DE102012014307A1

DE102012014307A1 - Verfahren und Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102012014307A1
Application number: DE201210014307
Authority: DE
Inventors: Torsten Schüttler; Martin Heinemann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-01-23

Abstract

Eine Sensoreinrichtung (1) umfasst einen Flüssigkeitsstandssensor (2, 7) und einen Lagesensor (3). Der Flüssigkeitsstandssensor (2, 7) und der Lagesensor (3) sind derart in der Sensoreinrichtung (1) angeordnet, dass der Flüssigkeitsstandssensor (2, 7) und der Lagesensor (3) eine definierte räumliche Beziehung aufweisen, so dass eine von dem Lagesensor (3) erfasste Lage auch die Lage des Flüssigkeitsstandssensor (2, 7) bestimmt. Die Sensoreinrichtung (1) ist ausgestaltet, um bei dem Erfassen des Flüssigkeitsstands die räumliche Beziehung zu berücksichtigen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Sensoreinrichtung, um einen Flüssigkeitsstand (z. B. Ölstand) für ein Fahrzeug zu erfassen.
Die DE 4329571 A1 offenbart einen Neigungssensor, welcher zur Erfüllung der Aufgabe eingesetzt wird, einen Sensor zu schaffen, der es erlaubt, die Neigung eines Fahrzeugs bei einer Füllstandsbestimmung zu berücksichtigen.
Die WO 2010/094316 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Fluidmengenmessung in Antrieben bzw. Geräten. Dabei wird zur Berechnung der Fluidmenge ein Sensor zur Erfassung der Quer- und/oder Längsneigung des Antriebs bzw. Geräts eingesetzt. Die Messung des Füllstands mittels Ultraschall und der Einsatz von Kennfeldern wird erwähnt.
Die DE 197 04 683 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen der Neigung eines Behälters relativ zu einem Flüssigkeitspegel.
Die US 2007/0084283 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Messung eines Fluidniveaus eines Tanks mittels Ultraschall.
Die DE 10 2005 057 077 A1 beschreibt einen Ölstandssensor, welcher neben dem Ölstand eine Kapazität und eine Dielektrizitätskonstante von Motoröl berechnet.
Die DE 10 2007 042 507 A1 offenbart die Bestimmung von Inhaltsstoffen und anderen Kenngrößen in bzw. von einer Flüssigkeit, wobei als Füllstandsensor ein Ultraschallsensor beschrieben wird.
Auch bei modernen Ölstandssensoren, bei welchen die Flüssigkeitsmenge (z. B. Öl in einem Motor) mit Hilfe von Ultraschallwellen gemessen wird, kann es zu Fehlmessungen kommen, wenn das Fahrzeug und/oder der Verbrennungsmotor zum Zeitpunkt der Messung nicht waagerecht steht.
Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, solche Fehlmessungen zu vermeiden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands einer Flüssigkeit nach Anspruch 1, durch eine Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, durch ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinrichtung nach Anspruch 12, durch einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 4 und durch ein Fahrzeug nach Anspruch 15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands einer Flüssigkeit (z. B. Öl) in einer Vorrichtung (z. B. einem Verbrennungsmotor) eines Fahrzeugs bereitgestellt. Dabei wird zum Erfassen des Flüssigkeitsstands eine Sensoreinrichtung eingesetzt, welche neben einem Flüssigkeitsstandssensor einen Lagesensor bzw. Neigungssensor umfasst. Diese Sensoreinrichtung ist derart an oder in der Vorrichtung angebracht, so dass der Flüssigkeitsstandssensor und der Lagesensor nach der Montage eine festgelegte bzw. unveränderbare räumliche Beziehung zueinander besitzen, so dass eine von dem Lagesensor erfasste Lage bzw. Neigung gleichzeitig auch die Lage bzw. Neigung des Flüssigkeitsstandssensors bestimmt. Dabei ist eine Nulllage bekannt und abgespeichert, welche nach der Montage der Vorrichtung in dem Fahrzeug (z. B. mit Hilfe des Lagesensors oder mit Hilfe einer Simulation) einmalig bestimmt wird und die durch die Montage festgelegte Lage der Vorrichtung im Bezug auf das Fahrzeug bei einer nicht vorhandenen Schrägstellung des Fahrzeugs (d. h. bei einem waagerecht stehenden Fahrzeug) erfasst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte:

• Erfassen der Ausgabe des Flüssigkeitsstandssensors.
