DE10021721A1

DE10021721A1 - Treibstoffoptimierungssystem mit verbessertem Treibstoffpegelsensor

Info

Publication number: DE10021721A1
Application number: DE10021721A
Authority: DE
Inventors: Lawrence B Reimer
Original assignee: SSI Technologies LLC
Current assignee: SSI Technologies LLC
Priority date: 1999-05-04
Filing date: 2000-05-04
Publication date: 2001-03-15
Also published as: US20030069684A1; US6484088B1; US6691025B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Überwachung des Treibstoffverbrauchs und zur Optimierung des Wiederauftankens eines Fahrzeugs. Das System umfasst einen Treibstoffpegelsensor, der an einem Tank anbringbar ist. Der Treibstoffsensor weist einen Wandler, beispielsweise einen Ultraschallwandler, zur Erzeugung eines Abstandssignals auf, das den Abstand zwischen dem Sensor und der Treibstoffoberfläche im Treibstofftank repräsentiert. Ein mit dem Wandler verbundener Prozessor ist programmiert, das Abstandssignal in ein Signal der Prozent des Fassungsvermögens zu konvertieren, das im Treibstofftank befindliche Treibstoffvolumen zu berechnen und eine Nachricht zu erzeugen, die Informationen bezüglich des im Treibstofftank vorhandenen Treibstoffvolumens umfasst. DOLLAR A Der Prozessor des Treibstoffpegelsensors ist mit einem Netzwerk verbunden, das ein Melde-Terminal, einen Treibstoffoptimierungsserver und eine Treibstoffpreis-nach-Standort-Dienstleistung umfassen kann. Das Netzwerk berechnet einen optimalen Standort zum Wiederauffüllen des Treibstofftanks und eine Wegstrecke, um an diesen Standort zu gelangen. Es sendet eine Nachricht mit der Information über das Wiederauftanken und die Wegstrecke an das Fahrzeuginformationssystem und an Vorrichtungen, die mit dem Fahrzeuginformationssystem verbunden sind. Dann wird die Nachricht dargestellt, um den Fahrzeugführer zu informieren, wo und wann wieder aufzutanken ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme zur Überwachung des Treibstoffpegels in einem Fahrzeug. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Optimierung des Wiederauftankens eines Fahrzeugs, zur Verringerung des Betrugs beim Wiederauftanken und zur Bereitstellung verbesserter Treibstoffinformationen.

Fahrzeuge wie Zugmaschinen-Lastwagen transportieren gewaltige Mengen an Last um den Erdball. Jedes Jahr fahren diese Lastzüge Millionen von Meilen und verbrauchen entspre chend große Mengen an Treibstoff. Da bereits ein Lastzug zehntausende von Dollar an Treibstoff verbrauchen kann, machen die Treibstoffkosten einen beträchtlichen Teil der Be triebskosten von Speditionsfirmen aus.

Obwohl die Treibstoffkosten beträchtlich sind, sind die zur Steuerung und Überwachung des Treibstoffverbrauchs eingesetzten Verfahren seit vielen Jahren unverändert geblieben. Im Allgemeinen führt der Fahrer eines jeden Lastzuges einer Flotte von Hand ein Logbuch, in dem die Menge des gekauften Treibstoffs, die Treibstoffkosten und die zwischen den Stops zum Wiederauftanken gefahren Meilen aufgeführt sind. Der Fahrer macht außerdem unabhängige Entscheidungen, wo und wie der Lastzug wiederaufzutanken ist. Manuelle Verfahren wie diese ermöglichen zwar eine gewisse Überwachung und Steuerung des Treibstoffverbrauchs, sind aber Änderungen unterworfen, die unweigerlich mit Menschen zusammenhängen. Fahrer können vergessen, Logeinbucheinträge zu machen, oder geben Informationen falsch an. Des Weiteren ist es wahrscheinlich, dass die Fahrer auf zufällige Art und Weise auftanken. Einige Fahrer tanken wieder auf, wenn der Treibstoffpegel einen Pegel wie beispielsweise einen Viertel eines Tanks erreicht, andere, wenn der Pegel einen anderen Pegel wie beispielsweise ein Achtel eines Tanks erreicht. Außerdem ist es un wahrscheinlich, dass die Fahrer Informationen über den derzeitigen Treibstoffpreis an Tankstellen entlang ihrer Route haben. Ohne diese Informationen ist es wahrscheinlich, dass Treibstoff zu einem Preis gekauft wird, der höher als der niedrigstmögliche Preis ist.

Ein weiteres Problem der manuellen Verfahren, wie sie oben beschrieben sind, ist ihre Ab hängigkeit von Daten der analogen Treibstoffpegelsensoren. Die meisten analogen Treib stoffsensoren sind elektromechanische Schwimmervorrichtungen, die zumindest zwei Nachteile aufweisen. Zunächst müssen sie gemäß der Größe des Tanks, in dem sie einge baut sind, kalibriert werden. Dann bieten sie oft nur ungenaue Ablesungen aufgrund von Änderungen in der Ausrichtung des Tanks, wie sie beispielsweise bei Steigungen oder beim Fahren des Fahrzeugs über Unebenheiten auftreten. Natürlich bieten diese Vorrich tung nur eine Informationsart, nämlich eine Messung der Prozentzahl des Treibstoffs, der im Tank verbleibt, wie beispielsweise F, ¾ ½ ¼, E. Informationen, beispielsweise über die tatsächliche Zahl der Gallonen, die im Tank verbleiben, oder die Anzahl der Meilen, bis der Tank leer ist, werden nicht bereitgestellt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Folglich besteht Bedarf an einem System, das den Treibstoffverbrauch überwacht, das In formationen über den Treibstoffverbrauch bereitstellt und Entscheidungen über das Wie derauftanken für den Fahrer trifft, um den Kauf von Treibstoff und dessen Verbrauch zu op timieren.

Die vorliegende Erfindung sieht ein System zur Überwachung des Treibstoffverbrauchs und zur Optimierung des Wiederauftanken eines Fahrzeugs vor. Das System umfasst einen Treibstoffpegelsensor, der ausgestaltet ist, an einem Treibstofftank angebracht zu werden. Der Treibstoffpegelsensor weist einen Wandler, wie beispielsweise einen Ultraschallwand ler, auf, um ein Abstandssignal zu erzeugen, das den Abstand zwischen dem Sensor und der Treibstoffoberfläche im Treibstofftank repräsentiert. Ein Prozessor ist mit dem Fühler verbunden und programmiert, das Abstandssignal in eine Prozentzahl eines Kapazitätssig nals umzuwandeln, das Treibstoffvolumen im Treibstofftank zu berechnen und eine Nach richt zu erzeugen, die Informationen bezüglich des Treibstoffvolumens im Treibstofftank umfasst.

Der Prozessor des Treibstoffpegelsensors ist mit einem Fahrzeuginformationssystem ge koppelt, das Informations-Busse und -module umfassen kann, wie beispielsweise einen Bordcomputer. Das Fahrzeuginformationssystem versorgt den Prozessor mit verschiede nen Daten einschließlich der vom Fahrzeug zurückgelegten Distanz. Der Prozessor ist über ein Netzwerk mit einem Treibstoffoptimierungsserver verbunden, der einen optimalen Ort zum Wiederauftanken des Treibstofftanks berechnet, wobei die durch den Treibstoffpegel sensor erzeugte Nachricht, die durch das Fahrzeuginformationssystem bereitgestellten Daten und Informationen, die dieser von einer Dienstleistung zur Bereitstellung eines Treib stoffpreises in Abhängigkeit von einem Ort empfängt, und ein Melde-Terminal verwendet werden. Der Treibstoffoptimierungsserver überträgt den optimalen Ort zum Wiederauftan ken an das Fahrzeuginformationssystem und ein mit dem Fahrzeuginformationssystem verbundenes Display oder einen mit dem Fahrzeuginformationssystem verbundener Com puter, stellt dann die Wiederauftank-Information dar, um den Fahrer zu informieren, wann und wo wiederaufgetankt wird. Vom Fahrzeug kann an das Melde-Terminal auch andere, nicht auf den Treibstoff bezogene Information (wie beispielsweise Betriebsdaten des Motors vom J1587-Bus) übertragen werden, um die Planung von routinemäßigen Wartungsarbei tungen oder die Erfassung von sich anbahnenden Motorproblemen zu ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Rechenleistung ermöglicht die Erzeugung von einer großen Anzahl anderer Arten von nicht mit dem Treibstoff verbunden Informationen. Beispielsweise kann der Prozessor programmiert sein, ein Signal zu berechnen, das die Anzahl der Meilen bis zum leeren Tank anzeigt (im Folgenden "Meilen-bis-Leer-Signal"), und dieses Meilen-bis- Leer-Signal sowohl an das Melde-Terminal als auch an den Fahrzeugführer auszugeben. Diese Art der Information bietet den Fahrern größere Flexibilität, um ihre Stops zum Wie derauftanken zu planen, als dies bei normalen Treibstoffmesssystemen möglich ist, die im Allgemeinen nur die Menge des im Tank verbleibenden Treibstoffs an einem analogen, am Fahrzeug angebrachten Pegelmesser darstellen.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, dass sie mit dem Treibstoff im Zu sammenhang bestehende Information mit einem zuvor nicht erreichten Maß an Genauigkeit misst und berechnet. Der im System verwendete Treibstoffpegelsensor kann einen von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Filter umfassen, um die Auswirkungen von stehen den Wellen im Treibstofftank, die durch die Bewegung des Fahrzeugs erzeugt werden, zu verringern. Ein weiteres interessantes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, dass sie automatisch die Größe des Treibstofftanks berechnen kann, mit dem sie verwendet wird.

Von der erfindungsgemäßen Lehre sind mehrere Verfahren umfasst. Eines dieser Verfah ren betrifft ein Verfahren zur Berechnung eines Meilen-bis-Leer-Wertes für einen Treib stofftank in einem Fahrzeug. Gemäß dem Verfahren wird ein Prozentwert eines Fassungs wertes von einem Treibstoffpegelsensor, der am Treibstofftank angebracht ist, eingelesen. Ein im Sensor vorprogrammierter Wert des gesamten Treibstofffassungsvermögens wird vom Speicher ausgelesen. Alternativ berechnet der Sensor einen Wert für das Gesamtfas sungsvermögen an Treibstoff. Dann wird ein Treibstoff-Wirtschaftlichkeitswert oder -Verbrauchswert berechnet. Durch Multiplikation des Prozentwertes des Wertes des Fas sungsvermögens mit dem Wert des Gesamtfassungsvermögens an Treibstoff wird ein Wert für den restlichen Treibstoff bestimmt. Schließlich wird ein Meilen-bis-Leer-Wert durch Mul tiplikation des Wertes für den verbleibenden Treibstoff durch den Treibstoff-Wirtschaftlich keitswert bestimmt. Unter Verwendung anderer erfindungsgemäßer Verfahren kann ein Meilen-bis-Leer-Wert in Abhängigkeit von der vom Fahrzeug zurückgelegten Strecke be stimmt werden. Andere Verfahren betreffen die Berechnung der Größe des Treibstofftanks basierend auf der vom Fahrzeug zurückgelegten Strecke oder den relativen Stunden des Treibstoffverbrauchs und der Treibstoffdurchflussrate. Zusätzliche Verfahren, wie sie erfin dungsgemäß gelehrt sind, umfassen die Bestimmung der Stunden, bis der Tank leer ist, die Identifikation einer Leckage im Tank und die Bestimmung von Betrug beim Wiederauftan ken.

Diese und andere Merkmale der Erfindung werden beim Studium der folgenden, genauen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen der Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie sie unten beschrieben sind, klar.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Treibstoffoptimierungssystems als ein Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des Treibstoffop timierungssystems.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des Treibstoffop timierungssystems.

