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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Erkennung eines Füllstands eines Kraftstoffbehälters für ein Kraftfahrzeug.
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In heutigen Kraftfahrzeugen wird der Füllstand eines Kraftstoffbehälters durch einen Füllstandsensor gemessen, bei denen der Füllstand relativ zum Tankboden gemessen wird. Bei einer solchen bodenreferenzierten Messung werden ausgehend von einem Messwert des Sensors für den Leerfüllstand des Kraftstoffbehälters, die Messwerte für weitere Füllstände referenziert. Daraus ergibt sich z. B. auch der Reservefüllstand des Kraftstoffbehälters, bei dem im Kraftfahrzeug ein Hinweis erscheint, der den Fahrer darauf aufmerksam macht, dass lediglich eine Restmenge an Kraftstoff vorhanden ist und nur noch eine stark begrenzte Restfahrstrecke erreicht werden kann. Üblicherweise weist ein Kraftstoffbehälter einen Füllstandbegrenzer sowie zumindest eine Kraftstofffördereinheit auf. Die Kraftstofffördereinheit befördert den Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter zu einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges. Der Füllstandbegrenzer dient dazu, eine maximal zutankbare Kraftstoffmenge zu begrenzen, sodass kein Kraftstoff beim Tankvorgang aus dem Kraftstoffeinfüllstutzen fließen kann. Dabei kann es sich z. B. um ein Ventil handeln, durch das Gas aus dem Kraftstoffbehälter ausströmt während Kraftstoff in den Tank eingefüllt wird. Ist die maximal zutankbare Menge an Kraftstoff erreicht, wird durch den Füllstandbegrenzer das Abschalten der Zapfpistole der Tanksäule erreicht.
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Die Kraftstofffördereinheit wird in der Regel an dem Boden des Kraftstoffbehälters angeordnet, da dieser den tiefsten Punkt im Kraftstoffbehälter darstellt. Wird der Füllstandsensor an der Kraftstofffördereinheit montiert, kommt es zu unerwünschten Messfehlern, die sich durch eine veränderte Lage der Kraftstofffördereinheit und somit auch dem damit verbundenen Füllstandsensor ergeben. Dies ist dann der Fall, wenn sich z. B. der Boden des Kraftstoffbehälters aufgrund der Gewichtskraft des Kraftstoffs verformt und nach unten ausbeult. Dies geschieht in der Regel ungleichförmig entlang des Bodens, wodurch das Kraftstofffördermodul schrägt steht. Durch die veränderte Lage des Füllstandsensors und der veränderten Geometrie des Kraftstoffbehälters kommt es folglich zu Messfehlern, da die ursprüngliche Lage des Füllstandsensors, die als Bezugsebene für die ermittelten Messwerte und somit den zugeordneten Füllständen dient, verändert ist.
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Systeme zur Erkennung eines Füllstands, wie sie aus der
DE 196 24 911 A1 hervorgehen, führen zu großen Toleranzen bezüglich des angezeigten Füllstands, da bei einer sich ändernden Geometrie des Kraftstoffbehälters das Füllvolumen verändert sein kann. Bei den aus dem Stand der Technik eingesetzten bodenreferenzierten Füllstandsensoren zur Messung eines aktuellen Füllstands werden diese Volumenänderungen nicht in die Messung des Füllstands einbezogen, wodurch sich fehlerhafte Füllstände ergeben, die dem Fahrer eine falsche Kraftstoffmenge suggerieren. Dieser Effekt kann zu frühzeitigem Liegenbleiben des Fahrzeugs oder zu einer irreführenden Anzeige des zutankbaren Kraftstoffs führen, da die angezeigte Kraftstoffmenge bzw. Restfahrstrecke nicht dem tatsächlichen Wert entspricht.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, robuster gegenüber Toleranzen zu sein und dementsprechend zuverlässiger die vorhandene Kraftstoffmenge anzuzeigen.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Systemanspruchs. