das Fahrzeug 100 als Limousine veranschaulicht ist, kann es einen beliebigen Personenkraftwagen oder ein beliebiges Nutzfahrzeug wie etwa ein Auto, einen Lastwagen, einen Geländewagen, ein Crossover-Fahrzeug, einen Van, einen Minivan, ein Taxi, einen Bus usw. beinhalten. In einigen möglichen Ansätzen handelt es sich bei dem Fahrzeug 100 um ein autonomes Fahrzeug, das in einem autonomen (z. B. fahrerlosen) Modus, einem teil- oder halbautonomen Modus und/oder einem nichtautonomen Modus betrieben wird. Zu Zwecken dieser Offenbarung ist ein autonomer Modus als einer definiert, in dem jedes von Antrieb, Bremsung und Lenkung des Fahrzeugs 100 durch einen Computer gesteuert wird; in einem teilautonomen Modus steuert der Computer eines oder zwei von Antrieb, Bremsung und Lenkung des Fahrzeugs 100; in einem nichtautonomen Modus steuert ein menschlicher Bediener jedes von Antrieb, Bremsung und Lenkung des Fahrzeugs 100.
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Komponenten des Fahrzeugleistungssystems 102 beinhalten einen Fahrzeugleistungsgenerator 108a, 108b, DC (Direct Current - Gleichstrom)/DC-Wandler 112a, 112b, die Fahrzeugbatterien 114a, 114b und die Fahrzeugleistungsverteilungsbusse 116a, 116b. Ein Leistungsverteilungsbus 116a, 116b ist eine elektrische Verbindung in dem Fahrzeug 100 zum Übertragen von elektrischer Leistung. Ein Leistungsverteilungsbus 116a, 116b kann ein leitfähiges Material wie etwa Kupfer oder Aluminium beinhalten und kann als Drähte, Platten usw. umgesetzt sein. Leistungsverteilungsbusse 116a, 116b sind typischerweise mit einem Isolator bedeckt, um das leitfähige Material, z. B. Kupfer, von anderen elektrisch leitfähigen Teilen des Fahrzeugs 100 elektrisch zu isolieren. In einigen Fällen können die Leistungsverteilungsbusse 116a, 116b in einem Kabelbaum gebündelt sein. Der Leistungsverteilungsbus 116a, 116b kann mehrere leitende Elemente wie etwa Kupferkabel beinhalten, die über Verbindungselemente verbunden sind, z. B. eine Kupferplatte, die mit Kabeln verbunden ist. In einem möglichen Ansatz können die in einem Verteilungsbus 116a, 116b enthaltenen leitenden Elemente wie etwa Kupferdrähte an die Kupferplatte und/oder aneinander gelötet sein. Alternativ kann sich das Leistungsverbindungselement auf einen leitfähigen Kabelstecker beziehen, der z. B. über Schrauben als Teil eines Kabelbaums an einem entsprechenden Stecker angebracht werden kann.
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Der Leistungsgenerator 108a, 108b, z. B. eine Lichtmaschine, wandelt mechanische Energie in elektrische Energie um. Zum Beispiel kann der Leistungsgenerator 108a, 108b mechanische Energie von einer drehenden Welle in elektrische Energie umwandeln. Die erzeugte elektrische Energie kann in Form von Gleichstrom-(DC-)Energie oder Wechselstrom-(Alternating Current - AC-)Energie vorliegen. Somit können die Leistungsgeneratoren 108a, 108b in einem möglichen Ansatz in dem Fahrzeugleistungssystem 102 als DC-Leistungsgeneratoren 108a, 108b umgesetzt sein. Falls ein AC-Leistungsgenerator 108a, 108b verwendet wird, kann eine Gleichrichterschaltung verwendet werden, um den erzeugten Wechselstrom in einen Gleichstrom umzuwandeln. In einem Beispiel kann der Leistungsgenerator 108a, 108b mechanisch durch einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs, z. B. eines Hybridfahrzeugs, angetrieben werden und eine AC-Hochspannung wie etwa 300 VAC erzeugen. Der Leistungsgenerator 108a, 108b kann eine Wandlerschaltung beinhalten, die den erzeugten Hochspannungs-AC in eine DC-Hochspannung wie etwa 48 VDC umwandeln kann. Der Hochspannungs-DC kann dann den DC/DC-Wandlern 112a, 112b zugeführt werden.
