DE102020106460A1

DE102020106460A1 - Method and device for determining the functionality of a level sensor system and a system comprising the device

Info

Publication number: DE102020106460A1
Application number: DE102020106460.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Marx
Original assignee: ZF Active Safety GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2021-09-16

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft das Bestimmen der Funktionsfähigkeit einer Füllstandssensorik, die ausgebildet ist, einen Flüssigkeitspegel in einem Behälter zu überwachen. Der Behälter ist ausgebildet, um bewegt zu werden, wobei eine Bewegungssensorik Bewegungen des Behälters zu erfassen vermag. Ein Verfahren zum Bestimmen der Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik umfasst ein Empfangen eines ersten Signals der Bewegungssensorik, das auf eine Bewegungsänderung des Behälters während eines bestimmten Zeitraums hinweist, ein Empfangen eines zweiten Signals der Füllstandssensorik, das auf ein zeitliches Verhalten des Flüssigkeitspegels während des bestimmten Zeitraums hinweist, und ein Bestimmen einer Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik durch Auswerten wenigstens des ersten Signals und des zweiten Signals derart, dass das zeitliche Verhalten des Flüssigkeitspegels bezüglich der Bewegungsänderung plausibilisiert wird.The present disclosure relates to determining the functionality of a level sensor system which is designed to monitor a liquid level in a container. The container is designed to be moved, with a movement sensor being able to detect movements of the container. A method for determining the functionality of the filling level sensor system comprises receiving a first signal from the movement sensor system which indicates a change in movement of the container during a certain period of time, receiving a second signal from the level sensor system which indicates a behavior of the liquid level over time during the certain period of time, and determining a functionality of the fill level sensor system by evaluating at least the first signal and the second signal in such a way that the time behavior of the liquid level with regard to the change in movement is checked for plausibility.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet der Füllstandsüberwachung, beispielsweise im Zusammenhang mit einer Betriebsflüssigkeit eines Kraftfahrzeugs. Konkret werden ein Verfahren zum Bestimmen einer Funktionsfähigkeit einer Füllstandssensorik sowie eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik und ein System, das die Vorrichtung, einen Behälter und die Füllstandssensorik umfasst, vorgestellt.The present disclosure relates generally to the field of fill level monitoring, for example in connection with an operating fluid of a motor vehicle. Specifically, a method for determining the functionality of a level sensor system as well as a device for checking the functionality of the level sensor system and a system comprising the device, a container and the level sensor system are presented.

Hintergrundbackground

Aus Sicherheitsgründen ist die Überwachung des Füllstands von Betriebsflüssigkeiten von Kraftfahrzeugen und anderen Maschinen unabdingbar. Gerade bei neueren Bremssystemen, welche in Verbindung mit Fahrerassistenzsystemen und für autonom fahrende Kraftfahrzeuge Verwendung finden, ist es notwendig, die korrekte Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik automatisch einer Diagnose unterziehen zu können.For safety reasons, it is essential to monitor the level of operating fluids in motor vehicles and other machines. Particularly in the case of newer brake systems, which are used in conjunction with driver assistance systems and for autonomously driving motor vehicles, it is necessary to be able to automatically diagnose the correct functionality of the fill level sensors.

Bisher wird der Füllstand von beispielsweise Bremsflüssigkeitsbehältern derart überwacht, dass ein Unterschreiten eines definierten Mindestflüssigkeitspegels mittels einer Füllstandssensorik erfasst und daraufhin ein Warnsignal erzeugt wird. Dieser Fall tritt in der Praxis allerdings eher selten auf, weshalb hier große zeitliche Abstände zwischen zwei Aktivierungen des Überwachungssystems liegen können und somit die Funktionsfähigkeit des Überwachungssystems nicht regelmäßig in für einen Fahrer zeitlich relevanten Abständen (z. B. im Minutenbereich) geprüft wird.So far, the fill level of, for example, brake fluid reservoirs has been monitored in such a way that falling below a defined minimum fluid level is detected by means of a fill level sensor system and a warning signal is then generated. However, this case rarely occurs in practice, which is why there can be long time intervals between two activations of the monitoring system and thus the functionality of the monitoring system is not checked regularly at intervals relevant to a driver (e.g. in the minute range).

