DE102018216734A1

DE102018216734A1 - Sensorsystem für einen Vorratstank

Info

Publication number: DE102018216734A1
Application number: DE102018216734.6A
Authority: DE
Inventors: Petr Tesar; Tomas Bauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-02

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem (1) für einen Vorratstank (2), aufweisend zumindest einen ersten Füllstandsensor (3) und zumindest einen von dem ersten Füllstandsensor (3) unabhängigen zweiten Füllstandsensor (4), die jeweils zum Erfassen eines Füllstands des Vorratstanks (2) ausgebildet sind, sowie ein Steuergerät (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (5) eingerichtet ist, ein erstes Messsignal (100) des ersten Füllstandsensor (3) und ein zweites Messsignal (200) des zweiten Füllstandsensor (4) zu einem einzelnen kombinierten Messsignal (300) zu kombinieren, sodass das kombiniertes Messsignal (300) zumindest einen durch das erste Messsignal (100) gebildeten ersten Messsignalabschnitt (310) und zumindest einen durch das zweite Messsignal (200) gebildeten zweiten Messsignalabschnitt (320) aufweist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem für einen Vorratstank. Bei dem Vorratstank handelt es sich insbesondere um einen Kraftstofftank eines Fahrzeugs. Außerdem betrifft die Erfindung ein Tankeinsatzelement zum Einsetzen in einen Vorratstank.
Aus dem Stand der Technik sind Kraftstofftanks für Fahrzeuge bekannt, wobei anhand von Füllstandsensoren ein Füllstand des Kraftstofftanks ermittelbar ist. Üblicherweise werden hierfür passive Potentiometer verwendet, die an ein Steuergerät angeschlossen sind. Das Steuergerät, beispielsweise das Steuergerät eines Anzeigepanels, kann mittels eines Analog-Digital-Konverters den aktuellen Widerstand des Potentiometers ermitteln und daraus einen Füllstand und eine Füllstandanzeige generieren.
Werden mehrere Füllstandsensoren in einem Tank verwendet, so müssen auch mehrere Potentiometer ausgelesen werden. Dies bedingt einerseits das Bereitstellen von zwei Analog-Digital-Konvertern sowie das Vorsehen einer Vielzahl von Kabeln, um die beiden Potentiometer mit den jeweiligen Analog-Digital-Konvertern zu koppeln.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Sensorsystem erlaubt die Integration von mehreren Füllstandsensoren, wobei einerseits ein Verkabelungsaufwand, andererseits die Anzahl von Analog-Digital-Konvertern reduziert ist. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass Messsignale zumindest zweier Füllstandsensoren in einem kombinierten Messsignal zusammengefasst werden. Das erfindungsgemäße Sensorsystem für einen Vorratstank weist zumindest einen ersten Füllstandsensor, zumindest einen zweiten Füllstandsensor und ein Steuergerät auf. Der erste Füllstandsensor und der zweite Füllstandsensor sind voneinander unabhängig, und dienen jeweils zum Erfassen eines Füllstands des Vorratstanks. Dies bedeutet, dass der Füllstand des Vorratstanks unabhängig sowohl von dem ersten Füllstandsensor als auch von dem zweiten Füllstandsensor erfassbar ist. Das Steuergerät ist eingerichtet, ein erstes Messsignal des ersten Füllstandsensors sowie ein zweites Messsignal des zweiten Füllstandsensors zu einem einzelnen kombinierten Messsignal zu kombinieren. Das kombinierte Messsignal weist zumindest einen durch das erste Messsignal gebildeten ersten Messsignalabschnitt und zumindest einen durch das zweite Messsignal gebildeten zweiten Messsignalabschnitt auf. Besonders vorteilhaft handelt es sich bei dem ersten Messsignal und bei dem zweiten Messsignal um analoge Signale, die durch das Steuergerät zu einem analogen kombinierten Messsignal zusammengesetzt werden. Somit erfolgt besonders vorteilhaft eine rein analoge Signalverarbeitung. Auf diese Weise lässt sich das kombinierte Messsignal an eine übergeordnete Steuereinheit übertragen. Insbesondere ist nicht notwendig, jedes Messsignal jedes Füllstandsensors einzeln zu übertragen, wodurch insbesondere ein Analog-Digital-Konverter in einer übergeordneten Steuereinheit eingespart werden kann. Somit ermöglicht das Sensorsystem eine einfache und aufwandsarme Integration in ein Fahrzeug. Dabei ist ein Aufwand zur Signalübertragung und Signalverarbeitung reduziert.