-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands einer in einem Behälter gelagerten Flüssigkeit. Der Behälter ist in einem Kraftfahrzeug gelagert.
-
Ein Ausgleichsbehälter (ein Behälter) für eine Flüssigkeit, z. B. einem Kühlmittel in einem Kraftfahrzeug, umfasst einen Sensor zur Bestimmung eines Füllstands des Behälters bzw. der in dem Behälter gelagerten Flüssigkeit. Bei bestimmten Fahrzuständen kann die Kühlmittelmangel-Warnung in der Anzeige des Kraftfahrzeuges ausgelöst werden. Dabei kann der aktuelle Füllstand der Flüssigkeit jedoch weiterhin über einem minimalen Volumen liegen, bei dessen Erreichen in einem statischen Zustand des Kraftfahrzeuges die Warnung ausgelöst wird.
-
Heute eingesetzte Sensoren können nur eine Warnmeldung abgeben. Ein Nutzer des Kraftfahrzeuges wird mit der Warnmeldung aufgefordert, das Kraftfahrzeug abzustellen, um so Schäden an Bauteilen zu vermeiden.
-
Insbesondere ist eine Vorwarnung wünschenswert, durch die der Nutzer auf einen niedrigen Füllstand hingewiesen wird, wobei zu diesem Zeitpunkt ein Abstellen des Kraftfahrzeuges insbesondere (noch nicht erforderlich ist).
-
Diese Vorwarnungen werden heute z. B. über Mehrfachsensoren realisiert, (siehe z. B.
DE 100 47 594 A1 sowie
DE 10 2014 012 105 A1 ) bei denen über mehrere Elektroden bzw. Sensoren unterschiedliche Füllstände ermittelbar sind.
-
Aus der
DE 10 2013 019 484 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Unterschreitens eines Mindestfüllstandes in einem Flüssigkeitsbehälter eines Fahrzeugs bekannt. Das bei dem Unterschreiten erzeugte Signal wird in Abhängigkeit von einem fahrdynamischen Zustand ggf. unterdrückt und damit nicht berücksichtigt.
-
Aus der
DE 10 2009 039 145 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung des Füllstandes eines Betriebsmittels eines Fahrzeugs bekannt. Dabei wird bei Unterschreiten eines Schwellwertes eine Warnmeldung in Abhängigkeit von einem Betriebszustand des Kraftfahrzeuges ausgegeben.
-
Aus der
DE 10 2012 001 580 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung eines Füllvolumens einer Verbrauchsflüssigkeit in einem Vorratsbehälter eines Kraftfahrzeuges bekannt. Dabei wird eine Schräglage des Kraftfahrzeuges bei der Bestimmung des Füllvolumens des Vorratsbehälters berücksichtigt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands einer in einem Behälter gelagerten Flüssigkeit vorgeschlagen werden, wobei im Rahmen des Verfahrens auch eine Vorwarnung für einen Nutzer generiert werden kann.
-
Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
-
Es wird ein Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands einer in einem Behälter gelagerten Flüssigkeit (z. B. einem Kühlmittel, einem Schmierstoff, etc.) vorgeschlagen. Der Behälter ist in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Es ist (nur) ein Sensor zur Bestimmung des Füllstands vorgesehen. Das Verfahren wird während eines Betriebs des Kraftfahrzeuges durchgeführt und umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- a) Prüfen des aktuellen Füllstands durch den Sensor; wobei, wenn der Füllstand unterhalb eines Grenzwertes liegt,
- b) Weiterprüfen des Füllstands während eines ersten Zeitintervalls und, wenn der Füllstand während des ersten Zeitintervalls unterhalb des Grenzwertes liegt,
- c) Ausgeben einer Vorwarnung an einen Nutzer des Kraftfahrzeugs und
- d) Weiterprüfen des Füllstands während eines zweiten Zeitintervalls
und
wenn der Füllstand auch während des zweiten Zeitintervalls unterhalb des Grenzwertes liegt,
- e) Ausgeben einer Warnung an den Nutzer.