Fig. 3A zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des Treibstoffop timierungssystems.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Treibstoffpegelsensors als Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht des Treibstoffpegelsensors der Fig. 4 entlang der Linie 5-5.

Fig. 6 zeigt ein Blockdiagramm des Steuerschaltkreises für den Treibstoffpegelsensor der Fig. 4 und 5.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung der Messung, wie sie durch den Treibstoff sensor der Fig. 4 und 5 stattfindet.

Fig. 8 zeigt ein Schaltdiagramm des Mikro-Kontrollers, der in Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 8A zeigt ein Schaltdiagramm des analogen äußeren Steuerkreis, wie er in Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 8B zeigt ein Schaltkreisdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels des in Fig. 6 dargestellten Mikro-Kontrollers.

Fig. 8C zeigt ein Schaltdiagramm des zweiten Ausführungsbeispiels des analogen, äu ßeren Schaltkreises, wie er in Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 8D zeigt ein Schaltkreisdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels des Prozes sors, wie er in Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 9 zeigt ein Flussdiagramm der Top-Level-Architektur der Software, wie sie auf dem Prozessor des Treibstoffpegelsensors der Fig. 4 und 5 läuft.

Fig. 10 zeigt ein Flussdiagramm der Startsequenz, wie sie durch die Software des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 11 zeigt ein Flussdiagramm des Kalibrationsprozessors, wie er durch die Software des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 11A zeigt ein Flussdiagramm des Fehlerbehandlungsprozesses, wie er durch die Software des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 12 zeigt ein Flussdiagramm des Hintergrundprozesses, wie er durch die Software des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 13 zeigt ein Flussdiagramm der Befehlsverarbeitung, wie sie durch die Software des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 14 zeigt ein Flussdiagramm der Interruptverarbeitungsroutine, wie sie durch die Software des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 15 zeigt ein Flussdiagramm der Routine zum Aussenden und Empfangen von Im pulsen, wie sie durch die Software des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 16 zeigt ein Flussdiagramm der Wartungsprozedur, wie sie durch die Software des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 17 zeigt ein Flussdiagramm der Medianfilterung, wie sie durch die Software des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 18 zeigt ein Flussdiagramm der Filterung mit Finiterimpulsantwort, wie sie durch die Software des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 19 zeigt ein Flussdiagramm des Konvertierungsprozesses, wie er durch die Soft ware des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 20 zeigt ein Flussdiagramm des Nachrichtenübertragungsprozesses, wie er durch die Software des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 21 zeigt ein Flussdiagramm der Temperaturverarbeitung, wie sie durch die Soft ware des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 22 zeigt ein Flussdiagramm der Busübertragungsprozedur, wie sie durch die Soft ware des Treibstoffpegelsensors ausgeführt wird.

Fig. 23 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, die ausge bildet ist, betrügerische Wiederbetankungen zu überwachen.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ein System 25, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, ist in Fig. 1 gezeigt. Das System umfasst ein Fahrzeug 27 (wie beispielsweise ein als Zugmaschine ausgebil deter Lastwagen), das mit einem Treibstoffsensor 29 und einem Fahrzeuginformationssys tem 31 ausgestattet ist. Im Folgenden bezieht sich der Ausdruck Fahrzeuginformations system auf die Sensoren, Prozessoren und Datenverbindungen im Fahrzeug 27. Beispiels weise kann ein modernes Fahrzeug Bremssensoren, Motorsensoren, Getriebesensoren, andere Sensoren und eine GPS-(global positioning system)-Einheit aufweisen. Jede dieser Vorrichtungen kann mit Steuereinheiten oder Modulen in Verbindung stehen, die ausgebil det sind, verschiedene Aspekte des Fahrzeugbetriebs über einen Fahrzeugbus oder ein Fahrzeugnetzwerk zu steuern oder zu überwachen. Die Module können miteinander über denselben Bus oder dasselbe Netzwerk kommunizieren. Vorzugsweise ist die Erfindung kompatibel mit derzeitigen Bus- und Netzwerkkommunikationsschemata, so dass sie Infor mationen mit dem Fahrzeuginformationssystem austauschen kann. Da es offensichtlich ist, dass die Kommunikationssysteme sich in Zukunft ändern werden, ist es vorgesehen, dass die Erfindung durch den Durchschnittsfachmann so auf den neusten Stand gebracht wird, dass sie mit diesen Verbesserungen zusammenarbeitet. Da des Weiteren die Technologie hinter den Fahrzeuginformationssystemen bekannt ist, werden die Details des Fahrzeugin formationssystems 31 nicht genauer erläutert.

Das Fahrzeuginformationssystem 31 ist mit einem elektronischen Armaturendisplay 33 und mit einem im Sender/Empfänger oder Transponder 34 verbunden. Der Transponder 34 ist mit einem Netzwerk 35, wie beispielsweise einem Satellitennetzwerk, verbunden. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst das Netzwerk 35 eine Bodenstation 36 und Nachrichtenzentrum 37. Das Nachrichtenzentrum 37 empfängt Informationen vom Treibstoffpegelsensor 29 und dem Fahrzeuginformationssystem 31 des Fahrzeugs 27 über das Netzwerk 35. Das Nach richtenzentrum 37 gibt die Informationen, wie beispielsweise den Fahrzeugstatus und den Ort des Fahrzeugs an ein Melde-Terminal 39 über ein zweites Netzwerk 38 weiter. Im Fol genden wird der Ausdruck "Melde-Terminal" verwendet, um einen Knoten oder einen Ort zu bezeichnen, der unabhängig von seiner körperlichen Ausgestaltung in der Lage ist, die hierin beschriebenen Funktionen, die mit einem Melde-Terminal (dispatch terminal) verbun den sind, auszuführen. Das Melde-Terminal 39 kann einem tatsächlichen Melde-Terminal einer Speditionsfirma entsprechen, der Ausdruck ist aber nicht auf ein solches spezielles Beispiel beschränkt.

Das Nachrichtenzentrum 37 gibt außerdem Informationen wie Treibstoffmenge, Ort, Treib stoffverbrauch und Größe des Treibstofftanks an einen Treibstoffoptimierungsserver 41 ü ber ein drittes Netzwerk 42 weiter. Das Melde-Terminal 39 bestimmt die Weginformationen des Fahrzeugs basierend auf der Information, die es vom Nachrichtenzentrum 37 emp fängt. Der Treibstoffoptimierungsserver 41 empfängt Weginformationen vom Melde- Terminal 39 über ein viertes Netzwerk 43. Der Treibstoffoptimierungsserver 41 empfängt außerdem Informationen über die Abhängigkeit des Treibstoffpreises vom Ort über ein fünftes Netzwerk 45 von einem oder mehreren Dienstleistern 46 und 47 für die Abhängig keit des Treibstoffpreises vom Ort, wie beispielsweise von Opis Transportation über ihre Seite unter www.opisretaildiesel.com. Es ist anzumerken, dass das zweite Netzwerk 38, das dritte Netzwerk 42, das vierte Netzwerk 43 und das fünfte Netzwerk 45 allgemein Kommunikationsverbindungen bezeichnen und telefonische, drahtlose, internetbasierende und verschiedene andere Verbindungseinrichtungen umfassen.

Zusätzlich zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Erfindung in vielen alternativen Formen ausgebildet sein. Ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Anstelle eines satellitengestützten Kommunikationssystems verwendet das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ein zelluläres oder drahtloses Kommunikationssystem. Insbesondere ist das Fahrzeug 27 mit einem Fahrzeug-PC (Computer) und einer elektroni schen Armatureneinheit 50 ausgestattet, die vorzugsweise mit einem GPS-Navigations system ausgestattet ist, sowie mit einem zellulären Modem 51, das mit einem zellulären System 52 verbunden ist. Das zelluläre System 52 ist mit einem Internetserviceprovider ("ISP") 53 verbunden. Der Treibstoffoptimierungsserver 41 und der ISP 53 tauschen Infor mationen über eine Verbindung 54 aus. Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Funktionalität des Treibstoffoptimierungsservers im Melde- Terminal 39 vorgesehen ist. Fig. 3A zeigt ein Ausführungsbeispiel, das die Merkmale der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert.

Unabhängig von der verwendeten Konfiguration ist das System 25 dazu bestimmt, Informa tionen zu sammeln, die den Treibstoffpegel in einem Treibstofftank (nicht gezeigt) des Fahrzeugs unter Verwendung des Treibstoffpegelsensors 29 betreffen. Der Treibstoffpegel sensor 29 legt diese Information auf einen Fahrzeugbus und die Information wird an andere Komponenten im System weitergeleitet. Insbesondere überwacht der Treibstoffoptimie rungsserver 41 das Fahrzeug 27 hinsichtlich einer Nachricht über einen geringen Treib stoffstand und überwacht das Melde-Terminal 39 hinsichtlich eines Versendebefehls. Als Antwort auf eine dieser Nachrichten fragt das System den Treibstoffpegelsensor 29 nach Informationen über das Fassungsvermögen des Tanks, der Treibstoffmenge und des Treib stoffverbrauchs ab. Basierend auf der vom Treibstoffpegelsensor bereitgestellten Informati on, der derzeitigen, vom Melde-Terminal 39 erzeugten Versenderoutine, der Information ü ber den Treibstoffpreis vom Serviceprovider 46 oder 47 für die Information über den Treib stoffpreis in Abhängigkeit vom Ort, der Information über die Steuer und Informationen über bevorzugte Einstellungen erarbeitet der Treibstoffoptimierungsserver 41 einen optimalen Wegeplan, den Ort oder die Orte der Wiederbetankung, die Wiederbetankungsmenge und eine Richtungsliste (oder Fahrrichtungsliste) für den Führer des Fahrzeugs 27. Die Liste dieser Informationen wird an das Fahrzeug 27 übertragen und auf dem Armaturenbrett oder dem Display des Fahrzeug-PCs zur Betrachtung durch den Fahrer dargestellt. Im Folgen den wird eine Vielzahl weiterer Gesichtspunkte und Vorteile des Systems 25 angesprochen.

Wie mit Bezug auf die Fig. 4 und 5 am besten erkannt wird, umfasst der Treibstoffpegel sensor 29 ein Hauptgehäuse 60, das eine Schaltkreis- oder Leiterkartenanordnung 62 mit einem Prozessor (weiter unten beschrieben) enthält. Der Prozessor kommuniziert (sendet und empfängt Informationen) mit dem Fahrzeuginformationssystem 31 über eine Kabelan ordnung 64, die durch eine Öffnung 66 des Hauptgehäuses 60 geführt ist. Das Hauptge häuse 60 ist auf einem Sockelgehäuse 68 angebracht, welches einen Fühler 70 hält, der mit dem Prozessor (unten beschrieben) auf der Schaltkreiskartenanordnung 62 über eine Verbindungsleitung 72 verbunden ist. Das Sockelgehäuse ist ausgestaltet, in eine Öffnung im Treibstofftank (nicht gezeigt) des Fahrzeugs eingesetzt zu werden und umfasst eine Tankdichtung 74, um eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen der Öffnung und dem Sensor 29 sicherzustellen.

