DE102019101675A1

DE102019101675A1 - Mess-Deckel zum Verschließen einer Deckelöffnung von Flüssigkeitsbehältnissen, Diagnosesystem und Kraftfahrzeug mit einem solchen Diagnosesystem

Info

Publication number: DE102019101675A1
Application number: DE102019101675.4A
Authority: DE
Inventors: Falk Eulitz; Saimen Ackermann
Original assignee: Kunststoff Schwanden AG
Current assignee: Kunststoff Schwanden AG
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2019-08-01

Abstract

Ein Mess-Deckel (1) dient zum Verschließen einer Deckelöffnung (5) von Flüssigkeitsbehältnissen (2). Er umfasst einen Greif- und/oder Befestigungsabschnitt (31), der dazu ausgebildet ist, eine Form- und/oder Kraftschlussverbindung mit dem Flüssigkeitsbehältnis (2) herzustellen, um die Deckelöffnung (5) des Flüssigkeitsbehältnisses (2) zu verschließen. Alternativ dazu ist der Mess-Deckel (1) in der Deckelöffnung (5) des Flüssigkeitsbehältnisses (2) anordenbar und mit dem Flüssigkeitsbehältnisses (2) verspritzbar. Der Mess-Deckel (1) umgrenzt einen Aufnahmeraum (30), in dem ein Elektronikmodul mit einer Sensoreinrichtung (19) angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung (19) umfasst zumindest einen Füllstandssensor (20a), der dazu ausgebildet ist, eine Füllstandshöhe eines Fluids innerhalb des Flüssigkeitsbehältnisses (2) zu erfassen. Die Sensoreinrichtung (19) ist mittelbar oder unmittelbar mit einer Kommunikationseinrichtung (11) verbunden, wobei die Kommunikationseinrichtung (11) dazu ausgebildet ist, eine Mess-Informationen der Sensoreinrichtung (19) an eine Rechnereinrichtung (50) eines Diagnosesystems (40) zu übermitteln.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mess-Deckel zum Verschließen einer Deckelöffnung von Flüssigkeitsbehältnissen, insbesondere von Kühlmittel(ausgleichs)behältern, wie diese in Kraftfahrzeugen, Zügen, Schiffen und/oder Flugzeugen Verwendung finden. Weiterhin umfasst die Erfindung ein Diagnosesystem für derartige Kraftfahrzeuge, Züge, Schiffe und/oder Flugzeuge, welches einen entsprechenden Mess-Deckel umfasst und ein entsprechendes Kraftfahrzeug mit einem solchen Diagnosesystem.
Im Rahmen dieser Erfindung werden unter dem Begriff „Kraftfahrzeug“ alle motorisch angetriebenen Straßenfahrzeuge (PKW, LKW) verstanden.
Informationen über das Kühlmedium, im Nachfolgenden auch Fluid genannt, sind sehr wichtig, um Aussagen über den aktuellen Zustand des Fortbewegungsmittels treffen zu können. Bei dem Fluid kann es sich um Wasser oder um ein Wasser-Glykol-Gemisch oder um Öl handeln. Auch andere Fluide, die zur Kühlung einer Wärmequelle, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einer Batteriezelle dienen, sind hiervon umfasst.
Im Stand der Technik werden die entsprechenden Sensoren aufwändig in das Innere von Kühlsystemen integriert, was gerade bei einem Defekt eines Sensors dazu führt, dass der Austausch schwierig oder überhaupt nicht möglich ist. Ein Beispiel hierfür findet sich beispielsweise in der EP 1 588 900 A1 . Hier ist ein Sensor gezeigt, welcher den Füllstand in einem Behälter überwacht. Der Sensor selbst ist dabei in einem Schwimmer integriert und kommuniziert drahtlos mit einer Antenne. Nicht nur ist der Austausch dieser Sensoreinrichtung kompliziert, auch die Messergebnisse sind aufgrund des sich bewegenden Sensors relativ ungenau. Weiterhin ist ein sehr hoher Verkabelungsaufwand nötig.
Es ist daher die Aufgabe, eine verbesserte Sensoreinrichtung zu schaffen, die insbesondere genauere Messergebnisse liefert und im Fehlerfall einfacher getauscht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Mess-Deckel gemäß dem Anspruch 1 gelöst. In dem Anspruch 28 findet sich ein erfindungsgemäßes Diagnosesystem wieder, welches einen solchen Mess-Deckel umfasst. Der Anspruch 32 beschreibt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit einem solchen Diagnosesystem. In den Ansprüchen 2 bis 27 werden vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Mess-Deckels beschrieben, wohingegen die Ansprüche 29 bis 31 erfindungsgemäße Weiterbildungen des Diagnosesystems zeigen.
Der erfindungsgemäße Mess-Deckel dient zum Verschließen einer Deckelöffnung von Flüssigkeitsbehältnissen in Fortbewegungsmitteln. Der Mess-Deckel umfasst eine umlaufende Gehäusewand, an der ein Greif- und/oder Befestigungsabschnitt ausgebildet ist. Dieser dient dazu, eine Form- und/oder Kraftschlussverbindung mit dem Flüssigkeitsbehältnis herzustellen, um die Deckelöffnung des Flüssigkeitsbehältnisses feuchtigkeitsdicht zu verschließen. Die umlaufende Gehäusewand umgibt dabei einen Aufnahmeraum, der von einer Oberseite und einer Unterseite begrenzt ist. Die Unterseite ist dabei zumindest teilweise oder vollständig geöffnet, so dass eine Sensoreinrichtung, die innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet ist, dazu in der Lage ist, zumindest eine Füllstandshöhe eines Fluids innerhalb des Flüssigkeitsbehältnisses zu erfassen. Die Sensoreinrichtung ist insbesondere Teil eines Elektronikmoduls, wobei das Elektronikmodul weiter vorzugsweise mit einer Vergussmasse vergossen ist. Dadurch wird u.a. Korrosion vorgebeugt. Über eine Kommunikationseinrichtung kann die Sensoreinrichtung mittelbar oder unmittelbar mit einer Recheneinrichtung eines Diagnosesystems kommunizieren. Insbesondere kann die Kommunikationseinrichtung die Mess-Informationen (z.B. Füllstandshöhe) übertragen. Unter einer unmittelbaren Kommunikation wird verstanden, dass die Rechnereinrichtung des Diagnosesystems direkt mit der Sensoreinrichtung verbunden ist (z.B. über Kabel). Unter einer mittelbaren Verbindung wird verstanden, dass der Mess-Deckel noch eine Steuervorrichtung umfasst, welche die Sensoreinrichtung ansteuert und die Mess-Informationen zumindest teilweise verarbeitet (z.B. filtert, mittelt usw.). Auch in diesem Fall kann über eine Kabelverbindung ein Datenaustausch zu der Rechnereinrichtung hergestellt werden. Bevorzugt erfolgt dies aber drahtlos.
Um eine Abwärtskompatibilität sicherzustellen, umfasst der Greif- und/oder Befestigungsabschnitt zumindest ein Außengewinde oder ein Innengewinde, das zu einem Innengewinde oder Außengewinde der Deckelöffnung des Flüssigkeitsbehältnisses korrespondiert. Dadurch kann der erfindungsgemäße Mess-Deckel problemlos auch in älteren Fahrzeugen eingesetzt werden und diese entsprechend nachrüsten.
Der Mess-Deckel umfasst vorzugsweise noch eine Energiespeichereinrichtung, insbesondere in Form einer Batterie oder eines Akkumulators. Diese Energiespeichereinrichtung ist insbesondere auch im Betrieb tauschbar. Beispielsweise kann die Oberseite des Mess-Deckels, bei welcher es sich um einen lösbaren Deckel handelt, für den Austausch abgenommen werden. Grundsätzlich könnte auch eine Energieerzeugungseinrichtung innerhalb des Mess-Deckels angeordnet sein. An der Oberseite des Mess-Deckels könnte auch ein Steckverbinder zum Anschluss an eine externe Energiequelle vorgesehen sein. Die Sensoreinrichtung kann unterschiedlichste Sensoren umfassen. Neben einen Füllstandsensor (Ultraschall oder kapazitiv oder Ohmsch) kann die Sensoreinrichtung noch einen Temperatursensor, einen Drucksensor oder einen Glykol-Sensor umfassen. Die Glykol-Konzentration könnte gegebenenfalls auch über einen Füllstandsensor gemessen werden, wenn dieser in das Fluid eintaucht.
Alle diese Mess-Informationen können an die Rechnereinrichtung des Diagnosesystems übermittelt werden.