Weiterhin kann es auch vorkommen, dass sich bei Schwimmer-basierten Füllstandüberwachungsvorrichtungen der im Behälter befindliche Schwimmer beispielsweise aufgrund von Erschütterungen verklemmt und sich dann nicht mehr ungehindert bewegen kann. Eine auf diese Weise eingeschränkte Beweglichkeit des Schwimmers kann mit den herkömmlichen Überwachungsmethoden, die lediglich dazu ausgelegt sind, den Füllstand aus der Position des Schwimmers abzuleiten, nicht erfasst werden.Furthermore, it can also happen that in float-based filling level monitoring devices, the float located in the container becomes jammed, for example due to vibrations, and can then no longer move unhindered. A restricted mobility of the swimmer in this way cannot be detected with the conventional monitoring methods, which are only designed to derive the fill level from the position of the swimmer.

Die Druckschrift WO 2019/105628 A1 offenbart eine Technik zur Funktionsprüfung einer elektromechanischen Füllstandsüberwachungseinrichtung durch eine Plausibilitätsprüfung eines von der Füllstandsüberwachungseinrichtung abgegebenen Signals anhand einer von Zeit zu Zeit durchgeführten Zwangsbetätigung der Füllstandsüberwachungseinrichtung.The pamphlet WO 2019/105628 A1 discloses a technique for functional testing of an electromechanical fill level monitoring device by means of a plausibility check of a signal emitted by the fill level monitoring device on the basis of a forced actuation of the fill level monitoring device carried out from time to time.

Kurzer AbrissBrief outline

Der vorliegenden Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Funktionsfähigkeitsüberprüfung einer Füllstandssensorik mit einer möglichst einfachen und kostengünstigen Umsetzung zu ermöglichen.The present disclosure is based on the object of enabling a reliable functionality check of a fill level sensor system with the simplest and most cost-effective implementation possible.

Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen der Funktionsfähigkeit einer Füllstandssensorik, die ausgebildet ist, einen Flüssigkeitspegel in einem Behälter zu überwachen, angegeben. Der Behälter ist ausgebildet, bewegt zu werden, wobei eine Bewegungssensorik Bewegungen des Behälters zu erfassen vermag. Das Verfahren umfasst ein Empfangen eines ersten Signals der Bewegungssensorik, das auf eine Bewegungsänderung des Behälters während eines bestimmten Zeitraums hinweist, ein Empfangen eines zweiten Signals der Füllstandssensorik, das auf ein zeitliches Verhalten des Flüssigkeitspegels während des bestimmten Zeitraums hinweist, und ein Bestimmen einer Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik durch Auswerten wenigstens des ersten Signals und des zweiten Signals derart, dass das zeitliche Verhalten des Flüssigkeitspegels bezüglich der Bewegungsänderung plausibilisiert wird.According to a first aspect, a method for determining the functionality of a fill level sensor system, which is designed to monitor a liquid level in a container, is specified. The container is designed to be moved, with a movement sensor being able to detect movements of the container. The method includes receiving a first signal from the movement sensor system that indicates a change in movement of the container during a certain period of time, receiving a second signal from the level sensor system that indicates a temporal behavior of the liquid level during the certain period of time, and determining a functionality of the Fill level sensor system by evaluating at least the first signal and the second signal in such a way that the time behavior of the liquid level with regard to the change in movement is checked for plausibility.

Die Bewegungen des Behälters können zum Beispiel Beschleunigungsvorgänge sein, welche aufgrund von Trägheitskräften unweigerlich zu einer Bewegung der Flüssigkeit in dem Behälter führen. Diese Bewegung der Flüssigkeit kann beispielsweise anhand eines zeitlich veränderlichen Flüssigkeitspegels in dem Behälter festgestellt und zum Bestimmen der Funktionsfähigkeit ausgewertet werden. Die zeitliche Veränderung des Flüssigkeitspegels kann eine Schwankung (z. B. Oszillation) um einen Pegelwert umfassen.The movements of the container can, for example, be acceleration processes which, due to inertial forces, inevitably lead to a movement of the liquid in the container. This movement of the liquid can, for example, be determined on the basis of a time-varying liquid level in the container and evaluated to determine the functionality. The change in the liquid level over time can include a fluctuation (e.g. oscillation) around a level value.