Die Hauptfunktion des Treibstoffpegelsensors besteht darin, die Menge an Treibstoff zu bestimmen, die im Treibstofftank des Fahrzeugs 27 verblieben ist. Eine Schaltkreisanord nung oder ein Schaltkreissystem 90 innerhalb des Sensors, der dies und andere Aufgaben erreicht, ist in Fig. 6 dargestellt. Das System 90 umfasst einen Mikro-Kontroller oder Pro zessor 92 (der, obwohl nicht gezeigt, an der Schaltkreiskartenanordnung 62 angebracht ist). Der Prozessor 92 sendet ein Befehlssignal zum einem Sender 94. Der Sender wieder um sendet ein Impulssignal an den Wandler 70, der das elektrische Impulssignal in einen kurzen Schallimpuls PS (Fig. 7) wandelt. Wie mit Bezug auf Fig. 7 am besten zu sehen ist, wird der Schallimpuls PS von der Oberfläche S des Treibstoffes im Treibstofftank (nicht ge zeigt) des Fahrzeugs 27 reflektiert. Die Rückstrahlung des Schallimpulses wird durch einen Empfänger 96 (Fig. 6) aufgenommen und die von dem Schall für diesen Weg benötigte Zeit, im Folgenden als "Flugzeit" (time of flight; TOF) bezeichnet, wird durch den Prozessor 92 aufgenommen. Wie weiter unten genauer diskutiert wird, verarbeitet der Prozessor 92 die TOF-Messung und erzeugt auf den Leitungen 98, die mit dem Fahrzeuginformations system 31 verbunden sind, ein digitales Ausgangssignal. Letztlich wird das Ausgangssignal als Nachricht oder als Nachrichten zum Melde-Terminal 39 übertragen. Der Prozessor 92 erzeugt außerdem ein Signal, vorzugsweise ein pulsweitenmoduliertes Signal (ein PWM- Signal), das den Treibstoffpegel im Treibstofftank repräsentiert. Dieses Signal wird entlang der Verbindung 100 zu einem Verstärker 104 gesendet, der einen normalen, analogen Treibstoffpegelanzeiger (nicht gezeigt) antreibt. Das System 90 wird mittels einer Energie versorgung 106, die über ein Interferenzfilter 108 elektrische Energie an die Systemkompo nenten zuführt, versorgt.

Der Prozessor 92 kann in einer Vielzahl von Formen realisiert werden. Natürlich besteht die Hauptfunktion des Prozessors darin, Software auszuführen, die die gewünschten Treib stoffberechnungen ausführt und mit anderen Vorrichtungen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs kommuniziert. Vorzugsweise ist der Prozessor auf einfache und kostengünstige Weise ausgestaltet.

Eine Form des Prozessors 92 ist in Fig. 8 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet der Prozessor einen Echosignal- oder ersten Sub-Prozessor 110. Der erste Sub-Prozessor 110, der weiter unten genauer beschrieben wird, sendet ein Befehlssignal aus, das den Sender 94 über die Triggerleitung antreibt, und empfängt ein Signal vom Empfänger 96 ü ber die Erfassungsleitung DET. Wie in Fig. 8A gezeigt ist, wird der Triggerbefehl an einen Treiberschaltkreis 112 für einen Transformator ausgegeben, der einen Transformator 113 steuert. Der Treiberschaltkreis 112 für den Transformator erzeugt ein Spannungssignal ü ber die erste Spule des Transformators 113. Das Spannungssignal wird über die zweite Spule auftransformiert und durch einen Gleichrichter 113A rektifiziert sowie an den Wandler über Knoten A1 und A2 ausgegeben. Das Echosignal vom Wandler wird an einen Vorver stärker 114 ausgegeben, der geeignete Eingangs- und Ausgangsimpedanzen vorsieht, und nochmals durch einen Endverstärker 115 verstärkt. Der Ausgang des Endverstärkers 114 wird durch eine Gleichrichtvorrichtung 115A rektifiziert und an einen Demodulator und De tektor 116 weitergeleitet. Der Demodulator und Detektor 116 gibt über die DET-Leitung vom Wandler an den Prozessor 92 ein Erfassungssignal aus, das das Echosignal repräsentiert. Zusätzlich zum Empfang des Erfassungssignals über die DET-Leitung empfängt der Sub- Prozessor 110 (Fig. 8) ein Rückstellungssignal von einem zweiten Sub-Prozessor (im Fol genden beschrieben) über die Leitung CRESET (Fig. 8). Die Kalibrationsdaten werden von einem Speicher 118 ausgelesen. Ein Temperatursensor 119 erzeugt Temperaturdaten, um dem Sub-Prozessor 110 zu ermöglichen, Änderungen in der Schaltgeschwindigkeit auf grund von Schwankungen in der Umgebungstemperatur zu berücksichtigen. Durch die Be rücksichtigung der Temperaturänderungen kann der Sub-Prozessor 110 genau die TOF- Messung durchführen. Zusätzliche Informationen, einschließlich des Eingangssignals be züglich der Größe des Fahrzeugtanks kann durch die wahlweisen Leitungen SEL1-SEL3 empfangen werden.

Wenn der erste Sub-Prozessor 110 zurückgesetzt und kalibriert ist und seine Eingangsda ten empfangen hat, führt der Sub-Prozessor 110 eine Routine zur Verarbeitung des Echo signals aus und erzeugt ein Signal über den Prozentwert des Fassungsvermögens an den Leitungen DAT0-DAT9. Das Signal der Prozentzahl des Fassungsvermögens, das über die Leitungen DAT0-DAT9 ausgesendet wird, wird durch eine Person oder einen zweiten Sub- Prozessor 120 verarbeitet. Der zweite Sub-Prozessor 120 empfängt Befehle zum Zurück setzen (reset) von einer Reset-Steuereinheit 121. Der zweite Sub-Prozessor kann außer dem an einer Programmierungsstation für das Fahrzeug oder mittels einer anderen Einga bevorrichtung mit Informationen, wie beispielsweise der Größe des Treibstofftanks des Fahrzeugs und der Ausgestaltung der analogen Treibstoffpegelanzeige des Fahrzeugs, programmiert sein. Der zweite Sub-Prozessor 120 speichert diese Informationen in einem Speicher 122, um sie in nachfolgenden Berechnungen zu verwenden. Diese Berechnungen umfassen die Umwandlung der Information über die Prozentzahl des Fassungsvermögens, die vom ersten Sub-Prozessor empfangen wurde, in andere Werte, wie beispielsweise die Zahl der Gallonen, die im Tank verbleiben. Die Berechnungen umfassen außerdem die Er zeugung eines geeigneten Signals, um eine analoge Treibstoffpegelanzeige anzutreiben. Der zweite Sub-Prozessor 120 gibt ein analoges Antriebssignal für die Treibstoffpegelan zeige über die Leitung REO/ALE aus und erzeugt einen digitalen Ausgang auf der Leitung RA5/TX/CK. Der digitale Ausgang wird nachfolgend codiert (vorzugsweise für Kommunika tionsleitungen des RS485-Typs) mittels eines Encoders/Decoders oder Treibers 124. Der Treiber 124 erzeugt ein Ausgangssignal auf der Leitung ˆDO/R und empfängt Eingangssig nale auf der Leitung DO/R. Die Leitungen ˆDO/R und DO/R werden zur Kommunikation ü ber den Datenbus im Fahrzeuginformationssystem 31 mit dem Wandler 34 oder dem Fahr zeug-PC 50 verwendet, je nach Bedarf. Der Prozessor 92, wie er in Fig. 8 dargestellt ist, und die in der Fig. 8A gezeigten Treiber- und Erfassungskomponenten werden durch eine herkömmlich aufgebaute Energieversorgung (nicht gezeigt) versorgt.

Obwohl die in den Fig. 8 und 8A dargestellten Ausgestaltungen funktionsfähig sind, glauben die Erfinder, dass ein verbessertes System unter Verwendung anderer Komponenten er halten werden kann. Beispielsweise ist in den Fig. 8B und 8C eine erste, abgeänderte Ver sion des Systems 90 gezeigt. Fig. 8B zeigt ein Ausführungsbeispiel des Prozessors, bei dem der Sub-Prozessor 120 mit einer Taktgeschwindigkeit von 33 MHz betrieben wird, wo durch der 16-MHz-Oszillator, der in dem Fig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel verwen det wird, nicht mehr benötigt wird. Fig. 8C zeigt eine abgeänderte Version des Treibers für den Wandler, bei dem der Vorverstärker und der Endverstärker jeweils aus einer Hälfte ei nes Rechenverstärkers besteht. Fig. 8D zeigt eine zweite abgeänderte Version des Sys tems 90. In Fig. 8D sind die Sub-Prozessoren 110 und 120 auf einer einzigen Platine 140 realisiert, wie beispielsweise einem PIC17C44 von Microchip Technology, Inc. Das in Fig. 8D gezeigte Ausführungsbeispiel kann mit dem in Fig. 8C gezeigten Wandlertreiber reali siert werden.

Unabhängig von der Hardware, die zur Realisierung des Systems 90 verwendet wird, blei ben die Funktionen des Systems im Wesentlichen die gleichen. Entsprechend wird im Rest der Beschreibung der Erfindung das in den Fig. 8 und 8A dargestellte Ausführungsbeispiel erläutert, wobei der Softwarearchitektur, die auf den Sub-Prozessoren 110 und 120 instal liert ist, besondere Aufmerksamkeit geschenkt wird. Es ist anzumerken, dass ein Durch schnittsfachmann die im Folgenden beschriebene Software ohne weiteres abändern kann, damit sie auf dem Ausführungsbeispiel mit einem einzelnen Chip, wie es in der Fig. 8D ge zeigt ist, laufen kann.

Wie am besten mit Bezug auf Fig. 9 zu erkennen ist, empfängt der Prozessor 92, wie er durch die Sub-Prozessoren 110 und 120 dargestellt ist, beispielsweise Eingangssignale in der Form von Reset-Befehlen, von Erfassungssignalen vom Wandler 70, von Eingangssig nalen betreffend die Ausgestaltung des Tanks (wie beispielsweise wahlweise Durchgangs leitungen), Temperaturdaten und Kalibrationsdaten. Nach der Verarbeitung dieser Daten erzeugt der Prozessor 90 ein Signal, um einen analogen Treibstoffpegelanzeiger anzutrei ben und ein Nachrichtensignal mit Informationen über den Treibstoffpegel zu erzeugen, das an den Optimierungsserver 41 nach Auftreten eines Versendebefehls vom Melde-Terminal 39 oder in einem Zustand mit niedrigem Treibstoffpegel ausgegeben wird. Das Verfahren beginnt im Sub-Prozessor 110 mit einem Initialisierungsschritt 200, bei dem das System gestartet wird. Nach dem Initialisierungsschritt 200 wird eine Hintergrundprozedur 205 und eine Vordergrundprozedur 210 ausgeführt.

Der Initialisierungsschritt 200 umfasst eine Prozedur zum Zurücksetzen der Hardware, die mit der Initialisierung des Prozessors bei 215 beginnt. Die wahlweisen Leitungen (bei spielsweise SEL C) werden bei 217 eingelesen, um zu bestimmen, ob sich der Prozessor 92 im Wartungsbetrieb befindet. Wenn sich der Prozessor 92 im Wartungsbetrieb befindet, wird der Prozessor zusätzlich zur Durchführung einer Messung einen Wartungsbefehl ver arbeiten. Das Einlesen der Kalibrationsdaten geschieht bei 219. Wie am besten durch Be zug auf die Fig. 11 zu erkennen ist, werden die Kalibrationsdaten aus dem Speicher bei 219A heruntergeladen und bezüglich ihrer Gültigkeit bei 219B kontrolliert. Wenn die Ka librationsdaten gültig sind, werden sie im RAM bei 219C gespeichert. Wenn die Kalibrati onsdaten ungültig oder anderweitig fehlerhaft sind, führt der Sub-Prozessor 110 eine Fehlerbehandlungsroutine 221 aus (Fig. 11A). Zunächst setzt der Sub-Prozessor 110 den Interrupt des Taktgebers bei 221A außer Kraft. Dann sendet er einen Fehlercode an die se rielle Schnittstelle (wie im Schritt 221B gezeigt ist), um diesen an ein Peripheriegerät aus zugeben. Schließlich wartet der Sub-Prozessor auf eine Auszeit des Überwachungspro gramms (watchdog) bei 221C und beginnt wieder mit der Initialisierung. Wenn die Kalibrati onsdaten geladen sind, wird im Schritt 221 eine Diagnostikkontrolle durchgeführt. Die Sys temzeitgeber werden im Schritt 223 initialisiert (Fig. 10). Dann läuft die Hintergrundprozedur 205 weiter.