Der Mess-Deckel umfasst insbesondere auch eine Überdrucköffnung bzw. ein Überdruckventil.
Die Mess-Informationen können insbesondere über eine drahtlose Schnittstelle an die Rechnereinrichtung des Diagnosesystems übermittelt werden. Bei dieser drahtlosen Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine WLAN-Schnittstelle (IEEE 802.11*) oder eine Bluetooth®-Schnittstelle (IEEE 802.15.*), zu der auch Bluetooth-Low-Energy zählt, oder eine ZigBee®-Schnittstelle (IEEE 802.15.4), oder eine Z-Wave®-Schnittstelle, oder eine IPv6 basierende THREAD® Schnittstelle handeln.
Insbesondere kann der Mess-Deckel auch eine Speichereinheit umfassen. Vorzugsweise besteht sie aus einem passiven oder aktiven RFID-Tag. In dieser Speichereinheit werden die letzten Messwerte gespeichert, so dass diese auch bei einem Stromausfall (z.B. leere Batterie) des Mess-Deckels weiterhin ausgelesen werden können (zumindest bei passivem RFID-Tag).
Diagnosesysteme werden heute schon in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Die heute verwendeten Fahrzeugdiagnosesysteme, die auch als On-Board-Diagnose-Systeme (OBD) bezeichnet werden, haben insbesondere zum Ziel sicherzustellen, dass die Abgasvorschriften bei Kraftfahrzeugen eingehalten werden. So sieht die OBD-I-Norm vor, dass das Kraftfahrzeug über eigene elektronische Systeme zur Selbstüberwachung verfügen muss. Diese müssen abgasrelevante Fehler über eine in den Armaturen integrierte Signallampe, die so genannte Motorkontrollleuchte, anzeigen. Außerdem müssen Fehler in einem mit Bordmitteln auslesbaren Speicher abgelegt werden. Ein solches Auslesen gelingt über einen entsprechenden Diagnosestecker. Hierzu wird meistens eine 16-polige OBD-II-Diagnosebuchse im Fahrzeug verbaut, die vorzugsweise bezüglich ihrer Grundfunktionalität (z.B. Pin-Belegung) kompatibel zu allen Fahrzeugherstellern ist. Als physikalische Schnittstelle wird hier meistens die K-Leitung (z.B. ISO 9141 und ISO 14230-1) oder der CAN-Bus (z.B. ISO 11898) verwendet. Über ein derartiges Fahrzeugdiagnosesystem können bisher lediglich abgasrelevante Einrichtungen überwacht werden. Hierzu gehört beispielsweise die Lambdasondenfunktion, der Wirkungsgrad des Katalysators, die Abgasrückführung, das Sekundärluftsystem, das Tankentlüftungssystem und Verbrennungsaussetzer, die mittels eines Inkrementenrads erfasst werden. Im Rahmen dieser Erfindung wird der OBD-Speicher erstmalig auch zum Speichern von Fehlern in Bezug auf die Füllstandshöhe, die Temperatur und/oder die Glykol-Konzentration des Fluids oder des Luftdrucks verwendet.
Damit das Diagnosesystem mit einem Mess-Deckel kommuniziert bzw. die Mess-Informationen von diesem auch weiter verarbeitet, sollte eine Paarung zwischen Mess-Deckel und Diagnosesystem stattfinden. Hierzu umfasst der Mess-Deckel insbesondere eine Betätigungstaste und das Diagnosesystem kann in einen Konfigurationszustand versetzt werden. Erkennt das Diagnosesystem in dem Konfigurationszustand, dass die Betätigungstaste des Mess-Deckels gedrückt wird (bei dessen Betätigung sendet der Mess-Deckel ein Kommunikationssignal aus), dann speichert das Diagnosesystem zusätzliche Informationen, die zur Identifizierung des Mess-Deckels dienen und akzeptiert im Folgenden Mess-Informationen dieses Mess-Deckels. Insbesondere kann in dem Konfigurationszustand angegeben werden, welche Mess-Informationen von dem Mess-Deckel empfangen werden können und wo dieser Mess-Deckel innerhalb des Fortbewegungsmittels eingesetzt ist.
Schlussendlich beschreibt die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, wobei der zumindest eine Mess-Deckel in einem Wärmetauscher oder in einem Ausgleichsdruckbehälter eingesetzt ist. Dieser Wärmetauscher kann dabei sowohl zum Kühlen einer Verbrennungsmaschine als auch zum Kühlen einer elektrischen Maschine bzw. zum Kühlen von Energiespeichern dienen.
Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Gleiche Gegenstände weisen dieselben Bezugszeichen auf. Die entsprechenden Figuren der Zeichnungen zeigen im Einzelnen:

1: ein Fortbewegungsmittel in Form eines Personenkraftwagens, in welchem der erfindungsgemäße Mess-Deckel einsetzbar ist;
2: eine genauere Übersicht des Fortbewegungsmittels aus 1, welches die Kühlsysteme genauer beschreibt;
3A: eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Mess-Deckels, der drahtlos kommuniziert;
3B: ein Flüssigkeitsbehältnis in Form eines Ausgleichsbehälters, dessen Deckelöffnung, welche zum Befüllen dient, durch den erfindungsgemäßen Mess-Deckel verschlossen werden kann;
4A, 4B: den Aufbau und die Wirkungsweise eines piezoelektrischen Elements, das zur Energieerzeugung des Mess-Deckels eingesetzt werden kann;
5: ein weiteres Flüssigkeitsbehältnis in das der erfindungsgemäße Mess-Deckel eingesetzt ist;
6: eine Übersicht über verschiedene elektrische Funktionseinheiten, die der Mess-Deckel aufweisen kann;
7: eine Schnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mess-Deckels;
8: eine Schnittdarstellung durch ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mess-Deckels;
9: eine Schnittdarstellung durch ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mess-Deckels;
10: eine Schnittdarstellung durch ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mess-Deckels; und
11: einen Aufbau eines erfindungsgemäßen Diagnosesystems.

In 1 wird ein Fortbewegungsmittel in Form eines Personenkraftwagens 100 (Kraftfahrzeug) beschrieben. Das Fortbewegungsmittel kann auch Züge, Schiffe und/oder Flugzeuge umfassen. Das Fortbewegungsmittel 100 umfasst ein Kühlsystem, das eine Wärmequelle, wie eine Verbrennungsmaschine 102, mit einer Wärmesenke (z.B. Wärmetauscher 101) koppelt (2). Dieses Kühlsystem weist insbesondere ein Kühlmittel auf, welches die Wärmeenergie der Wärmequelle aufnimmt und an die Wärmesenke abgibt. Dabei handelt es sich insbesondere um ein Fluid (z.B. Wasser, Wasser-Glykol-Gemisch oder Öl). Es gibt weiterhin Flüssigkeitsbehälter 2 (3B), die auch als Ausgleichsbehälter bezeichnet werden. Über diese Flüssigkeitsbehälter 2 kann das Fluid dem Kühlkreislauf zugeführt werden.
In 2 ist das Kühlsystem des Fortbewegungsmittels 100 detaillierter dargestellt. Das Fortbewegungsmittel 100 umfasst einen Wärmetauscher 101 und eine Verbrennungsmaschine 102. Über verstellbare Luftklappen 103 (Schließstellung, Offenstellung, beliebige Zwischenstellungen) kann die Menge des Luftvolumenstroms eingestellt werden, der zur Kühlung des Wärmetauschers 101 zur Verfügung steht.
In 3A ist der erfindungsgemäße Mess-Deckel 1 beschrieben. Dieser umfasst in diesem Fall eine Kommunikationseinrichtung 11 (siehe 7 bis 10), die bevorzugt zur drahtlosen Kommunikation (Übertragung) von Mess-Informationen an eine Rechnereinrichtung 50 eines Diagnosesystems 40 (siehe 11) dient. In dem Bereich des Mess-Deckels 1, welcher in einem Flüssigkeitsbehältnis 2 angeordnet sein kann, ist die Sensoreinrichtung 19 angeordnet. Diese dient insbesondere dazu, eine Füllstandshöhe eines Fluids innerhalb des Flüssigkeitsbehältnisses 2 zu erfassen. Die genaue Funktionsweise des erfindungsgemäßen Mess-Deckels 1 wird in den 7 bis 10 noch genauer beschrieben.