In einer Variante wird zum Plausibilisieren des zeitlichen Verhaltens des Flüssigkeitspegels bezüglich der Bewegungsänderung ermittelt, ob eine zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasste Bewegungsänderung mit einer Änderung des Flüssigkeitspegels zu dem bestimmten Zeitpunkt einhergeht. Die Bewegungsänderung des Behälters und die Änderung des Flüssigkeitspegels können beispielsweise durch die zeitlichen Ableitungen von einer zu dem bestimmten Zeitpunkt erfassten Geschwindigkeit des Behälters und des zu dem bestimmten Zeitpunkt erfassten Flüssigkeitspegels bestimmt werden.In a variant, to check the plausibility of the behavior of the liquid level over time with regard to the change in movement, it is determined whether a change in movement detected at a specific point in time is associated with a change in the liquid level at the specific point in time. The change in movement of the container and the change in the liquid level can be determined, for example, by the time derivatives of a speed of the container detected at the specific point in time and the liquid level detected at the specific point in time.

In einer Variante wird eine mangelhafte Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik bestimmt, wenn die erfasste Bewegungsänderung mit keiner Änderung des Flüssigkeitspegels einhergeht. Ein solcher Sachverhalt kann beispielsweise durch einen verklemmten Schwimmer verursacht sein.In one variant, a defective functionality of the level sensor system is determined if the detected change in movement is not accompanied by any change in the liquid level. Such a situation can be caused, for example, by a jammed swimmer.

Ferner wird in einer Variante eine mangelhafte Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik von einem entleerten Behälter unterschieden. Ein entleerter Behälter wird bestimmt, wenn die erfasste Bewegungsänderung mit keiner Änderung des Flüssigkeitspegels einhergeht und darüber hinaus eine Flüssigkeitspegeländerung vor weniger als einer festgelegten Fehlertoleranzzeit erkannt wurde, welche beispielsweise im zweistelligen Minutenbereich liegt. Die Unterscheidung einer mangelhaften Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik von einem entleerten Behälter kann weiter für eine Analyse der Ursache der mangelhaften Funktionsfähigkeit verwendet werden. Beispielsweise kann eine festgestellte mangelhafte Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik, wenn bestimmt wurde, dass kein entleerter Behälter vorliegt, auf einen verklemmten Schwimmer innerhalb des Behälters hindeuten.Furthermore, in one variant, a distinction is made between a deficient functionality of the fill level sensor system and an emptied container. An emptied container is determined if the detected change in movement is not accompanied by any change in the liquid level and, in addition, a change in the liquid level was detected less than a defined error tolerance time, which is, for example, in the two-digit minute range. The distinction between a defective functionality of the level sensor system and an emptied container can also be used to analyze the cause of the defective functionality. For example, a detected defective functionality of the fill level sensor system, if it has been determined that there is no empty container, can indicate a jammed float inside the container.

Das zweite Signal, das von der Füllstandssensorik erzeugt wird, weist in einer Variante auf eine zeitliche Schwankung des Flüssigkeitspegels um einen Pegelwert hin. Der Behälter kann weiter so ausgebildet sein, dass, wenn der Behälter bis zu einem Maximalpegelwert gefüllt ist, ein Luftraum oberhalb des Flüssigkeitspegels vorhanden ist, um auch bei einem bis zum Maximalpegelwert gefüllten Behälter zeitliche Schwankungen des Flüssigkeitspegels um den Maximalpegelwert zu erlauben. Bei einer Analyse der zeitlichen Schwankungen des Flüssigkeitspegels um einen Pegelwert können beispielsweise einer oder mehrere der folgenden Parameter berücksichtigt werden: der zeitliche Verlauf der Bewegungsänderung, die Formgebung des Behälters, die Temperatur der Flüssigkeit oder der Umgebung und die Viskosität der Flüssigkeit. Der zeitliche Verlauf des Pegelwerts, um den der Flüssigkeitspegel schwankt, kann beispielsweise auch zur Analyse einer Leckage in dem Behälter verwendet werden. In einer Variante gibt das erste Signal eine Beschleunigung des Behälters oder eine fortlaufend ermittelte Geschwindigkeit des Behälters an. Die Beschleunigung kann aus dem fortlaufend ermittelten Geschwindigkeitsverlauf berechnet werden.In one variant, the second signal, which is generated by the fill level sensor system, indicates a fluctuation in the liquid level over time by a level value. The container can also be designed so that, when the container is filled to a maximum level value, there is an air space above the liquid level in order to allow temporal fluctuations of the liquid level around the maximum level value even when the container is filled to the maximum level value. When analyzing the fluctuations in the liquid level over time around a level value, one or more of the following parameters can be taken into account, for example: the change in movement over time, the shape of the container, the temperature of the liquid or the environment and the viscosity of the liquid. The time course of the level value by which the liquid level fluctuates can also be used, for example, to analyze a leak in the container. In one variant, the first signal indicates an acceleration of the container or a continuously determined speed of the container. The acceleration can be calculated from the continuously determined speed curve.