-
Insbesondere soll durch das Verfahren ein dynamischer Zustand des Kraftfahrzeuges berücksichtigt werden. Ein dynamischer Zustand umfasst z. B. ein Beschleunigen des Kraftfahrzeuges, ein Abbremsen des Kraftfahrzeuges und/oder eine Kurvenfahrt des Kraftfahrzeuges. Dabei wird insbesondere eine Flüssigkeit in dem Behälter gegenüber dem Sensor bewegt, so dass der Sensor bei einem konstanten Volumen der in dem Behälter vorhandenen Flüssigkeit unterschiedliche Werte für den Füllstand generiert.
-
Hier wird insbesondere vorgeschlagen, die Prüfung des Füllstands über mehrfache Prüfungen des Füllstands, die innerhalb von bestimmten Zeitintervallen durchgeführt werden, zu plausibilisieren. Ergeben also alle Messungen innerhalb des jeweils vorgegebenen Zeitintervalls, dass ein Grenzwert unterschritten wird, so wird davon ausgegangen, dass ein Füllstand der Flüssigkeit (trotz dynamischer Zustände) tatsächlich zu niedrig ist. Dabei wird in Bezug auf die Art des Hinweises an den Nutzer auf die Länge eines Zeitintervalls abgestellt. D. h. insbesondere, dass nach einer kurzen Zeitspanne einer kontinuierlichen Unterschreitung des Grenzwertes (nur) eine Vorwarnung generiert wird. Nach einer demgegenüber längeren (und sich daran anschließenden) Zeitspanne wird eine Warnung generiert.
-
Insbesondere umfasst eine Vorwarnung einen Hinweis an einen Nutzer, dass ein Füllstand niedrig ist. Insbesondere wird der Betrieb des Kraftfahrzeuges ohne Einschränkungen fortgesetzt, auch wenn die Vorwarnung weiter ausgegeben wird.
-
Insbesondere umfassen Vorwarnung und Warnung voneinander unterschiedliche Hinweise an einen Nutzer, so dass dieser auf unterschiedliche Füllstände der Flüssigkeit hingewiesen wird.
-
Insbesondere umfasst eine Warnung einen Hinweis an einen Nutzer, dass ein Füllstand zu niedrig ist. Insbesondere wird der Betrieb des Kraftfahrzeuges mit der Warnung oder zeitnah darauf eingestellt (z. B. mit dem nächsten Abstellen des Kraftfahrzeuges) und/ oder eine neuerliche Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges unterbunden.
-
Insbesondere aktiviert die Vorwarnung eine erste Anzeige in einem Cockpit des Kraftfahrzeuges. Die erste Anzeige ist z. B. eine Warnleuchte oder eine farbige Anzeige, z. B. eine gelbe Anzeige.
-
Insbesondere aktiviert die Warnung eine zweite Anzeige in einem Cockpit des Kraftfahrzeuges. Die zweite Anzeige ist z. B. eine Warnleuchte oder eine farbige Anzeige, z. B. eine rote Anzeige.
-
Insbesondere erfolgt unmittelbar nach einer Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges (z. B. bei Betätigen eines Anlassers und/ oder bei Bestromen zumindest einzelner elektrischer Komponenten, etc.; oder z. B. bei einem Initialisieren zumindest einer Steuereinheit des Kraftfahrzeuges) ein Prüfen des aktuellen Füllstands durch den Sensor, wobei, wenn der Füllstand unterhalb des Grenzwertes liegt, das Ausgeben der Warnung an den Nutzer erfolgt.
-
Insbesondere liegt unmittelbar nach Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges ein statischer Zustand (das Kraftfahrzeug wird durch eine Antriebseinheit des Kraftfahrzeuges nicht fortbewegt) vor. Insbesondere wird davon ausgegangen, dass der Füllstand der Flüssigkeit in dem Behälter (nahezu) konstant ist. Insbesondere wird davon ausgegangen, dass unmittelbar nach Inbetriebnahme kein dynamischer Zustand vorliegt, so dass eine Prüfung des Füllstand auch nicht plausibilisiert werden muss. Wird also eine Unterschreitung des Grenzwertes hier festgestellt, kann unmittelbar eine Warnung (und nicht eine Vorwarnung) an den Nutzer ausgegeben werden.