In 3B ist ein Flüssigkeitsbehältnis 2 in Form eines Ausgleichsbehälters gezeigt, wie er beispielsweise in einem Kühlkreislauf angeordnet sein kann. Innerhalb dieses Ausgleichsbehälters muss sich das zur Kühlung zur Verfügung stehende Fluid zwischen einem minimalen Füllstand und einem maximalen Füllstand befinden. Diese Füllstände können beliebig gewählt werden, wobei die Wahl insbesondere derart erfolgt, dass das Fortbewegungsmittel 100 sowohl bei einem minimalen Füllstand des Fluids als auch bei einem maximalen Füllstand des Fluids noch sicher betrieben werden kann. Der Mess-Deckel 1 kann vor seinem Einsatz entsprechend programmiert werden. Zum Beispiel kann angegeben werden, in welchem Fortbewegungsmittel 100 er eingesetzt wird. Es kann auch angegeben werden, in welcher Position des Kühlkreislaufs er eingesetzt wird. Ergänzend oder alternativ kann auch die Art des Fluids innerhalb dieses Kühlkreislaufs angegeben werden. Es können auch direkt die zulässigen Füllstandshöhen eingegeben werden.
Der Mess-Deckel 1 aus 3A wird bevorzugt mit dem Flüssigkeitsbehältnis 2 verschraubt. In diesem Fall entsteht eine Form- und/oder Kraftschlussverbindung, durch welche die Deckelöffnung 5 des Flüssigkeitsbehältnisses 2 verschlossen wird. Durch diese Deckelöffnung 5 kann beispielsweise zusätzliches Fluid dem Kühlkreislauf hinzugefügt werden. Vorzugsweise wird der Mess-Deckel 1 über eine Gewindeverbindung mit dem Flüssigkeitsbehältnis 2 verschraubt. Die Gewindeform des Mess-Deckels 1 korrespondiert dabei insbesondere zu der Form bisheriger Gewinde an bekannten Flüssigkeitsbehältnissen 2, sodass diese besonders einfach nachgerüstet werden können.
Der Mess-Deckel 1 detektiert insbesondere, ob der minimale Füllstand erreicht oder unterschritten und ob der maximale Füllstand erreicht oder überschritten wird. Grundsätzlich kann auch jeder Zwischenwert (genaue Füllstandshöhe) detektiert werden.
Der Mess-Deckel 1 kann beispielsweise eine eigene elektrische Stromversorgung (Energiequelle) aufweisen oder durch eine externe Energiequelle, insbesondere durch eine Fahrzeugbatterie gespeist werden. In letzterem Fall ist zum Betrieb des Mess-Deckels 1 eine Kabelverbindung notwendig.
Neben einer Batterie bzw. eines Akkumulators 20e kann die elektrische Stromversorgung beispielsweise auch über ein Peltier-Element 27 erfolgen. Eine Seite dieses Peltier-Elements 27 ist vorzugsweise innerhalb des Flüssigkeitsbehältnisses 2 angeordnet, wohingegen die andere Seite des Peltier-Elements außerhalb des Flüssigkeitsbehältnisses 2 angeordnet ist, um so eine hohe Temperaturdifferenz zur Stromerzeugung zu nutzen.
Es könnte auch ein piezoelektrisches Element 4 vorgesehen sein, wie dies in den 4A und 4B gezeigt ist. Dieses umfasst eine erste Seite 4a und eine zweite Seite 4b, die aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können. Durch die entsprechende Verformung findet eine Verlagerung der Ladungsschwerpunkte statt. Die Polarisation der Elementarzellen führt zu einer makroskopisch messbaren elektrischen Spannung. Die Menge der Ladungen an der (Kristall)Oberfläche 4a, 4b ist proportional zur mechanischen Spannung. Die daraus gewonnene Energie kann in einem Akku oder Kondensator gespeichert werden. Eine Oberfläche 4a wird dabei an dem Flüssigkeitsbehältnis 2 befestigt (durch Aufschrauben des Mess-Deckels 1). Die andere Oberfläche 4b schwingt vorzugsweise frei. Sie kann allerdings noch mit zusätzlichen Gewichten beschwert werden, um eine höhere Trägheit zu erreichen.
Dadurch, dass das Flüssigkeitsbehältnis 2 vorzugsweise keine integralen Sensoren mehr aufweist und der Mess-Deckel 1 lediglich aufgeschraubt wird, kann die Form des Flüssigkeitsbehältnisses 2 während der Konstruktionsphase problemlos geändert werden. Informationen über die minimale und die maximale Füllstandshöhe können durch eine einfache Programmierung des Mess-Deckels 1 neu eingestellt werden. Dies erlaubt ebenfalls, dass ein und derselbe Mess-Deckel 1 für verschiedene Fortbewegungsmittel 100 verwendet werden kann. Grundsätzlich wäre es auch möglich, dass der Mess-Deckel 1 überhaupt nicht programmiert wird, sondern dass das Diagnosesystem 40, welches die Mess-Information empfängt, diese entsprechend umrechnet bzw. gewichtet, wobei der Typ des Mess-Deckels 1 und/oder der Einbauort hierzu herangezogen werden. Entsprechende Werte können dabei z.B. in einer Lookup-Tabelle hinterlegt sein. Das Diagnosesystem 40 kann dann ermitteln, ob die Mess-Information, die beispielsweise die Füllstandshöhe betrifft, zwischen dem minimalen und maximalen Füllstand liegt. Es ist auch möglich direkt die genaue Höhe des Füllstands anzugeben.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Flüssigkeitsbehältnisses 2 gezeigt. Zu erkennen ist die Deckelöffnung 5. Weiterhin gibt es einen Fluideinlauf 25a und einen Fluidauslauf 25b. Grundsätzlich könnte es auch nur eine Verbindung zu dem Kühlkreislauf geben.
In einer ersten Variante kann der Mess-Deckel 1 in die Deckelöffnung 5 eingesetzt sein. Der Mess-Deckel 1 umfasst dabei eine Oberseite 6a und eine Unterseite 6b (siehe 7). Diese können umspritzt werden, so dass der Mess-Deckel 1 eine Form- und/oder Kraftschlussverbindung mit dem Flüssigkeitsbehältnis 2 eingeht. Vorzugsweise wird der Mess-Deckel 1 nicht an seiner gesamten Oberseite umspritzt. In diesem Fall könnte z.B. noch die Batterie bzw. der Akkumulator getauscht werden. Selbiges gilt natürlich auch für die Unterseite, weil hier die entsprechende Sensoreinrichtung 19 angeordnet ist. Die Sensoren dieser Sensoreinrichtung 19, die Messwerte aus dem Inneren des Flüssigkeitsbehältnisses 2 erfassen, dürfen natürlich nicht blockiert, also verdeckt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Mess-Deckel 1 allerdings mit dem Flüssigkeitsbehältnis 2 verschraubt. Hierzu weist das Flüssigkeitsbehältnis 2 an seiner Deckelöffnung 5 ein entsprechendes Gewinde 8c auf. Insbesondere umfasst das Flüssigkeitsbehältnis 2 einen entsprechenden Stutzen 26 (10), welcher sich insbesondere senkrecht von der Oberseite des Flüssigkeitsbehältnisses 2 nach außen hin wegerstreckt. Dieser Stutzen 26 kann ein Außen- oder ein Innengewinde haben, wobei der Mess-Deckel 1 eine umlaufende Gehäusewand 6 umfasst, an der der Greif- und/oder Befestigungsabschnitt 31 ausgebildet ist. Dieser umfasst ein dazu korrespondierendes Außengewinde 8a oder ein entsprechendes Innengewinde 8b.
Die umlaufende Gehäusewand 6 kann zusammen mit einer Deckelanordnung 7 einteilig ausgebildet (5 Mitte) sein. Die Deckelanordnung 7 kann auch von der umlaufenden Gehäusewand 6 abnehmbar sein (5 rechts).
Der Mess-Deckel 1 kann verschiedene elektrische Funktionseinheiten umfassen. Eine Auswahl ist beispielsweise in 6 dargestellt. So kann es ein Peltier-Element 27, einen Akkumulator bzw. eine Batterie 20e oder ein System zum induktiven Laden des Akkumulators 28 geben. Zur Kommunikation kann eine Bluetooth-(Low Energy)-Schnittstelle 12 oder eine WLAN-Schnittstelle 13 zur Verfügung stehen. Zum Speichern von Messwerten kann eine Speichereinheit 20f, insbesondere in Form eines aktiven oder passiven RFID-Tags zur Verfügung stehen. Die Sensoreinrichtung 19, die ebenfalls eine elektrische Funktionseinheit darstellt, umfasst insbesondere einen Temperatursensor 20b, einen Luftdrucksensor 20d, einen Glykol-Sensor 20c und einen nicht dargestellten Füllstandssensor 20a. Zur Energieerzeugung kann außerdem ein piezoelektrisches Element 14 vorhanden sein. Auch ein Neigungssensor kann dazu gehören. Selbiges gilt ebenfalls für einen Beschleunigungssensor (1-, 2- oder 3-Achsen).