In dieser oder einer weiteren Variante gibt das erste Signal die Bewegungsänderung in oder entgegen einer Bewegungsrichtung oder senkrecht zur Bewegungsrichtung an.In this or a further variant, the first signal indicates the change in movement in or against a direction of movement or perpendicular to the direction of movement.

Die Füllstandssensorik kann gemäß einer Variante einen Schwimmer umfassen. Die zweiten Signale können in diesem Fall auf ein zeitliches Verhalten einer Position des Schwimmers in dem Behälter hinweisen.According to one variant, the fill level sensor system can comprise a float. In this case, the second signals can indicate a behavior over time of a position of the float in the container.

Der Schwimmer kann in einer weiteren Variante mit einer Führung für den Schwimmer derart zusammenwirken, dass sich ein Neigen des Behälters im Wesentlichen nicht auf die Überwachung des Flüssigkeitspegels mittels der Füllstandssensorik auswirkt. Die Führung des Schwimmers kann beispielsweise mittig im Behälter angeordnet sein kann. Ferner kann der Schwimmer ausgebildet sein, den Pegelwert des Flüssigkeitspegels über einen Bereich derart zu erfassen, dass sich eine Neigung des Behälters auf den über den gesamten Bereich erfassten Pegelwert im Mittel nicht auswirkt.In a further variant, the float can interact with a guide for the float in such a way that tilting the container has essentially no effect on the monitoring of the liquid level by means of the fill level sensor system. The guide of the float can, for example, be arranged in the middle of the container. Furthermore, the float can be designed to detect the level value of the liquid level over an area in such a way that an inclination of the container does not have an effect on the average on the level value detected over the entire area.

In einer weiteren Variante ist vorgesehen, dass das Verfahren ein Empfangen eines dritten Signals einer Neigungssensorik umfasst, das auf eine Neigung des Behälters hinweist. Das Bestimmen der Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik kann in diesem Fall ferner ein Auswerten des dritten Signals umfassen. Zusätzlich oder als Alternative kann das Verfahren ein Empfangen eines vierten Signals einer Temperatursensorik umfassen, das auf eine Temperatur hinweist. Das Bestimmen der Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik kann in diesem Fall ferner ein Auswerten des vierten Signals umfassen.In a further variant, it is provided that the method includes receiving a third signal from an inclination sensor, which indicates an inclination of the container. In this case, determining the functionality of the fill level sensor system can also include evaluating the third signal. Additionally or as an alternative, the method can include receiving a fourth signal from a temperature sensor system that indicates a temperature. In this case, determining the functionality of the fill level sensor system can also include evaluating the fourth signal.

Der Behälter kann in einer Variante in einem Fahrzeug angeordnet sein, wobei das erste Signal, das von der Bewegungssensorik empfangen wird, auf das gesamte Fahrzeug einschließlich des Behälters bezogen ist. Der Behälter in dem Fahrzeug kann eine Betriebsflüssigkeit beinhalten.In one variant, the container can be arranged in a vehicle, the first signal that is received by the movement sensor system being related to the entire vehicle including the container. The container in the vehicle can contain a working fluid.