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Ein Verbraucher 110 ist eine Komponente des Fahrzeugs 100, die elektrische Energie verbraucht, z. B. (ein/e) elektrische(r) Aktor(en), Steuerung(en), Sensor(en) usw. Die Verbraucher 110 können elektronische Vorrichtungen beinhalten, die den Fahrzeugbatterien 114a, 114b, dem Leistungsgenerator 108a, 108b usw. Leistung entnehmen. Beispiele für Verbraucher 110 können elektrische Aktoren wie etwa Elektromotoren, elektronische Komponenten wie etwa Chips und Sensoren beinhalten. Die Verbraucher 110 können danach kategorisiert werden, wie viel der Verbraucher 110 zum Betrieb des Fahrzeugs 100 beiträgt. Zum Beispiel können Verbraucher 110 entweder als „standardmäßiger“ Verbraucher 110 oder „kritischer“ Verbraucher 110 kategorisiert werden. Ein standardmäßiger Verbraucher 110 ist typischerweise ein Verbraucher 110, der für den Betrieb des Fahrzeugs 100 insgesamt weniger kritisch ist. Zum Beispiel ist ein Verbraucher zum Betreiben eines Klimasteuersystems typischerweise ein standardmäßiger Verbraucher 110, da zum Beispiel eine Klimaanlage zwar für den Komfort von Insassen wichtig, jedoch typischerweise nicht zum ordnungsgemäßen Betrieb des Fahrzeugs 100 erforderlich ist. Ein kritischer Verbraucher ist ein Verbraucher 110, der versorgt wird, um Vorgänge des Fahrzeugs 100 auszuführen, die zum Betreiben des Fahrzeugs 100 erforderlich sind, z. B. Antrieb, Bremsung und/oder Lenkung.
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Die DC/DC-Wandler 112a, 112b sind eine Art elektrischer Leistungswandler, der Gleichstrom-(DC÷)Energie von einem Spannungspegel auf einen anderen umwandeln kann. Zum Beispiel kann ein DC/DC-Wandler 112a, 112b eine DC-Hochspannungsabgabe durch den Fahrzeugleistungsgenerator 108a, 108b in einen Niederspannungs-DC zur Verwendung durch elektronische Komponenten in dem Fahrzeug 100 umwandeln. Der DC/DC-Wandler 112a, 112b kann einen Eingangsanschluss 118, der z.B. mit den Leistungsgeneratoren 108a, 108b verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss 120, der mit einem Leistungsverteilungsbus 116a, 116b verbunden ist, aufweisen. Die DC/DC-Wandler 112a, 112b können jeweils ferner einen Wandler beinhalten, der Leistungselektronikkomponenten wie etwa Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (Insulated-Gate Bipolar Transistors - IGBT) und eine Steuerschaltung aufweisen. Die Steuerschaltung kann den Betrieb des Wandlers überwachen und eine Funktionsstörung bei dem DC/DC-Wandler 112a, 112b detektieren. Zum Beispiel kann die Steuerschaltung dazu programmiert sein, eine beschädigte Leistungselektronikkomponente, getrennte oder lockere Verdrahtung zu einem DC/DC-Wandler-Anschluss usw. zu detektieren. Ferner kann der DC/DC-Wandler 112a, 112b einen Prozessor beinhalten, der dazu programmiert ist, Funktionsstörungen bei dem DC/DC-Wandler 112a, 112b, der Steuerschaltung oder beiden zu diagnostizieren. Die Steuerschaltungen des DC/DC-Wandlers 112a, 112b können mit einer anderen Schaltung durch eine Kommunikationsschnittstelle kommunizieren, die ermöglichen kann, dass eine externe Schaltung wie etwa ein Prozessor Signale wie etwa einen Funktionsstörungscode empfängt, die interne Informationen über den DC/DC-Wandler 112a, 112b angeben.
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Die Fahrzeugbatterien 114a, 114b sind Energiespeichervorrichtungen wie etwa Absorbed-Glass-Mat-(AGM-)Batterien. Jede der Fahrzeugbatterien 114a, 114b kann mit unterschiedlichen Spannungs- und/oder Leistungspegeln arbeiten. Zum Beispiel können Batterien 114a, 114b, die elektronischen Komponenten des Fahrzeugs 100 Leistung zuführen, eine Nennspannung von 12 V DC aufweisen. Jede der Batterien 114a, 114b kann einen Erdungspol aufweisen, der durch einen Erdleiter 124 mit einer Metallkarosserie des Fahrzeugs 100 verbunden ist, und einen Pluspol, der mit dem Leistungsverteilungsbus 116a, 116b verbunden ist.
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Jeder der Fahrzeugleistungsverteilungsbusse 116a, 116b kann eine Überlastschutzschaltung beinhalten, z.B. eine Sicherung, die den Fahrzeugleistungsverteilungsbus 116a, 116b abschaltet, wenn ein Stromverbrauch des Fahrzeugleistungsverteilungsbusses 116a, 116b einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
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Eine Leistungsversorgung des Fahrzeugs 100 muss im Allgemeinen beim Auftreten von sicherheitskritischen Fehlern widerstandsfähig sein, um den ordnungsgemäßen Betrieb des Fahrzeugs sicherzustellen. Autonome Fahrzeuge 100 einschließlich teil- oder halbautonomer Fahrzeuge 100 weisen typischerweise erheblich mehr elektrische Verbraucher 110 auf als nichtautonome Fahrzeuge, da autonome und halbautonome Fahrzeuge 100 auf mehr Sensoren und Rechenvorrichtungen angewiesen sind als ihre nichtautonomen Gegenstücke. Autonome Fahrzeuge sind auf Leistungsversorgungen angewiesen, um diese zusätzlichen Sensoren und Rechenvorrichtungen mit Leistung zu versorgen.