-
Insbesondere wird mit dem Ausgeben der Warnung ein Losfahren des Kraftfahrzeuges unterbunden.
-
Insbesondere umfasst das erste Zeitintervall zwischen zwei (2) und zwanzig (20) Sekunden, bevorzugt zwischen vier (4) und zehn (10) Sekunden. Insbesondere umfasst das erste Zeitintervall mindestens zwei (2), bevorzugt mindestens fünf (5) und besonders bevorzugt mindestens zehn (10) Sekunden.
-
Insbesondere umfasst das zweite Zeitintervall zwischen fünf (5) und 40 Sekunden, bevorzugt zwischen 10 und 40 Sekunden. Insbesondere umfasst das zweite Zeitintervall mindestens 10, bevorzugt mindestens 15 und besonders bevorzugt mindestens 20 Sekunden. Insbesondere umfasst das zweite Zeitintervall höchstens 40, bevorzugt höchstens 30 und besonders bevorzugt höchstens 20 Sekunden.
-
Insbesondere schließt sich das zweite Zeitintervall (unmittelbar) an das erste Zeitintervall an, eine gegenseitige Überlappung der Zeitintervalle liegt bevorzugt nicht vor.
-
Insbesondere umfasst der Betrieb des Kraftfahrzeuges zumindest ein Bewegen des Kraftfahrzeuges (einen dynamischen Zustand). Insbesondere kann während des Betriebs das Kraftfahrzeug auch zwischenzeitlich stehen (also nicht über den Antrieb angetrieben werden). Insbesondere wird das Verfahren zumindest erst nach einem Bewegen des Kraftfahrzeuges (durch die Antriebseinheit) angewendet.
-
Der Behälter weist insbesondere mindestens eine Auslassöffnung zur Ableitung der Flüssigkeit an einen Verbraucher (z. B. an einen Kühler, einen Wärmetauscher, etc.) auf.
-
Der Sensor ist insbesondere ein bekannter Sensor zur Füllstandsmessung. Insbesondere ist der Sensor für eine kapazitive Füllstandsmessung, eine optoelektronische Füllstandsmessung oder eine potentiometrische Füllstandsmessung geeignet ausgeführt. Insbesondere ist der Sensor zur Kontaktierung der Flüssigkeit ausgelegt.
-
Insbesondere liefert der Sensor ein Zustandssignal, also ein Signal, dass durch eine Messung zu einem bestimmten Zeitpunkt erzeugt wird.
-
Insbesondere liefert der Sensor Signale, die nur zwei Zustände identifizieren können:
- (1) Flüssigkeit liegt am Sensor vor,
- (2) keine Flüssigkeit liegt am Sensor vor.
-
Ein Füllstand bezeichnet in einem statischen Zustand der Flüssigkeit insbesondere das in dem Behälter vorliegende Volumen der Flüssigkeit.
-
Über die mindestens eine Auslassöffnung, die üblicherweise in einem tiefsten (gegenüber einer Schwerkraft) Punkt des Behälters (in Einbauposition in einem Kraftfahrzeug) angeordnet ist, kann die Flüssigkeit über Leitungen z. B. einem Kühlkreislauf oder einem Schmierkreislauf o. Ä. zugeführt werden.
-
Insbesondere wird die Flüssigkeit über eine Pumpe aus dem Behälter angesaugt.
-
Das Eintreten von Luft aus dem Behälter über die Auslassöffnung in eine Leitung soll insbesondere zu keinem Zeitpunkt ermöglicht bzw. generell ausgeschlossen werden. Dabei sollen neben dem statischen Zustand des Behälters (also Kraftfahrzeug steht bzw. Flüssigkeit innerhalb des Behälters bewegt sich nicht, d. h. Füllstand ist konstant) auch dynamische Fahrzustände des Kraftfahrzeuges betrachtet werden (also Kraftfahrzeug wird bewegt bzw. steht nicht, also fährt; Flüssigkeit innerhalb des Behälters bewegt sich, d. h. Füllstand der Flüssigkeit variiert trotz konstantem Volumen der Flüssigkeit in dem Behälter).