In modernen Fahrzeugen werden verschiedene Signale zur Fahrsituation eines Fahrzeugs bereits automatisch von verschiedenen Sensoriken erzeugt. Diese Signale umfassen zum Beispiel Beschleunigung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs sowie Umgebungs- und Flüssigkeitstemperaturen. Die Verwendung dieser Signale im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ermöglicht eine einfache kostengünstige Integration des Verfahrens in ein Fahrzeug, da bestehende Strukturen verwendet werden können und keine zusätzlichen baulichen Maßnahmen an dem Fahrzeug oder dem Behälter vorgenommen werden müssen.In modern vehicles, various signals relating to the driving situation of a vehicle are already generated automatically by various sensors. These signals include, for example, the acceleration and speed of the vehicle, as well as ambient and fluid temperatures. The use of these signals in the context of the present disclosure enables the method to be easily and inexpensively integrated into a vehicle, since existing structures can be used and no additional structural measures have to be carried out on the vehicle or the container.

In einer Variante wird in einem Fahrzeug, bei Bestimmen einer mangelhaften Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik, eine Warn- und/oder Notfallmaßnahme für das Fahrzeug eingeleitet. Solche Maßnahmen können beispielsweise optische Warnsignale, akustische Warnsignale und zusätzlich oder alternativ hierzu ein Einleiten eines Eingreifens von unabhängigen Bremsdruckerzeugern umfassen.In one variant, a warning and / or emergency measure for the vehicle is initiated in a vehicle when a defective functionality of the fill level sensor system is determined. Such measures can include, for example, optical warning signals, acoustic warning signals and, additionally or alternatively, initiation of intervention by independent brake pressure generators.

Gemäß einem zweiten Aspekt ist eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Füllstandssensorik vorgesehen, die ausgebildet ist, einen Flüssigkeitspegel in einem Behälter zu überwachen, wobei der Behälter ausgebildet ist, bewegt zu werden, und wobei eine Bewegungssensorik Bewegungen des Behälters zu erfassen vermag. Die Vorrichtung umfasst eine erste Schnittstelle, die ausgebildet ist zum Empfangen wenigstens eines ersten Signals der Bewegungssensorik, das auf eine Bewegungsänderung des Behälters während eines bestimmten Zeitraum hinweist und eine zweite Schnittstelle, die ausgebildet ist zum Empfangen wenigstens eines zweiten Signals der Füllstandssensorik, das auf ein zeitliches Verhalten des Flüssigkeitspegels während des bestimmten Zeitraums hinweist sowie einen Prozessor, der ausgebildet ist zum Bestimmen einer Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik durch Auswerten wenigstens des ersten Signals und des zweiten Signals derart, dass das zeitliche Verhalten des Flüssigkeitspegels bezüglich der Bewegungsänderung plausibilisiert wird.According to a second aspect, a device for checking the functionality of a level sensor system is provided, which is designed to monitor a liquid level in a container, the container being designed to be moved, and wherein a movement sensor system is able to detect movements of the container. The device comprises a first interface that is designed to receive at least one first signal from the movement sensor, which indicates a change in movement of the container during a certain period of time, and a second interface which is designed to receive at least one second signal from the level sensor, which relates to a temporal behavior of the liquid level during the certain period and a processor which is designed to determine the functionality of the level sensor system by evaluating at least the first signal and the second signal in such a way that the time behavior of the liquid level with regard to the change in movement is checked for plausibility.

In einer Variante ist die Vorrichtung ausgebildet, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt durchzuführen. Optional kann eine dritte Schnittstelle zum Empfangen des oben genannten dritten Signals und zusätzlich oder alternativ hierzu eine vierte Schnittstelle zum Empfangen des oben genannten vierten Signals ausgebildet sein. Die Schnittstellen umfassen beispielsweise gängige Controller Area Network- (CAN-) Schnittstellen.In one variant, the device is designed to carry out the method according to the first aspect. Optionally, a third interface for receiving the above-mentioned third signal and, additionally or alternatively, a fourth interface for receiving the above-mentioned fourth signal can be configured. The interfaces include, for example, common Controller Area Network (CAN) interfaces.

Gemäß einem dritten Aspekt ist ein System angegeben, umfassend eine Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt, einen Behälter und eine Füllstandssensorik. Die Füllstandssensorik umfasst wenigstens eine Führung, die starr an dem Behälter angebracht ist, wenigstens einen von der Führung geführten Schwimmer und wenigstens ein Sensorelement, das Bewegungen des Schwimmers positionsgenau zu bestimmen vermag.According to a third aspect, a system is specified, comprising a device according to the second aspect, a container and a level sensor system. The fill level sensor system comprises at least one guide which is rigidly attached to the container, at least one float guided by the guide and at least one sensor element which is able to determine the movements of the float in a positionally precise manner.