In 7 wird ein Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mess-Deckels 1 beschrieben. Dieser umfasst eine umlaufende Gehäusewand 6, die einen Aufnahmeraum 30 umgrenzt. Der Aufnahmeraum 30 wird an einem Ende der umlaufenden Gehäusewand durch eine Oberseite 6a und an einem gegenüberliegenden Ende durch eine Unterseite 6b begrenzt. Die Oberseite 6a ist durch eine Deckelanordnung 7 gebildet. Die Unterseite 6b ist vorzugsweise zumindest teilweise geöffnet. In dem Aufnahmeraum 30 ist zumindest eine elektrische Funktionseinheit, insbesondere eine Sensoreinrichtung 19, angeordnet. Diese Sensoreinrichtung 19 umfasst zumindest einen Füllstandsensor 20a. Die Sensoreinrichtung 19 kann aus der Unterseite 6b herausstehen. Ebenfalls dargestellt ist eine Steuervorrichtung 10, die dazu ausgebildet ist, die Sensoreinrichtung 19 entsprechend anzusteuern und von dieser Sensorsignale bzw. Mess-Informationen zu empfangen und diese weiter zu verarbeiten bzw. über eine Kommunikationseinrichtung 11 an eine übergeordnete Rechnereinrichtung 50 des Diagnosesystems 40 zu übermitteln.
Weiterhin ist noch eine Energiespeichereinrichtung 20e insbesondere in Form eines Akkumulators oder einer Batterie angeordnet. Die Energiespeichereinrichtung 20e ist näher an der Oberseite 6a angeordnet als die Sensoreinrichtung 19. Dadurch wird ein Austausch erleichtert. Die Kommunikationseinrichtung 11 ist ebenfalls vorzugsweise näher an der Oberseite 6a angeordnet als die Sensoreinrichtung 19. Die Steuervorrichtung 10 ist in diesem Fall näher an der Unterseite 6b angeordnet als die Kommunikationseinrichtung 11.
Die Oberseite 6a des Mess-Deckels 1 ist mit einer Deckelanordnung 7 verschlossen. In diesem Fall ist die Deckelanordnung 7 abnehmbar. Entsprechende Dichtelemente 13 sind zwischen der abnehmbaren Deckelanordnung 7 und der Oberseite 6a des Mess-Deckels 1 angeordnet. Die abnehmbare Deckelanordnung 7 kann beispielsweise verschraubt oder über einen Klick- und/oder Rastmechanismus mit der Oberseite 6a lösbar verbunden werden. Der Energiespeicher 20e ist unterhalb der abnehmbaren Deckelanordnung 7 austauschbar angeordnet. Die Kommunikationseinrichtung 11, die Sensoreinrichtung 19 und die Steuervorrichtung 10 sind vorzugsweise in bzw. mit einer gemeinsamen Vergussmasse 12 vergossen und bilden insbesondere ein gemeinsames Elektronikmodul. Dieses Elektronikmodul kann im Vorfeld gefertigt und getestet werden, um dann in den Mess-Deckel 1 in dessen Aufnahmeraum 30 eingesetzt zu werden. Das Vergießen kann allerdings auch innerhalb des Mess-Deckels 1 stattfinden. Hierzu gibt es weitere Dichtelemente 15, die zwischen einer Oberseite 6a und der Kommunikationseinrichtung 11 innerhalb des Aufnahmeraums 30 angeordnet sind. Diese Dichtelemente 15 sorgen dafür, dass ein Aufnahmeraum (Energiespeicheraufnahmeraum) für den Energiespeicher 20e, der sich zwischen der abnehmbaren Deckelanordnung 7 und vorzugsweise der Kommunikationseinrichtung 11 befindet, nicht mit der Vergussmasse 12 gefüllt wird und später, also jederzeit noch der Energiespeicher 20e eingesetzt werden kann. Ein Teil der Sensoreinrichtung 19, welcher Messwerte aus dem Inneren des Flüssigkeitsbehältnisses 2 erfasst, wird ebenfalls nicht vergossen.
An der umlaufenden Gehäusewand 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel noch eine Greif- und/oder Befestigungsabschnitt 31 angeordnet. Dieser umfasst in diesem Fall ein Außengewinde 8a. Weiterhin ist eine Anschlagsschulter 9 an der Außenseite der umlaufenden Gehäusewand 6 dargestellt, die verhindert, dass der Mess-Deckel 1 zu weit in die Deckelöffnung 5 eingedreht werden kann. Diese Auflageschulter 9 ist in diesem Beispiel näher an der Oberseite 6a angeordnet als das Außengewinde 8a. Das Außengewinde 8a und die Auflageschulter 9 sind an derselben Seite der umlaufenden Gehäusewand 6 angeordnet. Sie sind vorzugsweise einteilig mit der umlaufenden Gehäusewand 6 ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel steht weder die Sensoreinrichtung 19 noch ein anderes Element des Elektronikmoduls über die Unterseite 6b des Mess-Deckels hervor. Die Unterseite 6b ist in diesem Fall vollständig geöffnet. Sie könnte allerdings auch nur teilweise, insbesondere direkt unterhalb der Sensoreinrichtung 19, geöffnet sein und ansonsten verschlossen.
Die Sensoreinrichtung 19 umfasst insbesondere einen Füllstandssensor 20a. Die Steuervorrichtung 10 ist dazu ausgebildet, allgemein die (insbesondere absolute) Füllstandshöhe zu ermitteln, bzw. zu ermitteln, ob eine maximale Füllstandshöhe erreicht oder überschritten oder ob eine minimale Füllstandshöhe erreicht oder unterschritten ist. Hierzu kann die Steuervorrichtung 10 die erhaltenen Mess-Informationen noch um eine Neigung des Fortbewegungsmittels kompensieren. In diesem Fall würde ein entsprechender Neigungssensor Bestandteil des Elektronikmoduls bzw. allgemein der elektrische Funktionseinheiten innerhalb des Messdeckels 1 sein. In diesem Fall würde insbesondere der Messwert für die Füllstandshöhe entsprechend kompensiert werden. Dies ist allerdings nicht zwingend notwendig, eine solche Kompensation könnte auch durch die Rechnereinrichtung 50 des Diagnosesystems 40 erfolgen, welches mit einem entsprechenden Neigungssensor kommuniziert. Grundsätzlich könnte der Mess-Deckel 1 den Neigungswert des eigenen Neigungssensors auch an das Diagnosesystem 40 übertragen. Der Füllstandssensor 20a kann ein Ultra-Schall-Sensor sein.
Die Sensoreinrichtung 19 kann ebenfalls einen Beschleunigungssensor umfassen. Dieser kann eingesetzt werden, um Bewegungen bzw. Eigenbewegungen (z.B. Vibrationen) zu detektieren. Überschreitet dieser Beschleunigungswert einen vorbestimmten Schwellwert, dann werden andere Mess-Informationen, die in etwa zum selben Zeitpunkt (weniger als +- 5s) erfasst wurden, nicht weiter ausgewertet bzw. nur verändert weitergegeben. Unter einer solchen Veränderung kann beispielsweise verstanden werden, dass diejenigen Mess-Informationen von anderen Sensoren, die zu den entsprechenden Zeitpunkten der erhöhten Beschleunigung ermittelt wurden, durch interpolierte Mess-Informationen ersetzt werden, die zu denjenigen Mess-Informationen korrespondieren, die vor und/oder nach dem Zeitpunkt mit der erhöhten Beschleunigung durch die jeweiligen anderen Sensoren gemessen werden. Dadurch wird verhindert, dass z.B. ein Fehlalarm für die Füllstandshöhe ausgegeben wird, wenn das Kraftfahrzeug 100 beispielsweise über eine Bordsteinkante fährt und Wellenbewegungen in dem Flüssigkeitsbehältnis 2 einsetzen. Ein derartiges Nicht-Auswerten, zu dem auch ein Verwerfen der Mess-Information gehört, kann auch von Rechnereinrichtung 50 des Diagnosesystems 40 erfolgen. In diesem Fall würde die Mess-Information, die eine Beschleunigung beinhaltet, durch die Kommunikationseinrichtung 11 an die Rechnereinrichtung 50 des Diagnosesystems 40 übertragen werden und in dieser gegenüber dem Schwellwert verglichen werden.