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Steuergerät maximal zwei Anschlüsse aufweist, um das kombinierte Messsignal an eine übergeordnete Steuereinheit zu übertragen. Insbesondere wird das kombinierte Messsignal als analoges Signal übertragen. Bei den beiden Anschlüssen handelt es sich insbesondere um einen Signalanschluss und um einen Masseanschluss. Somit ist ausreichend, über maximal zwei Anschlüsse und damit über maximal zwei Leitungen sowohl ein Messsignal des ersten Messsensors als auch ein Messsignal des zweiten Messsensors zu übertragen. insbesondere ist nicht notwendig, für jeden Füllstandsensor eine eigene Signalleitung vorzusehen. Damit ist einerseits ein Verkabelungsaufwand minimiert, andererseits kann die übergeordnete Steuereinheit einfacher und kostengünstiger ausgestaltet sein. Insbesondere wenn es sich bei dem ersten Messsignal, dem zweiten Messsignal und dem kombinierten Messsignal um analoge Signale handelt, ist in der übergeordneten Steuereinheit lediglich ein einziger Analog-Digital-Konverter notwendig. Somit wird die gesamte Signalverarbeitung vereinfacht.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das kombinierte Messsignal ein erstes Muster sowie ein zweites Muster aufweist. Bei dem ersten Muster handelt es sich insbesondere um einen Wechsel von einem Maximalwert zu einem Minimalwert innerhalb einer vordefinierten Zeitspanne. Bei dem zweiten Muster handelt es sich insbesondere um einen Wechsel von einem Minimalwert zu einem Maximalwert innerhalb der selben oder einer unterschiedlichen vordefinierten Zeitspanne. Die vordefinierte Zeitspanne ist jeweils vorteilhafterweise sehr kurz gewählt, so dass der Wechsel von dem Minimalwert zu dem Maximalwert ein atypisches Verhalten der Füllstandsensoren darstellt. Insbesondere ist vorgesehen, dass sowohl das erste Muster als auch das zweite Muster einen solchen Verlauf darstellen, der durch einen üblichen Betrieb des Sensorsystems nicht erreicht werden kann. Somit dient sowohl das erste Muster als auch das zweite Muster als Code. Das erste Muster zeigt den Beginn des ersten Messsignalabschnitts in dem kombinierten Messsignal an. Das zweite Muster zeigt den Beginn des zweiten Messsignalabschnitts in dem kombinierten Messsignal an. Somit ist ermöglicht, den ersten Messsignalabschnitt und den zweiten Messsignalabschnitt innerhalb des kombinierten Messsignals zu unterscheiden. Besonders vorteilhaft folgt auf den ersten Messsignalabschnitt das zweite Muster, woraufhin der zweite Messsignalabschnitt folgt. Anschließend folgt das erste Muster, woraufhin ein weiterer erster Messsignalabschnitt folgt. Somit ist das kombinierte Messsignal insbesondere als sich wiederholende Kombination aus erstem Muster und erstem Messsignalabschnitt sowie zweitem Muster und zweitem Messsignalabschnitt zusammengesetzt. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass ein gesamter Amplitudenbereich, der für das kombinierte Messsignal zur Verfügung steht, durch den ersten Messsignalabschnitt und den zweiten Messsignalabschnitt verwendet werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das kombinierte Messsignal einen Amplitudenbereich aufweist, der in einen Mittenbereich sowie in zwei Randbereiche unterteilt ist. Die Randbereiche umfassen insbesondere Minimalwerte und Maximalwerte des Amplitudenbereichs, während der Mittenbereich zwischen den Randbereichen angeordnet ist. Insbesondere grenzen die Randbereiche und der Mittenbereich unmittelbar aneinander. Es ist vorgesehen, dass der erste Messsignalabschnitt und der zweite Messsignalabschnitt vollständig innerhalb des Mittenbereichs verbleiben. Auf diese Weise stehen die Randbereiche für eine Kodierung zur Verfügung. So ist vorgesehen, dass das kombinierte Messsignal einen ersten Codeabschnitt und/oder einen zweiten Codeabschnitt aufweist. Der erste Codeabschnitt verläuft insbesondere in dem oberen Randbereich, während der zweite Codeabschnitt in dem unteren Randbereich verläuft. Sollte das kombinierte Messsignal somit in den oberen Randbereich eindringen, so ist ein erster Codeabschnitt vorhanden. Der erste Codeabschnitt zeigt den Beginn des ersten Messsignalabschnitts an. Der erste Messsignalabschnitt verbleibt dann vollständig innerhalb des Mittenbereichs. Weiterhin ist vorgesehen, dass in dem Fall, in dem das kombinierte Messsignal in den unteren Randbereich eindringt, der zweite Codeabschnitt vorliegt, wodurch der Beginn des zweiten Messsignalabschnitts angezeigt wird. Der zweite Messsignalabschnitt verbleibt dann vollständig innerhalb des Mittenbereichs. Somit kann anhand von Extremwerten des kombinierten Messsignals erkannt werden, ob ein erster Messsignalabschnitt oder ein zweiter Messsignalabschnitt eingeleitet wird. Damit ist ein einfaches und aufwandsarmes Erkennen des ersten Messbereichs und des zweiten Messbereichs erreicht.