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Eine Leistungsversorgungsarchitektur des Fahrzeugs 100 kann ausgestaltet sein, gewisse Ausfälle zu tolerieren, was bedeutet, dass selbst bei einem Teilausfall die Leistungsversorgung ermöglicht, dass das Fahrzeug 100 bestimmte sicherheitskritische Funktionen wie etwa das Betreiben des Fahrzeugs 100 in einem Notlaufmodus erfüllt. Der Ausdruck Architektur beinhaltet die elektrischen Komponenten und wie sie elektrisch miteinander verbunden sind. Der Notlaufmodus ist ein Betriebsmodus, in dem das Fahrzeug 100 wenigstens teilweise betrieben wird, um zu ermöglichen, dass ein Insasse des Fahrzeugs 100 ein Ziel erreicht, z. B. ein Wartungszentrum. In einem Beispiel können die kritischen Verbraucher 110 redundant sein, z. B. ein erster und ein zweiter Computerverbraucher 110 mit dem gleichen Betrieb, z. B. Lenkung. Falls in einem Beispiel der erste Computerverbraucher 110 ausfällt, kann der zweite Computerverbraucher 110 einen Lenkbetrieb des Fahrzeugs 100 in dem Notlaufmodus ermöglichen.
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Das Fahrzeug 100 kann einen ersten und einen zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbus 116a, 116b, die elektrisch voneinander isoliert sind, beinhalten. Das Fahrzeug 100 kann einen ersten DC/DC-Wandler 112a, der elektrisch mit dem ersten Leistungsverteilungsbus 116a verbunden ist, und einen zweiten DC/DC-Wandler 112b, der elektrisch mit dem zweiten Leistungsverteilungsbus 116b verbunden ist, beinhalten. Das Fahrzeug kann eine erste Batterie 114a, die elektrisch mit dem ersten Leistungsverteilungsbus 116a verbunden ist, und eine zweite Batterie 114b, die elektrisch mit dem zweiten Leistungsverteilungsbus 116b verbunden ist, beinhalten.
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Ein erster Eingangsanschluss 118 des ersten DC/DC-Wandlers 112a kann mit dem ersten DC-Leistungsgenerator 108a verbunden sein, der elektrische Energie mit einer ersten Spannung erzeugt, z. B. 48 Volt DC. Ein erster Ausgangsanschluss 120 des ersten DC/DC-Wandlers 112a kann elektrische Energie mit einer zweiten Spannung, z.B. 12 Volt DC, abgeben, die geringer als die erste Spannung, z. B. 48 Volt DC, ist, und kann elektrisch mit dem ersten Fahrzeugleistungsverteilungsbus 116a verbunden sein.
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Ein zweiter Eingangsanschluss 118 des zweiten DC/DC-Wandlers 112b kann mit der zweiten DC-Leistungsversorgung 108b verbunden sein, die elektrische Energie mit der ersten Spannung erzeugt, und ein zweiter Ausgangsanschluss 120 des zweiten DC/DC-Wandlers 112b kann elektrische Energie mit der zweiten Spannung abgeben und kann elektrisch mit dem zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbus 116b verbunden sein. Somit können der erste und zweite DC-Leistungsgenerator 108a, 108b elektrisch isoliert sein. Alternativ kann das Fahrzeugleistungssystem 102 eine DC-Leistungsversorgung 108 beinhalten, die elektrisch mit dem ersten und zweiten DC/DC-Wandler 112a, 112b verbunden ist. Somit können der erste und zweite Eingangsanschluss 118 des ersten und zweiten DC/DC-Wandlers 112a, 112b elektrisch mit der einzigen DC-Leistungsversorgung 108 verbunden sein.
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Obwohl der erste und zweite DC-Leistungsgenerator 108a, 108b elektrisch isoliert sein können, können der erste und zweite DC-Leistungsgenerator 108a, 108b mechanisch aneinandergekoppelt sein. Zum Beispiel können der erste und zweite DC-Leistungsgenerator 108a, 108b jeweils Leistungsgeneratoren beinhalten, die mechanisch an eine Verbrennungsmotorwelle des Fahrzeugs 100 gekoppelt sind. Somit kann durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs 100 erzeugte mechanische Energie eine Welle der Leistungsgeneratoren drehen und elektrische Leistung erzeugen.