Wie am besten mit Bezug auf die Fig. 12 und 13 zu erkennen ist, umfasst die Hintergrund prozedur 205 bei 230 die Decodierbefehle. Über die Wahlleitungen (beispielsweise SEL C) werden durch einen Benutzer Befehlssignale für diagnostische und andere Wartungszwe cke durchgeleitet, wenn dies gewünscht wird. Die Software unterstützt mehrere Befehle, wie beispielsweise einen Befehl 232 zum Lesen des Speichers, der das Lesen von Daten bei 234 und das Kopieren der Daten zu einem seriellen Übertragungspuffer bei 236 um fasst. Typischerweise wird dieser Befehl verwendet, um gespeicherte TOF-Messungen, Temperaturmessungen und Kalibrationsparameter auszulesen. Die Software unterstützt außerdem einen Befehl 238 zum Schreiben in den Speicher, der das Kopieren von Daten zum Speicher bei 240 und dann das Schreiben in den Schreiben bei 242 umfasst. Ein Be fehl 246 zum Senden der Softwarenummer unterstützt das die debugging und andere pro grammmehrtechnische Wartungsarbeiten. Ein Wartungsbefehl 248 unterstützt, wie der Name bereits andeutet, Wartungsarbeiten. Der Prozessor 92 muss eine Erlaubnisnachricht 249 (enable message) erhalten, bevor eine Wartung ausgeführt werden kann. Ein Abbruch signal 250 (disable message) wird benutzt, um die Wartungsarbeiten zu beenden.

Das System 90 ist so ausgebildet, dass in periodischen Zeitabständen, wie beispielsweise alle 12,5 Millisekunden im Vordergrund ein Service-Interrupt auftritt. Wenn der Interrupt be endet ist, geht die Hintergrundprozedur 205 weiter. Jedes Mal, wenn ein Interrupt auftritt, wird die Vordergrundprozedur ausgeführt. Die Vordergrundprozedur 210 beinhaltet vier Unterzyklen 260, 262, 264 und 266 (Fig. 14). Beim ersten Interrupt im Schritt 270 (d. h., beim Beginn des Subzyklus 260), kompensiert der Prozessor 92 Temperaturänderungen, der Wandler wird instruiert, eine sich ändernde Impulsfolge auszusenden, der Prozessor 92 decodiert die empfangenen Echos und eine TOF-Messung wird aufgenommen. Wie in der Fig. 15 zu sehen ist, beinhaltet das Senden und Empfangen eines Impuls das Starten des Impulszeitnehmers bei 270A, das Senden eines veränderlichen Impulszuges an den Wandler bei 270B, das Warten auf ein Echo bei 270C und die Aufnahme einer verstriche nen Zeit bei 270D. Die Erzeugung einer Schallwelle und die Erfassung eines Echos kann so erfolgen, dass Nahfeldmessungen möglich sind. Wenn die Nahfeldbedingungen berück sichtigt werden, werden die Amplitude, die Anzahl und die Frequenz der Treiberimpulse eingestellt, um die Änderungen von Teil zu Teil, die Umgebungsbedingungen (beispielswei se Temperatur und Feuchtigkeit) und die Zusammensetzung des Ziels zu kompensieren. Die Erfassung zur Decodierung der Echos wird durch Kompensation der Nachhallzeit des Wandlers und durch Bestimmung des Zeitunterschieds zwischen benachbarten Echos er reicht. Wenn die TOF-Messung aufgenommen ist, wird eine Wartungsprozedur 272 begon nen, so dass die Informationen vom Sub-Prozessor in einem einfach zu verstehenden For mat, wie beispielsweise RS-232, zur Verfügung stehen, wenn ein Wartungsbefehl (wie bei spielsweise ein Erlaubnisbefehl 244) empfangen wird. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, beinhaltet die Wartungsprozedur Formatierungsschritte 272A-2721, in denen die Tankgröße, Tempe ratur, Tabellenidentifikation, Echozeit, gefilterte Echozeit, Abstand, Prozent des Fassungs vermögens, Anzahl der Echoerfassungen und Informationen über die Temperaturvalidie rung für Wartungs- und Diagnosezwecke formatiert werden. Wenn die Wartungsprozedur beendet ist, gibt der Interrupt die Steuerung an den Hintergrundprozessor 205 weiter.

Beim nächsten Interrupt (d. h., dem Subzyklus 262) kann die TOF-Messung im Schritt 280 gefiltert und die Leistung und Frequenz des Impulszuges im Schritt 282 in Übereinstim mung mit den oben erwähnten Hinweisen eingestellt werden. Vorzugsweise findet die Filte rung kontinuierlich statt. Wie am besten mit Bezug auf Fig. 17 zu erkennen ist, beinhaltet das Filtern das Speichern der TOF-Messung bei 284A, das Anfordern der akkumulierten TOF-Messung bei 284B und das Auswählen des Medianwertes aus dem angeforderten Puffer bei 284C. Das Filtern kann außerdem das Konvertieren des TOF-Medians in eine Abstandsmessung im Schritt 286A und das Durchführen einer gewichteten, exponentiellen Multiplikation bei einer vorbestimmten Gruppe von ehemaligen Median-Werten, wie bei spielsweise den letzten 52 Messungen, bei 286B (Fig. 18) umfassen.

Während des dritten Interrupts (d. h., dem Subzyklus 264 in Fig. 14) wird die TOF-Messung oder der gefilterte Wert (wenn eine Filterung verwendet wird) von Zoll oder Inches (der Ab standsmessung) in eine Prozentzahl des Fassungsvermögens konvertiert, wie in Fig. 290 gezeigt ist. Der Konvertierungsprozess (Fig. 19) involviert das Einlesen der Ausgestaltung des Tanks bei 292, das Einlesen von Interpolationswerten aus einer gespeicherten Tabelle bei 294 und das Durchführen einer Interpolation basierend auf der Tankgröße und der TOF- Messung bei 296. Die Prozentzahl der Kapazitätsmenge wird an die zweite Sub- Steuereinheit 110 in einem Übertragungsschritt 300 gesendet (Fig. 14 und 20). Nachfol gend auf den Übertragungsschritt 300 wird die Temperatur bei 302 vom Sensor 112 einge lesen. Wenn die Temperatur eingelesen ist, ist das System bereit, um bei 302B die nächste Temperatur einzulesen (Fig. 21). Nach der Temperaturverarbeitung kontrolliert der Zeitge ber 306 des Überwachungsprogramms die Systemaktivität. Der Zeitgeber 306 des Überwa chungsprogramms setzt den Prozessor 292 außer Kraft und setzt sich selbst zurück, wenn eine Fehlfunktion entdeckt wird.

Wie am besten durch Bezug auf die Fig. 22 zu erkennen ist, verarbeitet der Sub-Prozessor 120 des Weiteren die Prozentzahl der Kapazitätsmenge 290 in Formen, die kompatibel mit analogen Treibstoffpegelanzeigen, dem Fahrzeuginformationssystem 31 und dem Transponder 34 sind.

Der Sub-Prozessor 120 liest bei 320 die Prozentzahl der Kapazitätsmenge 290 ein. Der Sub-Prozessor 120 berechnet bei 322 einen Betriebszyklus und führt dann eine Aktualisie rung des PWM-Ausgangs an die Pegelanzeige bei 324 durch. Gleichzeitig verarbeitet der Sub-Prozessor 120 die Prozentzahl der Erfassungsmenge 290 zur digitalen Verwendung. Insbesondere sammelt der Sub-Prozessor 120 eine Menge von Fassungsmengen über ein vorbestimmtes Zeitintervall, wie beispielsweise 10 Sekunden, und mittelt diese in einen Fil ter 330. Die gefilterte Menge wird dann in ein Format konvertiert, das mit Fahrzeugbus- Protokollen (wie beispielsweise J1587) kompatibel ist, bei 331 und gibt bei 332 dieses an das Fahrzeuginformationssystem 31 unter Verwendung eines Zeitgebers 334 aus. Dann wird bei 336 der Zeitgeber 334 zurückgesetzt.

Die gefilterte Menge wird bei Bedarf auch in ein Format konvertiert, das kompatibel mit der Kommunikationsverbindung mit dem Netzwerk 35 außerhalb des Fahrzeugs ist. Die gefil terte Menge wird bei 340 in einen Binärwert konvertiert und dann zur Kommunikationslei tung (beispielsweise dem Transponder 34) mit entsprechenden Handshake-Protokollen etc. bei 344 übertragen.

Wenn der Sub-Prozessor 120 die Prozentzahl der Kapazitätsmenge 290 berechnet und diese in ein Format konvertiert hat, das kompatibel mit dem Fahrzeugbus und dem Netz werk außerhalb des Fahrzeugs ist, können zusätzliche Berechnungen durchgeführt werden, um zusätzliche Informationen betreffend die Verwendung des Treibstoffs bereitzustellen. Um diese zusätzlichen Berechnungen durchzuführen, muss der Prozessor 92 Informatio nen vom Fahrzeuginformationssystem 31 empfangen oder sammeln, wie beispielsweise die zurückgelegten Meilen oder die Rate des Treibstoffverbrauchs. Der Prozessor 92 kann au ßerdem Fahrzeugidentifizierungsinformationen vom Fahrzeuginformationssystem erhalten, um das Melde-Terminal beim Führen von Aufzeichnungen für eine Vielzahl von Fahrzeugen zu unterstützen. In Abhängigkeit von der Realisierung der Erfindung überträgt der Prozes sor 92 (nach Abfrage durch den Treibstoffoptimierungsserver 41) dann die Prozentzahl der Kapazitätsmenge 290 (geeignet formatiert) und anderer berechneter Werte an das Melde- Terminal. Das Melde-Terminal 39 verwendet die durch den Prozessor 92 bereitgestellte Information, die Informationen vom Dienstleister 46 oder 47 für die Lokalisierung des Treib stoffpreises, von der Fahrzeugposition und von den Richtungsdaten vom Fahrzeuginforma tionssystem 31 und von Algorithmen, die für einen Durchschnittsfachmann eine Bestim mung der optimalen Orte zum Wiederauftanken und andere Nachrichten bestimmen. Die Information zum Wiederauftanken und die Benachrichtigung wird zurück an das Fahrzeug 27 gesendet, um den Fahrer von dem Ort des optimalen Wiederauftankens in Kenntnis zu setzen.

