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Die
Erfindung betrifft einen elektrischen Kraftfahrzeugsensor gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Sensor.
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Es
sind eine Vielzahl elektrischer Sensoren bekannt, welche eine Erfassungseinheit
zur Erfassung einer physikalischen Größe umfassen und ein elektrisches
Signal ausgeben, welches indikativ für den Wert der erfassten physikalischen
Größe ist.
Das elektrische Ausgangssignal wird über eine Verbindungseinheit,
z. B. ein Kabel, an eine Signalverarbeitungseinheit oder an eine
Anzeigeeinheit weitergeleitet.
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Solche
elektrischen Sensoren haben den Vorteil, dass sie genauer, robuster
und häufig
kostengünstiger
sind als mechanische Sensoren oder mechanische Anzeige- oder Schauvorrichtungen.
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Aus
der
DE 198 17 378
A1 ist ein elektrischer Füllstandsensor bekannt, der
mittels eines Verbindungskabels mit einer Anzeige- und Bedieneinheit verbunden
ist. Bei diesem Sensor kann zusätzlich eine
Referenzdatenspeichereinheit zum Abspeichern von Referenzdaten vorgesehen
sein. Die Referenzdaten können
in einem Probedurchgang mit bekannten Parametern, beispielsweise
bei bekannten Pegelständen,
aufgenommen und anschlie ßend
in der Referenzdatenspeichereinheit abgespeichert werden. Anschließend stehen
sie zum Vergleich mit Messdaten zur Verfügung, um Rückschlüsse auf die den jeweiligen
Messdaten zugehörigen
Parameter, beispielsweise die Pegelstände, zu ziehen.
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Auch
aus der
DE 101 31
081 A1 ist ein elektrischer Füllstandsensor bekannt. Von
diesem Füllstandsensor
ausgehend werden elektrische Sendesignale zu einer Regel- und Auswerteeinheit
und von der Regel- und Auswerteeinheit werden die Empfangssignale
wieder zurück
zu der Sensoreinheit über
Verbindungsleitungen geführt.
Der Regel- und Auswerteeinheit ist eine Referenzdaten- und Zwischenspeichereinheit
zugeordnet, in der Messdaten zwischengespeichert werden und Sollwerte
abgespeichert sind. Ein Auswertealgorithmus ermöglicht es, prozess- und sensorbedingte
Störgrößen, die
die Messdaten verfälschen,
zu erkennen. Messdaten und Fehlermeldungen werden über eine
Ausgabeeinheit optisch oder akustisch angezeigt. Die Regel- und Auswerteeinheit
und die Referenzdaten- und Zwischenspeichereinheit sind über eine
Datenleitung verbunden.
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Aus
der
DE 10 2004
033 052 A1 ist ein elektrischer Flüssigkeitsstandssensor bekannt.
Bei diesem Sensor handelt es sich um einen elektrischen Sensor mit
einer mechanischen Erfassungskomponente. Ein Teil des Flüssigkeitsstandssensors
reicht in Form eines Schwimmers und eines Teils einer Übertragungsmechanik
in das Innere eines Flüssigkeitsvorratsbehälters. Der
Schwimmer ist schwenkbar an der Übertragungsmechanik
gelagert. Außerhalb
des Vorratsbehälters
ist eine Wandlereinheit angeordnet, die mittels der Übertragungsmechanik
mit dem Schwimmer verbunden ist. Die Wandlereinheit ist an eine
ebenfalls zum Sensor gehörende
Schalteinheit gekoppelt. Die Schalteinheit des Sensors ist mittels
einer Umsetzeinheit elektrisch mit einer Anzeigeeinheit verbunden,
welche zwei Kontrollleuchten in Gestalt einer ersten Leuchtdiode
und einer zweiten andersfarbigen Leuchtdiode aufweist.
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Das
heißt,
die gesamte Anordnung dient zur Erfassung und Anzeige eines Volumens
einer Flüssigkeit,
die sich in einem Behälter
befindet, wozu diese Anordnung den Sensor zur Erfassung des Füllstands
der Flüssigkeit
im Behälter
umfasst. Außerdem
sind an den Flüssigkeitsstandssensor
Auswertemittel zur Erzeugung von Anzeigesignalen angeschlossen.