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Das erfindungsgemäße System zur Erkennung eines Füllstands eines Kraftstoffbehälters für ein Kraftfahrzeug, mit zumindest einem Füllstandbegrenzer zur Erkennung eines Füllvolumen, wobei der Füllstandbegrenzer an dem Kraftstoffbehälter angeordnet ist, weist außerdem zumindest einen Füllstandsensor zur Messung eines aktuellen Füllstands auf, wobei ein Reservefüllstand durch den Füllstandsensor sensierbar ist. Der Füllstandsensor ist derart an dem Füllstandbegrenzer angeordnet, dass bei einem sich ändernden Füllvolumen, welches sich durch eine geometrische Verformung des Kraftstoffbehälters ergeben kann, der durch den Füllstandsensor messbare Reservefüllstand unverändert verbleibt. Die Erfindung basiert dabei auf der Nutzung des Füllstandbegrenzers zur Erkennung des Nennfüllvolumens, also der maximal zutankbaren Kraftstoffmenge, wobei das Nennfüllvolumen durch den Füllstandbegrenzer festgelegt wird. Unabhängig von der Geometrie des Kraftstoffbehälters dient stets das Nennfüllvolumen als Referenz für den Füllstand „Tank voll“ des Füllstandsensors. Ändert sich die Geometrie des Kraftstoffbehälters, z. B. durch Absenken des Tankbodens in Folge von Alterung, durch Wärmeeinfluss oder Gewichtskrafteinflüssen, dient der Abschaltfüllstand bei erreichtem Nennfüllvolumen als Referenz für den Füllstandsensor. Demzufolge wird auch das Problem behoben, dass bei Füllstandsensoren auftritt, die an der Kraftstoffpumpe angeordnet werden. Wird die Kraftstoffpumpe am Tankboden befestigt, kommt es beim Absenken des Tankbodens zu negativen Einflüssen bei dem Füllstandsensor aufgrund der veränderten Lage des Füllstandsensors und den damit einhergehenden Differenzen zwischen dem zugeordneten Messwert zu einem Füllstand und dem tatsächlichen Füllstand. Da sich der zugeordnete Messwert bezogen auf den tatsächlichen Füllstand in Folge der veränderten Lage des Füllstandsensors im Kraftstoffbehälter nicht ändert, kommt es z. B. zu verspäteter Warnung für den Reservefüllstand. Der Füllstandbegrenzer wird in der Regel in einem oberen Bereich des Kraftstoffbehälters angeordnet, sodass ein Absenken des Tankbodens in Folge von Alterung, durch Wärmeeinfluss oder Gewichtskrafteinflüssen keine Auswirkung auf die Position des Füllstandsensors haben. Der Reservefüllstand und zugeordnete Messwert für den Reservefüllstand bleibt stets der Gleiche, sodass nach einer Zunahme des Nennfüllvolumens, der Messwert und somit der Reservefüllstand gleich bleiben und somit stets zu dem gleichen Füllstand der Reservefüllstand angezeigt wird, da der zugeordnete Messwert nicht verändert werden muss. Wird der Reservefüllstand erreicht, kann der Fahrer das in der Betriebsanleitung beschriebene Kraftstoffvolumen zutanken, auch wenn sich die Geometrie des Kraftstoffbehälters und somit das Nennfüllvolumen vergrößert. Die Anordnung des Füllstandsensors an den Füllstandbegrenzer behebt das Problem, dass eine veränderte Kraftstoffbehältergeometrie eine Relativbewegung zwischen dem Kraftstoffbegrenzer und dem Füllstandsensor zur Folge hat. Der Füllstand an dem das Nennfüllvolumen erreicht ist, bleibt immer der gleiche, nämlich an dem Füllstandbegrenzer. Dieser Füllstand wird als ein Bezugsfüllstand genutzt, wodurch sich ein Startpunkt für die Füllstandsensierung ergibt. Von diesem Startpunkt oder Bezugsfüllstand aus beginnt der Füllstandsensor die Sensierung des jeweils aktuellen Füllstands und damit der Erkennung oder Berechnung des bereits verbrauchten Kraftstoffs. Eine Sensierung des Füllstands kann dabei auch schon oberhalb des Startpunkts oder des Bezugsfüllstandes erfolgen, wodurch die Robustheit der Messung erhöht werden kann.
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Der Punkt oder die Höhe im Kraftstoffbehälter für den Reservefüllstand bleibt vorteilhafterweise unabhängig von der Kraftstoffbehältergeometrie stets an dem gleichen Punkt. Dadurch wird gewährleistet, dass die Anzeige für den Reservefüllstand auch immer zum gleichen Füllstand ausgehend vom Füllstandbegrenzer (Punkt für „Tank voll“) eine entsprechende Warnung erzeugt, sodass der Fahrzeugführer frühzeitig das Fahrzeug betanken kann. Der Reservefüllstand und damit das vorhandene Kraftstoffvolumen dient der Fahrzeugelektronik für die Berechnung der Restfahrstrecke und dem Fahrzeugführer dementsprechend als Hilfestellung für das einschätzen der noch möglich fahrbaren Strecke mit dem Reservevolumen.