-
Insbesondere soll ein Ansaugen von Luft durch die mindestens eine Auslassöffnung in den dynamischen Fahrzuständen ausgeschlossen werden. Das dafür mindestens (bzw. gerade noch) erforderliche Volumen der Flüssigkeit in dem Behälter ist als kritisches Volumen definiert.
-
Bei Unterschreiten des kritischen Volumens ist insbesondere in den betrachteten dynamischen Fahrzuständen ein Ansaugen von Luft über die Auslassöffnung möglich.
-
Der Grenzwert markiert insbesondere das kritische Volumen.
-
Insbesondere beträgt das kritische Volumen zwischen 2 und 40 %, bevorzugt zwischen 2 und 10 %, eines für die Flüssigkeit zugänglichen maximalen Volumens des Behälters.
-
Insbesondere ist der Sensor in oder an einem Bereich des Behälters angeordnet, der durch die, in den dynamischen Fahrzuständen vorliegenden, Füllstände der Flüssigkeit definiert ist. Untere Grenzen des Bereichs sind durch Füllstände des kritischen Volumens definiert.
-
Die unteren Grenzen stellen sicher, dass auch bei dynamischen Fahrzuständen eine Ansaugung von Luft über die Auslassöffnung ausgeschlossen ist.
-
Obere Grenzen des Bereichs sollen gewährleisten, dass der Betrieb des Kraftfahrzeuges möglichst lange ohne Anzeigen von Warnungen erfolgen kann.
-
Insbesondere soll eine Veränderung einer Dichte der Flüssigkeit berücksichtigt werden. Die Dichte kann z. B. in Abhängigkeit von einem Umgebungsdruck bzw. einem Druck in dem Behälter oder von einer Temperatur der Flüssigkeit variieren. Über die Veränderung der Dichte erfolgt insbesondere eine Veränderung des Füllstandes, so dass allein aufgrund dieser Bedingung (sich verändernde Dichte, kein Abführen von Flüssigkeit über die mindestens eine Auslassöffnung aus dem Behälter und kein Zuführen von Flüssigkeit in den Behälter in dem betrachteten Zeitraum) das kritische Volumen bzw. der Grenzwert unterschritten werden kann.
-
Insbesondere werden als die dynamischen Fahrzustände zumindest die folgenden Fahrzustände berücksichtigt:
- • (maximales) Beschleunigen des Kraftfahrzeuges,
- • (maximales) Abbremsen des Kraftfahrzeuges,
- • Kurvenfahrt des Kraftfahrzeuges (mit Erzeugung maximal möglicher Fliehkräfte).
-
Insbesondere wird zusätzlich eine Kombination der angeführten Fahrzustände (Beschleunigung, Abbremsen, Kurvenfahrt) als dynamischer Fahrzustand berücksichtigt.
-
Insbesondere werden als dynamische Fahrzustände alle im vorgesehenen Betrieb des Kraftfahrzeuges (möglicherweise) auftretenden Fahrzustände berücksichtigt.
-
Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest umfassend eine Antriebseinheit zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, eine Steuereinheit sowie einen Behälter zur Bevorratung einer Flüssigkeit. Der Behälter weist (genau) einen Sensor zur Bestimmung eines Füllstands der in dem Behälter gelagerten Flüssigkeit auf. Die Steuereinheit ist zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ausgestattet, konfiguriert oder programmiert.
-
Weiter kann das Verfahren auch von einem Computer bzw. mit einem Prozessor der Steuereinheit ausgeführt werden.
-
Es wird demnach auch ein System zur Datenverarbeitung vorgeschlagen, das einen Prozessor umfasst, der so angepasst/konfiguriert ist, dass er das Verfahren bzw. einen Teil der Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens durchführt.
-
Es kann ein computerlesbares Speichermedium vorgesehen sein, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch einen Computer/Prozessor diesen veranlassen, das Verfahren bzw. mindestens einen Teil der Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens auszuführen.
-
Die Ausführungen zu dem Verfahren sind insbesondere auf das Kraftfahrzeug oder das computerimplementierte Verfahren (also den Computer bzw. den Prozessor, das System zur Datenverarbeitung, das computerlesbare Speichermedium) übertragbar und umgekehrt.