Besonders vorteilhaft umfasst der Mittenbereich mindestens 80% des Amplitudenbereichs. Der obere Randbereich und der untere Randbereich umfassen jeweils maximal 10% des Amplitudenbereichs. Somit steht ein maximaler Bereich für die Darstellung des ersten Messsignalabschnitts und des zweiten Messsignalabschnitts zur Verfügung, wobei lediglich geringe Randbereiche für die Kodierung zur Verfügung stehen. Somit kann insbesondere eine optimale Signalübertragung erfolgen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Amplitudenbereich des kombinierten Messsignals einen oberen Bereich und einen unteren Bereich aufweist. Der obere Bereich und der untere Bereich können entweder unmittelbar aneinander grenzen oder können einen Lehrbereich zwischen sich aufweisen. Insbesondere kann der obere Bereich die obere Hälfte des Amplitudenbereichs und der untere Bereich die untere Hälfte des Amplitudenbereichs beinhalten. Ebenso ist bevorzugt vorgesehen, dass sowohl der obere Bereich als auch der untere Bereich jeweils 45% des oberen Rands und des unteren Rands des Amplitudenbereichs beinhalten. In jedem Fall ist eine Unterscheidung zwischen erstem Messsignalabschnitt und zweitem Messsignalabschnitt einfach und aufwandsarm ermöglicht, da die jeweiligen Messabschnitte vollständig in jeweils zugeordneten Bereichen verlaufen.
Vorteilhafterweise sind der erste Füllstandsensor und der zweite Füllstandsensor als Potentiometer ausgebildet. An dem Potentiometer ist ein für einen entsprechend Füllstand des Vorratstanks charakteristischer elektrischer Widerstand messbar. Insbesondere ist dazu für jeden Füllstandsensor ein eigener Schwimmer vorhanden, wobei dieser Schwimmer mit dem Potentiometer gekoppelt ist. Je nach Füllstand und dadurch je nach Höhe des Schwimmers in dem Vorratstank stellt sich somit ein unterschiedlicher elektrischer Widerstand an den jeweiligen Potentiometern des ersten Füllstandsensors und des zweiten Füllstandsensors ein. Auf diese Weise kann der Füllstand des Vorratstanks einfach und aufwandsarm gemessen werden, wobei der Füllstand insbesondere als analoges Signal darstellbar ist.
Besonders vorteilhaft weist jedes Potentiometer mehrere Anschlüsse auf. So ist insbesondere ein erster Anschluss und ein zweiter Anschluss vorhanden, wobei zwischen erstem Anschluss und zweitem Anschluss ein elektrischer Widerstand variabel ist. Insbesondere ist der variable Widerstand, wie zuvor beschrieben, charakteristisch für den Füllstand des Vorratstanks. Das Steuergerät ist insbesondere lediglich mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss gekoppelt. Zur Erhöhung einer Messgenauigkeit kann außerdem ein dritter Anschluss mit dem Steuergerät gekoppelt sein, wobei zwischen erstem Anschluss und drittem Anschluss ein elektrischer Widerstand unveränderlich ist, während der elektrische Widerstand zwischen dem zweiten Anschluss und dem dritten Anschluss variabel ist. Insbesondere ergibt sich eine Summe der variablen Widerstände zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss sowie dem zweiten Anschluss und dem dritten Anschluss zu dem gesamten elektrischen Widerstand zwischen dem ersten Anschluss und dem dritten Anschluss. Somit lässt sich der Füllstand sowohl durch den variablen Widerstand zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss als auch zwischen dem zweiten Anschluss und dem dritten Anschluss ermitteln. Auf diese Weise kann die Ermittlung des Füllstands verbessert werden, da insbesondere Kontaktwiderstände kompensiert werden können. Somit ist der Füllstand sehr präzise bestimmbar. In jedem Fall erfolgt eine entsprechende Verkabelung lediglich zwischen dem Steuergerät und dem jeweiligen Füllstandsensor. Ausgehend von dem Steuergerät ist ein einziges kombiniertes Messsignal an eine übergeordnete Steuereinheit ausgebbar. Somit ist, wie zuvor beschrieben, eine Verkabelung und Signalauswertung vereinfacht. Insbesondere kann das Steuergerät vollständig analog die entsprechenden Signale zu dem kombinierten Messsignal umsetzen.