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Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass der Füllstandsensor einen kapazitiven Sensor und/oder einen optischen Sensor und/oder einen Ultraschallsensor und/oder eine Kombination daraus aufweist. Ein kapazitiver Sensor beruht dabei auf der Änderung der Kapazität eines teilweise durch die Flüssigkeit gebildeten Kondensators bei Veränderung des Füllstandes. Sensor und Kraftstoffbehälter bilden die beiden Elektroden eines Kondensators. Eine durch Füllstandänderung hervorgerufene Kapazitätsänderung wird ausgewertet und in ein entsprechendes Signal umgesetzt. Dabei handelt es sich um robuste und kostengünstige Sensoren zur Füllstanderkennung. Bei optischen Sensoren wird die Absorption des Lichts oder auch das Verschwinden der Totalreflexion detektiert. Der optoelektronische Füllstandsensor besteht aus einer Infrarot-LED und einem Lichtempfänger. Das Licht der LED wird in ein Prisma an der Spitze des Messaufnehmers gerichtet. Solange die Spitze nicht in den Kraftstoff eingetaucht ist, wird das Licht innerhalb des Prismas zum Empfänger reflektiert. Steigt der Kraftstoff im Behälter und umschließt die Spitze, wird das Licht durch den Kraftstoff gebrochen und erreicht nicht mehr oder abgeschwächt den Empfänger. Dadurch wird eine präzise Messung des Füllstands erreicht. Die Messung mit Ultraschall beruht auf einer Laufzeitmessung. Die durch einen Sensor ausgesandten Ultraschall-Impulse werden von der Oberfläche des Mediums reflektiert und wieder vom Sensor erfasst. Die benötigte Laufzeit ist ein Maß für den zurückgelegten Weg im leeren Behälterteil. Dieser Wert wird von der gesamten Standhöhe abgezogen und man erhält daraus den Füllstand. Das Ultraschall-Verfahren ist eine berührungslose und wartungsfreie Messung ohne Beeinflussung durch Kraftstoffeigenschaften wie z. B. Dielektrizitätszahl, Leitfähigkeit oder Dichte.
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Im Rahmen der Erfindung kann der Füllstandsensor eine Schwimmermimik, insbesondere mit einem Winkelsensor aufweisen. Ein Schwimmkörper mit geringer Dichte schwimmt auf dem Kraftstoff. Die Höhe des Schwimmkörpers wird bestimmt. Dafür kann der Schwimmkörper an einem Hebel oder dünnen Seil befestigt sein; dadurch wird ein Schalter oder ein Wegaufnehmer, wie z. B. ein Potentiometer, bewegt. Die Position des Schwimmkörpers kann dann berührungslos z. B. mit einem Winkelsensor erfasst werden. Bei einem Winkelsensor kann es sich z. B. um einen Drehgeber mit Hall-Effekt handeln, der eine lange Lebensdauer bei niedrigen Kosten ermöglicht. Außerdem können optische Drehgeber bzw. Inkrementalgeber zum Einsatz kommen, die bei kleiner Bauweise eine hohe Messauflösung aufweisen und gleichzeitig kostengünstig sind. Potentiometer sind präzise und preisgünstige Sensoren mit einer langen Lebensdauer. Darüber hinaus ist auch eine Messung mithilfe unterschiedlicher ohmscher Widerstände möglich, die auf einer Platine angeordnet sind und entsprechend unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen. Jedem der Widerstandwerte ist dabei ein Messwert für den Füllstand und somit einem Winkel des Sensors / Schwimmermimik zugeordnet. Durch die Anordnung der Schwimmermimik an dem Füllstandbegrenzer wird erreicht, dass die Geometrieänderung des Kraftstoffbehälters keine Auswirkung auf die dem Winkelsensor zugeordneten Füllstände und Messwerte haben. Da der Füllstandbegrenzer keine oder nur sehr wenig von einem Absenken des Kraftstoffbehälterbodens beeinflusst wird, bleiben die dem Sensor zugeordneten Füllstandmesswerte immer gleich. Während bei einer Befestigung des Füllstandbegrenzers am Boden dieser eine Schrägstellung und damit einen veränderten Ausgangswinkel aufweist, wird dies mit dem erfindungsgemäßen System vermieden.