-
Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
-
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
- 1: ein Kraftfahrzeug mit einem Behälter, der in einer Seitenansicht im Schnitt dargestellt ist, einerseits in einem statischen Zustand und andererseits in dynamischen Fahrzuständen.
-
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 4 mit einem Behälter 2, der in einer Seitenansicht im Schnitt dargestellt ist, einerseits in einem statischen Zustand 16 und andererseits in dynamischen Fahrzuständen 17. Das Kraftfahrzeug 4 umfasst eine Antriebseinheit 12 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 4, eine Steuereinheit 13 sowie einen Behälter 2 zur Bevorratung einer Flüssigkeit. 3. Der Behälter 2 weist genau einen Sensor 5 zur Bestimmung eines Füllstands 1 der in dem Behälter 2 gelagerten Flüssigkeit 3 auf.
-
Der Behälter 2 weist einen Deckel 15 (z. B. zum Einfüllen der Flüssigkeit 3) sowie eine Auslassöffnung 14 auf. Die Auslassöffnung 14 ist in einem tiefsten Punkt des Behälters 2 angeordnet.
-
Das Verfahren wird während eines Betriebs des Kraftfahrzeuges 4 durchgeführt und umfasst in einem Schritt a) ein Prüfen des aktuellen Füllstands 1 durch den Sensor 5. Wenn der Füllstand 1 unterhalb eines Grenzwertes 6 liegt, erfolgt gemäß Schritt b) ein Weiterprüfen des Füllstands 1 während eines ersten Zeitintervalls und, wenn der Füllstand 1 während des ersten Zeitintervalls unterhalb des Grenzwertes 6 liegt, gemäß Schritt c) ein Ausgeben einer Vorwarnung 7 an einen Nutzer des Kraftfahrzeugs 4 und ein Weiterprüfen des Füllstands 1 während eines zweiten Zeitintervalls. Wenn der Füllstand 1 auch während des zweiten Zeitintervalls unterhalb des Grenzwertes 6 liegt, erfolgt ein Ausgeben einer Warnung 8 an den Nutzer.
-
Ein dynamischer Zustand 17 umfasst z. B. ein Beschleunigen des Kraftfahrzeuges 4, ein Abbremsen des Kraftfahrzeuges 4 und/oder eine Kurvenfahrt des Kraftfahrzeuges 4. Dabei wird eine Flüssigkeit 3 in dem Behälter 2 gegenüber dem Sensor 5 bewegt (siehe 1), so dass der Sensor 5 bei einem konstanten Volumen der in dem Behälter 2 vorhandenen Flüssigkeit 3 unterschiedliche Werte für den Füllstand 1 generiert.
-
Die Vorwarnung 7 aktiviert eine erste Anzeige 9 in einem Cockpit 10 des Kraftfahrzeuges 4. Die Warnung 8 aktiviert eine zweite Anzeige 11 in dem Cockpit 10 des Kraftfahrzeuges 4.
-
Unmittelbar nach Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges 4 liegt ein statischer Zustand 16 (das Kraftfahrzeug 4 wird durch eine Antriebseinheit 12 des Kraftfahrzeuges 4 nicht fortbewegt) vor. Es wird davon ausgegangen, dass der Füllstand 1 der Flüssigkeit 3 in dem Behälter 2 konstant ist (siehe 1). Wird im statischen Zustand 16 eine Unterschreitung des Grenzwertes 6 festgestellt, kann unmittelbar eine Warnung 8 an den Nutzer ausgegeben werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Füllstand
- 2
- Behälter
- 3
- Flüssigkeit
- 4
- Kraftfahrzeug
- 5
- Sensor
- 6
- Grenzwert
- 7
- Vorwarnung
- 8
- Warnung
- 9
- erste Anzeige
- 10
- Cockpit
- 11
- zweite Anzeige
- 12
- Antriebseinheit
- 13
- Steuereinheit
- 14
- Auslassöffnung
- 15
- Deckel
- 16
- statischer Zustand
- 17
- dynamischer Zustand
-
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
-
- DE 10047594 A1 [0005]
- DE 102014012105 A1 [0005]
- DE 102013019484 A1 [0006]
- DE 102009039145 A1 [0007]
- DE 102012001580 A1 [0008]