Ein erstes Anzeigesignal wird außerhalb des Sensors durch die
Auswertemittel erzeugt, wenn der erfasste Füllstand nicht über einen
dem ersten Mindestvolumen entsprechenden ersten Grenzwert liegt
und ein zweites Anzeigesignal wird erzeugt, wenn der erfasste Füllstand
nicht über
einen dem zweiten Mindestvolumen entsprechenden zweiten Grenzwert
liegt. An die Auswertemittel ist eine Anzeigeeinheit zur Anzeige
des ersten und des zweiten Anzeigesignals angeschlossen.
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Das
vom Sensor ausgegebene Signal wird elektrisch zur Auswerteeinheit übermittelt
und nach der dortigen Signalverarbeitung wird ein Ausgabesignal
von der Auswerteeinheit an die Anzeigeeinheit übermittelt und dort mittels
Leuchtdioden angezeigt.
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Elektrische
Sensoren ermöglichen
die Ausgabe eines Sensorsignals z.B. als elektrisches Signal, als
optisches Signal oder als Funksignal. Besonders vorteilhaft an elektrischen
Sensoren, insbesondere an elektrischen Sensoren ohne mechanische Komponenten,
ist es, dass diese einen verminderten Verschleiß, einen verminderten Wartungsbedarf,
geringere Anforderungen an den Bauraum sowie eine größere Genauigkeit
aufweisen.
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Ausgehend
von dem bekannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung,
einen insgesamt kostengünstigen
und anwenderfreundlichen elektrischen Sensor für ein Kraftfahrzeug bereit
zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Sensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Ein
erfindungsgemäßer elektrischer
Sensor umfasst eine Erfassungseinheit, eine sensorintegrierte Signalverarbeitungseinheit,
eine Schnittstelleneinheit zur Ausgabe einer auf der erfassten Sensorgröße basierenden
Wartungs- oder Betriebszustandsinformation mittels eines Sensorausgangssignals
und eine sensorintegrierte Anzeigeeinheit zur Anzeige der Wartungs- oder Betriebszustandsinformation.
Mit der sensorintegrierten Anzeigeeinheit ist es möglich, die
Wartungs- oder Betriebszustandsinformation direkt am Sensoreinbauort
ohne weitere Hilfsmittel anzuzeigen. Es ist hierdurch möglich, einerseits
kostengünstige,
kleine und konstruktiv einfach verbaubare elektrische Sensoren einzusetzen, welche
zudem genau und robust sind, und andererseits eine Wartungs- und
Betriebszustandsinformation am Sensoreinbauort auf einfache Weise
bereitzustellen, ohne eine zusätzliche
manuell zu bedienende, mechanisch wirkende, konstruktiv zu berücksichtigende
oder anderweitig aufwändige
Anzeigevorrichtung vorzusehen. Insbesondere kann auf zusätzliche
Anzeigevorrichtungen wie beispielsweise Manometer mit mechanischem
Schleppzeiger, Schaugläser,
Messstäbe, über Verschlüsse zugängliche Skalen
oder Schwimmer verzichtet werden.
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Als
Wartungs- und Betriebszustandsinformation können beispielsweise ein Füllstand,
eine Alterungsinformation, ein Verschmutzungsgrad oder eine andere
veränderliche
chemische oder physikalische Größe eines
Betriebsmittels oder einer Funktionseinheit angezeigt werden.
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Durch
die sensorintegrierte Signalverarbeitungseinheit ist es möglich, das
Sensorrohsignal im Sensor direkt zu verarbeiten, um daraus eine
an die Erwartungen und Gewohnheiten eines Nutzers angepasste Wartungs-
oder Betriebszustandsinformation zu erzeugen. Diese Wartungs- oder
Betriebszustandsinformation kann anschließend direkt am Sensor mittels
der Anzeigeeinheit ausgegeben werden. Zudem kann die Wartungs- oder
Betriebszustandsinformation ergänzend über die
sensorintegrierte Schnittstelleneinheit zur Weiterverarbeitung ausgegeben werden.
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Wird
die Schnittstelleneinheit mittels einer Signalübertragungseinheit mit einem
Fehlerspeicher verbunden, so kann die Wartungs- oder Betriebszustandsgröße vom Sensor
an den Fehlerspeicher übermittelt
werden. Dies hat den Vorteil, dass eine Überwachung des Sensors ermöglicht wird,
wobei im Fehlerspeicher oder zwischen Sensor und Fehlerspeicher
keine weitere Signalverarbeitung erforderlich ist, da die Rohdatensignalverarbeitung
bereits im Sensor erfolgt und an dessen Ausgangsschnittstelle die
im Fehlerspeicher speicherbare Wartungs- oder Betriebszustandsinformation
ausgegeben wird. Die im Fehlerspeicher gespeicherte Information
kann zur Wartung, Diagnose, Fehlerbehandlung, Fehlerbehebung, Reparatur
und als Grundlage für
Warnhinweise verwendet werden.