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Vorteilhaft kann der Füllstandbegrenzer auf einer Innenseite oder auf einer Außenseite des Kraftstoffbehälters angeordnet sein. Abhängig vom vorhandenen Bauraum und den zu erwartenden äußeren Einflüssen kann somit der Füllstandbegrenzer positioniert werden. Auf der Innenseite des Kraftstoffbehälters ist der Füllstandbegrenzer gegen äußere Einflüsse geschützt und bildet ein insgesamt kompakteres System. Der Füllstandbegrenzer wird an dem Kraftstoffbehälter befestigt oder wird mit diesem materialeinheitlich und/oder einteilig mit diesem ausgebildet. Denkbar ist hierbei, dass der Füllstandbegrenzer auf die Innenseite oder die Außenseite des Kraftstoffbehälters geschweißt oder verschraubt oder genietet wird. Bei der Anordnung des Füllstandbegrenzers auf oder an die Außenseite des Kraftstoffbehälters ist es möglich, den Füllstandbegrenzer im Schadensfall zu reparieren oder einfach auszuwechseln.
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Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass der Füllstandbegrenzer eine Aufnahme aufweist, wobei der Füllstandsensor an der Aufnahme anordbar ist, insbesondere clipsbar oder steckbar oder schraubbar ist. Die Aufnahme dient dabei u. a. dazu, den Füllstandsensor an dem Füllstandbegrenzer derart zu positionieren, dass die Messgenauigkeit nicht negativ beeinflusst wird und der Einfluss von Störfaktoren z. B. mechanischen Einflüssen reduziert ist. Dabei kann die Aufnahme auch eine einfache nachträgliche Montage oder ein Austausch des Füllstandsensors ermöglichen. Vorteilhaft kann der Füllstandbegrenzer hierfür eine Aufnahme aufweisen, in oder an die der Füllstandsensor geclipst werden kann. Dafür können ein oder mehrere Clipselemente vorhanden sein, die einen sicheren Halt des Füllstandsensors ermöglichen. Weiterhin ist es denkbar, den Füllstandsensor in eine entsprechende Aufnahme zu stecken. Dabei kann die Aufnahme gleichzeitig Leitungen für die Spannungsversorgung und Datenübermittlung aufweisen. Auch kann der Füllstandsensor als Stecker und die Aufnahme als Buchse oder umgekehrt ausgebildet sein, sodass ein männliches Teil und eine weibliches Gegenstück gebildet werden. Bei einer Schraubverbindung kann die Aufnahme ein Innen- oder ein Außengewinde aufweisen, wobei der Füllstandsensor entsprechend das Gegenstück bildet. Dadurch wird ein sicherer Halt und eine exakte Positionierung ermöglicht. Es ist auch denkbar, dass eine Kombination der genannten Aufnahmevarianten zum Einsatz kommt. So kann eine Clipverbindung auch gleichzeitig eine Steckverbindung aufweisen, um die Sicherheit zu erhöhen und die Störanfälligkeit zu reduzieren.
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Im Rahmen der Erfindung können zumindest zwei Füllstandsensoren an dem Füllstandbegrenzer angeordnet sein. Dabei kann der zumindest zweite Füllstandsensor ein vom ersten Füllstandsensor unterschiedliches Messsystem bzw. Messverfahren aufweisen. Ein weiterer Füllstandsensor verbessert die Ausfallwahrscheinlichkeit für den Schadensfall eines Sensors. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass der zumindest zweite Sensor eine von dem ersten Sensor unterschiedliche Messmethode aufweist. Somit können Nachteile des einen Messsystems durch das weitere Messsystem ausgeglichen werden. In diesem Zusammenhang ist es auch denkbar, dass ein Sensor ein Drucksensor oder ein Temperatursensor ist, der einen im Kraftstoffbehälter befindlichen Druck oder die Temperatur misst. Die Sensoren können dabei an unterschiedlichen Stellen am Füllstandbegrenzer positioniert bzw. montiert sein, wodurch eine Beeinträchtigung der Messung des einen Sensors durch die Ansammlung von Fremdpartikeln mit dem anderen Sensor zumindest teilweise nivelliert werden kann.