Das Steuergerät umfasst vorteilhafterweise für jeden Füllstandsensor eine eigene elektrische Schaltung, die zusammen mit dem jeweiligen Potentiometer eine Spannungsteilerschaltung bildet. Somit kann der elektrische Widerstand, der an dem Potentiometer variabel einstellbar ist, mittels der Spannungsteilerschaltung zu einer charakteristischen elektrischen Spannung umgesetzt werden. Das erste Messsignal und das zweite Messsignal sind dadurch vorteilhafterweise durch eine elektrische Spannung gebildet. Insbesondere ist auch das kombinierte Messsignal durch eine elektrische Spannung gebildet. Somit kann das erste Messsignal und das zweite Messsignal einfach und aufwandsarm verarbeitet und übertragen werden. Gleiches gilt für das kombinierte Messsignal.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Tankeinsatzelement. Das Tankeinsatzelement dient zum Einsetzen in eine Öffnung eines Vorratstanks. Das Tankeinsatzelement weist eine Förderpumpe sowie ein Sensorsystem wie zuvor beschrieben auf. Die Förderpumpe dient zum Fördern eines Fluids aus dem Vorratstank. Insbesondere handelt es sich bei dem Vorratstank um einen Kraftstofftank eines Fahrzeugs, wobei mittels der Förderpumpe der Kraftstoff aus dem Vorratstank pumpbar ist. Mittels des Sensorsystems, wie zuvor beschrieben, lässt sich ein Füllstand des Vorratstanks erfassen. Um den Füllstand anzuzeigen, ist das Steuergerät insbesondere mit einer übergeordneten Steuereinheit gekoppelt, wobei die übergeordnete Steuereinheit insbesondere eine Steuereinheit eines Anzeigepanels ist. Das Steuergerät selbst ist insbesondere ein Pumpensteuergerät der Förderpumpe. Somit ist das Tankeinsatzelement einfach und aufwandsarm ausgebildet, da mittels des Pumpensteuergeräts, das die Förderpumpe ansteuert, auch eine Vorverarbeitung der jeweiligen Signale der Füllstandsensoren erfolgt. Durch diese Vorverarbeitung ist lediglich ein einziges kombiniertes Messsignal an die übergeordnete Steuereinheit zu übertragen. Somit ist eine einfache und aufwandsarme Signalverarbeitung ermöglicht.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Ansicht eines Tankeinsatzelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Ansicht eines Sensorsystems 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 eine schematische Ansicht eines Sensorsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
4 eine schematische Ansicht eines ersten Messsignals eines ersten Füllstandsensors des Sensorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 eine schematische Ansicht eines zweiten Messsignals eines zweiten Füllstandsensors des Sensorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
6 eine schematische Ansicht einer ersten Alternative eines kombinierten Messsignals des Sensorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
7 eine schematische Ansicht einer zweiten Alternative eines kombinierten Messsignals des Sensorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
8 eine schematische Ansicht einer dritten Alternative eines kombinierten Messsignals des Sensorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung

Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt schematisch einen Vorratstank 2, wobei der Vorratstank 2 ein Tankeinsatzelement 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist. Das Tankeinsatzelement 10 wiederum umfasst ein Sensorsystem 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Außerdem umfasst das Tankeinsatzelement 10 eine Förderpumpe 11.
Der Vorratstank 2 ist über einen Einlass 12 mit einem Fluid befüllbar, insbesondere mit einem Kraftstoff für ein Fahrzeug. Durch die Förderpumpe 11 ist das Fluid aus dem Vorratstank 2 durch einen Auslass 13 aus dem Tank 2 ausgebbar. Durch das Sensorsystem 1 ist ein Füllstand des Vorratstanks 2 ermittelbar.
Das Sensorsystem 1 umfasst zwei Füllstandsensoren 3, 4, wobei ein erster Füllstandsensor 3 unabhängig von einem zweiten Füllstandsensor 4 einen aktuellen Füllstand des Vorratstanks 2 ermitteln kann. Dazu weist jeder Füllstandsensor 3, 4 einen eigenen Schwimmer 14 auf, der auf der Oberfläche des Fluids innerhalb des Vorratstanks 2 schwimmt. Ändert sich eine Höhe des Schwimmers 14 im Vorratstank 2, so ändert sich außerdem ein Widerstand eines Potentiometers des ersten Füllstandsensors 3 und des zweiten Füllstandsensors 4. Auf diese Weise ist an dem Potentiometer stets ein für den aktuellen Füllstand charakteristischer elektrischer Widerstand messbar.
Sowohl der erste Füllstandsensor 3 als auch der zweite Füllstandsensor 4 sind mit einem Steuergerät 5 gekoppelt, wobei das Steuergerät 5 insbesondere ein Pumpensteuergerät der Förderpumpe 11 ist. Das Steuergerät 5 dient zum Vorverarbeiten von Signalen des ersten Füllstandsensors 3 und des zweiten Füllstandsensors 4.