Die Sensoreinrichtung 19 kann noch einen Temperatursensor 20b, einen Luftdrucksensor 20d und insbesondere einen Glykol-Sensor 20c umfassen. Bei der Temperatur kann die Fluid-Temperatur oder die Temperatur der Luft zwischen der Fluidoberfläche und der Sensoreinrichtung 19 gemessen werden. Letzteres gilt ebenfalls für den Luftdruck. Es könnte auch direkt die Temperatur des Fluids gemessen werden, wenn dieser Sensor in das Fluid eintaucht. Der Glykol-Sensor 20c misst die Glykol-Konzentration in dem Fluid.
Vorzugsweise misst der Mess-Deckel 1 nicht fortlaufend über seine Sensoreinrichtung 19 entsprechende Messwerte. Es ist ausreichend, wenn die Steuervorrichtung 10 lediglich in regelmäßigen, insbesondere periodischen Abständen Messsignale ermittelt. Der Mess-Deckel 1 kann hierzu einen Ruhemodus einnehmen. Dabei kann beispielsweise die Rechnereinrichtung 50 des Diagnosesystems 40 in regelmäßigen Abständen entsprechende „Aufwachimpulse“ an den Mess-Deckel 1 senden. Die Kommunikationseinrichtung 11 bzw. ein weiteres elektronisches Bauelement kann die Steuervorrichtung 10 dann für einen kurzen Zeitraum aktivieren und in einen Betriebsmodus versetzen, wobei die Steuervorrichtung 10 dann wiederum die Sensoreinrichtung 19 aktiviert bzw. derart ansteuert, dass Mess-Informationen erhalten werden. Diese werden dann über die Kommunikationseinrichtung 11 an das Diagnosesystem 40 übermittelt. Danach wird in einem festgelegten Zeitintervall keine erneute Messung durchgeführt und der Mess-Deckel 1 nimmt während dieser Zeit wieder seinen Ruhemodus ein, wodurch die Kapazität des Energiespeichers geschont wird.
Eine solche Messung kann beispielsweise alle 30 Sekunden, alle 60 Sekunden, alle 2 Minuten, alle 5 Minuten, alle 10 Minuten, alle 30 Minuten, alle 60 Minuten, alle 120 Minuten usw. durchgeführt werden. Die Messung könnte auch nur dann durchgeführt werden, wenn das Fortbewegungsmittel 100 in Betrieb ist.
Die Datenübertragung zu dem Diagnosesystem 40 kann verschlüsselt oder unverschlüsselt erfolgen. Sie kann auch simplex, half-duplex oder full-duplex erfolgen.
In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Mess-Deckel 1 gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Mess-Deckel 1 noch ein Überdruckventil 16. Weiterhin umfasst da der Mess-Deckel 1 in diesem Fall keine abnehmbare Deckelanordnung 7. Möglich wäre allerdings, dass der Energiespeicher 20e durch ein induktives Energieübertragungssystem (Spulenpaar) mit Energie versorgt wird.
Weiterhin ist der Greif- und oder Betätigungsabschnitt 31 an einer Innenwand der umlaufenden Gehäusewand 6 angeordnet. Es ist daher ein Innengewinde vorgesehen. Der entsprechende Mess-Deckel 1 wird daher auf einen Stutzen 26 aufgeschraubt (siehe z.B. 10). Auch hier kann das Elektronikmodul, welches in diesem Fall noch das Überdruckventil 16 beinhaltet, mit einer Vergussmasse 12 vergossen sein. In diesem Fall sind keine zusätzlichen Dichtelemente 15 notwendig. Der Mess-Deckel 1 ist daher frei von zusätzlichen Dichtelementen 15. Die umlaufende Gehäusewand 6 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen abgesetzten Verlauf in Richtung der Oberseite 6a (verjüngt sich stufenartig oder kontinuierlich). In diesem sich verjüngenden Bereich ist in diesem Fall die Energiespeichereinrichtung 20e angeordnet. Auch in diesem Fall steht die Sensoreinrichtung 19 nicht über die Unterseite 6b des Mess-Deckels 1 hervor. Dies könnte allerdings je nach Sensortyp möglich sein.
9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mess-Deckels. Es ist ebenfalls ein Überdruckventil 16 dargestellt, wobei sowohl die Sensoreinrichtung 19 als auch in diesem Fall (optional) das Überdruckventil 16 über die Unterseite 6b des Mess-Deckels 1 (nach unten) hinaussteht. In diesem Fall ist zumindest zwischen dem Überdruckventil 16 und der umlaufenden Gehäusewand 6 ein Abstandsraum gebildet, in den der Stutzen 26 eintaucht. Zusätzlich gibt es noch weitere Dichtelemente 17, die z.B. am Umfang des Überdruckventils 16 angeordnet sind und an dem Stutzen 26 anliegen (in verschraubtem Zustand). Die umlaufende Gehäusewand 6 umfasst ebenfalls wieder den Greif- und/oder Befestigungsabschnitt 31, welcher ein Innengewinde 8b umfasst.
Die Sensoreinrichtung 19 ist in diesem Fall über eine Clip- und/oder Rastverbindung 18 mit dem Überdruckventil 16 an dessen Ende verbunden. Weiterhin gibt es eine weitere Clip- und/oder Rastverbindung 21 über die das Überdruckventil 16 innerhalb des Aufnahmeraums 30 des Mess-Deckels 1 gehalten ist. Diese weitere Clip- und/oder Rastverbindung 21 ist an der Unterseite des Elektronikmoduls, welches zumindest die Steuervorrichtung 10 und die Kommunikationseinrichtung 11 umfasst, angeordnet. Die Steuervorrichtung 10 und die Kommunikationseinrichtung 11 sind bevorzugt zu dem Elektronikmodul vergossen. Die Energiespeichereinrichtung 20e ist bevorzugt nach wie vor näher an der Oberseite 6a angeordnet, als die anderen Elemente.
Die 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mess-Deckels 1. In diesem Fall umfasst die umlaufende Gehäusewand 6 eine Überwurfmutter 36 oder besteht aus einer solchen. Die Überwurfmutter 36 umgrenzt den Aufnahmeraum 30. Ein Durchmesser der Überwurfmutter 36 verjüngt sich zu einem ersten Ende hin. Vorzugsweise ist diese Verjüngung durch eine Stufe 32 gebildet. Das erste Ende der Überwurfmutter 36 ist ebenfalls ein Teil der Oberseite 6a des Messdeckels 1. Die Oberseite 6a des Mess-Deckels 1 ist weiterhin durch eine Platte 23 gebildet. Diese wird vorzugsweise über eine Unterseite 6b der umlaufenden Gehäusewand 6, 36, also über eine Unterseite 6b der Überwurfmutter 36 in diese eingesetzt (ggf. auch eingeschraubt, wenn die Platte 23 ein Außengewinde aufweist und die Überwurfmutter 36 ein Innengewinde 8b) und kommt dann unter bzw. an der Verjüngung zum Liegen. Die Verjüngung sorgt dafür, dass die Platte 23 nicht am ersten Ende der Überwurfmutter 36 herausfallen kann. Die Platte 23 wird weiterhin durch eine Zuführung des Überdruckventils 16 durchsetzt. Das Überdruckventil 16 ist insbesondere an einer Unterseite der Platte 23 angeordnet und ragt in den Aufnahmeraum 30. Die Zuführung des Überdruckventils 16 umfasst einen Überdruckausgabeabschnitt 22, an dem beispielsweise ein Schlauch angeschlossen werden kann. Der Überdruckausgabeabschnitt 22 ist derart angeordnet, dass er nicht nach oben zum Benutzer erstreckt, sondern seitlich weg, um Verbrennungen zu vermeiden. Die umlaufende Gehäusewand 6 in Form der Überwurfmutter 36 umfasst in diesem Fall ebenfalls ein Innengewinde 8b. Die Überwurfmutter 36 ist beweglich gegenüber der Platte 23 angeordnet. Die Überwurfmutter 36 und die Platte 23 bestehen aus verschiedenen Teilen. Die Platte 23 wird in diesem Fall noch durch die Kommunikationseinrichtung 11, bei welcher es sich in diesem Fall um eine einfache Steckverbindung handelt, durchsetzt. Bei dem Füllstandssensor handelt es sich in diesem Fall um einen kapazitiven Füllstandssensor 20a, welcher in Form eines Stabes gebildet ist, der aus der Unterseite 6b der umlaufenden Gehäusewand 6, 36 hinaus ragt und in das Fluid eintaucht. Mehrere kapazitive (Mess-)Elemente 24 sind entlang seiner Längserstreckung versetzt zueinander angeordnet, wodurch die Füllstandshöhe festgestellt werden kann (je nachdem, welche kapazitiven Elemente 24 ein entsprechendes Messsignal ausgeben). Auch könnte ein ohmscher Füllstandssensor 20a verwendet werden. Mit dem kapazitiven Füllstandssensor 20a kann auch die Glykol-Konzentration ermittelt werden. Bei dem kapazitiven Füllstandssensor 20a und dem Glykol-Sensor 20c handelt es sich in diesem Fall um denselben Sensor. Das Messen der Zusammensetzung des Wasser-Glykol-Gemischs basiert auf der unterschiedlichen Permittivität (Dielektrizitätszahl) der Flüssigkeiten. Die Kapazität des Plattenkondensators ist direkt proportional zur Permitivtät eines Stoffes (epslion r). Die Messung erfolgt über die Kapazität der Elektroden. $C = eplison 0 * epslion r * A / d$
Wasser hat ein Epsilon r von ca. 80, Luft von 1, Glykol von 37.