• Erfassen der Ausgabe des Lagesensors.
• Berechnen des Flüssigkeitsstands in Abhängigkeit von der Ausgabe des Flüssigkeitsstandssensors und in Abhängigkeit von der Ausgabe des Lagesensors, wobei die Nulllage berücksichtigt wird.

Wenn der Flüssigkeitsstandssensor und der Lagesensor eine feststehende räumliche Beziehung zueinander besitzen, was beispielsweise der Fall ist, wenn beide Sensoren durch dieselbe Halbleiterschaltung realisiert sind, reicht es vorteilhafterweise aus, einmal die Lage bzw. Neigung zu bestimmen, wenn das Fahrzeug selbst keine Neigung aufweist, um die Nulllage zu bestimmen. Diese Bestimmung der Nulllage kann dabei durch eine entsprechende Messung mittels des Lagesensors oder aber auch durch eine entsprechende Simulation unter Kenntnis der Montagevoraussetzungen erfolgen. Wenn später zur Bestimmung des Flüssigkeitsstands die aktuelle Lage des Lagesensors (und damit die Lage der Vorrichtung bzw. des Fahrzeugs) gemessen wird, kann diese aktuelle Lage quasi mittels der Nulllage korrigiert werden, um dadurch die aktuelle Schräglage (z. B. die Motorlage) der Vorrichtung (bezüglich der Nulllage) zu bestimmen. Zur Korrektur der Messergebnisse bzw. zur Korrektur der Ausgabe des Flüssigkeitsstandssensors kann dann vorteilhafterweise diese derart bestimmte Schräglage eingesetzt werden.
Dadurch kann die erfindungsgemäße Erfassung des Flüssigkeitsstands beispielsweise auch zur Erfassung des Ölstands bei schräg eingebauten Motoren eingesetzt werden. Die Erfindung sorgt dann dafür, dass auch in diesem Fall sowohl bei einem waagerecht stehenden Fahrzeug als auch bei einem nicht waagerecht stehenden Fahrzeug die Messergebnisse des Flüssigkeitsstandssensors durch die Messergebnisse des Lagesensors richtig korrigiert werden, um in jedem Fall den Flüssigkeitsstand (Ölstand) korrekt zu bestimmen. Sollte sich (z. B. aufgrund eines Verschleißes der Motorlager) die Nulllage ändern, so kann die Nulllage mittels des Lagesensors jederzeit neu erfasst werden.
Die einmalige Ermittlung der Nulllage kann dabei nur einmal pro Fahrzeugtyp bzw. Motor durchgeführt werden, da davon auszugehen ist, dass die Vorrichtung bei demselben Fahrzeugtyp bzw. Motor immer dieselbe Schräglage (z. B. Motoreinbaulage) aufweist. Daher ist es bei diesem Vorgehen nicht notwendig, diese Nulllage für jedes Fahrzeug nach der Montage der Vorrichtung im Fahrzeug bzw. Motor zu bestimmen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Sensoreinrichtung umfasst dabei einen Flüssigkeitsstandssensor und einen Lagesensor. Der Flüssigkeitsstandssensor und der Lagesensor sind derart in der Sensoreinrichtung angeordnet, dass der Flüssigkeitsstandssensor und der Lagesensor zueinander eine definierte (feststehende) räumliche Beziehung aufweisen, so dass die von dem Lagesensor gemessene Lage bzw. Neigung immer auch die Lage bzw. Neigung des Flüssigkeitsstandssensors bestimmt. Beim Erfassen des Flüssigkeitsstands berücksichtigt die Sensoreinrichtung diese feststehende räumliche Beziehung, um die Messergebnisse des Flüssigkeitsstandssensors mit Hilfe der Messergebnisse des Lagesensors zu korrigieren.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst die Sensoreinrichtung eine Halbleiterschaltung, wobei in diese Halbleiterschaltung sowohl der Flüssigkeitsstandssensor als auch der Lagesensor integriert sind bzw. auf demselben Lead Frame vereint sind.