Die 2 und 3 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele des Sensorsystems 1. So ist in 2 gezeigt, dass sowohl der erste Füllstandsensor 3 als auch der zweite Füllstandsensor 4 als Potentiometer ausgebildet sind. Jeder der Füllstandsensoren 3, 4 ist über einen ersten Anschluss 7 und einen zweiten Anschluss 8 mit dem Steuergerät 5 gekoppelt. Dabei ist zwischen dem ersten Anschluss 7 und dem zweiten Anschluss 8 ein variabler elektrischer Widerstand ermittelbar, wobei dieser Widerstand abhängig von einer Position des Schwimmers 14 ist. Insbesondere sind die zweiten Anschlüsse 8 des ersten Füllstandsensors 3 und des zweiten Füllstandsensors 4 zusammengeschlossen, so dass insgesamt drei Leitungen mit dem Steuergerät 5 verbunden sind. Das Steuergerät 5 dient zum Zusammenfügen von Messsignalen des ersten Füllstandsensors 3 und des zweiten Füllstandsensors 4, so dass ein kombiniertes Messsignal an eine übergeordnete Steuereinheit 6 übertragen werden kann. Die übergeordnete Steuereinheit 6 ist beispielsweise die Steuereinheit eines Anzeigepanels, an dem eine Füllstandanzeige erfolgt. Die übergeordnete Steuereinheit 6 kann die Füllstandanzeige neben den Messdaten des ersten Füllstandsensors 3 und des zweiten Füllstandsensors 4 auch von anderen Daten abhängig machen, beispielsweise von Daten einer Einspritzanlage eines Verbrennungsmotors.
Durch das Zwischenschalten des Steuergeräts 5 ist nicht notwendig, dass sämtliche ersten Anschlüsse 7 und zweiten Anschlüsse 8 bis zu der übergeordneten Steuereinheit 6 geführt werden müssen. Somit reduziert sich in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die Anzahl der Signalleitungen zu der übergeordneten Steuereinheit 6 von drei auf zwei. Insbesondere ist lediglich eine Signalleitung SIG sowie eine Masseleitung GND vorhanden, da die Messsignale sowohl des ersten Füllstandsensors 3 als auch des zweiten Füllstandsensors 4 über die gemeinsame Signalleitung SIG übertragen werden können.
3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel. Hierbei weisen der erste Füllstandsensor 3 und der zweite Füllstandsensor 4 neben dem ersten Anschluss 7 und dem zweiten Anschluss 8 jeweils auch einen dritten Anschluss 9 auf. Zwischen dem ersten Anschluss 7 und dem dritten Anschluss 9 ist ein elektrischer Widerstand fest. Zwischen dem zweiten Anschluss 8 und dem dritten Anschluss 9 ist der elektrische Widerstand hingegen variabel. Der variable Widerstand zwischen dem ersten Anschluss 7 und dem zweiten Anschluss 8 und dem zweiten Anschluss 8 und dem dritten Anschluss 9 ergibt zusammen den festen elektrischen Widerstand zwischen erstem Anschluss 7 und drittem Anschluss 9. Somit stellt sowohl der elektrische Widerstand zwischen erstem Anschluss 7 und zweitem Anschluss 8 als auch der elektrische Widerstand zwischen zweitem Anschluss 8 und drittem Anschluss 9 ein Maß für den aktuellen Füllstand des Vorratstanks 2 dar. Durch die Verwendung dieser zwei Widerstände lässt sich insbesondere das Auftreten von Kontaktwiderständen kompensieren. Somit ist eine genauere Ermittlung des Füllstands ermöglicht. Allerdings sind in diesem Fall fünf Leitungen vorhanden, da lediglich die beiden dritten Anschlüsse 9 des ersten Füllstandsensors 3 und des zweiten Füllstandsensors 4 zusammengeschaltet werden können. Das Steuergerät 5 dient in diesem Fall wiederum zum Zusammenfügen von Messsignalen des ersten Füllstandsensors 3 und des zweiten Füllstandsensors 4 zu einem kombinierten Messsignal. Dazu ist das Steuergerät 5 insbesondere eingerichtet, zunächst aus den Messwerten zwischen erstem Anschluss 7 und zweitem Anschluss 8 sowie den Messwerten zwischen zweitem Anschluss 8 und drittem Anschluss 9 jedes Füllstandsensors 3, 4 einen kompensierten Messwert zu ermitteln. Anschließend werden die kompensierten Messwerte von erstem Füllstandsensor 3 und zweite Füllstandsensor 4 zu dem kombinierten Messsignal zusammengeführt. Somit sind wiederum lediglich zwei Leitungen SIG, GND notwendig, um sämtliche Füllstandsignale an die übergeordnete Steuergerät 6 zu übertragen. Somit reduziert sich die Anzahl der notwendigen Leitungen von fünf auf zwei.