Dies bedeutet, dass der kapazitive Füllstandsensors 20a dazu ausgebildet ist, anhand derjenigen kapazitiven Elemente 24, die in dem Fluid eingetaucht sind und/oder anhand derjenigen kapazitiven Elemente 24, die nicht in dem Fluid eingetaucht sind, die Füllstandshöhe zu ermitteln.
Außerdem bedeutet dies, dass der Glykol-Sensor 20c dazu ausgebildet ist, anhand einer gemessenen Kapazität von denjenigen kapazitiven Elementen 24, die in dem Fluid eingetaucht sind, den Glykol-Gehalt zu ermitteln. Lookup-Tabellen können dabei den Glykol-Gehalt in Abhängigkeit der gemessenen Kapazität angeben.
Bevorzugt wird der kapazitive Füllstandssensor 20a auf den Referenzwert kalibriert. Dann kann man über die unterschiedlichen Kapazitäten auf die Zusammensetzung der Flüssigkeit schließen.
In diesem Fall findet die Versorgung der Sensoreinrichtung 19 über ein Kabel durch das Diagnosesystem 40 statt. Dies gilt sowohl für die Energieversorgung als auch für den Datenaustausch. Grundsätzlich könnte hier allerdings auch eine entsprechende drahtlos kommunizierende Kommunikationseinrichtung 11 wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen dargestellt und eine Steuervorrichtung 10 zusammen mit einer Energieversorgung 20e eingesetzt werden. Diese könnten nach wie vor zusammen vergossen sein (ggf. zusammen mit (zumindest einem Teil) der Sensoreinrichtung 19).
Die 11 zeigt den Aufbau des erfindungsgemäßen Diagnosesystems 40. Zentraler Bestandteil ist eine Rechnereinrichtung 50, die insbesondere drahtlos mit der Sensoreinrichtung 19 kommuniziert. Hierzu ist, wie bereits erläutert, die Sensoreinrichtung 19 jedes Mess-Deckels 1 mit einer Kommunikationseinrichtung 11 verbunden. Die Sensoreinrichtung 19 umfasst einen Füllstandssensor 20a (z.B. Ultraschall, kapazitiv, ohmsch), einen Temperatursensor 20b, einen Glykol-Sensor 20c (z.B. kapazitiv), einen Luftdrucksensor 20d, einen Batteriesensor 20h (misst die aktuelle Batterie- bzw. Akkukapazität und erzeugt eine entsprechende Mess-Information, wobei die Kommunikationseinrichtung 11 diese Mess-Information an die Rechnereinrichtung 50 des Diagnosesystems 40 übermittelt), eine Speichereinheit 20f und einen Pumpensensor 20g (der Pumpensensor 20g kann an einer Pumpe angeordnet sein, die selbstverständlich nicht Bestandteil des Mess-Deckels 1 ist, allerdings ebenfalls drahtlos mit dem Diagnosesystem 40 kommuniziert. Weiterhin kann noch ein Beschleunigungssensor vorliegen.
Das Diagnosesystem 40, also die Rechnereinrichtung 50, empfängt Mess-Informationen der Sensoreinrichtung 19 und vergleicht diese mit entsprechenden Referenzwerten. Ist die Abweichung zwischen Mess-Information und Referenzwert größer als ein Schwellwert, dann liegt ein Fehler vor. In diesem Fall kann ein OBD-Fehlercode generiert und in eine Speichereinheit 51 (OBD-Speicher) geschrieben werden. Es kann auch eine Warnmeldung (akustisch oder visuell) an einem Anzeigeelement 54 (Anzeigemittel), insbesondere im Cockpit des Fahrzeugs ausgegeben werden. Auch können die Abgaswerte beispielsweise mittels einer Lambdasonde 56 eingelesen werden. Entsprechende Fehler können direkt an ein Computersystem 55 (z. B. Smartphone, Laptop) ausgegeben werden. Sie könnten allerdings auch über eine weitere Kommunikationseinrichtung an eine zentrale Leit- und Steuerstelle 52 ausgegeben werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Werkstatt handeln. Entsprechende Fehlerwerte können auch ausgedruckt werden. Hierfür kann ein Drucker 53 angeschlossen werden.
Der Mess-Deckel 1 kann auch eine Speichereinheit 20f aufweisen. Diese kann ebenfalls eine elektrische Funktionseinheit sein und wird bevorzugt zu dem Elektronikmodul gezählt. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein RFID-Tag handeln. Auf diesem RFID-Tag können die letzten Messwerte gespeichert werden. Für den Fall, dass die Energiespeichereinheit 20e leer ist, kann zumindest von einem passiven RFID-Tag noch der letzte Messwert durch das Diagnosesystem 40 ausgelesen werden.
Das Diagnosesystem 40 kann mit einer Vielzahl von Mess-Deckeln 1 (drahtlos) kommunizieren. Damit das Diagnosesystem 40 mit einem Mess-Deckel 1 kommuniziert bzw. die Mess-Informationen von diesem auch weiter verarbeitet, sollte eine Paarung zwischen Mess-Deckel 1 und Diagnosesystem 40 stattfinden. Hierzu umfasst der Mess-Deckel 1 insbesondere eine Betätigungstaste (nicht dargestellt) und das Diagnosesystem 40 kann in einen Konfigurationszustand versetzt werden. Wird die Betätigungstaste des Mess-Deckels 1 gedrückt, dann sendet der Mess-Deckel ein Kommunikationssignal aus. Das Diagnosesystem 40 ist dazu ausgebildet, (zumindest) in dem Konfigurationszustand auf ein solches Kommunikationssignal zu reagieren. Das Diagnosesystem 40 speichert im Konfigurationszustand bei erkanntem Kommunikationssignal zusätzliche Informationen, die zur Identifizierung des Mess-Deckels 1 dienen und akzeptiert im Folgenden Mess-Informationen dieses Mess-Deckels 1. In diesem Zustand könnten auch Schlüssel zur verschlüsselten Kommunikation ausgetauscht werden. Mess-Informationen eines ebenfalls drahtlos kommunizierenden Mess-Deckels, der zu einem benachbarten Fortbewegungsmittels gehört, werden nicht ausgewertet. Insbesondere kann in dem Konfigurationszustand angegeben werden, welche Mess-Informationen von dem Mess-Deckel 1 empfangen werden können und/oder wo dieser Mess-Deckel 1 innerhalb des Fortbewegungsmittels 100 eingesetzt ist. Dadurch gelingt auf besonders einfache Art und Weise eine entsprechende Nachrüstung.
Der erfindungsgemäße Mess-Deckel 1 ist ebenfalls dazu in der Lage eine Mess-Information von einem weiteren Mess-Deckel 1 drahtlos zu empfangen und diese Mess-Information an einen anderen Mess-Deckel 1 und/oder an das Diagnosesystem 40 weiterzuleiten. Dadurch kann ein MESH-Netzwerk aufgebaut werden. Die Reichweite zur drahtlosen Kommunikation kann in diesem Fall für jeden einzelnen Mess-Deckel 1 gering gehalten werden. Dadurch kann wiederum Energie gespart werden. Dieses Weiterleiten erfolgt vorzugsweise auch dann, wenn sich der Mess-Deckel 1 im Ruhemodus befindet.
In dieser Erfindung werden elektrische Funktionseinheiten benannt, die der Mess-Deckel 1 umfassen kann. Bei den elektrischen Funktionseinheiten handelt es sich um alle elektrischen Elemente. Hierzu zählen beispielswiese:

- die Sensoreinrichtung 19, die beliebig viele Sensoren umfassen kann;
- die Steuervorrichtung 10;
- die Energiespeichereinrichtung 20e;
- die Energieerzeugungseinrichtung (z.B. Peltier-Element 27 oder Piezoelektrisches-Element 4);
- die Speichereinheit 20f; und
- die Kommunikationseinrichtung 11, wenn diese zur drahtlosen Kommunikation mit dem Diagnosesystem 40 dient und über eine einfache Steckverbindung (siehe 10) hinausgeht.