Durch die Integration des Flüssigkeitsstandssensors und des Lagesensors in dieselbe Halbleiterschaltung bzw. in denselben IC ist zum einen quasi zwangsläufig sichergestellt, dass der Flüssigkeitsstandssensor und der Lagesensor zueinander eine definierte räumliche Beziehung aufweisen. Darüber hinaus wird durch diese Integration eine sehr kompakte Ausführung der Sensoreinrichtung geschaffen, was wiederum Vorteile hinsichtlich eines Preises der Sensoreinrichtung oder hinsichtlich von Montagekosten bedeutet.
Bei dem Flüssigkeitsstandssensor kann es sich um einen Ultraschallsensor handeln. Dabei sendet der Ultraschallsensor zum Erfassen des Flüssigkeitsstands eine Ultraschallwelle aus, welche von einer Flüssigkeitsoberfläche (Grenzfläche der Flüssigkeit zum benachbarten Medium) reflektiert wird. Die reflektierte Ultraschallwelle wird dann von dem Ultraschallsensor erfasst. Abhängig von einer Laufzeit der reflektierten Ultraschallwelle wird dann als Ausgabe des Ultraschallsensors der Flüssigkeitsstand der Flüssigkeit bestimmt.
Es ist allerdings auch möglich, dass es sich bei dem Flüssigkeitsstandssensor um einen Sensor handelt, welcher den Flüssigkeitsstand mit elektromagnetischen Signalen bzw. Wellen misst. Das zugrunde liegende Verfahren ist als Zeitbereichsreflektometrie (TDR ”Time Domain Reflectometry”) oder auch als Kabelradar bekannt
Bei dem Lagesensor kann es sich um einen Beschleunigungssensor handeln, welcher in der Lage ist, eine Beschleunigung um zwei Achsen, welche insbesondere senkrecht zueinanderstehen, zu erfassen. Der Beschleunigungssensor (Lagesensor) bestimmt dabei anhand der jeweils gemessenen Beschleunigungen seine Neigung bzw. Lage. D. h. das Messen der Beschleunigungen, welche z. B. in einem Bereich bis zu 10 g liegen, dient bei dem hier gemeinten Beschleunigungssensor dem Zweck, die Neigung bzw. Lage zu bestimmen. Es handelt sich dabei insbesondere nicht um einen Beschleunigungssensor, welcher z. B. zur Aktivierung von Airbags eingesetzt wird und welcher auch Beschleunigungen deutlich über 10 g erfassen kann.
Beispielsweise kann der Lagesensor ein mikroelektronisches und/oder mikromechanisches System umfassen, welches wiederum ein Feder-Masse-System aufweist. Dabei ist der Lagesensor in der Lage, eine Auslenkung einer Testmasse des Lagesensors, welche gegen eine Federkraft ausgelenkt wird, mit Hilfe einer oder mehrerer Kapazitäten zu messen.
Gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann es sich bei der Halbleiterschaltung um ein so genanntes Multi-Chip-Modul handeln, welches ein Gehäuse (Package, z. B. Plastik-(Kunststoff-) und Keramik-Package), einen Die-Träger, einen Ultraschallschwinger, ein Steuer-Die (Steuereinrichtung) und einen Lagesensor umfasst. Dabei sind der Ultraschallschwinger, das Steuer-Die und der Lagesensor auf dem Die-Träger angeordnet und dort miteinander elektrisch verbunden. Der Die-Träger ist zusammen mit dem Ultraschallschwinger, dem Steuer-Die und dem Lagesensor von dem Gehäuse ummantelt. Das Steuer-Die ist sowohl zur Ansteuerung des Ultraschallschwingers als auch zur Auswertung der Ausgaben des Ultraschallschwingers ausgestaltet, so dass das Steuer-Die zusammen mit dem Ultraschallschwinger den Ultraschallsensor (Flüssigkeitsstandssensor) realisiert.