Insbesondere weist das Steuergerät 5 für jeden Füllstandsensor 3, 4 eine eigene Schaltung auf, die zusammen mit dem variablen Widerstand des Potentiometers des jeweiligen Füllstandsensors 3, 4 eine Spannungsteilerschaltung bildet. Somit lässt sich der variable Widerstand durch eine elektrische Spannung repräsentieren. Die elektrische Spannung kann als analoges Signal in dem Steuergerät 5 verarbeitet werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass somit auch das kombinierte Messsignal, das aus den analogen Messsignalen von erstem Füllstandsensor 3 und zweitem Füllstandsensor 4 zusammengesetzt ist, ein analoges Signal ist. Somit ist lediglich in der übergeordneten Steuereinheit 6 ein Analog-Digital-Konverter vorzusehen, wobei aufgrund der einzelnen Signalleitung SIG nur ein einziger Analog-Digital-Wandler notwendig ist. Somit wird durch das Sensorsystem 1 gemäß den gezeigten Ausführungsbeispielen einerseits ein Verkabelungsaufwand, andererseits ein Signalverarbeitungsaufwand erheblich reduziert.
4 zeigt einen modellhaften Verlauf eines ersten Messsignals 100 des ersten Füllstandsensors 3. 5 zeigt einen modellhaften Verlauf eines zweiten Messsignals 200 des zweiten Füllstandsensors 4. Sowohl das erste Messsignal 100 als auch das zweite Messsignal 200 zeigen vereinfacht dargestellte, in der Praxis nicht realistische Verläufe, um die Ausführungsbeispiele der Erfindung besser beschreiben zu können. Die 6 bis 8 zeigen unterschiedliche Möglichkeiten, das erste Messsignal 100 und das zweite Messsignal 200 zu dem kombinierten Messsignal 300 zusammenzusetzen. Insbesondere erfolgt eine Zusammensetzung des ersten Messsignals 100 und des zweiten Messsignals 200 zu dem kombinierten Messsignal 300 durch das Steuergerät 5.
6 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel. Hierbei ist vorgesehen, dass das kombinierte Messsignal 300 mehrere erste Messsignalabschnitte 310 und mehrere zweite Messsignalabschnitte 320 aufweist, die abwechselnd abschnittsweise das kombinierte Messsignal 300 bilden. Dabei entspricht der erste Messsignalabschnitt 310 einem Verlauf des ersten Messsignals 100, während der zweite Messsignalabschnitt 320 einem Verlauf des zweiten Messsignals 200 entspricht. Somit ist das kombinierte Messsignal 300 abschnittsweise durch das erste Messsignal 100 und abschnittsweise durch das zweite Messsignal 200 gebildet.
Zwischen jedem ersten Messsignalabschnitt 310 und zweitem Messsignalabschnitt 320 ist ein erstes Muster 410 oder ein zweites Muster 420 angeordnet. Das erste Muster 410 und das zweite Muster 420 dienen beide zum Kodieren des nachfolgenden Signalverlaufs. Insbesondere wird durch das erste Muster 410 angezeigt, dass der erste Messsignalabschnitt 310 folgt. Durch das zweite Muster 420 wird dargestellt, dass der zweite Messsignalabschnitt 320 folgt.
Sowohl der erste Messsignalabschnitt 310 als auch der zweite Messsignalabschnitt 320 können sich über einen gesamten Amplitudenbereich 600 des kombinierten Messsignals 300 erstrecken. So stellt ein Maximalwert des kombinierten Messsignals 300 einen maximal gefüllten Vorratstank 2 dar, während ein Minimalwert des kombinierten Messsignals 300 einen vollständig entleerten oder minimal gefüllten Vorratstank 2 anzeigt. Um zwischen dem ersten Messsignalabschnitt 310 und dem zweiten Messsignalabschnitt 320 zu unterscheiden, ist vorgesehen, dass sowohl das erste Muster 410 als auch das zweite Muster 420 einen atypischen Verlauf aufweisen. So umfasst das erste Muster 410 einen raschen Verlauf von dem Maximalwert des kombinierten Messsignals 300 zu dem Minimalwert des kombinierten Messsignals 300. Ein Ändern des kombinierten Messsignals 300 von dem Maximalwert zu dem Minimalwert innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne ist für das reale Verhalten des Vorratstanks 2 untypisch. Somit lässt sich das erste Muster 410 sicher und zuverlässig als Kodiermuster erkennen, so dass der erste Messsignalabschnitt 310, der auf das erste Muster 410 folgt, als solcher erkannt werden kann. Gleiches gilt für das zweite Muster 420, bei dem ein rascher Wechsel von dem Minimalwert zu dem Maximalwert des kombinierten Messsignals 300 erfolgt. Auch dieses Verhalten ist atypisch für das reale Verhalten des Vorratstanks 2, so dass das zweite Muster 420 als Kodiermuster erkannt werden kann, um auf den nachfolgenden zweiten Messsignalabschnitt 320 rückschließen zu können.