In einer Variante ist die Füllstandssensorik in einer längsbeschleunigungsneutralen Linie in dem Behälter angeordnet. Zusätzlich oder als Alternative kann die Füllstandssensorik in einer querbeschleunigungsneutralen Linie in dem Behälter angeordnet sein. Eine Anordnung der Füllstandssensorik in den beschleunigungsneutralen Linien dient beispielsweise der Minimierung von Störeinflüssen auf den Schwimmer und vereinfacht die Auswertung von Signalen, die von der Füllstandssensorik erzeugt werden.In one variant, the level sensor system is arranged in a line in the container that is neutral in terms of longitudinal acceleration. Additionally or as an alternative, the level sensor system can be arranged in a line in the container that is neutral in terms of transverse acceleration. An arrangement of the level sensors in the acceleration-neutral lines serves, for example, to minimize interference on the float and simplifies the evaluation of signals that are generated by the level sensors.

In einer weiteren Variante weist der Behälter Ausformungen auf, die Bewegungen einer Flüssigkeit in dem Behälter bei dynamischer Anregung des Behälters begünstigen. Die Ausformungen können beispielsweise schwallverstärkende Prallflächen sein.In a further variant, the container has shapes which promote the movement of a liquid in the container when the container is dynamically excited. The formations can, for example, be surge-reinforcing baffles.

Das Sensorelement kann in einer Variante eine Schaltvorrichtung sein. Die Schaltvorrichtung kann beispielsweise das Über- und Unterschreiten eines oder mehrerer Pegelwerte anzeigen. Weiter kann ein analog- oder quasi-analog anzeigender Sensor als Sensorelement verwendet werden, um den Füllstand anhand des Pegelwerts stufenlos oder in Schritten anzuzeigen.In one variant, the sensor element can be a switching device. The switching device can, for example, indicate whether one or more level values have been exceeded or fallen below. Furthermore, a sensor displaying analog or quasi-analog can be used as the sensor element in order to display the fill level continuously or in steps using the level value.

FigurenlisteFigure list

Weitere Merkmale und Vorteile der hier vorgestellten Technik werden aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsbeispielen deutlich. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs umfassend ein System, das einen Behälter, mehrere Sensoriken und eine Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Füllstandssensorik umfasst;
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Füllstandssensorik;
3 eine schematische Darstellung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter eines auf einer horizontalen Fahrbahn stehenden oder mit konstanter Geschwindigkeit fahrenden Fahrzeugs;
4 eine schematische Darstellung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter eines an einer Steigung stehenden oder mit konstanter Geschwindigkeit fahrenden Fahrzeugs;
5 eine schematische Darstellung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter eines an einem Gefälle stehenden oder mit konstanter Geschwindigkeit fahrenden Fahrzeugs;
6 eine schematische Darstellung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter eines auf einer horizontalen Fahrbahn beschleunigenden Fahrzeugs;
7 eine schematische Darstellung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter eines an einer Steigung beschleunigenden Fahrzeugs;
8 eine schematische Darstellung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter eines an einem Gefälle beschleunigenden Fahrzeugs; und
9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen der Funktionsfähigkeit einer Füllstandssensorik.

Further features and advantages of the technology presented here become clear from the drawings and from the following detailed description of exemplary embodiments. Show it:

1 a schematic representation of a vehicle comprising a system that comprises a container, a plurality of sensors and a device for checking the functionality of a fill level sensor;
2 a schematic representation of a device for checking the functionality of a level sensor system;
3 a schematic representation of the liquid level in a container of a vehicle standing on a horizontal lane or traveling at constant speed;
4th a schematic representation of the liquid level in a container of a vehicle standing on an incline or traveling at constant speed;
5 a schematic representation of the liquid level in a container of a vehicle standing on a slope or traveling at constant speed;
6th a schematic representation of the liquid level in a container of a vehicle accelerating on a horizontal roadway;
7th a schematic representation of the liquid level in a container of a vehicle accelerating on a slope;
8th a schematic representation of the liquid level in a container of a vehicle accelerating on a slope; and
9 a flowchart of a method for determining the functionality of a level sensor system.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