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Vorteilhaft kann sein, dass der Füllstandsensor ein Befestigungsmittel aufweist, mit dem der Füllstandsensor an dem Füllstandbegrenzer befestigbar ist. Ein weiterer Vorteil ist erzielbar, wenn der Füllstandsensor austauschbar an dem Füllstandbegrenzer anordbar ist. Verfügt der Füllstandsensor über ein entsprechendes Befestigungsmittel, kann dieser an dem Füllstandbegrenzer auf einfache Art und Weise befestigt werden. Dies ermöglicht u. a. eine nachträgliche Montage an einem herkömmlichen Füllstandbegrenzer, sodass der Füllstandbegrenzer bei einem bestehenden System nicht ausgetauscht werden muss, wenn dieses mit einem Füllstandsensor der zuvor beschriebenen Art ausgestattet wird. In diesem Zusammenhang sind insbesondere Verbindungsarten denkbar, welche einfach und ohne großen Montage- und Materialaufwand anwendbar sind. Clipverbindungen, Magnetverbindungen oder Schnappschellen sollen hierbei nur einen Auszug der Möglichkeiten darstellen. Diese Verbindungsarten zeichnen sich durch eine kostengünstige und einfach anzuwendende Möglichkeit zur nachträglichen Montage des Füllstandsensors an dem Füllstandbegrenzer aus.
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Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass an dem Füllstandbegrenzer eine Positionierungshilfe angeordnet ist, mit der der Füllstandsensor an dem Füllstandbegrenzer positionierbar ist. Eine Positionierungshilfe kann dabei z. B. in Form von Vorsprüngen, Stiften, Absätzen oder Ausnehmungen angeordnet sein, die mit Gegenpositionierungshilfen, insbesondere komplementär zusammenwirken können. Eine Positionierungshilfe dient hierbei zum einen dazu, den Füllstandsensor korrekt in eine dafür vorgesehene Aufnahme oder Position am Füllstandbegrenzer anzuordnen. Hierdurch können Messfehler aufgrund einer fehlerhaften Positionierung weitestgehend verhindert werden. Handelt es sich um Steckverbindungen, bei denen gleichzeitig Leitungen für die Übertragung von Daten und/oder elektrischer Energie verbunden werden, kann eine Positionierungshilfe für eine zerstörungsfreie Verbindung und/oder einen Verpolungsschutz dienen.
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Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass der Füllstandsensor in dem Füllstandbegrenzer integriert ist. Durch eine integrierte Bauweise ergeben sich eine Reihe an Vorteilen sowohl auf Seiten der Kosten, des Gewichts als auch dem Schutz vor chemischen Einflüssen. Wird der Füllstandsensor direkt in den Füllstandbegrenzer integriert, so werden keine oder nur wenig Verbindungselemente benötigt, um die beiden Bauteile sicher zu verbinden. Dadurch wird der Sensor derart angeordnet, dass dieser gegen mechanische Einwirkungen geschützt ist. Gleichzeit kann eine Gewichtsreduktion erreicht werden, da Bauteile für die Befestigung des Füllstandsensors an dem Füllstandbegrenzer entfallen oder zumindest reduziert werden können. Folglich kommt es auch zu Kostenersparnissen bei der Herstellung bzw. Montage der Bauteile im oder am Kraftstoffbehälter. Der Füllstandsensor und der Füllstandbegrenzer können z. B. durch Spritzgusstechnik innerhalb eines Gehäuses angeordnet sein. Dadurch wird der Füllstandsensor bevorzugt mit einem Kunststoffmaterial umspritzt und wird dadurch gegen chemische und/oder mechanische Belastungen geschützt. Der Füllstandsensor besitzt somit einen festen Halt an einer festgelegten Position, sodass ein robustes System entsteht.
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Weiterhin von Vorteil kann es sein, wenn an dem Füllstandbegrenzer und/oder an dem Füllstandsensor zumindest ein Transponder zur Übertragung von Daten und/oder elektrischer Energie anordbar ist. Ein erfindungsgemäßer Transponder kann hierbei jeweils für die Übertragung von Daten und/oder elektrischer Energie genutzt werden, sodass im Rahmen der Erfindung ein Transponder für Daten und ein Transponder für elektrische Energie oder ein Transponder für elektrische Energie und Daten genutzt werden kann. Durch die kabellose Übertragung von elektrischer Energie und/oder Daten können aufwendige Verkabelungen erspart und die chemischen und mechanischen Einflüsse auf die Verkabelung verhindert werden. Insbesondere bei Kabelleitungen aus Kupfer oder Aluminium, welche empfindlich gegen chemische Einflüsse sind, können somit Ausfälle vermieden werden. Demzufolge kann der Kraftstoffbehälter derart verschlossen sein, dass keine durchführenden Kabel zur Daten- und/oder elektrischen Energieübertragung vorhanden sind. Dementsprechend kann auf die Durchführung von elektrischen Leitungen zur Energie- und/oder Datenübertragung verzichtet werden. Mit Datenübertragung ist im Sinne der Erfindung gemeint, dass entweder analog oder digital ermittelte Signale von und zum Füllstandsensor übertragen werden können.