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Ein Spitzenleistungsverbrauch des ersten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses 116a kann wenigstens gleich einer Summe einer Ausgangsleistung des ersten DC/DC-Wandlers 112a und einer Ausgangsleistung der ersten Batterie 114a sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Spitzenleistungsverbrauch des zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses 116b wenigstens gleich einer Summe einer Ausgangsleistung des zweiten DC/DC-Wandlers 112b und einer Ausgangsleistung der zweiten Batterie 114b sein.
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„Elektrische Leistung“ bezeichnet eine Rate, mit der elektrische Energie durch eine elektrische Schaltung übertragen wird. Elektrische Leistung kann in Einheiten von Watt (W) angegeben werden. In der vorliegenden Offenbarung wird elektrische Leistung, die z. B. durch die DC-Leistungsgeneratoren 108a, 108b erzeugt wird, als Ausgangsleistung bezeichnet, wohingegen elektrische Leistung, die z. B. durch die Verbraucher 110 verbraucht wird, als verbrauchte Leistung oder Leistungsverbrauch bezeichnet wird. Ein Verbraucher 110 kann einen Durchschnitts- und einen Spitzenleistungsverbrauch aufweisen. Der Durchschnittsleistungsverbrauch ist die elektrische Leistung, die ein Verbraucher 110 nach dem Beenden einer Initialisierungszeit, z. B. 300 Millisekunden, verbraucht. Die Initialisierungszeit ist im vorliegenden Kontext ein Zeitraum seit dem Anschalten des Verbrauchers 110, bis der Leistungsverbrauch des Verbrauchers 110 den Durchschnittsleistungsverbrauch erreicht. Der Spitzenleistungsverbrauch ist die elektrische Leistung, die ein Verbraucher 110 z. B. während der Initialisierungszeit und/oder anderer Betriebsbedingungen des Fahrzeugs 100 wie etwa übermäßiger Beschleunigung, Bremsung usw. verbraucht. Ein Spitzenleistungsverbrauch kann ein Mehrfaches des Durchschnittsleistungsverbrauchs betragen.
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Das Fahrzeugleistungssystem 102 kann den Spitzenleistungsverbrauch der Verbraucher 110 abdecken, indem es DC-Leistungsgeneratoren 108a, 108b beinhaltet, die Leistung abgeben können, die gleich dem Spitzenleistungsverbrauch ist, und indem es zudem DC/DC-Wandler 112a, 112b beinhaltet, die elektrische Leistung umwandeln und abgeben können, die gleich dem Spitzenleistungsverbrauch der Verbraucher 110 ist. Somit können die DC-Leistungsgeneratoren 108a, 108b und/oder DC/DC-Wandler 112a, 112b Leistung abgeben, die gleich dem Spitzenleistungsverbrauch ist, obwohl diese typischerweise lediglich während des Zeitraums des Spitzenleistungsverbrauchs der Verbraucher 110, 122 notwendig ist, wie etwa einer Initialisierungszeit, z. B. 300 ms. Physische Abmessungen und/oder Kosten der DC-Leistungsgeneratoren 108a, 108b und der DC/DC-Wandler 112a, 112b nehmen auf Grundlage einer Zunahme ihrer Ausgangsleistung zu. Somit sind die physischen Abmessungen und/oder Kosten der DC-Leistungsgeneratoren 108a, 108b und der DC/DC-Wandler 112a, 112b, die Leistung abgeben können, die gleich dem Spitzenleistungsverbrauch ist, größer als die physischen Abmessungen und/oder Kosten der DC/DC-Wandler 112a, 112b und/oder DC-Leistungsgeneratoren 108a, 108b, die Leistung abgeben können, die gleich dem Durchschnittsleistungsverbrauch der Verbraucher 110 ist. Ein in dieser Schrift gelöstes Problem besteht darin, dass, indem sie die erste Batterie 114a beinhalten, die elektrische Leistung abgeben kann, die gleich oder größer als eine Differenz zwischen dem Spitzenleistungsverbrauch und den ersten DC-Leistungsgeneratoren 108a ist, die ersten DC-Leistungsgeneratoren 108a auf Grundlage des Durchschnittsleistungsverbrauchs der Verbraucher 110 ausgewählt werden können. Mit anderen Worten stellen die Batterien 114a, 114b die zusätzliche Leistung bereit, die während der Initialisierungszeit notwendig ist. Nach der Initialisierungszeit können die DC-Leistungsgeneratoren 108a, 108b und DC/DC-Wandler 112a, 112b den Verbrauchern 110 ausreichend Leistung bereitstellen.