Unter einem Die bzw. Pellet wird dabei ein Halbleiterplättchen oder Halbleiterchip verstanden, welches/r quasi das Herzstück einer Halbleiterschaltung darstellt. Über Drähte wird das Die bzw. ”Silcon Die” mit den Kontakten der Halbleiterschaltung verbunden. Das Die ist in der Regel mit einem Gehäuse ummantelt und dadurch gegenüber der Umwelt geschützt.
Bei der ersten Ausführungsform sind der Ultraschallschwinger, das Steuer-Die (ein Die mit der Funktionalität einer Steuereinrichtung) und der Lagesensor einzelne Chips, welche in dem Multi-Chip-Modul auf demselben Die-Träger integriert bzw. angeordnet sind. Bei dem Steuer-Die kann es sich z. B. um einen ASIC (”Application Specfic Integrated Circuit” (anwendungsspezifische integrierte Schaltung)) handeln.
Auch gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform handelt es sich bei der Halbleiterschaltung um ein Multi-Chip-Modul, welches ein Gehäuse, einen Die-Träger, einen Ultraschallschwinger, ein Steuer-Die und einen Lagesensor umfasst. Dabei ist der Lagesensor in das Steuer-Die integriert. Der Ultraschallschwinger und das Steuer-Die sind auf dem Die-Träger angeordnet und miteinander elektrisch verbunden. Der Die-Träger ist zusammen mit dem Ultraschallschwinger und dem Steuer-Die von dem Gehäuse ummantelt. Das Steuer-Die ist sowohl zur Ansteuerung des Ultraschallschwingers als auch zur Auswertung der Messergebnisse des Ultraschallschwingers ausgestaltet, so dass das Steuer-Die zusammen mit dem Ultraschallschwinger den Ultraschallsensor (Flüssigkeitsstandssensor) realisiert.
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist der Lagesensor bei der zweiten Ausführungsform in das Steuer-Die integriert. Auch bei der zweiten Ausführungsform kann es sich bei dem Steuer-Die um einen ASIC handeln.
Vorteilhafterweise umfasst die Halbleiterschaltung eine Abdeckung, mit welcher der Lagesensor abgedeckt wird.
Durch diese Abdeckung wird vorteilhafterweise verhindert, dass die bewegliche Mikromechanik des Lagesensors bei der Ausbildung des Gehäuses nicht mit eingespritzt wird, so dass ein Festsetzen dieser Mikromechanik verhindert wird. Diese Abdeckung kann dabei als eine Art Kuppel und/oder Ähnlichem über dem Lagesensor ausgestaltet sein.
Erfindungsgemäß kann die Halbleiterschaltung einen Speicherbereich (beispielsweise innerhalb des ASIC) umfassen, in welchem je nach Vorrichtung, für welche die Sensoreinrichtung eingesetzt wird, ein Kennfeld hinterlegt ist. Wenn es sich bei der Sensoreinrichtung um einen Ölstandssensor handelt, welcher den Ölstand in einem Verbrennungsmotor bestimmt, dann wird beispielsweise mit Hilfe des Kennfeldes abhängig von der Motortemperatur, der aktuellen Drehzahl des Motors, der von dem Lagesensor erfassten aktuellen Lage und dem von dem Ultraschallsensor gemessenen Ölstand der korrigierte Ölstand als Flüssigkeitsstand bestimmt. Diese vorab genannten Füllstandskorrekturen können auch in einem externen Modul, z. B. in einem Motorsteuergerät, erfolgen.
Beispielsweise kann für jeden Motortyp im Versuchsfeld ein solches Kennfeld für unterschiedliche Ölstände, für unterschiedliche Drehzahlen und für unterschiedliche Schräglagen des Motors ermittelt werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass Kennfeld für jeden Motortyp durch eine Simulation anhand der Ölwannengeometrie zu bestimmen.
Vorteilhafterweise ist es dabei nicht notwendig, die Motoreinbaulage (d. h. die Lage, in welcher der Motor ordnungsgemäß im Fahrzeug montiert wird) zu berücksichtigen, so dass für einen Motortyp nur ein Kennfeld (und nicht mehrere abhängig von der Motoreinbaulage) benötigt wird. Wie vorab bereits beschrieben ist, Wird eine bestimmte (schräge) Motoreinbaulage durch die Bestimmung der Nulllage berücksichtigt und nivelliert.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands für ein Fahrzeug bereitgestellt. Dieses Herstellungsverfahren umfasst folgende Schritte:

• Anordnen eines Ultraschallschwingers und eines Steuer-Dies, in welchem ein Lagesensor integriert ist, auf einem Die-Träger.