In der folgenden detaillierten Beschreibung bezeichnen übereinstimmende Bezugszeichen identische oder ähnliche Komponenten und Funktionen.In the following detailed description, identical reference symbols denote identical or similar components and functions.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele einer Technik zum Bestimmen der Funktionsfähigkeit einer Füllstandssensorik beschrieben, wobei insbesondere auf eine Füllstandssensorik innerhalb eines in einem Fahrzeug verbauten Behälters eingegangen wird. Es ist zu beachten, dass die Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens jedoch nicht auf die vorgestellten Ausführungsbeispiele beschränkt sind. Unter den Begriff Sensorik fallen allgemein Einrichtungen mit einem oder mehreren Sensorelementen, einschließlich einer möglicherweise vorgenommenen Signalvorverarbeitung (z. B. Digitalisierung).In the following, exemplary embodiments of a technique for determining the functionality of a fill level sensor system are described, with a fill level sensor system within a container installed in a vehicle being discussed in particular. It should be noted that the application possibilities of the method are not limited to the presented embodiments are limited. The term sensor technology generally includes devices with one or more sensor elements, including any signal preprocessing that may have been carried out (e.g. digitization).

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, welches ein System 10 beinhaltet, das eine Vorrichtung 20 zum Bestimmen einer Funktionsfähigkeit einer Füllstandssensorik 30 aufweist. Die Vorrichtung 20 selbst ist in 2 gezeigt. 1 shows a schematic representation of a vehicle, which a system 10 that includes a device 20th to determine the functionality of a level sensor system 30th having. The device 20th itself is in 2 shown.

Zusätzlich zu der Vorrichtung 20 umfasst das in 1 dargestellte System 10 einen Behälter 40, der eine Flüssigkeit und jedenfalls einen Teil der Füllstandssensorik 30 beinhaltet. Der Behälter 40 kann eine Betriebsflüssigkeit wie beispielsweise Bremsflüssigkeit, Kraftstoff, Kühlwasser oder Motoröl beinhalten. Der Behälter 40 kann ferner Ausformungen aufweisen (nicht in 1 dargestellt), die Bewegungen der Flüssigkeit in dem Behälter 40 bei dynamischer Anregung des Behälters 40 begünstigen. Die Ausformungen können beispielsweise schwallverstärkende Prallflächen sein. Die Füllstandssensorik 30 umfasst eine Führung 52, die starr an dem Behälter 40 angebracht ist, einen von der Führung 52 geführten Schwimmer 50 und ein Sensorelement 54, das Bewegungen des Schwimmers 50 positionsgenau zu bestimmen vermag. Die Füllstandssensorik 30 ist sowohl in einer längsbeschleunigungsneutralen Linie als auch in einer querbeschleunigungsneutralen Linie in dem Behälter 40 angeordnet. Eine Anordnung der Füllstandssensorik 30 in den beschleunigungsneutralen Linien dient der Minimierung von Störeinflüssen auf den Schwimmer 50 und vereinfacht die Auswertung von Signalen, die von der Füllstandssensorik 30 erzeugt werden. Die Führung 52 des Schwimmers 50 ist mittig in dem Behälter 40 angeordnet. Der Schwimmer 50 ist ausgebildet, den Pegelwert des Flüssigkeitspegels über den gesamten Bereich, der von dem Schwimmer 50 eingenommen wird, zu erfassen.In addition to the device 20th includes in 1 illustrated system 10 a container 40 , a liquid and at least part of the level sensors 30th contains. The container 40 may contain an operating fluid such as brake fluid, fuel, cooling water or engine oil. The container 40 can also have formations (not in 1 shown), the movements of the liquid in the container 40 with dynamic excitation of the container 40 favor. The formations can, for example, be surge-reinforcing baffles. The level sensors 30th includes a tour 52 that are rigidly attached to the container 40 attached, one from the guide 52 guided swimmer 50 and a sensor element 54 , the movements of the swimmer 50 able to determine exactly the position. The level sensors 30th is both in a longitudinal acceleration-neutral line and in a transverse acceleration-neutral line in the container 40 arranged. An arrangement of the level sensors 30th in the acceleration-neutral lines serves to minimize interference on the swimmer 50 and simplifies the evaluation of signals from the level sensors 30th be generated. The leadership 52 of the swimmer 50 is in the middle of the container 40 arranged. The swimmer 50 is designed to measure the level value of the liquid level over the entire range by the float 50 is taken to capture.