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Wie vorstehend erörtert, können die DC-Leistungsgeneratoren 108a, 108b mechanisch an den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs 100 gekoppelt sein. Typischerweise beinhaltet ein Fahrzeug 100 mit einem Verbrennungsmotor einen Anlasser, der mechanisch an eine Batterie des Fahrzeugs 100 gekoppelt ist und den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs 100 zum Starten anlässt, indem er elektrische Energie aus einer Batterie des Fahrzeugs 100 verbraucht. In einem Beispiel kann der erste DC-Leistungsgenerator 108a ein DC-Startergenerator sein und der erste DC/DC-Wandler 112a einen Aufwärtsmodus aufweisen, in dem der DC/DC-Wandler elektrische Energie von dem ersten Ausgangsanschluss 120 zu dem ersten Eingangsanschluss 118 überträgt. Mit anderen Worten kann der erste DC/DC-Wandler 112a ausgelegt sein, elektrische Energie aus der ersten Batterie 114a aufzunehmen und elektrische Energie an den DC-Startergenerator auszugeben, um den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs 100 zu starten. Somit kann der DC-Startergenerator in einem Anlassermodus arbeiten, um den Verbrennungsmotor zu starten, d. h. als Elektromotor arbeiten, der elektrische Leistung in mechanische Leistung umwandelt, um die Verbrennungsmotorwelle zu drehen, um den Verbrennungsmotor zu starten. Somit kann der Verbrennungsmotor des Fahrzeugs 100 vorteilhaft gestartet werden, ohne dass eine Batterie elektrisch mit dem DC-Startergenerator verbunden ist. Dies ist von Vorteil, da Kosten, ein Gewicht und/oder Abmessungen einer Batterie auf Grundlage der Batteriespannung zunehmen. Deshalb ist das Starten des Verbrennungsmotors des Fahrzeugs 100 auf Grundlage von elektrischer Energie, die aus der ersten Batterie 114a mit der zweiten Spannung, z. B. 12 Volt, aufgenommen wird, hinsichtlich der Einsparung von Platz, Gewicht und/oder Kosten vorteilhaft.
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Wie vorstehend erörtert, kann das Fahrzeug 100 den ersten und zweiten Computerverbraucher 110 mit dem gleichen Betrieb, z. B. Lenkung, beinhalten. Falls der erste Computerverbraucher 110 ausfällt und der zweite Computerverbraucher 110 arbeitet, kann die Lenkung des Fahrzeugs 100 nach wie vor arbeiten. Falls jedoch der erste und zweite Computerverbraucher 110 durch die gleiche Leistungsversorgung versorgt werden, kann eine ausgefallene Leistungsversorgung zu einem Ausfall des Lenkbetriebs des Fahrzeugs 100 führen. Deshalb können in einem Beispiel der erste und zweite Computerverbraucher 110 durch den ersten bzw. zweiten Fahrzeugverteilungsbus 116a, 116b versorgt werden. Falls z. B. der erste Fahrzeugleistungsverteilungsbus 116a ausfällt, kann somit vorteilhaft der zweite Fahrzeugleistungsverteilungsbus 116b dem zweiten Computerverbraucher 110 elektrische Energie bereitstellen und ermöglichen, dass die Lenkung des Fahrzeugs 100 arbeitet.
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Wie vorstehend erörtert, kann das Fahrzeugleistungssystem 102 standardmäßige Verbraucher 110 und/oder kritische Verbraucher 110 beinhalten. Zum Beispiel kann ein Verbraucher 110 für einen Antriebs-, Lenk- und/oder Bremsbetrieb kritisch sein, wohingegen ein Verbraucher 110 wie etwa eine Klimaanlage, Sitzheizung usw. standardmäßig (d.h. weniger kritisch) sein kann. Wie in 3 gezeigt, kann das Fahrzeugleistungssystem 102 einen Prozessor 136 und einen unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126 zum Steuern der Leistungsversorgung zu einem standardmäßigen unterbrechbaren Verbraucher 122, z. B. einem nachgerüsteten Kühlschrank, beinhalten. Der Prozessor 136, der unterbrechbare Ausgangsanschluss 126 und der Batteriesensor 138 können miteinander z. B. über das Kommunikationsnetz des Fahrzeugs 100 usw. kommunizieren. Unter Bezugnahme auf 2-3 kann der Prozessor 136 programmiert sein, den unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126, z. B. ein Relais, des zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses 116b auf Grundlage eines Stromverbrauchs des zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses 116b abzuschalten und/oder anzuschalten. Der unterbrechbare Ausgangsanschluss 126 kann den zweiten Fahrzeugverteilungsbus 116b elektrisch z. B. an einen standardmäßigen unterbrechbaren Verbraucher 122 koppeln.