• Abdecken des Lagesensors, um ein Festsetzen der Mikromechanik des Lagesensors bei einer mittels Spritztechnik durchgeführten Ausbildung eines Gehäuses der Sensoreinrichtung zu verhindern.
• Ausbilden eines Gehäuses, indem mittels Spritzgussverfahren der Ultraschallschwinger und das Steuer-Die mit Kunststoff ummantelt werden.

Darüber hinaus wird erfindungsgemäß ein Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug bereitgestellt. Dieser Verbrennungsmotor umfasst dabei eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung und ist zum Erfassen eines Ölstands mit Hilfe der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung ausgestaltet.
Schließlich wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung oder einen erfindungsgemäßen, Verbrennungsmotor umfasst.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zum Erfassen eines Ölstands in einem Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung beispielsweise auch zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands in einem anderen Vorratsbehälter (beispielsweise in einem Vorratsbehälter für Bremsflüssigkeit oder für Scheibenwaschwasser) eingesetzt werden kann. Darüber hinaus lässt sich die vorliegende Erfindung auch bei Schiffen, Flugzeugen sowie gleisgebundenen oder spurgeführten Fahrzeugen einsetzen. Schließlich ist selbst der Einsatz der vorliegenden Erfindung bei einer ortsfesten Einrichtung denkbar.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
In 1 ist der Aufbau einer Halbleiterschaltung dargestellt.
In 2 ist eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung in einem Verbrennungsmotor dargestellt.
In 3 ist eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung in einem Ölstandssensor dargestellt.
In 4 ist eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung auf einem Trägerflansch eines Ölstandssensors 13 dargestellt.
In 5 ist eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung als Halbleiterschaltung im Detail dargestellt.
6 zeigt erfindungsgemäßes Fahrzeug, welches einen Verbrennungsmotor mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung umfasst.
In 1 sind die wesentlichen Bestandteile einer Halbleiterschaltung dargestellt. Das Kernstück einer Halbleiterschaltung bildet das Silicon-Die 6, in welchem im Wesentlichen die Transistoren in Halbleitertechnik realisiert sind. Das Silicon-Die 6 ist mit Golddrähten 12 mit Kontakten 11 (Leadframe) verbunden, über welche das Silicon-Die 6 mit seiner Umwelt kommuniziert. Das Silicon-Die 6 ist auf einem Die-Träger 4 angeordnet und wird zum Schutz von einem Gehäuse 5 ummantelt.
In 2 ist die Einbaulage eines Ölstandssensors 13 in einem Verbrennungsmotor 9 dargestellt. Man erkennt am Ölpegel 15, dass das Öl im Motor 9 in unterschiedlichen Bereichen einen unterschiedlichen Füllungsgrad aufweist. Dieser Effekt wird durch eine aufgrund einer Hanglage verursachten Schrägstellung des Motors 9 bzw. des Fahrzeugs noch verstärkt, so dass der Ölstandssensor 13 ohne Berücksichtigung der Daten eines Lagesensors bzw. Neigungssensors einen Ölstands unterhalb des vorgeschriebenen Minimums detektieren könnte, obwohl objektiv noch genug Öl im Motor 9 vorhanden ist. Der Ölstandssensor 13 umfasst dabei eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 1.
In 3 ist der in 2 dargestellte Ölstandssensor 13 genauer dargestellt. Die als Halbleiterschaltung realisierte erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 1 ist in einem Flansch 14 mit Anschlussstecker des Ölstandssensors 13 angeordnet.