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Im Rahmen der Erfindung kann die Übertragung der Energie und/oder der Daten elektromagnetisch und/oder induktiv und/oder kapazitiv und/oder optisch erfolgen. Hierbei kann das Prinzip der kabellosen Übertragung auf alle elektromagnetischen Übertragungsverfahren und Übertragungsfrequenzen bezogen werden. Naheliegend ist z. B. die Verwendung von Nahbereichskommunikationstechniken wie Infrarotdioden und die IR-LEDs. Derartige Bauelemente können immer auch Teil von integrierten Komponenten sein. Auch gibt es Bauelemente, welche sowohl als LED (bzw. Laser- oder Breitbandquellen) und als Fotodiode wirken können, z. B. bidirektionale Chips oder spezielle LEDs. Generell ist auch der lichtoptische Bereich bis UV ein möglicher Frequenzbereich für Bauelemente mit diodenartigem Funktionsprinzip. Auch andere Fotodetektoren und Emittenten für UV/IS/IR sind im Rahmen der Erfindung denkbar. Wenn die erfindungsgemäßen Transponder sowohl für eine Übertragung der elektrischen Energie als auch für die Datenübertragung eingesetzt werden, so kann es sich z. B. bei dem Transponder um eine Trägerfrequenzanlage handeln, die ein Datensignal für oder von dem angeschlossenen Gerät in einen Hochfrequenzbereich moduliert und von oder für den zweiten Transponder demoduliert wird. Dabei ist sowohl eine einseitige/unidirektional wie auch eine bidirektionale Übertragung der Energie und/oder Daten denkbar. Bei den Daten kann es sich z. B. um den Füllstand, die Temperatur oder den Druck im Kraftstoffbehälter handeln.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritten können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen jeweils schematisch:
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1 System zur Erkennung eines Füllstands eines Kraftstoffbehälters nach dem Stand der Technik,
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2 System zur Erkennung eines Füllstands eines Kraftstoffbehälters nach dem Stand der Technik,
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3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems,
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4 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems,
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5 Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen System.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 5 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt ein System 100 zur Erkennung eines Füllstands, wie es im Stand der Technik zum Einsatz kommt. Dabei ist in dem Kraftstoffbehälter 10 das Kraftstofffördermodul 26 mit einem daran befestigten Füllstandsensor 21 angeordnet. Der Füllstandsensor 21 verfügt außerdem über eine Schwimmermimik 22 zur Erkennung des aktuellen Füllstands. Die 1 zeigt den Kraftstoffbehälter 10 in einem ursprünglichen Zustand, d. h. ohne Alterungsfolgen oder Beschädigungen. Das Kraftstofffördermodul 26 ist an dem Boden des Kraftstoffbehälters 10 angeordnet. Der Füllstandsensor 21 funktioniert hierbei bodenreferenziert, sodass der aktuelle Füllstand vom Füllstand „leer“ (unzureichend Kraftstoff im Tank) als Messreferenzpunkt sensiert. Durch die Schwimmermimik 22 wird am Füllstandsensor 21, welcher als Winkelsensor 21 ausgebildet ist, ein entsprechender Messwert ermittelt, der für den ermittelten Füllstand steht. Der Winkelsensor 21 zeigt also beim Nennfüllvolumen NV1 („Tank voll“) aufgrund eines vorgegebenen Messwertes (Winkel) in der Tankanzeige des Fahrzeugs einen vollen Kraftstoffbehälter an. Das gleiche gilt für den Reservefüllstand RF1, dem ein bestimmter Messwert (Winkel) zugeordnet ist.