Damit das erste Muster 410 und das zweite Muster 420 als atypische Signalverläufe erkannt werden können, ist insbesondere vorgesehen, dass eine Zeitspanne, über die sich die jeweiligen Muster 410, 420 erstrecken, sehr kurz gewählt wird.
7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel unterteilt sich der gesamte Amplitudenbereich 600 des kombinierten Messsignals 300 in einem Mittenbereich 630 und in Randbereiche 610, 620. Insbesondere ist ein oberer Randbereich 610 vorhanden, der sich über die obersten 10% des Amplitudenbereichs 600 erstreckt. Daran anschließend folgt der Mittenbereich 630, der sich über die mittleren 80% des Amplitudenbereichs 600 erstreckt. Wiederum daran anschließend folgt der untere Randbereich 620, der sich über die unteren 10% des Amplitudenbereichs 600 erstreckt. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Messsignalabschnitt 310 und der zweite Messsignalabschnitt 320 vollständig innerhalb des Mittenbereichs 630 verbleiben. Dies bedeutet, dass ein maximal gefüllter Vorratstank 2 durch ein kombiniertes Messsignal 300 mit einer Amplitude von 90% des maximalen Amplitudenbereichs 600 dargestellt wird. Ein vollständig entleerter oder minimal gefüllter Vorratstank 2 wird durch ein kombiniertes Messsignal 300 mit der Amplitude von 10% des maximalen Amplitudenbereichs 600 dargestellt. Somit kann das kombinierte Messsignal 300 aufgrund des Füllstands des Vorratstanks 2 niemals in den oberen Randbereich 610 oder den unteren Randbereich 620 gelangen. Der obere Randbereich 610 und der untere Randbereich 620 stehen daher für eine Kodierung zur Verfügung. Insbesondere ist vorgesehen, dass das kombinierte Messsignal 300 einen ersten Codeabschnitt 510 sowie einen zweiten Codeabschnitt 520 aufweist. Der erste Codeabschnitt 510 verläuft innerhalb des oberen Randbereichs 610, während der zweite Codeabschnitt 520 innerhalb des unteren Randabschnitts 620 verläuft. Dabei zeigt der erste Codeabschnitt 210 den Beginn des ersten Messsignalabschnitts 310 an, während der zweite Codeabschnitt 520 den Beginn des zweiten Messsignalabschnitts 320 anzeigt.
In dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel lassen sich der erste Codeabschnitt 510 und der zweite Codeabschnitt 520 sicher und zuverlässig erkennen. Insbesondere kann so einfach und aufwandsarm zwischen dem ersten Messsignalabschnitt 310 und dem zweiten Messsignalabschnitt 320 unterschieden werden.
8 zeigt schließlich ein drittes Ausführungsbeispiel. Hierbei ist vorgesehen, dass sich der gesamte Amplitudenbereich 600 in einen oberen Bereich 640 und in einen unteren Bereich 650 unterteilt. Der obere Bereich 640 und der untere Bereich 650 können insbesondere aneinander anschließend ausgebildet sein. Insbesondere können sich oberer Bereich 640 und unterer Bereich 650 zu dem gesamten Amplitudenbereich 600 zusammensetzen. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass zwischen dem oberen Bereich 640 und dem unteren Bereich 650 ein leerer Bereich verbleibt. Insbesondere sind der obere Bereich 640 und der untere Bereich 650 gleich groß. Beispielsweise kann der obere Bereich 640 die oberen 45%, insbesondere die oberen 50%, des Amplitudenbereichs 600 umfassen, während der untere Bereich 650 die unteren 45%, insbesondere die unteren 50%, des Amplitudenbereichs 600 umfasst.
Es ist vorgesehen, dass der erste Messsignalabschnitt 310 vollständig in dem oberen Bereich 640 verbleibt, während der zweite Messsignalabschnitt 320 vollständig in dem unteren Bereich 650 verbleibt. Somit kann einfach und aufwandsarm zwischen dem ersten Messsignalabschnitt 310 und dem zweiten Messsignalabschnitt 320 unterschieden werden.
Es ist vorgesehen, dass sowohl das erste Messsignal 100 und das zweite Messsignal 200 als auch das kombinierte Messsignal 300 analoge Spannungssignale sind. Diese lassen sich durch das analog arbeitende Steuergerät 5 einfach verarbeiten, insbesondere kann das Steuergerät 5 das erste Messsignal 100 und das zweite Messsignal 200 zu dem kombinierten Messsignal 300 analog zusammensetzen. Somit ist einerseits ein Verkabelungsaufwand, andererseits ein Signalverarbeitungsaufwand der übergeordneten Steuereinheit 6 reduziert.