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Ein Batteriesensor 138 kann als ein oder mehrere Sensoren umgesetzt sein, die genaue Strom-, Spannungs- und Temperaturmessungen von der Fahrzeugbatterie 114a, 114b bereitstellen. Batterieüberwachungssensoren 138 können einen Nebenwiderstand beinhalten, der mit einem Pol der Batterie 114a, 114b verbunden ist. Elektrischer Strom, der durch die Batterie 114a, 114b zugeführt wird, fließt durch den Nebenwiderstand. Der Sensor 138 kann einen Spannungsabfall an dem Nebenwiderstand messen, um den durch die Batterie 114a, 114b zugeführten Strom (oder deren Ausgangsleistung) zu messen. Der Batteriesensor 138 kann eine Temperatur, einen Zustand usw. der Batterie 114a, 114b wenigstens teilweise auf Grundlage des gemessenen Strombetrags bestimmen. Batteriesensoren 138 können einen Prozessor und eine Kommunikationsschnittstelle beinhalten, z. B. ein Local Interconnect Network (LIN) usw., um mit dem Prozessor 136 zu kommunizieren. Der Prozessor 136 kann dazu programmiert sein, den Ausgangsleistungsverbrauch des DC/DC-Wandlers 112b z. B. über das Kommunikationsnetz des Fahrzeugs 100 zu empfangen. Der Prozessor 136 kann dazu programmiert sein, den Leistungsverbrauch des zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses 116b auf Grundlage des empfangenen Ausgangsleistungsverbrauchs des DC/DC-Wandlers 112b und/oder der empfangenen Daten von dem Batteriesensor 138 zu bestimmen. Zum Beispiel kann der Prozessor 136 dazu programmiert sein, den Leistungsverbrauch des zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses 116b auf Grundlage einer Addition des Ausgangsleistungsverbrauchs des DC/DC-Wandlers 112b und der gemessenen Ausgangsleistung der Batterie 114b zu bestimmen.
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Der Prozessor 136 kann dazu programmiert sein, den unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126 abzuschalten, nachdem bestimmt worden ist, dass der Stromverbrauch des zweiten Fahrzeugverteilungsbusses 116b einen ersten Schwellenwert übersteigt, z. B. 90 % des vorgegebenen Spitzenstromverbrauchs des zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses 116b. Zum Beispiel kann der zweite Fahrzeugleistungsverteilungsbus einen Spitzenleistungsverbrauch von 100 Ampere (A) aufweisen und der Prozessor 136 dazu programmiert sein, den unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126 abzuschalten, wenn der Leistungsverbrauch des zweiten Fahrzeugverteilungsbusses 116b den ersten Schwellenwert übersteigt, z. B. 90 A (d. h. 90 % von 100 A). Der Prozessor 136 kann dazu programmiert sein, den Stromverbrauch des zweiten Fahrzeugverteilungsbusses 116b auf Grundlage von Daten zu bestimmen, die von einem Batteriesensor 138 empfangen werden.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Prozessor 136 dazu programmiert sein, einen unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126 abzuschalten, der elektrisch an den ersten Fahrzeugleistungsverteilungsbus 116a gekoppelt ist.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Prozessor 136 dazu programmiert sein, den unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126 abzuschalten, nachdem ein Fehlerzustand detektiert worden ist. Ein Fehler (oder Fehlerzustand) ist ein Zustand, bei dem eine Komponente ausfällt oder außerhalb eines oder mehrerer vordefinierter Parameter arbeitet (z. B. könnte ein vordefinierter Parameter eine physikalische Größe wie etwa elektrischer Strom, elektrische Leistung, elektrische Spannung, Temperatur usw. sein). Somit kann vorteilhaft das Abschalten des standardmäßigen unterbrechbaren Verbrauchers 122 eine Unterbrechung der Versorgung der kritischen Verbraucher 110 mit Leistung verhindern. Zum Beispiel kann der Prozessor 136 dazu programmiert sein, den unterbrechbaren Anschluss 126 abzuschalten, nachdem bestimmt worden ist, dass der DC/DC-Wandler 112b überhitzt ist, z. B. eine Temperatur von elektrischen Komponenten im Inneren des DC/DC-Wandlers 112b einen vorbestimmten Schwellenwert überstiegen hat, z. B. 100 Grad Celsius. In einem Beispiel reduziert das Abschalten des unterbrechbaren Anschlusses 126 eine verbrauchte elektrische Leistung des zweiten Fahrzeugverteilungsbusses 116b und kann einen Ausfall des DC/DC-Wandlers 112b verhindern. Somit kann vorteilhaft eine Unterbrechung der Versorgung von kritischen Verbrauchern 110 mit Leistung verhindert werden.