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In der 2 ist der Kraftstoffbehälter 10 unter Einwirkung von z. B. Wärme und Gewichtskraft des Kraftstoffs am Boden ausgebeult, wodurch sich das Nennfüllvolumen NV1 vergrößert hat. Darüber hinaus ist das Kraftstofffördermodul 26 mit dem Füllstandsensor 21 gegenüber seiner ursprünglichen Position (1) schräg angeordnet. Aufgrund die bodenreferenzierten Füllstanderkennung ergeben sich bei gleichen vorgegebenen Messwerten unterschiedliche Füllstände NV2, RF2. Das angezeigte und gemessene Nennfüllvolumen NV2 und der angezeigte und gemessene Reservefüllstand RF2 entsprechen nicht den ursprünglichen Werten NV1 und RF1. Durch das Absenken des Bodens im Kraftstoffbehälter 10 wird der ursprünglich zugewiesene Messwert für den Reservefüllstand RV1 erst am Punkt RV2 erreicht, sodass es zu einer verspäteten Anzeige des Reservefüllstands kommt und die Gefahr des Liegenbleibens mit dem Fahrzeug erhöht ist.
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Die 3 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 100, bei dem der Füllstandsensor 21 an dem Füllstandbegrenzer 20 angeordnet ist. Der Füllstandsensor 21 ist dabei mithilfe der Befestigungsmittel 24 an einer Aufnahme 23 angeordnet. Durch die Positionierungshilfen 25 wird eine korrekte Ausrichtung des Füllstandsensors 21 an dem Füllstandbegrenzer 20 erzielt. Darüber hinaus weist der Füllstandsensor 21 und der Füllstandbegrenzer einen erfindungsgemäßen Transponder 30 auf, mit dem u. a. die Messdaten übermittelt werden. Der Füllstandbegrenzer 20 ist hierbei auf der Außenseite 12 des Kraftstoffbehälters 10 angeordnet und ragt dabei in diesen hinein. Eine Montage auf der Innenseite 11 des Kraftstoffbehälters wäre erfindungsgemäß ebenfalls denkbar.
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Der Füllstandsensor 21 wird anhand des Nennfüllvolumens NV1 referenziert, welches durch den Füllstandbegrenzer 20 festgelegt wird. Von dem Nennfüllvolumen NV1 (Tank voll) beginnt der Füllstandsensor 21 die Erkennung des aktuellen Füllstands aufgrund der Schwimmermimik 22 und den zugeordneten Messwerten (Winkel), welche vom Winkelsensor 21 erfasst werden.
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Der Reservefüllstand RF1 besitzt entsprechend einen festgelegten Messwert, sodass bei Erreichen des entsprechendes Winkels ein Hinweis für den Reservefüllstand RV1 erzeugt wird.
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Die 4 zeigt das System 100 mit dem Kraftstoffbehälter 10, welcher sich in dem Zustand befindet, der bereits in 2 beschrieben wurde. Aufgrund der Veränderung des Bodens des Kraftstoffbehälters 10, vergrößert sich das Nennfüllvolumen. Der Füllstandsensor 21 ist erfindungsgemäß an dem Füllstandbegrenzer 20 angeordnet, sodass keine negativen Auswirkungen auf die Position des Füllstandsensors 21 durch das Absenken des Bodens entstehen. Das Nennfüllvolumen NV2 wird an gleicher Position und am gleichen Füllstand wie das Nennfüllvolumen NV1 bei ursprünglicher Kraftstoffbehältergeometrie (3) angezeigt. Der Messwert für den entsprechenden Füllstand NV2 und RF2 bleibt also gleich und entspricht somit auch dem zuvor festgelegten Füllstand NV1 und RF1. Ein zu spätes Anzeigen des Reservefüllstands oder ein zu frühes Anzeigen des Nennfüllvolumens wird dementsprechend mit dem erfindungsgemäßen System 100 verhindert.
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Die 5 zeigt ein Kraftfahrzeug 110 mit dem erfindungsgemäßen System 100.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftstoffbehälter
- 11
- Innenseite von 10
- 12
- Außenseite von 10
- 20
- Füllstandbegrenzer
- 21
- Füllstandsensor
- 22
- Schwimmermimik
- 23
- Aufnahme
- 24
- Befestigungsmittel
- 25
- Positionierungshilfe
- 26
- Kraftstofffördereinheit
- 30
- Transponder
- 100
- System
- 110
- Kraftfahrzeug
- NV1
- Nennfüllvolumen SOLL
- NV2
- Nennfüllvolumen Sensor
- RF1
- Reservefüllstand SOLL
- RF2
- Reservefüllstand Sensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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