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Bei
dem Sensor handelt es sich bevorzugt um einen Flüssigkeitsstandssensor zur Erfassung
eines Flüssigkeitsstandes.
Insbesondere ist der Sensor ein Wasserstandssensor, welcher zur
Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Ein solcher Wasserstandssensor
kann zur Erfassung des Wasser stands in einem Kraftstofffiltermodul
des Kraftfahrzeugs und zur Anzeige des erfassten Wasserstandes vorgesehen
sein.
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In
einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Sensor gemäß den vorherigen
Beschreibungen ist die Schnittstelleneinheit dieses Sensors mit einer
für die
Nutzung im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs im Fahrzeuginnenraum angeordneten
Anzeigeeinheit mittels einer Signalübertragungseinheit verbunden.
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Hierbei
ist der Sensor insbesondere im Motorraum des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Dies hat den Vorteil, dass die Sensorausgangsgröße, d. h. die Wartungs- oder
Betriebszustandsinformation, sowohl vom Innenraum des Fahrzeugs
aus während
des Fahrbetriebs vom Fahrer überwacht
oder abgefragt werden kann, als auch auf einfache und anwenderfreundliche
Weise die Wartungs- oder Betriebszustandsinformation für eine technische
Kontrolle am Sensoreinbauort, zum Beispiel für eine Sichtkontrolle durch
den Nutzer im Motorraum des Fahrzeugs am Sensor angezeigt wird.
Hierdurch ist eine technische Überprüfung des
Fahrzeugs auf einfache und für
den Nutzer gewohnte Weise durch Sichtkontrolle am Sensoreinbauort,
z.B. im Motorraum möglich,
wobei ein einziger Sensor sowohl zur elektronischen Überwachung
als auch zur Sichtkontrolle verwendet werden kann, ohne dass weiterer
baulicher Aufwand für eine
weitere Anzeigevorrichtung erforderlich ist.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung werden in der Zeichnung dargestellt.
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Dabei
zeigt die
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1 einen
elektrischen Sensor (1) sowie an dessen Ausgangsschnittstelle
angeordnete periphere Anzeige-, Speicher- oder Signalverarbeitungseinheiten
(6,7), und die
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2 ein
Kraftfahrzeug (11) mit einem solchen elektrischen Sensor
(1).
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Die 1 zeigt
einen elektrischen Sensor (1), z. B. einen Wasserstandssensor,
zur Ermittlung des Wasserstandes oder des Wasseranteils in einem Kraftstofffiltermodul.
Hiermit kann die Menge des unerwünschten
Wassers im Filtermodul erfasst werden. Dies erfolgt durch die Erfassungseinheit
(2). Der Sensor umfasst zudem eine Signalverarbeitungseinheit (3),
mit der ein für
den erfassten Wasserstand indikatives Signal erzeugt wird. Im Sensor
(1) wird von der Erfassungseinheit (2) ein erfasstes
Grundsignal an die Signalverarbeitungseinheit (3) übermittelt,
in der auf diesem Grundsignal basierend eine Wartungs- oder Betriebszustandsinformation
ermittelt wird. Diese Wartungs- oder Betriebszustandsinformation
wird als entsprechendes Signal von der Signalverarbeitungseinheit
(3) an die Ausgangsschnittstelleneinheit (4) und
an die Anzeigeeinheit (5) übermittelt. Die übermittelte
Wartungs- oder Betriebszustandsinformation kann mittels der vom
Sensor umfassten Ausgangsschnittstelle (4) ausgegeben werden.