Einen Datenwert, den der Prozessor unter Verwendung der Prozentzahl des Fassungs wertes 290 bestimmt, ist die Wegstrecke, die gefahren werden kann, bis der Treibstofftank leer ist ("Meilen-bis-Leer-Wert"). Der durch den Prozessor ausgeführte Algorithmus läuft wie folgt ab. Der Prozessor 92 liest die Treibstoffkapazität des Tanks oder der Tanks ein, die im Fahrzeug 27 eingebaut sind. (Die Kapazität bzw. das Fassungsvermögen des Treib stofftanks kann in den Prozessor 92 über den Datenbus oder durch verschiedene wahlwei se Leitungen einprogrammiert sein.) Der Prozessor 92 berechnet außerdem einen durch schnittlichen Treibstoffverbrauchswert oder Treibstoffwirtschaftlichkeitswert. Der Treibstoff verbrauchswert wird unter Verwendung eines Datenfilters berechnet, der ein arithmetisches Mittel der Treibstoffmenge verwendet, die über eine kurze Zeitdauer, wie beispielsweise 3 bis 4 Minuten vorliegt. Dadurch können Fehler verringert werden, die mit der Bewegung des Treibstoffs im Tank zusammenhängen. Dann berechnet der Prozessor einen Wert für die Meilen pro Gallone oder für den Treibstoffverbrauchswert, indem der Quotient aus dem Nettounterschied zwischen dem gemessenen, gewichteten Mittel der Treibstoffmenge und dem Nettounterschied eines Wertes für den Gesamtwert eines Fahrzeugs, der vom Fahr zeuginformationssystem erhalten wird, aufgefunden wird. Die der Berechnung zugrundlie gende Zeitdauer für die Bestimmung wird auf eine vorbestimmte Zeit, wie beispielsweise eine Stunde, gesetzt.

Um eine genaue Bestimmung des Treibstoffverbrauchswert zu erhalten, vernachlässigt der Prozessor 92 Daten, die empfangen werden, wenn sich das Fahrzeug 36 im Leerlauf befin det. Der Prozessor vernachlässigt außerdem Daten, die als Ergebnis eines kurzen Fahr wegs des Fahrzeugs, beispielsweise zwanzig Meilen oder weniger, erzeugt werden. Der Prozessor ignoriert außerdem Daten, die als Ergebnis eines minimalen Treibstoffver brauchs erzeugt werden, wie beispielsweise dreieinhalb Gallonen. Vorzugsweise wird der Treibstoffverbrauchswert unter Verwendung eines gewichteten Mittelwertes über sechzehn Punkte berechnet, die sechzehn Stunden Betriebsdauer repräsentieren. Nach der Bestim mung wird der Wert im nichtflüchtigen Speicher zur Verwendung nachfolgend auf Resets gespeichert. Im nächsten Schritt der Berechnung des Meilen-bis-Leer-Wertes erhält der Prozessor 92 eine Nachricht über die Fahrzeugposition und eine Nachricht über die Fahr zeugrichtung vom Fahrzeuginformationssystem (das Fahrzeuginformationssystem kann die Information über die Position und Richtung von einem im Fahrzeug angebrachten GPS- System erhalten). Die Prozentzahl des Kapazitätswertes 290 wird dann durch das Fas sungsvermögen des Treibstofftanks oder der Treibstofftanks im Fahrzeug 27 multipliziert, um einen Wert für den in dem Tank bzw. in den Tanks des Fahrzeugs verbleibenden Treib stoff zu erhalten. Der Wert für den restlichen Treibstoff wird mit dem mittleren Treibstoff verbrauchswert multipliziert, um einen Meilen-bis-Leer-Wert zu erhalten. Die restliche Treibstoffmenge, die Rate des Treibstoffverbrauchs, die Größe des Treibstofftanks, der Treibstoffverbrauchswert und die Informationen über die Fahrzeugposition werden an den Treibstoffoptimierungsserver 41 ausgegeben. Die Fahrzeugposition, der Status des Fahr zeugs und die Prozentzahl des Kapazitätswertes sowie der Meilen-bis-Leer-Wert können auch an das Melde-Terminal ausgegeben werden.

Beim Empfang der Information wählt der Treibstoffoptimierungsserver 41 den Dienstleister für den Treibstoffpreis in Abhängigkeit vom Ort an und wählt die optimale Stelle zum Wie derauftanken basierend auf der Position und Richtung des Fahrzeugs, dem Meilen-bis- Leer-Wert, der Steuerinformation, auf Informationen über Präferenzen (wie beispielsweise eine Präferenz des Fahrers für Autobahnen anstelle von Landstraßen), Vereinbarungen ü ber den Kauf von Treibstoff etc. Der Ort für das optimale Wiederauftanken kann dann für einen Operator am Melde-Terminal dargestellt werden. Der Operator kann dann diese In formation beispielsweise mittels einer Telefonverbindung an das Fahrzeug 27 weiterleiten. Vorzugsweise erzeugt die Treibstoffoptimierungssoftware eine Nachricht, die den Ort für das optimale Auftanken enthält und überträgt diese zurück an das Display 33 an der Ar maturentafel oder den PC 50 des Fahrzeugs ohne Zwischenschaltung eines Menschen. Das Display 30 am Armaturenbrett oder der PC 50 des Fahrzeugs gibt die Stelle zum Wie derauftanken an den Fahrzeugführer aus. Daneben können zusätzliche Informationen dem Fahrer, wenn dies nötig ist, dargestellt werden. Wenn beispielsweise der Prozessor 92 be stimmt, dass sich der Meilen-bis-Leer-Wert unterhalb eines vorbestimmten Pegels, wie bei spielsweise 200 Meilen, befindet, kann an das Display 33 der Armaturentafel oder dem PC 50 des Fahrzeugs eine Warnung über niedrigen Treibstoffstand ausgegeben werden.

Als eine Alternative zum obigen Verfahren kann die Treibstofftankkapazität des Fahrzeugs beim Melde-Terminal eingespeichert sein und der Prozessor 92 kann die Treibstofftankka pazität periodisch vom Melde-Terminal 39 abfragen. Dadurch muss nicht mehr jedes Sys tem 90 einzeln programmiert werden, wenn es in ein Fahrzeug eingebaut wird. Zur Installa tion des Melde-Terminals ist jedoch nach wie vor ein Vorprogrammierungsschritt erforder lich und oftmals wird jedes Mal, wenn die Treibstoffkapazität durch den Prozessor 92 vom Melde-Terminal abgefragt wird, eine Kommunikationsgebühr fällig.

Um die Probleme zu vermeiden, wie sie mit der Abfrage der Tankkapazität in den oben er läuterten Algorithmen verbunden sind, kann der Prozessor 92 programmiert sein, den Mei len-bis-Leer-Wert unter Verwendung eines ratiometrischen, auf Verhältniswerten basieren den, Verfahrens zu berechnen. Insbesondere kann die Prozentzahl des Kapazitätswertes 290 und eine vom Fahrzeug zurückgelegte Gesamtstrecke vom Fahrzeuginformationssys tem verwendet werden, um den Meilen-bis-Leer-Wert zu erhalten. Die unten angegebene Tabelle 1 stellt die notwendigen Berechnungen dar.

Tabelle 1

Wie bei den ersten beiden hier beschriebenen Algorithmen sendet der Prozessor 92 den Meilen-bis-Leer-Wert über den Fahrzeugbus, wenn dieser Wert berechnet ist, und teilt die sen Wert (zusammen mit anderer Information, die vom Fahrzeuginformationssystem erhal ten wurde) an das Melde-Terminal mit. Das Melde-Terminal entscheidet dann den Ort für die optimale Wiederauftankung und dieser Ort wird dann zurück an das Fahrzeug 92 ge sendet. Der Prozessor 92 bestimmt auch, ob der Meilen-bis-Leer-Wert unterhalb eines vor bestimmten Pegels sinkt. Wenn dies der Fall ist, sendet der Prozessor 92 eine Warnungs nachricht an das Display 33 in der Armaturentafel.

Ein Vorteil des beispielhaft in Tabelle 1 dargestellten Algorithmus liegt darin, dass der Mei len-bis-Leer-Wert bestimmt werden kann, ohne dass die Treibstoffkapazität des Tanks oder der Tanks im Fahrzeug 27 bekannt ist. Der durch dieses Verfahren erhaltene Meilen-bis- Leer-Wert stellt jedoch nur einen Schätzwert dar. Eine genauere Bestimmung kann unter Verwendung einer abgeänderten Form des Verfahrens erzielt werden, die auf den Treib stoffverbrauchsdaten beruhen, die wie oben beschrieben berechnet werden können. Unter Verwendung des mittleren Treibstoffverbrauchswert kann der Prozessor 92 die Tankgröße gemäß der folgenden Gleichung bestimmen.

Tankgröße = [(Meilen/Prozentzahl der Kapazität) × 100]/(mittlerer Treibstoffverbrauchswert) Gleichung 1

Die Ausführung des abgeänderten Algorithmus ist in Tabelle 2 dargestellt.

Tabelle 2

Wenn der Prozessor 92 die Möglichkeit hat, die Kapazität des Fahrzeugtanks 27 zu "lernen", kann er zusätzliche Algorithmen ausführen, um Leckagen im Treibstoffsystem zu identifizieren. Der Prozessor 92 kann Leckagen dadurch identifizieren, dass er periodisch die Tankkapazität bestimmt, diese Größe im Speicher ablegt und bestimmt, ob eine Ände rung der Kapazität zwischen den Messung stattgefunden hat. Wenn eine beträchtliche Än derung stattgefunden hat, wie beispielsweise eine Abweichung von 85% oder mehr, liegt wahrscheinlich ein Leckagezustand vor.

Der Prozessor 92 kann außerdem Vorfälle identifizieren, bei denen betrügerisch aufgetankt wird, indem die Treibstoffmenge im Treibstofftank zu den Zeitpunkten berechnet wird, wenn wahrscheinlich ein Auftanken stattfindet, wie beispielsweise wenn das Fahrzeug stillsteht oder zu Zeitpunkten, nach denen ein Wiederauftanken geschehen sein sollte, wie bei spielsweise beim Starten. Nachdem diese Messungen vorgenommen wurden, sendet der Prozessor 92 sie an das Melde-Terminal, welches sie für einen späteren Vergleich mit ma nuellen Logbucheinträgen, die vom Fahrer aufgezeichnet wurden, und in das Melde- Terminal über eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle, wie beispielsweise eine Tastatur, eine touch screen, etc., eingegeben wurden, speichert. Wie in Fig. 23 dargestellt ist, kann ein Diagnose-Terminal 400 verwendet werden, um Diskrepanzen zwischen den im Melde- Terminal aufgezeichneten Werten und den durch den Fahrer aufgezeichneten Werten zu bestimmen, ob Betrügereien oder Diebstahl beim Treibstoff aufzudecken.

Der grundlegende ratiometrische Algorithmus, wie er oben beschrieben wurde, kann au ßerdem verwendet werden, um die Treibstoffmenge zu berechnen, die im Treibstofftank des Fahrzeugs verbleibt. Ein Wert des restlichen Treibstoffs kann gemäß Gleichung 3 be stimmt werden, wie in Tabelle 3 gezeigt ist.

FQR = [(PCV) × (RDCCM/%) × 100]/(AFE) Gleichung 3

wobei FQR die restliche Treibstoffmenge, PCV die Prozentzahl des Kapazitätswertes, RDCCM das Verhältnis der Wegstrecke zu einer 1%igen Änderung der Meilenzahl und AFE ein mittlerer Treibstoffverbrauch ist.

Tabelle 3

Zusätzlich zu den Berechnungen für den Meilen-bis-Leer-Wert und für den restlichen Treib stoff kann der Prozessor 92 eine Berechnung der Stunden-bis-Leer-Zahl durchführen, um die Stunden bis zu einem Leer-Wert zu bestimmen. Bei einer Berechnung der Stunden-bis- Leer wird anstelle des Treibstoffverbrauchs in Meilen pro Gallone der gesamte verbrauchte Treibstoff in Gallonen berücksichtigt. Ähnlich werden die gesamten Maschinenstunden an stelle der Gesamtmeilenzahl verwendet. Alternativ könnte der Prozessor die gleiche Be rechnung durchführen, wenn er die Treibstoffströmungsrate (unten beschrieben) in Gallo nen pro Sekunde und den internen Zeitgeber des Prozessors überwacht, um die Stunden- bis-Leer und die Tankkapazitäts-Größe zu bestimmen.