Zumindest einige der aufgeführten elektrischen Funktionseinheiten des Mess-Deckels 1 können auch das Elektronikmodul bilden, welches ggf. vergossen werden kann. Bei diesen handelt es sich insbesondere um:

- die Steuervorrichtung 10;
- die Speichereinheit 20f; und
- die Kommunikationseinrichtung 11, wenn diese zur drahtlosen Kommunikation mit dem Diagnosesystem 40 dient und über eine einfache Steckverbindung (siehe 10) hinausgeht;
- die Sensoreinrichtung 19, die beliebig viele Sensoren umfassen kann.

Diese elektrischen Funktionseinheiten, die das Elektronikmodul bilden, können mit einer Kunststoffvergussmasse zu einem Block vergossen werden. Dieses Vergießen kann nach dem Einsetzen in den Mess-Deckel 1 erfolgen oder bereits im Vorfeld, das vergossene Elektronikmodul zu testen. Für den Fall, dass die Energiespeichereinrichtung 20e nicht tauschbar sein soll, kann diese auch Bestandteil des Elektronikmoduls sein. Selbiges gilt auch für die Energieerzeugungseinrichtung, insbesondere dann, wenn diese ein induktives Energieübertragungssystem (Spule) beinhaltet. Die Sensoreinrichtung 19 wird bevorzugt nicht vollständig vergossen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Im Rahmen der Erfindung sind alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale beliebig miteinander kombinierbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1588900 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 9141 [0014]
ISO 14230-1 [0014]
ISO 11898 [0014]

Claims

Mess-Deckel (1) zum Verschließen einer Deckelöffnung (5) von Flüssigkeitsbehältnissen (2) in Kraftfahrzeugen (100), Zügen, Schiffen und/oder Flugzeugen mit den folgenden Merkmalen: - der Mess-Deckel (1) umfasst eine umlaufende Gehäusewand (6) mit einer Oberseite (6a) und einer Unterseite (6b), wobei die Unterseite (6b) näher an der Deckelöffnung (5) anordenbar ist als die Oberseite (6a) oder wobei die Unterseite (6b) innerhalb des Flüssigkeitsbehältnisses (2) anordenbar ist; - es ist ein Greif- und/oder Befestigungsabschnitt (31) ausgebildet, wobei der Greif- und/oder Befestigungsabschnitt (31) dazu ausgebildet ist, eine Form- und/oder Kraftschlussverbindung mit dem Flüssigkeitsbehältnis (2) herzustellen, um die Deckelöffnung (5) des Flüssigkeitsbehältnisses (2) zu verschließen; oder der Mess-Deckel (1) ist in der Deckelöffnung (5) des Flüssigkeitsbehältnisses (2) anordenbar und die Oberseite (6a) des Mess-Deckels (1) ist in dieser Position mit einem Kunststoff teilweise oder vollständig an eine Außenseite des Flüssigkeitsbehältnisses (2) anspritzbar und/oder die Unterseite (6b) des Mess-Deckels (1) ist in dieser Position mit einem Kunststoff teilweise oder vollständig an einer Innenseite des Flüssigkeitsbehältnisses (2) anspritzbar; - die umlaufende Gehäusewand (6) umgibt einen Aufnahmeraum (30); - es ist ein Elektronikmodul innerhalb des Aufnahmeraums (30) angeordnet, wobei das Elektronikmodul eine Sensoreinrichtung (19) umfasst; - die Sensoreinrichtung (19) umfasst zumindest einen Füllstandssensor (20a), der dazu ausgebildet ist, eine Füllstandshöhe eines Fluids innerhalb des Flüssigkeitsbehältnisses (2) zu erfassen, wobei die Unterseite (6b) des Mess-Deckels (1) vollständig oder zumindest im Bereich der Sensoreinrichtung (19) geöffnet ist; - es ist eine Kommunikationseinrichtung (11) vorgesehen; - die Sensoreinrichtung (19) ist mittelbar oder unmittelbar mit der Kommunikationseinrichtung (11) verbunden, wobei die Kommunikationseinrichtung (11) dazu ausgebildet ist, eine Mess-Informationen an eine Rechnereinrichtung (50) eines Diagnosesystems (40) zu übermitteln;
Mess-Deckel (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - der Greif- und/oder Befestigungsabschnitt (31) umfasst ein Außengewinde (8a) oder ein Innengewinde (8b), das zu einem Innengewinde oder Außengewinde an der Deckelöffnung (5) des Flüssigkeitsbehältnisses (2) korrespondiert, wodurch eine lösbare Form- und/oder Kraftschlussverbindung herstellbar ist.
Mess-Deckel (1) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - der Greif- und/oder Befestigungsabschnitt (31) des Mess-Deckels (1) korrespondiert bezüglich seiner Gewindeform zu Gewinden bereits im Einsatz befindlicher Flüssigkeitsbehältnisse.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - bei der zumindest einen Mess-Information handelt es sich um eine Füllstandshöhe des Fluids innerhalb des Flüssigkeitsbehältnis (2) oder um die Signallaufzeit; und/oder - die zumindest eine Mess-Information gibt an, ob eine maximale Füllstandshöhe erreicht oder überschritten ist oder ob eine minimale Füllstandshöhe erreicht oder unterschritten ist.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - der Füllstandssensor (20a) ist eine Ultraschall Sende- und Empfangseinrichtung oder eine kapazitive Messeinrichtung oder eine ohmsche Messeinrichtung.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - in dem Aufnahmeraum (30) des Mess-Deckels (1) ist an der Oberseite (6a) eine Energiespeichereinrichtung (20e) in Form einer Batterie oder eines Akkumulators, angeordnet ist; und/oder - in dem Aufnahmeraum (30) des Mess-Deckels (1) ist eine Energieerzeugungseinrichtung in Form eines Peltier-Elements (27) und/oder in Form eines piezoelektrischen Elements (4) und/oder in Form eines Systems zum induktiven Laden; und/oder - an der Oberseite (6a) des Mess-Deckels (1) ist ein Steckverbinder zum Anschluss an eine Energiequelle angeordnet.
Mess-Deckel (1) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - der Mess-Deckel (1) umfasst an seiner Oberseite (6a) eine abnehmbare Deckelanordnung (7); - die Energiespeichereinrichtung (20e) ist unterhalb der abnehmbaren Deckelanordnung (7) austauschbar angeordnet.
Mess-Deckel (1) nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Energiespeichereinrichtung (20e) ist näher an der Oberseite (6a) des Mess-Deckels (1) angeordnet als die Kommunikationseinrichtung (11) und/oder die Sensoreinrichtung (19).
Mess-Deckel (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Sensoreinrichtung (19) umfasst einen Batteriesensor (20h), der dazu ausgebildet ist, die Batterie- bzw. Akkukapazität zu messen und eine Mess-Information zu erzeugen.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - es ist eine Speichereinheit (20f) in Form eines FLASH-Speichers oder eines aktiven oder passiven RFID-Tags vorgesehen; - die Speichereinheit (20f) ist dazu ausgebildet, um Mess-Informationen der Sensoreinrichtung (19) zu speichern.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - das Elektronikmodul ist von einer Kunststoffvergussmasse umgeben.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Kommunikationseinrichtung (11) umfasst zumindest eine Antennenanordnung und ist dazu ausgebildet, drahtlos mit der Rechnereinrichtung (50) des Diagnosesystems (40) zu kommunizieren.
Mess-Deckel (1) nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Kommunikationseinrichtung (11) ist dazu ausgebildet, zumindest eine oder mehrere Informationen, insbesondere Mess-Informationen von einem weiteren Mess-Deckel (1) zu empfangen und an die Rechnereinrichtung (50) des Diagnosesystems (40) und/oder an einen anderen Mess-Deckel (1) weiterzuleiten.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Sensoreinrichtung (19) umfasst einen Temperatursensor (20b), der dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Fluids zu messen; und/oder - die Sensoreinrichtung (19) umfasst einen Luftdrucksensor (20d), der dazu ausgebildet ist, einen Luftdruck zwischen dem Fluid und der Unterseite (6b) des Mess-Deckels (1) zu messen; und/oder - die Sensoreinrichtung (19) umfasst einen Glykol-Sensor (20c), der dazu ausgebildet ist, eine Glykol-Konzentration in dem Fluid zu messen.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - der Füllstandssensor (20a) in Form eines kapazitiven Füllstandsensors und/oder der Glykol-Sensor (20c) umfassen einen Stab, der sich aus der Unterseite (6b) des Mess-Deckels (1) heraus erstreckt und in das Fluid in dem Flüssigkeitsbehältnis (2) eintauchbar oder eingetaucht ist, wobei der Stab mehrere kapazitive Elemente (24) aufweist, die in Längserstreckung des Stabs voneinander beabstandet angeordnet sind.