Claims

Sensorsystem (1) für einen Vorratstank (2), aufweisend zumindest einen ersten Füllstandsensor (3) und zumindest einen von dem ersten Füllstandsensor (3) unabhängigen zweiten Füllstandsensor (4), die jeweils zum Erfassen eines Füllstands des Vorratstanks (2) ausgebildet sind, sowie ein Steuergerät (5), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (5) eingerichtet ist, ein erstes Messsignal (100) des ersten Füllstandsensor (3) und ein zweites Messsignal (200) des zweiten Füllstandsensor (4) zu einem einzelnen kombinierten Messsignal (300) zu kombinieren, sodass das kombiniertes Messsignal (300) zumindest einen durch das erste Messsignal (100) gebildeten ersten Messsignalabschnitt (310) und zumindest einen durch das zweite Messsignal (200) gebildeten zweiten Messsignalabschnitt (320) aufweist.
Sensorsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (5) maximal zwei Anschlüsse (SIG, GND) aufweist, um das kombinierte Messsignal (300), insbesondere als analoges Signal, an eine übergeordnete Steuereinheit (6) zu übertragen.
Sensorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Messsignal (300) ein erstes Muster (410), insbesondere einen Wechsel von einem Maximalwert zu einem Minimalwert innerhalb einer vordefinierten Zeitspanne, aufweist, das den Beginn des ersten Messsignalabschnitts (310) anzeigt und/oder ein zweites Muster (420), insbesondere einen Wechsel von einem Minimalwert zu einem Maximalwert innerhalb derselben oder einer unterschiedlichen vordefinierten Zeitspanne, aufweist, das den Beginn des zweiten Messsignalabschnitts (320) anzeigt.
Sensorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Messsignal (300) eine maximalen Amplitudenbereich (600) mit einem oberen Randbereiche (610), einem unteren Randbereich (620) und einem dazwischenliegenden Mittenbereich (630) aufweist, wobei der erste Messsignalabschnitt (310) und der zweite Messsignalabschnitt (320) vollständig in dem Mittenbereich (630) verbleiben, wobei das kombinierte Messsignal (300) einen ersten Codeabschnitt (510), der in dem oberen Randbereich (610) und/oder einen zweiten Codeabschnitt (520), der in dem unteren Randbereich (620) verläuft, aufweist, wobei durch den ersten Codeabschnitt (510) der Beginn des ersten Messsignalabschnitts (310) und/oder durch den zweiten Codeabschnitt (520) der Beginn des zweiten Messsignalabschnitts (320) angezeigt ist.
Sensorsystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenbereich (630) mindestens 80% des Amplitudenbereichs (600) und der obere Randbereich (610) und der untere Randbereich (620) jeweils maximal 10% des Amplitudenbereichs (600) umfassen.
Sensorsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Messsignal (300) einen Amplitudenbereich (600) mit einem oberen Bereich (640) und einem unteren Bereich (650) aufweist, wobei der erste Messsignalabschnitt (310) vollständig innerhalb des oberen Bereichs (640) und der zweite Messsignalabschnitt (320) vollständig innerhalb des unten Bereichs (320) angeordnet ist.
Sensorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Füllstandsensor (3) und der zweite Füllstandsensor (4) als Potentiometer ausgebildet sind an dem ein für eine entsprechenden Füllstand des Vorratstanks (2) charakteristischer elektrischer Widerstand messbar ist.
Sensorsystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Potentiometer lediglich mit einem ersten Anschluss (7) und einem zweiten Anschluss (8) oder mit dem ersten Anschluss (7) und dem zweiten Anschluss (8) und einem dritten Anschluss (9) mit dem Steuergerät (3) gekoppelt sind, wobei ein elektrischer Widerstand zwischen dem ersten Anschluss (7) und dem dritten Anschluss (9) unveränderlich und ein elektrischer Widerstand sowohl zwischen dem ersten Anschluss (7) und dem zweiten Anschluss (8) als auch zwischen dem zweiten Anschluss (8) und dem dritten Anschluss (9) variabel ist.
Sensorsystem (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (5) für jeden Füllstandsensor (2, 3) eine eigene Spannungsteilerschaltung mit dem jeweiligen Potentiometer bildet, sodass das erstes Messsignal (100) und das zweites Messsignal (200) und das kombiniertes Messsignal (300) durch eine elektrische Spannung gebildet sind.
Tankeinsatzelement (10) zum Einsetzen in einen Vorratstank (2), aufweisend eine Förderpumpe (11) zum Fördern eines Fluids aus dem Vorratstank (2) und ein Sensorsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, um einen Füllstand des Vorratstanks (2) zu ermitteln, wobei das Steuergerät (5) ein Pumpensteuergerät der Förderpumpe (11) ist.