Um dies zu erreichen, verwendet der Prozessor 92 Daten vom Fahrzeuginformationssys tem, wie es in Tabelle 4 aufgeführt ist.

Tabelle 4

Tabelle 4 und die obige Erläuterung beziehen sich auf eine Variable, die als "Treibstoffrate" bezeichnet wird. Die Treibstoffrate oder, genauer gesagt, die mittlere Treibstoffströmungs rate ist der laufende Mittelwert der Treibstoffströmung. Der laufende Mittelwert wird mittels einem von zwei Verfahren erzeugt. Das erste Verfahren umfasst das periodische Einlesen (wie beispielsweise allen 0,2 Sekunden) der vom Fahrzeuginformationssystem bereitge stellten Treibstoffrate und das Mitteln dieser Zahl über eine ausreichende Zeitdauer (bei spielsweise zwischen 1 und 5 Minuten) oder durch ein anderes Mittelungsschema, das kurzzeitige Änderungen durch schnelle Drosselbetätigungen eliminiert. Der Mittelwert (un abhängig von seiner Bestimmung), der mit 3600 multipliziert wird, entspricht der mittleren Treibstoffströmungsrate in Gallonen pro Stunde.

Das zweite Verfahren beinhaltet das periodische Einlesen des gesamten verbrauchten Treibstoffs und der gesamten Motorstunden vom Fahrzeuginformationssystem und das Ad dieren der Größen zu zuvor eingelesenen Größen aus vorangegangenen Zeitspannen. Ei ne geeignete Zeitspanne beträgt zwischen 1 und 5 Minuten oder irgend eine andere Zeit spanne, die ausreichend ist, um kurzzeitige Änderungen durch schnelle Betätigungen der Drossel zu eliminieren. Die verbrauchte Nettotreibstoffmenge dividiert durch die Nettomo torstunden ergibt die durchschnittliche Treibstoffströmungsrate in Gallonen pro Stunde.

Die Bestimmung des Stunden-bis-Leer-Wertes ist insbesondere nützlich für off-road-An wendungen des Systems 25, wie beispielsweise bei großen Baustellen, bei Minen, Depo nien und Ähnlichem, wo Fahrzeuge regelmäßig über lange Zeitspannen betrieben werden und oft aufgetankt werden müssen. In diesen Fällen ist es nicht notwendig, den optimalen Standort für ein Wiederauftanken zu bestimmen, aber der Zeitpunkt des Wiederauftankens kann optimiert werden, so dass die Fahrzeuge über die längsmögliche Zeitspanne be triebsbereit bleiben. Wenn der Prozessor 92 bei dieser Art von Anwendungen eingesetzt wird, berechnet er den Wert des Resttreibstoffs in Gallonen durch Multiplikation der Pro zentzahl des Kapazitätswertes durch das Fassungsvermögens des Tanks oder der Tanks für den Treibstoff im Fahrzeug. Der Wert für den restlichen Treibstoff wird dann durch die mittlere Treibstoffströmungsrate dividiert, um einen Stunden-bis-Leer-Wert zu erhalten.

Der Prozessor 92 erzeugt eine Warnungsnachricht, wenn der Stunden-bis-Leer-Wert unter halb eines vorbestimmten Wertes sinkt, wie beispielsweise 5 Stunden, und stellt diese Warnungsnachricht dem Fahrer auf dem Display 33 der Armaturentafel dar. Bei einer sol chen Anwendung kann der Prozessor mit einem Melde-Terminal verbunden sein, muss dies aber nicht. Es kann jedoch eine abgeänderte Version des Systems 25 vorgesehen sein, bei dem das Melde-Terminal verwendet wird, um Informationen aufzunehmen, ohne sich mit einem Dienstleister für den Treibstoffpreis in Abhängigkeit vom Standort zu verbin den, um einen Operator am Melde-Terminal über den Zustand des Fahrzeugs zu informie ren. Insbesondere können die Prozentzahl des Kapazitätswertes der Stunden-bis-Leer- Wert, der Fahrzeugstandort und der Wert der restlichen Treibstoffmenge über den Fahr zeugbus gesendet werden und an das Melde-Terminal übertragen werden.

Ein Nachteil des oben erläuterten Verfahrens liegt darin, dass es eine Vorprogrammierung des Fassungsvermögens des Fahrzeugtanks in den Prozessor 92 benötigt. Um das Prob lem der Vorprogrammierung zu vermeiden, kann das Fassungsvermögens des Tanks in das Melde-Terminal einprogrammiert werden. Alternativ kann der Stunden-bis-Leer-Wert durch ein Folgerungs-Verfahren erhalten werden.

Der Stunden-bis-Leer-Wert kann unter Verwendung der Prozentzahl des Kapazitätswertes 290, dem internen Zeitgeber (der Uhr) des Prozessors 92 und der mittleren Treibstoffströ mungsrate erhalten werden. Das verwendete Folgerungsverfahren ist in Tabelle 5 darge stellt.

Tabelle 5

Die ratiometrische Methode, wie sie in Tabelle 5 dargestellt ist, benötigt keine Kenntnis des Fassungsvermögens des Tanks, ist aber nicht so genau wie Verfahren, die auf Kenntnis der Tankkapazität beruhen. Das ratiometrische Verfahren kann jedoch modifiziert werden, damit der Prozessor 92 die Tankkapazität erlernen kann, was die Genauigkeit erhöht, wäh rend nach wie vor die Notwendigkeit eliminiert bleibt, dass das Fassungsvermögens des Tanks vorprogrammiert werden muss. Die Tankkapazität/-Größe kann gemäß Gleichung 4, wie in Tabelle 6 dargestellt, ermittelt werden.

Tankgröße = [(Stunden/%) × 100] * (mittlere Treibstoffströmung) Gleichung 4

Tabelle 6

Wie bei auf der Straße installierten Systemen kann das System 25 dazu verwendet werden, Treibstoffleckagen zu identifizieren und Betrügereien und Diebstähle beim Tanken zu er fassen, wenn einmal der Prozessor 92 bei einem nicht auf der Straße installierten System konfiguriert ist, die Tankgröße zu erlernen.

Wenn der Prozessor 92 einmal konfiguriert wurde, das Fassungsvermögen des Tanks ba sierend auf den Stunden zu erlernen, kann ein Restwert der Treibstoffmenge erhalten wer den, indem gemäß Gleichung 5 der Quotient des Fassungsvermögens des Tanks und der Prozentzahl des Kapazitätswertes ermittelt wird.

FQR = [(PCV) × (RHCCH/%) × 100] * (AFFR) Gleichung 5

wobei FQR die Resttreibstoffmenge, PCV die Prozentzahl des Kapazitätswertes, RHCCH das Verhältnis der Stunden zu einer Änderung von 1% des Fassungsvermögens in Stunden und AFFR die durchschnittliche Treibstoffdurchflussmenge ist. Die Berechnung ist in Ta belle 7 erläutert.

Tabelle 7

Wie anhand der obigen Erläuterung klar sein sollte, kann die vorliegende Erfindung eine Vielzahl von Treibstoff bezogenen Informationen liefern: die Prozentzahl der Kapazität, die Meilen oder den Weg bis zum leeren Tank, das Tankfassungsvermögen, die Stunden bis zum leeren Tank und die restliche Treibstoffmenge. Da die ausgeführten Berechnungen zur Bestimmung dieser Werte auf einer Steigung basieren (y = mx + b), ist es bevorzugt, dass das System 25 ausgestaltet ist, mögliche Fehler zu kompensieren oder zu berücksichtigen. Eine geeignete Fehlerbehandlung kann durch Analysieren des "Absolutfehlers" und des "Relativfehlers" der vom Prozessor 92 ausgeführten Berechnungen implementiert werden.

Der absolute Fehler, als Prozentwert des Kapazitätswertes ausgedrückt, ist einfach der Fehler bei einem beliebigen Pegel über den vollen Bereich oder Ausschlag der Betriebszu stände, der wahrscheinlich beim System 25 auftritt. Dies wird am besten mit Hilfe eines Beispiels erläutert. Tabelle 8 umfasst eine Reihe von Messungen, die in 30-minütigen Zeit abständen aufgenommen wurden und bei denen Treibstoff aus einem Tank abfließt und sich die Temperatur über einen Betriebsbereich des Prozessors 92 verändert.

Tabelle 8

Gemäß den Werten in Tabelle 8 beträgt im schlimmsten Fall der Absolutfehler +1,0%/-0,2% bei den gemachten Messungen. Wenn sich der Fehler nicht über den gesamten Betriebs bereich beträchtlich ändert, dann kann der Absolutfehler wie folgt formuliert werden:

Prozent des Fehlers bei Vollausschlag = 1,0% Gleichung 6

Dies bedeutet, dass der Fehler bei Vollausschlag zu keinem Zeitpunkt ±1,0% des Aus gangs bei Vollausschlag überschreitet, im dargestellten Fall also 1,0%.

Die Leistung des Prozessors 92 kann auch unter Verwendung einer RSS-(Wurzel-Quadrat- Summe)-Fehlertheorie ausgewertet werden. Unter Verwendung des Algorithmus zur Be rechnung der Stunden bis zum leeren Tank, wie er oben erläutert wurde, können die in Ta belle 9 gezeigten Darstellungen erhalten werden. Die Daten in Tabelle 9 beziehen sich auf einen zu einem Drittel vollen Tank von 240 Gallonen, bzw. mehreren Tanks dieser Größe, bei einer Treibstoffdurchflussmenge von ungefähr 7,5 Gallonen pro Stunde.

Tabelle 9

Wie anhand der Tabelle 9 zu erkennen ist, betrifft der Absolutfehler die Fehlerbestände der Kennwerte Stunden-bis-leer und der Restgallonen, beeinträchtigt aber nicht die Berech nung der Tankkapazität/-größe. Die wesentlichen Ergebnisse aus Tabelle 9 sind die, dass bei jedem 1,0% eines Absolutfehlers ein Fehler von 0,32 Stunden bei der Messung der Zeit bis zum leeren Tank (±19 Minuten oder weniger) und zumindest ein Fehler von 2,38 Gallo nen bei der Berechnung des Resttreibstoffs auftritt. Diese Daten zeigen, dass die Genauig keit beider Größen, der Restgallonen und der Stunden-bis-leer, sich mit dem vom Tank ablaufenden Treibstoff verbessert.

Obwohl eine Fehleranalyse des Absolutfehlers nützlich ist, ist sie ohne eine Analyse des Relativfehlers unvollständig. Der Relativfehler ist der Fehler der Kurvenneigung (Nei gungsfehler = Δm) über eine relativ kurze Zeitspanne. Der Relativfehler ist also der Fehler zwischen zwei zeitlich hintereinander liegenden Messungen im Vergleich zur tatsächlichen Differenz. Verwendet man das gleiche Beispiel wie oben und wendet man dieses Differen zenkonzept an, so erhält man die Daten der Tabelle 10.

Tabelle 10

Gemäß den Messungen ändert sich der Relativfehler von Messung zu Messung zwischen 0,1% und -0,1% des Vollkapazitätswertes, also um einen weitaus geringeren Betrag als der für die gleichen Daten aufgezeichnete Absolutfehler von 1,0%.

Es ist bevorzugt, dass der relative Fehler unterhalb von 0,2% des Vollausschlags liegt. Mit Hilfe der RSS-Fehlertheorie wurden Darstellungen entwickelt, die die Analyse der Stunden- bis-leer, wie sie zuvor beschrieben wurden, bei einem zu einem Drittel vollen Tank von 240 Gallonen, oder mehreren Tanks dieser Größe, bei einer Treibstoffdurchflussmenge von ungefähr 7,5 Gallonen pro Stunde verwenden. Die Darstellungen sind in Tabelle 11 aufge führt.