In dem Rohr des Ölstandssensors 13 sammelt sich Öl, dessen Ölstandshöhe mit dem Ultraschallsensor der Sensoreinrichtung 1 gemessen wird. Dazu wird mit Hilfe des Ultraschallschwingers 2, welcher am Boden des Rohrs auf dem Flansch 14 angeordnet ist, eine Ultraschallwelle erzeugt und in der Längsrichtung des Rohrs nach oben gesendet. Diese Ultraschallwelle wird an der Grenzfläche zwischen dem Öl und der sonst im Verbrennungsmotor 9 vorhandenen Luft reflektiert, wobei die Ankunft dieser reflektierten Ultraschallwelle ebenfalls mit Hilfe des Ultraschallschwinger 2 erfasst wird. Anhand der Laufzeit kann die Weglänge der reflektierten Ultraschallwelle und damit die Ölstandshöhe im Rohr des Ölstandssensors 13 bestimmt werden.
In 4 ist der Flansch 14 mit Anschlussstecker im Detail dargestellt. Man erkennt dass sich die als Halbleiterschaltung ausgebildete Sensoreinrichtung 1 mittig auf diesem Flansch 14 befindet.
In 5 ist die als Halbleiterschaltung ausgebildete Sensoreinrichtung 1 im Detail dargestellt. Man erkennt dass die Halbleiterschaltung neben dem Ultraschallschwinger 2 einen ASIC 7 umfasst, in welchem ein Lagesensor 3 integriert ist.
In 6 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 dargestellt, welches einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor 9 umfasst. Der Verbrennungsmotor 9 umfasst seinerseits einen Ölstandssensor 13, der wiederum eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 1 aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4329571 A1 [0002]
WO 2010/094316 A1 [0003]
DE 19704683 A1 [0004]
US 2007/0084283 A1 [0005]
DE 102005057077 A1 [0006]
DE 102007042507 A1 [0007]

Claims

Verfahren zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands einer Flüssigkeit in einer Vorrichtung (9) eines Fahrzeugs (10), wobei eine Sensoreinrichtung (1), welche einen Flüssigkeitsstandssensor (2) und einen Lagesensor (3) umfasst, derart an der Vorrichtung (9) montiert ist, dass der Flüssigkeitsstandssensor (2, 7) und der Lagesensor (3) eine vorbestimmte definierte räumliche Beziehung aufweisen, so dass durch eine von dem Lagesensor (3) erfasste Lage auch die Lage des Flüssigkeitsstandssensors (2, 7) bestimmt ist, wobei eine Nulllage bekannt ist, welche nach der Montage der Vorrichtung (9) in dem Fahrzeug (10) bestimmt wird, wobei die Nulllage der Lage der Vorrichtung (9) bei nicht schräg stehendem Fahrzeug (10) entspricht, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erfassen der Ausgabe des Flüssigkeitsstandssensors (2, 7), Erfassen der Ausgabe des Lagesensors (3), und Berechnen des Flüssigkeitsstands abhängig von der Ausgabe des Flüssigkeitsstandssensors (2, 7) und abhängig von der Ausgabe des Lagesensors (3) unter Berücksichtigung der Nulllage.
Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands für ein Fahrzeug (10), wobei die Sensoreinrichtung (1) einen Flüssigkeitsstandssensor (2, 7) und einen Lagesensor (3) umfasst, wobei der Flüssigkeitsstandssensor (2, 7) und der Lagesensor (3) derart in der Sensoreinrichtung (1) angeordnet sind, dass der Flüssigkeitsstandssensor (2, 7) und der Lagesensor (3) eine definierte räumliche Beziehung aufweisen, so dass eine von dem Lagesensor (3) erfasste Lage auch die Lage des Flüssigkeitsstandssensors (2, 7) bestimmt, und wobei die Sensoreinrichtung (1) ausgestaltet ist, um bei dem Erfassen des Flüssigkeitsstands die räumliche Beziehung zu berücksichtigen.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung eine Halbleiterschaltung (1) umfasst, und dass die Halbleiterschaltung (1) den Flüssigkeitsstandssensor (2, 7) und den Lagesensor (3) integriert.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstandssensor ein Ultraschallsensor (2, 7) ist, wobei der Ultraschallsensor (2, 7) eine Ultraschallwelle aussendet, welche von einer dem Flüssigkeitsstand entsprechenden Flüssigkeitsoberfläche reflektiert und von dem Ultraschallsensor (2, 7) erfasst wird, und wobei der Ultraschallsensor (2, 7) abhängig von einer Laufzeit der reflektierten Ultraschallwelle die Ausgabe des Ultraschallsensors (2, 7) bestimmt, oder dass der Flüssigkeitssensor ein Sensor ist, welcher den Flüssigkeitsstand mit einer elektromagnetischen Welle mittels Zeitbereichsreflektometrie misst.