Mess-Deckel (1) nach Anspruch 14 oder 15, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Kommunikationseinrichtung (11) ist dazu ausgebildet, eine Mess-Information über die Glykol-Konzentration und/oder die Temperatur und/oder den Luftdruck an die Rechnereinrichtung (50) des Diagnosesystems (40) zu übermitteln.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - das Elektronikmodul umfasst eine Steuervorrichtung (10), die dazu ausgebildet ist, Mess-Informationen von der Sensoreinrichtung (19) zu empfangen und an die Kommunikationseinrichtung (11) weiterzuleiten.
Mess-Deckel (1) nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Steuervorrichtung (10) ist näher an der Unterseite (6b) des Mess-Deckels (1) angeordnet als die Kommunikationseinrichtung (11).
Mess-Deckel (1) nach Anspruch 17 oder 18, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Sensoreinrichtung (19) umfasst einen Beschleunigungssensor, der dazu ausgebildet ist, eine Beschleunigung in einer, zwei oder drei Achsen zu messen; - die Steuervorrichtung (10) ist dazu ausgebildet, Mess-Informationen, die einen Beschleunigungswert in einer, zwei oder drei Achsen beinhalten, von dem Beschleunigungssensor zu empfangen; - die Steuervorrichtung (10) ist dazu ausgebildet, Mess-Informationen von der Sensoreinrichtung (19) nicht oder nur verändert an die Kommunikationseinrichtung (11) weiterzuleiten, wenn der Beschleunigungswert oberhalb eines einstellbaren Schwellwerts liegt.
Mess-Deckel (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die Sensoreinrichtung (19) umfasst einen Neigungssensor, der dazu ausgebildet ist, eine Neigung des Kraftfahrzeugs (100) zu messen; - die Steuervorrichtung (10) ist dazu ausgebildet, Mess-Informationen, die einen Neigungswert beinhalten, von dem Neigungssensor zu empfangen; - die Steuervorrichtung (10) ist dazu ausgebildet, Mess-Informationen von der Sensoreinrichtung (19) nicht an die Kommunikationseinrichtung (11) weiterzuleiten, wenn der Neigungswert oberhalb eines voreingestellten Schwellwerts liegt oder die Steuervorrichtung (10) ist dazu ausgebildet, Mess-Informationen von der Sensoreinrichtung (19) um den Neigungswert zu kompensieren und erst dann an die Kommunikationseinrichtung (11) weiterzuleiten.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - der Mess-Deckel (1) umfasst eine Überdrucköffnung, wobei die Überdrucköffnung derart angeordnet ist, dass diese von der Oberseite (6a) des Mess-Deckels (1) weg zeigt und bereits dann einen Druckausgleich erlaubt, wenn die Schraubverbindung zwischen Mess-Deckel (1) und Flüssigkeitsbehältnis (2) teilweise aber noch nicht vollständig gelöst ist; oder - der Mess-Deckel (1) umfasst ein Überdruckventil (16), das dazu ausgebildet ist, ab einem bestimmten Luftdruck innerhalb des Flüssigkeitsbehältnisses (2) einen Druckausgleich zwischen dem Flüssigkeitsbehältnisses (2) und der Umgebung des Messdeckels (1) außerhalb des Flüssigkeitsbehältnisses (2) durchzuführen.
Mess-Deckel (1) nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - das Überdruckventil (16) ist innerhalb des Aufnahmeraums (30) angeordnet und über eine Clip- und/oder Rastverbindung mit dem Elektronikmodul verbunden; und/oder - die Sensoreinrichtung (19) ist über eine Clip- und/oder Rastverbindung mit dem Überdruckventil (16) verbunden.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - die umlaufende Gehäusewand (6) besteht aus einer Überwurfmutter (36); - die Oberseite (6a) der Überwurfmutter (36) ist mit einer Platte (23) verschlossen, die die Deckelanordnung (7) bildet; - die Sensoreinrichtung (19) und die Kommunikationseinrichtung (11) sind an dieser Platte (23) angeordnet.
Mess-Deckel (1) nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - ein Durchmesser der Überwurfmutter (36) verjüngt sich stufenartig im Bereich der Oberseite (6a), wodurch die Platte (23), die über die Unterseite (6b) der Überwurfmutter (36) in diese einsetzbar ist, nicht an der Oberseite (6a) entnehmbar ist.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - eine Außenseite der umlaufenden Gehäusewand (6) umfasst eine Anschlagsschulter (9), die sicherstellt, dass der Mess-Deckel (1) nur bis zu einer bestimmten Position in die Deckelöffnung (5) des Flüssigkeitsbehältnisses (2) eindrehbar ist.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - der Mess-Deckel (1) ist dazu ausgebildet, Mess-Informationen nur zu bestimmten Zeitpunkten von der Sensoreinrichtung (19) zu erfassen, um ansonsten einen Ruhemodus einzunehmen, um die Energieaufnahme zu reduzieren.
Mess-Deckel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - der Mess-Deckel (1) umfasst eine Betätigungstaste, die an der Oberseite (6a) angeordnet ist.
Diagnosesystem (40) für Kraftfahrzeuge (100), Züge, Schiffe und/oder Flugzeuge, wobei das Diagnosesystem (40) einen oder mehrere Mess-Deckel (1) umfasst, die gemäß einem der vorherigen Ansprüche aufgebaut sind, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - es sind eine Rechnereinrichtung (50), eine Kommunikationseinrichtung und ein OBD-Speicher (51) vorgesehen; - die Kommunikationseinrichtung ist dazu ausgebildet die eine oder die mehreren Mess-Informationen von dem einen oder den mehreren Mess-Deckeln (1) zu empfangen und an die Rechnereinrichtung (50) zu übermitteln; - die Rechnereinrichtung (50) ist dazu ausgebildet, einen Fehlerwert zu erzeugen, wenn die zumindest eine Mess-Information ergibt, dass a) eine minimale Füllstandshöhe des Fluids erreicht oder unterschritten ist; oder eine maximale Füllstandshöhe des Fluids erreicht oder überschritten ist; und/oder b) eine Temperatur des Fluids einen Grenzwert erreicht oder überschritten hat; und/oder c) eine Glykol-Konzentration einen vorbestimmten Grenzwert erreicht oder überschritten oder unterschritten hat; - die Rechnereinrichtung (50) ist dazu ausgebildet: a) den Fehlerwert in Form von OBD-Codes in den OBD-Speicher (51) zu schreiben; und/oder b) ein Anzeigemittel (54) zu aktivieren, welches einen Benutzer akustisch oder visuell auf den Fehlerwert hinweist.
Diagnosesystem (40) nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Rechnereinrichtung (50) ist dazu ausgebildet, den Fehlerwert drahtlos an eine übergeordnete Leit- und/oder Steuerungseinrichtung zu übermitteln.
Diagnosesystem (40) nach Anspruch 28 oder 29 und Anspruch 27, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: - der Mess-Deckel (1) ist dazu ausgebildet, bei Betätigen der Betätigungstaste über seine Kommunikationseinrichtung (11) ein Erkennungssignal auszusenden; - das Diagnosesystem (40) ist in einem Konfigurationszustand dazu ausgebildet, nach neu installierten Mess-Deckeln (1) zu suchen, wobei das Diagnosesystem (40) weiterhin dazu ausgebildet ist, eine Kommunikationsverbindung zu einem neu installierten Mess-Deckel (1) herzustellen, wenn von diesem im Konfigurationszustand des Diagnosesystems (40) ein Erkennungssignal empfangen wird.
Diagnosesystem (40) nach einem der Ansprüche 28 bis 30, gekennzeichnet durch das folgende Merkmal: - die Rechnereinrichtung (50) ist dazu ausgebildet, die Mess-Information einer Sensor-Einrichtung (19) eines Mess-Deckels (1) noch anhand von weiteren Mess-Informationen eines Beschleunigungssensors und/oder eines Neigungssensors zu kompensieren.
Kraftfahrzeug (100) mit einem Diagnosesystem (40), wobei das Diagnosesystem (40) nach einem der Ansprüche 28 bis 31 aufgebaut ist, gekennzeichnet durch, das folgende Merkmal: - der zumindest eine Mess-Deckel (1) ist in einem Wärmetauscher (101) oder in einem Ausgleichsdruckbehälter eingesetzt.