Tabelle 11

Wie Tabelle 11 zeigt, hat der Relativfehler relativ große Auswirkungen auf die Fehlerbilanz und die Genauigkeit der Berechnungen. Jeder Fehler von 0,1% in der relativen Genauigkeit von zwei zeitindizierten Messungen verursacht einen Fehler von bis zu 0,75 Stunden (45 Minuten) bei der Berechnung der Stunden-bis-leer, ein Fehler bis zu 5,48 Gallonen bei den Berechnungen zum Fassungsvermögen des Tanks bzw. zur Größe des Tanks und ein Fehler bis zu 5,48 Gallonen beim Wert des im Tank verbleibenden Resttreibstoffs. Wie beim Absolutfehler steigen diese Fehler bei erhöhten Treibstoffpegeln und werden geringer, wenn der Treibstoffpegel absinkt.

Wie beschrieben wurde, reagiert das System 90 recht sensitiv auf die relative Genauigkeit bei der Prozentzahl des Kapazitätswertes und weniger sensitiv auf die absolute Genauig keit. Diese Sensitivitäten werden von einer Reihe von Wahlmöglichkeiten bei der Ausges taltung und allgemeine Umweltbedingungen beeinträchtigen diese Sensitivitäten. Tabelle 12 beschreibt die Auswirkungen verschiedener Faktoren.

Tabelle 12

Die/der Erfinder glaubt/en, dass ein Weg in Richtung einer relativen Genauigkeit darin be steht, aufeinanderfolgende, zeitindizierte Datenpunkte der Prozent des Fassungsvermö gens im RAM zu speichern und diese Daten periodisch einer geraden Linie unter Verwen dung einer Methode der kleinsten Quadrate anzupassen. Die Neigung der geraden Linie wird dann als Δ%Fassungsvermögen/ΔZeit-Quotient erhalten. Der Δ%Fassungsvermögen/ ΔZeit-Quotient bildet dann die Basis für die Berechnungen der Zeit-bis-leer, der Tankgröße und anderer Treibstoff-bezogener Daten.

Somit sieht die vorliegende Erfindung ein Treibstoffoptimierungssystem mit einem verbes serten Treibstoffpegelsensor vor. Das System erzeugt Informationen zum Wiederauftanken und über die Treibstoffinformation, die Systeme bislang nicht bereitstellen konnten. Das System bietet außerdem verbesserten Schutz gegen Treibstoffbetrug oder -diebstahl. Die vorangegangene Beschreibung zeigt nur einige der vielen Formen auf, die die vorliegende Erfindung annehmen kann und dient daher nur zur Erläuterung, nicht aber zur Einschrän kung. Der Umfang der Erfindung wird nur durch die folgenden Ansprüche, einschließlich sämtlicher Äquivalente, bestimmt.

Claims

1. Treibstoffpegelsensor zur Verwendung bei einem Treibstofftank, wobei der Treib stoffpegelsensor umfasst:
einen Wandler zur Erzeugung eines Abstandssignals, das den Abstand zwischen dem Sensor und einer Treibstoffoberfläche im Treibstofftank darstellt; und
einen mit dem Wandler verbundenen Prozessor, wobei der Prozessor programmiert ist, das Abstandssignal in ein Signal der Prozent des Fassungsvermögens zu kon vertieren, das Treibstoffvolumen innerhalb des Treibstofftanks zu berechnen und ei ne Nachricht zu erzeugen, die Informationen über das im Treibstofftank verbleibende Treibstoffvolumen umfasst.

2. Treibstoffsensor nach Anspruch 1, wobei der Prozessor des Weiteren programmiert ist, ein Treibersignal für einen Pegelanzeiger zu erzeugen.

3. Treibstoffsensor nach Anspruch 1, wobei durch den Prozessor Daten von einem Fahrzeuginformationssystem, einschließlich Daten, die die Rate des Treibstoff verbrauchs betreffen, empfangbar sind und der Prozessor programmiert ist, die Größe des Treibstofftanks zu berechnen.

4. Treibstoffsensor nach Anspruch 1, wobei der Sensor des Weiteren einen von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen Filter umfasst, um Auswirkungen von stehen den Wellen im Treibstofftank auf die Messungen zu verringern.

5. Treibstoffsensor nach Anspruch 1, der des Weiteren einen Ultraschalltransmitter umfasst, der betreibbar ist, ein Ultraschallsignal von der Treibstoffoberfläche im Treibstofftank an den Wandler reflektieren zu lassen.

6. Treibstoffoptimierungssystem für ein Fahrzeug, wobei das System umfasst:
einen Treibstoffpegelsensor zur Anbringung an einen Treibstofftank, wobei der Treibstoffpegelsensor einen Wandler zur Erzeugung eines Abstandssignals, das den Abstand zwischen dem Sensor und der Treibstoffoberfläche im Treibstofftank dar stellt, und einen Prozessor aufweist, der mit dem Wandler verbunden ist, wobei der Prozessor programmiert ist, das Abstandssignal in ein Signal der Prozent des Fas sungsvermögens zu konvertieren, das Treibstoffvolumen im Treibstofftank zu be rechnen, die Rate des Treibstoffverbrauchs pro Einheitswegstrecke des Fahrzeugs zu berechnen und eine Nachricht zu erzeugen, die Informationen über das Treib stoffvolumen im Treibstofftank und die Rate des Treibstoffverbrauchs pro Einheits wegstrecke beinhaltet;
ein Fahrzeuginformationssystem zur Bereitstellung von Daten betreffend den vom Fahrzeug zurückgelegten Weg und die Identität des Fahrzeugs; und
ein mit dem Prozessor verbundenes Netzwerk zur Berechnung eines optimalen Standorts zum Wiederauffüllen des Treibstofftanks und einer optimalen Wegstrecke zur Erreichung dieses Standorts unter Verwendung der vom Treibstoffpegelsensor ausgegebenen Nachricht sowie von Daten, die vom Fahrzeuginformationssystem bereitgestellt sind.

7. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 6, wobei das Netzwerk eine Nachricht an das Fahrzeuginformationssystem sendet, die Informationen betreffend den opti malen Standort zum Wiederauffüllen des Treibstofftanks und die optimale Wegstre cke zum Erreichen dieses Standorts umfasst.

8. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 7, wobei das System weiter ein mit dem Prozessor verbundenes Display zur Darstellung der vom Netzwerk übertrage nen Nachricht umfasst.

9. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 8, wobei der Prozessor programmiert ist, einen durchschnittlichen Treibstoffwirtschaftlichkeitswert und einen Resttreib stoffwert zu berechnen.

10. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 9, wobei der durchschnittliche Treib stoffwirtschaftlichkeitswert und der Resttreibstoffwert an das Netzwerk ausgegeben werden.

11. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 6, wobei das Netzwerk einen Treib stoffoptimierungsserver umfasst.

12. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 11, wobei das Netzwerk ein Melde- Terminal umfasst.

13. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Netzwerk des Weiteren eine Treibstoffpreis-nach-Standort-Dienstleistung umfasst.

14. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 12, wobei das Netzwerk eine Kommu nikationsverbindung umfasst und der Prozessor mittels der Kommunikationsverbin dung mit dem Treibstoffoptimierungsserver verbunden ist und das Melde-Terminal mit dem Treibstoffoptimierungsserver verbunden ist.

15. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 6, wobei das Netzwerk eine Kommuni kationsverbindung umfasst, und der Prozessor mittels der Kommunikationsverbin dung mit dem Melde-Terminal verbunden ist und das Melde-Terminal mit einer Treibstoffpreis-nach-Standort-Dienstleistung verbunden ist.

16. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 15, das des Weiteren einen Treibstoff optimierungsserver umfasst, der mit dem Melde-Terminal verbunden ist, wobei das Fahrzeuginformationssystem Daten über den Standort des Fahrzeugs und die Fahrt richtung des Fahrzeugs dem Melde-Terminal zur Verfügung stellt.

17. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Kommunikati onsverbindung ein zellulär basiertes Kommunikationssystem ist.

18. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Kommunikati onsverbindung ein Satelliten-Netzwerk ist.

19. Treibstoffoptimierungssystem nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Kommunikati onsverbindung ein Paar von RF-Sender-Empfängern umfasst.

20. Verfahren zur Berechnung eines Meilen-bis-leer-Wertes für einen Treibstofftank ei nes Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein Treibstoffinformationssystem aufweist und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Empfangen eines Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von einem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor;
Empfangen eines Wertes des Gesamttreibstofffassungsvermögens des Tanks aus einem Datenspeicher;
Berechnen eines Treibstoffwirtschaftlichkeitswertes basierend auf dem Wert der vom Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke, die vom Fahrzeuginformationssystem erhal ten wird;
Berechnen eines Wertes der Resttreibstoffmenge durch Multiplikation der Prozent zahl des Wertes des Fassungsvermögens durch den Wert des Gesamttreibstofffas sungsvermögens; und
Berechnen eines Meilen-bis-leer-Wertes durch Multiplikation des Wertes der Rest treibstoffmenge mit dem Treibstoffwirtschaftlichkeitswert.

21. Verfahren nach Anspruch 20, das des Weiteren den folgenden Schritt umfasst:
Filtern des Werts der Prozent des Fassungsvermögens, um Auswirkungen von ste henden Wellen im Treibstofftank auf die Messungen zu verringern.

22. Verfahren nach Anspruch 20, das des weiteren den folgenden Schritt umfasst:
Bestimmen, ob der Meilen-bis-leer-Wert unter einem vorbestimmten Pegel liegt,
Bestimmen, ob der Wert der Prozent des Fassungsvermögens unter einem vorbe stimmten Wert liegt, und
nach der Feststellung, dass der Meilen-bis-leer-Wert unter dem vorbestimmten Pe gel oder der Wert der Prozent des Fassungsvermögens unter dem vorbestimmten Wert liegt,
Aussenden einer Nachricht über einen niedrigen Treibstoffpegel an eine Display-Vorrichtung im Fahrzeug.

23. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Abstandssignal vom Treibstoffpegelsensor empfangen wird und unter Verwendung einer Look-up-Tabelle konvertiert wird, um einen Wert der Prozent des Fassungsvermögens zu erzeugen.

24. Verfahren zur Berechnung eines Meilen-bis-leer-Wertes für einen Treibstofftank ei nes Fahrzeugs mit einem Fahrzeugmanagementsystem, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Empfangen eines ersten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von einem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem ersten Zeitpunkt;
Empfangen eines zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von einem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt;
Empfangen eines Wertes der vom Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke vom Fahr zeugmanagementsystem;
Berechnen einer Änderung des Wertes der Prozent der Kapazität, basierend auf dem ersten Wert der Prozent des Fassungsvermögens und dem zweiten Wert der Prozent des Fassungsvermögens und dem zweiten Wert der Prozent des Fas sungsvermögens; und
Berechnen eines Meilen-bis-leer-Wertes durch Division des Werts der vom Fahr zeug zurückgelegten Wegstrecke durch die Änderung des Wertes der Prozent des Fassungsvermögens und Multiplikation dieses Ergebnisses durch den zweiten Wert der Prozent des Fassungsvermögens.

25. Verfahren nach Anspruch 24, das des weiteren den folgenden Schritt aufweist:
Filtern des zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens mittels eines Fil ters, um Auswirkungen von stehenden Wellen im Treibstofftank auf die Messungen zu verringern.