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Wie vorstehend erörtert, trägt der Spitzenleistungsverbrauch von Verbrauchern 110 z. B. während der Initialisierungszeit zum Spitzenleistungsverbrauch des Fahrzeugverteilungsbusses 116b bei. Somit kann vorteilhaft das Abschalten des unterbrechbaren Ausgangsanschlusses 126 dabei helfen, sicherzustellen, dass der Leistungsverbrauch des zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses 116b unter dem Spitzenleistungsverbrauch des zweiten Fahrzeugverteilungsbusses 116b gehalten wird. Als zusätzlicher Vorteil kann das Abschalten des unterbrechbaren Ausgangsanschlusses 126 eine Entladung von Leistung aus der Batterie 114b verhindern, was eine Nutzungsdauer der Batterie 114b verlängern kann. Wie vorstehend erörtert, kann die Batterie 114b die elektrische Leistung zuführen (d. h. in einem Entlademodus arbeiten, in dem die Batterie 114b elektrische Leistung abgibt), wenn der Leistungsverbrauch des zweiten Fahrzeugverteilungsbusses 116b die Ausgangsleistung des zweiten DC/DC-Wandlers 112b übersteigt. Jede Betriebsänderung der Batterie 114b zwischen dem Entlademodus und Lademodus (d. h. dass sie durch den zweiten DC/DC-Wandler 112b geladen wird) wird als ein Zyklus bezeichnet. Eine Zunahme der Anzahl von Zyklen der Batterie 114b kann die Nutzungsdauer der Batterie 114b reduzieren.
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Der Prozessor 136 kann dazu programmiert sein, den unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126 anzuschalten, nachdem bestimmt worden ist, dass der Leistungsverbrauch des zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses 116b unter einem zweiten Schwellenwert liegt, z.B. 105 % des Durchschnittsleistungsverbrauchs des zweiten Fahrzeugverteilungsbusses 116b einschließlich eines Durchschnittsleistungsverbrauchs der Verbraucher 110 und des standardmäßigen unterbrechbaren Verbrauchers 122. Zum Beispiel kann der zweite Fahrzeugleistungsverteilungsbus 116b einen Durchschnittsleistungsverbrauch von 40 A aufweisen und der Prozessor 136 dazu programmiert sein, den unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126 anzuschalten, nachdem bestimmt worden ist, dass der Leistungsverbrauch des zweiten Fahrzeugverteilungsbusses 116b unter dem zweiten Schwellenwert liegt, z. B. 42 A (d. h. 105 % von 40 A).
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VERARBEITUNG
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4 ist ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses 400 zum Steuern eines unterbrechbaren Ausgangsanschlusses 126 einer Fahrzeugleistungsversorgung. Zum Beispiel kann der Prozessor 136 dazu programmiert sein, Blöcke des Prozesses 400 auszuführen, um den unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126 zu steuern.
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Der Prozess 400 beginnt bei einem Block 410, bei dem der Prozessor 136 Daten empfängt, z. B. von den Batteriesensoren 138. Der Prozessor 136 kann dazu programmiert sein, Daten einschließlich des aktuellen Leistungsverbrauchs, Zustands usw. des zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses 116b von dem Batteriesensor 138 zu empfangen. Der Prozessor 136 kann dazu programmiert sein, Daten von dem DC/DC-Wandler 112b einschließlich der Ausgangsleistung des DC/DC-Wandlers 112b z.B. über das Kommunikationsnetz des Fahrzeugs 100 zu empfangen. Der Prozessor 136 kann dazu programmiert sein, den Leistungsverbrauch des zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbusses 116b auf Grundlage der empfangenen Daten von dem Batteriesensor 138, dem DC/DC-Wandler 112b und/oder in dem Speicher des Prozessors 136 gespeicherten Daten wie etwa eines Spitzenleistungsverbrauchs des standardmäßigen unterbrechbaren Verbrauchers 122 zu bestimmen.
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Als Nächstes bestimmt der Prozessor 136 bei einem Entscheidungsblock 420, ob der Leistungsverbrauch des zweiten Fahrzeugverteilungsbusses 116b den ersten Schwellenwert übersteigt, z. B. 90 % des Spitzenleistungsverbrauchs der Verbraucher 110, 122. Falls der Prozessor 136 bestimmt, dass der Leistungsverbrauch des zweiten Fahrzeugverteilungsbusses 116b den ersten Schwellenwert übersteigt, geht der Prozess 400 zu einem Block 430 über; andernfalls kehrt der Prozess 400 zu dem Entscheidungsblock 420 zurück.
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Bei dem Block 430 schaltet der Prozessor 136 den unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126 ab. Der Prozessor 136 kann dazu programmiert sein, den unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126 zum Abschalten zu betätigen, d. h. den zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbus 116b von dem standardmäßigen (weniger kritischen) unterbrechbaren Verbraucher 122 zu trennen.
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Als Nächstes bestimmt der Prozessor 136 bei einem Entscheidungsblock 440, ob der Leistungsverbrauch von Verbrauchern 110, die mit dem zweiten Fahrzeugleistungsverteilungsbus 116b verbunden sind, unter dem zweiten Schwellenwert liegt, z. B. 105 % des Durchschnittsleistungsverbrauchs der Verbraucher 110, der durch den zweiten Leistungsverteilungsbus 116b zugeführt wird. Falls der Prozessor 136 bestimmt, dass der Leistungsverbrauch unter dem zweiten Schwellenwert liegt, geht der Prozess 400 zu einem Block 450 über; andernfalls kehrt der Prozess 400 zu dem Entscheidungsblock 440 zurück.