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagesensor ein Beschleunigungssensor (3) ist, welcher eine Beschleunigung um zwei Achsen misst.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagesensor (3) ein mikroelektronisches oder mikromechanisches System mit einem Feder-Masse-System umfasst, und dass der Lagesensor (3) ausgestaltet ist, um eine Auslenkung einer Testmasse des Lagesensors (3) gegen eine Federkraft kapazitiv zu messen.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 3–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschaltung (1) ein Gehäuse (5), einen Träger (4), einen Ultraschallschwinger (2), eine Steuereinrichtung (7) und einen Lagesensor (3) umfasst, dass der Ultraschallschwinger (2), die Steuereinrichtung (7) und der Lagesensor (3) auf dem Träger (4) angeordnet und miteinander elektrisch verbunden sind, dass der Träger (4) zusammen mit dem Ultraschallschwinger (2), der Steuereinrichtung (7) und dem Lagesensor (3) von dem Gehäuse (5) ummantelt sind, und dass die Steuereinrichtung (7) zur Ansteuerung des Ultraschallschwingers (2) und zur Auswertung von Ausgaben des Ultraschallschwingers (2) ausgestaltet ist, um zusammen mit dem Ultraschallschwinger (2) den Ultraschallsensor (2, 7) zu realisieren.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 3–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschaltung (1) ein Gehäuse (5), einen Träger (4), einen Ultraschallschwinger (2), eine Steuereinrichtung (7) und einen Lagesensor (3) umfasst, dass der Lagesensor (3) in der Steuereinrichtung (7) integriert ist, dass der Ultraschallschwinger (2) und die Steuereinrichtung (7) auf dem Träger (4) angeordnet und miteinander elektrisch verbunden sind, dass der Träger (4) zusammen mit dem Ultraschallschwinger (2) und der Steuereinrichtung (7) mit dem Lagesensor (3) von dem Gehäuse (5) ummantelt sind, und dass die Steuereinrichtung (7) zur Ansteuerung des Ultraschallschwingers (2) und zur Auswertung von Ausgaben des Ultraschallschwingers (2) ausgestaltet ist, um zusammen mit dem Ultraschallschwinger (2) den Ultraschallsensor (2, 7) zu realisieren.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschaltung (1) eine Abdeckung umfasst, mit welcher der Lagesensor (3) abgedeckt ist.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 2–9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (1) zum Abspeichern von Kennfeldern und zur Auswertung der Kennfelder ausgestaltet ist, um abhängig von den Kennfeldern den Flüssigkeitsstand zu erfassen.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 2–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1 ausgestaltet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinrichtung (1) zum Erfassen eines Flüssigkeitsstands für ein Fahrzeug (10), wobei ein Ultraschallschwinger (2) und eine Steuereinrichtung (7), in welchem ein Lagesensor (3) integriert ist, auf einem Träger (4) angeordnet werden, dass der Lagesensor (3) abgedeckt wird, um ein Festsetzen einer Mikromechanik des Lagesensors (3) bei einer Ausbildung eines Gehäuses (5) der Sensoreinrichtung (1) zu verhindern, und dass der Ultraschallschwinger (2) und die Steuereinrichtung (7) mit einem Spritzgussverfahren mit Kunststoff oder Keramik ummantelt werden, um das Gehäuse (5) auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung die Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2–11 ist.
Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug (10), wobei der Verbrennungsmotor (9) eine Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1–11 umfasst, und wobei der Verbrennungsmotor (9) mittels der Sensoreinrichtung (1) zum Erfassen eines Ölstands als dem Flüssigkeitsstand ausgestaltet ist.
Fahrzeug mit einer Sensoreinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1–11 oder einem Verbrennungsmotor (9) nach Anspruch 14.