Zudem wird die Wartungs- oder Betriebszustandinformation mittels
der Anzeigeeinheit (5) zur Anzeige gebracht. Bei der Anzeigeeinheit
(5) handelt es sich insbesondere um eine Leuchtdiodenanzeige
oder um eine Displayeinheit, beispielsweise ein TFT-Display oder ein
LCD-Display. Bei der ausgegebenen und angezeigten Information kann
es sich entweder um eine einfache binäre Information, z. B. „Wasser
vorhanden" oder „Wasser
nicht vorhanden",
handeln oder es wird eine komplexere Information ausgegeben, welche
beispielsweise den Wassergehalt als absoluten Wert oder als relative
Mengenangabe darstellt. Insbesondere kann angezeigt werden, ob zuviel
Wasser vorhanden ist, wie hoch der prozentuale Wassergehalt ist
oder welcher Anteil bezogen auf die kritische Wassermenge erreicht
ist.
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Das
vom Sensor (1) an dessen Ausgangsschnittstelle (4)
ausgegebene Ausgangssignal wird mittels einer Signalübertragungsvorrichtung
(9), z. B. einer Datenübertragungsleitung,
einem CAN-Bus oder einer Funkstrecke an eine Speichereinheit (6) oder
eine externe Anzeigeeinheit (7) weitergeleitet. Bei der
externen Anzeigeeinheit (7) handelt es sich beispielsweise
um ein Display im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeugs. Das Ausgangssignal
kann auch gleichzeitig, parallel, vor- oder nachgeschaltet an andere
periphere Einheiten übermittelt
werden. Hierzu können
zwischen Ausgangsschnittstelle (4) und Speichereinheit
(6) oder parallel zur Speichereinheit ein oder mehrere
Steuergeräte
(10), wie beispielsweise ein Motorsteuergerät, ein Sensorsteuergerät, ein Mehrfunktionssteuergerät oder eine
Diagnoseeinheit angeordnet sein. Die Speichereinheit (6)
dient insbesondere als Fehlerspeicher.
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Die 2 zeigt
ein Kraftfahrzeug (11), insbesondere einen Lastkraftwagen,
mit einem in dessen Motorraum angeordneten Sensor (1),
welcher über eine
Datenübertragungsleitung
(9) mit einer Speichereinheit (6) und einer externen
Anzeigeeinheit (7) verbunden ist. Bei diesem Fahrzeug ist
die vom Sensor bereitgestellt Information, insbesondere eine Wartungs- oder Betriebszustandsinformation
vom Fahrzeuginnenraum während
des Fahrbetriebs mittels der externen Anzeigeeinheit (7)
einsehbar. Zudem wird bei diesem Fahrzeug (11) auf einfache
Weise die Wartungs- oder Betriebszustandsinformation am Sensoreinbauort
im Motorraum des Fahrzeugs mittels der Anzeigeeinheit (5)
des Sensors (1) bereitgestellt.
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Die
Verwendung eines beschriebenen Sensors (1) in einem Nutzfahrzeug,
insbesondere in einem Lastkraftwagen hat den beson deren Vorteil, dass
die Fahrer und Nutzer von Nutzfahrzeugen und Lastkraftwagen häufig eine Überprüfung wichtiger Funktionsparameter
selbst vornehmen. Auch bei einer möglichen Fahrstörung sind
diese Fahrzeugnutzer häufiger
bereit und in der Lage selbst eine erste Fehlerursache und Fehlerbehebung
vorzunehmen. Daher soll dieser Nutzerkreis besonders berücksichtigt
werden, indem dessen Gewohnheiten und Vorgehensweisen dadurch nachgekommen
werden kann, indem die Anzeige der Wartungs- und Betriebszustandsinformation
am Sensoreinbauort zusätzlich
zu der Anzeige im Fahrerdisplay erfolgt.
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Der
beschriebene Sensor (1) kann im Rahmen eines Sensoraustauschs
auch nachträglich
in ein Kraftfahrzeug eingebaut werden. Insbesondere wird der Sensor
(1) bei einem Austausch eines Motors eines Nutzfahrzeugs
zusammen mit dem neuen Motor in das Nutzfahrzeug eingebaut. Ist
bei dem Nutzfahrzeug eine Anzeige der Wartungs- oder Betriebszustandsinformation
mittels einer Anzeigeeinheit (7) am Armaturenbrett oder
im Cockpit des Nutzfahrzeugs nicht vorgesehen, so kann dieser Sensor (1)
aufgrund der von dem Sensor (1) umfassten Anzeigeeinheit
(6) verwendet werden. Somit wird eine universelle Verwendbarkeit
des Sensors (1) für
sehr unterschiedliche Fahrzeuge ermöglicht und eine übliche und
gewohnte Überwachung
der erfassten Parameter ist für
den Fahrzeugnutzer möglich.