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Bei dem Block 450 schaltet der Prozessor 136 den unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126 an. Der Prozessor 136 kann dazu programmiert sein, den unterbrechbaren Ausgangsanschluss 126 zum Anschalten zu betätigen, d. h. dem standardmäßigen (weniger kritischen) unterbrechbaren Verbraucher 122 Leistung zuzuführen.
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Im Anschluss an den Block 450 endet der Prozess 400 oder kehrt alternativ zu dem Block 410 zurück, obwohl dies in 4 nicht gezeigt ist.
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Sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, bedeutet „auf Grundlage von“ „wenigstens teilweise auf Grundlage von“ und/oder „vollständig auf Grundlage von“.
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Rechenvorrichtungen, wie sie in dieser Schrift erörtert wurden, beinhalten im Allgemeinen jeweils Anweisungen, die durch eine oder mehrere Rechenvorrichtungen wie etwa die vorstehend identifizierten und zum Ausführen von Blöcken oder Schritten vorstehend beschriebener Prozesse ausgeführt werden können. Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen zusammengestellt oder ausgewertet werden, die unter Verwendung vielfältiger Programmiersprachen und/oder -technologien erstellt worden sind, einschließlich unter anderem und entweder für sich oder in Kombination Java™, C, C++, Visual Basic, Java Script, Perl, HTML usw. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus, wodurch er einen oder mehrere Prozesse durchführt, zu denen einer oder mehrere der hier beschriebenen Prozesse gehören. Derartige Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung vielfältiger computerlesbarer Medien gespeichert und übertragen werden. Eine Datei in der Rechenvorrichtung ist im Allgemeinen eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium, wie etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw., gespeichert sind.
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Ein computerlesbares Medium beinhaltet ein beliebiges Medium, das am Bereitstellen von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die durch einen Computer ausgelesen werden können. Ein derartiges Medium kann viele Formen annehmen, einschließlich unter anderem nichtflüchtiger Medien, flüchtiger Medien usw. Zu nichtflüchtigen Medien gehören zum Beispiel optische Platten oder Magnetplatten und sonstige dauerhafte Speicher. Flüchtige Medien beinhalten dynamischen Direktzugriffsspeicher (Dynamic Random Access Memory - DRAM), der in der Regel einen Hauptspeicher darstellt. Zu gängigen Formen von computerlesbaren Medien gehören zum Beispiel eine Diskette, eine Folienspeicherplatte, eine Festplatte, ein Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein beliebiges anderes physisches Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH, ein EEPROM, ein beliebiger anderer Speicherchip oder eine beliebige andere Speicherkassette oder ein beliebiges anderes Medium, das ein Computer auslesen kann.
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Hinsichtlich der hier beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren usw. versteht es sich, dass die Schritte derartiger Prozesse usw. zwar als gemäß einer bestimmten Abfolge erfolgend beschrieben worden sind, derartige Prozesse jedoch so umgesetzt werden könnten, dass die beschriebenen Schritte in einer anderen Reihenfolge als der hier beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Es versteht sich ferner, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt, andere Schritte hinzugefügt oder bestimmte hier beschriebene Schritte weggelassen werden könnten. Mit anderen Worten sind die Beschreibungen von Systemen und/oder Prozessen in der vorliegenden Schrift zum Zwecke der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen bereitgestellt und sollten keinesfalls dahingehend ausgelegt werden, dass sie den offenbarten Gegenstand einschränken.
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Dementsprechend versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung einschließlich der vorstehenden Beschreibung und der beigefügten Figuren und nachstehenden Patentansprüche veranschaulichend und nicht einschränkend sein soll. Viele Ausführungsformen und Anwendungen, bei denen es sich nicht um die bereitgestellten Beispiele handelt, werden dem Fachmann beim Lesen der vorstehenden Beschreibung ersichtlich sein. Der Umfang der Erfindung sollte nicht unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung bestimmt werden, sondern stattdessen unter Bezugnahme auf Patentansprüche, die hier beigefügt sind und/oder in einer hierauf beruhenden, nichtvorläufigen Patentanmeldung enthalten sind, gemeinsam mit dem vollständigen Umfang von Äquivalenten, zu denen derartige Patentansprüche berechtigt sind. Es wird erwartet und ist beabsichtigt, dass es hinsichtlich der hier erörterten Fachgebiete künftige Entwicklungen geben wird und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in derartige künftige Ausführungsformen aufgenommen werden. Insgesamt versteht es sich, dass der offenbarte Gegenstand modifiziert und variiert werden kann.