26. Verfahren nach Anspruch 24, das des weiteren den folgenden Schritt aufweist:
Bestimmen, ob der Meilen-bis-leer-Wert unter einem vorbestimmten Pegel liegt und
bei Feststellung, dass der Meilen-bis-leer-Wert unter dem vorbestimmten Pegel liegt, Aussenden einer Nachricht über einen geringen Treibstofftank an eine Display- Vorrichtung im Fahrzeug.

27. Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Schritt des Empfangens des zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens des weiteren die folgenden Schritte aufweist:
Empfangen eines Abstandssignals vom Treibstoffpegelsensor und
Konvertieren des Abstandssignals in einen derzeitigen Wert der Prozent des Fas sungsvermögens.

28. Verfahren zur Berechnung einer Tankgröße für einen Treibstofftank eines Fahr zeugs, wobei das Fahrzeug ein Fahrzeugmanagementsystem aufweist und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Empfangen eines ersten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von einem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem ersten Zeitpunkt;
Empfangen eines zweiten Wertes von Prozent des Fassungsvermögens von dem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt;
Berechnen eines Treibstoffwirtschaftlichkeitswertes durch Empfang eines Wertes der vom Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke vom Fahrzeugmanagementsystem;
Berechnen einer Änderung des Wertes der Prozent des Fassungsvermögens, basie rend auf dem ersten Wert der Prozent des Fassungsvermögens und dem zweiten Wert der Prozent des Fassungsvermögens;
Berechnen eines Wertes der Tankgröße durch Teilen des Wertes der vom Fahrzeug zurückgelegten Wegstrecke durch die Änderung des Wertes der Prozent des Fas sungsvermögens,
Multiplizieren des Quotienten mit 100 und
Division des multipli zierten Quotienten durch den Treibstoffwirtschaftlichkeitswert.

29. Verfahren nach Anspruch 28, das des weiteren den folgenden Schritt umfasst:
Filtern des zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens mittels eines Fil ters, um Auswirkungen von stehenden Wellen im Tank auf die Messungen zu ver ringern.

30. Verfahren zur Berechnung einer Resttreibstoffmenge, die in einem Treibstofftank ei nes Fahrzeugs verbleibt, wobei das Fahrzeug ein Fahrzeugmanagementsystem umfasst und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Empfangen eines ersten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von einem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensors zu einem ersten Zeitpunkt;
Empfangen eines zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von dem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt;
Berechnen eines Treibstoffwirtschaftlichkeitswertes, basierend auf Informationen vom Fahrzeugmanagementsystem;
Berechnen einer Änderung des Wertes der Prozent des Fassungsvermögens, basie rend auf dem ersten Wert der Prozent des Fassungsvermögens und dem zweiten Wert der Prozent des Fassungsvermögens; und
Berechnen eines Treibstoffrestwertes durch Multiplikation des zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens durch die Änderung des Wertes der Prozent des Fassungsvermögens,
Multiplikation des Ergebnisses mit 100 und anschließende Di vision des multiplizierten Ergebnisses durch den Treibstoffwirtschaftlichkeitswert.

31. Verfahren nach Anspruch 30, das des weiteren den folgenden Schritt aufweist:
Filtern des zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens mittels eines Fil ters, um Auswirkungen von stehenden Wellen im Treibstofftank auf die Messungen zu verringern.

32. Verfahren zur Bestimmung der Anzahl von Stunden, bis ein Treibstofftank eines Fahrzeugs leer ist, wobei das Fahrzeug mit einem Fahrzeugmanagementsystem ausgestattet ist und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Empfangen eines ersten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von dem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem ersten Zeitpunkt;
Empfangen eines zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von dem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt;
Empfangen eines Wertes der Tankkapazität von einer Speichervorrichtung;
Berechnen eines Wertes des Resttreibstoffs durch Multiplikation des zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens mit dem Wert des Fassungsvermögens des Tanks;
Empfangen eines Wertes der Treibstoffdurchflussmenge vom Fahrzeugmanage mentsystem; und
Berechnen eines Stunden-bis-leer-Wertes durch Multiplikation des Wertes des Resttreibstoffes durch den Wert der Treibstoffdurchflussmenge.

33. Verfahren nach Anspruch 22, das des Weiteren den folgenden Schritt aufweist:
Filtern des zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens mittels eines Fil ters, um Auswirkungen von stehenden Wellen im Treibstofftank auf die Messungen zu verringern.

34. Verfahren zur Bestimmung der Anzahl von Stunden, bis ein Treibstofftank eines Fahrzeugs leer ist, wobei das Fahrzeug mit einem Fahrzeugmanagementsystem ausgestattet ist und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Empfangen eines ersten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von einem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffsensor zu einem ersten Zeitpunkt;
Empfangen eines zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von dem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt;
Empfangen eines Wertes der relativen Stunden vom Treibstoffpegelsensor;
Berechnen einer Änderung des Wertes der Prozent des Fassungsvermögens, basie rend auf dem ersten Wert der Prozent des Fassungsvermögens und dem zweiten Wert der Prozent des Fassungsvermögens; und
Berechnen eines Stunden-bis-leer-Wertes durch Division des Wertes der relativen Stunden durch die Änderung des Wertes der Prozent des Fassungsvermögens und
Multiplikation des Ergebnisses durch den zweiten Wert der Prozent des Fassungs vermögens.

35. Verfahren nach Anspruch 34, das des weiteren folgenden Verfahrensschritt um fasst:
Filtern des zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens mittels eines Fil ters, um Auswirkungen von stehenden Wellen im Treibstofftank auf die Messung zu verringern.

36. Verfahren zur Berechnung einer Tankgröße eines Treibstofftanks in einem Fahr zeug, wobei das Fahrzeug ein Fahrzeugmanagementsystem aufweist und das Ver fahren die folgenden Schritte umfasst:
Empfangen eines ersten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von einem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem ersten Zeitpunkt;
Empfangen eines zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von dem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem ersten Zeitpunkt;
Empfangen eines Wertes der relativen Stunden vom Treibstoffpegelsensor;
Empfangen eines Wertes der Treibstoffdurchflussmenge vom Fahrzeugmanage mentsystem;
Berechnen einer Änderung des Wertes der Prozent des Fassungsvermögens, basie rend auf dem zweiten Wert der Prozent des Fassungsvermögens und dem ersten Wert der Prozent des Fassungsvermögens; und
Berechnen eines Verhältniswertes des Wertes der relativen Stunden zur Änderung des Wertes der Prozent des Fassungsvermögens; und
Berechnen eines Wertes der Tankgröße durch Multiplikation des Verhältniswertes mit dem Wert der Treibstoffdurchflussmenge.

37. Verfahren zur Identifikation eines Tanklecks in einem Treibstofftank eines Fahr zeugs, wobei das Fahrzeug ein Fahrzeugmanagementsystem aufweist, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
Empfangen eines ersten Wertes der Tankgröße zu einem ersten Zeitpunkt;
Empfangen eines zweiten Wertes der Tankgröße zu einem zweiten, späteren Zeit punkt;
Division des zweiten Wertes der Tankgröße durch den ersten Wert der Tankgröße, um einen Quotienten zu erhalten; und
Bestimmen, ob der Quotient kleiner als ein vorbestimmter Wert ist und, nach der Feststellung, dass der Quotient kleiner als der vorbestimmt Wert ist, Aussenden ei ner Leckagenachricht.

38. Verfahren nach Anspruch 37, wobei jeweils der erste und der zweite Wert der Tank größe berechnet wird durch:
Empfangen eines ersten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von einem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem ersten Zeitpunkt;
Empfangen eines zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von dem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem zweiten Zeitpunkt;
Empfangen eines Wertes der relativen Stunden vom Treibstoffpegelsensor;
Empfangen eines Wertes der Treibstoffdurchflussmenge vom Fahrzeugmanage mentsystem;
Berechnen einer Änderung des Wertes der Prozent des Fassungsvermögens, basie rend auf dem zweiten Wert der Prozent des Fassungsvermögens und dem ersten Wert der Prozent des Fassungsvermögens;
Berechnen eines Verhältniswertes des Wertes der relativen Stunden zur Änderung des Wertes der Prozent des Fassungsvermögens für einen Relativwert des Treib stoffdurchflusses; und
Multiplikation des Verhältniswertes mit dem Wert der Treibstoffdurchflussmenge.

39. Verfahren zur Identifikation eines Tankbetrugs beim Auffüllen eines Treibstofftanks eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein Fahrzeuginformationssystem aufweist und das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Messen eines ersten Treibstoffwertes zu einem ersten Zeitpunkt;
Füllen des Treibstofftanks mit Treibstoff;
Messen eines zweiten Treibstoffwertes zu einem zweiten Zeitpunkt nach dem Auf füllen des Treibstofftanks mit Treibstoff;
Aussenden der ersten und zweiten Treibstoffwerte an einen Rechner, wobei der Rechner die Differenz zwischen dem zweiten und ersten Treibstoffwert berechnet und aufzeichnet;
Empfangen eines dritten Treibstoffwertes für eine Mensch/Maschinen-Schnittstelle und Leiten des dritten Treibstoffwertes an den Rechner;
Vergleich des dritten Treibstoffwertes mit der Differenz zwischen dem zweiten und ersten Treibstoffwert und Erzeugen eines Vergleichswertes; und
Erzeugen einer Betrugsnachricht, wenn der Vergleichswert größer als ein vorbe stimmter Betrugswert ist.

40. Verfahren nach Anspruch 39, wobei jeweils der erste und zweite Treibstoffwert be stimmt wird durch:
Empfangen eines derzeitigen Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von ei nem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem ersten Zeit punkt;
Empfangen eines zweiten Wertes der Prozent des Fassungsvermögens von dem am Treibstofftank angebrachten Treibstoffpegelsensor zu einem zweiten Zeitpunkt;
Empfangen eines Wertes der relativen Stunden vom Treibstoffpegelsensor;
Empfangen eines Wertes der Treibstoffdurchflussrate vom Fahrzeuginformations system;
Berechnen einer Änderung des Wertes der Prozent des Fassungsvermögens, basie rend auf dem zweiten Wert der Prozent des Fassungsvermögens und dem ersten Wert der Prozent des Fassungsvermögens;
Berechnen eines Verhältniswertes des Wertes der relativen Stunden zur Änderung des Wertes der Prozent des Fassungsvermögens für einen Wert des relativen Treib stoffdurchflusses; und
Multiplikation des Verhältniswertes durch den Wert der Treibstoffdurchflussrate.

41. Fahrzeugüberwachungssystem umfassend:
ein Fahrzeuginformationssystem zur Bereitstellung von Daten betreffend den Be triebszustand des Fahrzeugs und die Identität des Fahrzeugs;
ein mit dem Fahrzeuginformationssystem verbundenes Netzwerk zur Aufzeichnung und Verarbeitung der Daten betreffend den Betriebszustand des Fahrzeugs.

42. Fahrzeugüberwachungssystem nach Anspruch 41, wobei das Netzwerk einen Treib stoffoptimierungsserver umfasst.

43. Fahrzeugüberwachungssystem nach Anspruch 42, wobei das Netzwerk ein Melde- Terminal umfasst.

44. Fahrzeugüberwachungssystem nach Anspruch 42 oder 43, wobei das Netzwerk des Weiteren eine Treibstoffpreis-nach-Standort-Dienstleistung umfasst.

45. Fahrzeugüberwachungssystem nach Anspruch 42, wobei der Treibstoffoptimie rungsserver mit dem Melde-Terminal verbunden ist und wobei das Fahrzeuginfor mationssystem Daten betreffend den Standort des Fahrzeugs und die Fahrtrichtung des Fahrzeugs an das Melde-Terminal liefert.