Das in 1 schematisch dargestellte Sensorelement 54 kann eine Schaltvorrichtung sein. Die Schaltvorrichtung kann beispielsweise mehrere, an verschiedenen vertikalen Positionen im Behälter 40 angebrachten Reed-Schaltern umfassen. Die Reed-Schalter können mit einem am Schwimmer angebrachten Magneten zusammenwirken, sodass die Schaltvorrichtung durch eine Auswertung der Schaltsignale der mehreren Reed-Schalter das Über- und Unterschreiten eines oder mehrerer Pegelwerte anzeigen kann. Weitere bekannte Varianten für Schaltvorrichtungen sind sogenannte Hall-Sensoren. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann ein analog- oder quasi-analog anzeigender Sensor als Sensorelement 54 verwendet werden, um den Füllstand anhand des Pegelwerts stufenlos oder in Schritten anzuzeigen.This in 1 schematically shown sensor element 54 can be a switching device. The switching device can, for example, have several at different vertical positions in the container 40 attached reed switches. The reed switches can interact with a magnet attached to the float, so that the switching device can indicate whether one or more level values have been exceeded or fallen below by evaluating the switching signals of the multiple reed switches. Further known variants for switching devices are so-called Hall sensors. As an alternative or in addition to this, an analog or quasi-analog displaying sensor can be used as the sensor element 54 can be used to display the level continuously or in steps using the level value.

2 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 20, zusammen mit Sensoriken zur Signalerfassung. Die Vorrichtung 20 umfasst mehrere Schnittstellen und einen Prozessor 60, auf welche im Folgenden einzeln eingegangen wird. 2 shows a schematic representation of the device 20th , together with sensors for signal acquisition. The device 20th includes multiple interfaces and a processor 60 , which are discussed individually below.

Eine erste Schnittstelle 62 ist ausgebildet zum Empfangen wenigstens eines ersten Signals einer Bewegungssensorik 64, das auf eine Bewegungsänderung eines Behälters 40 während eines bestimmten Zeitraum hinweist. Die Bewegungssensorik 34 kann einen fest im Fahrzeug verbauten Beschleunigungssensor oder Geschwindigkeitssensor umfassen.A first interface 62 is designed to receive at least one first signal from a motion sensor system 64 that reacts to a change in movement of a container 40 indicates during a certain period of time. The motion sensors 34 can include an acceleration sensor or speed sensor permanently installed in the vehicle.

Eine zweite Schnittstelle 66 ist ausgebildet zum Empfangen wenigstens eines zweiten Signals der Füllstandssensorik 30, das auf ein zeitliches Verhalten des Flüssigkeitspegels während des bestimmten Zeitraums hinweist. Die Füllstandssensorik 30 kann wie bei 1 erläutert jedenfalls teilweise innerhalb des Behälters angeordnet sein.A second interface 66 is designed to receive at least one second signal from the level sensor system 30th , which indicates a temporal behavior of the liquid level during the specific period. The level sensors 30th can as with 1 explained to be arranged in any case partially within the container.

Eine optionale dritte Schnittstelle 68 ist ausgebildet zum Empfangen eines dritten Signals von einer Neigungssensorik 70. Die Neigungssensorik 70 kann einen fest im Fahrzeug verbauten Neigungssensor umfassen. Beispielsweise kann das Auswerten der empfangenen Signale für eine nicht neutrale Anordnung der Füllstandssensorik 30 (die Füllstandssensorik 30 ist also nicht in den beschleunigungsneutralen Linien angeordnet) bei Überschreiten eines Neigungsgrenzwerts ausgesetzt werden, sodass kein fehlerhafter Pegelwert für die Auswertung verwendet wird.An optional third interface 68 is designed to receive a third signal from an inclination sensor 70 . The inclination sensor 70 can include an inclination sensor permanently installed in the vehicle. For example, the evaluation of the received signals for a non-neutral arrangement of the level sensors 30th (the level sensors 30th is therefore not arranged in the acceleration-neutral lines) when a slope limit value is exceeded, so that no incorrect level value is used for the evaluation.

Eine optionale vierte Schnittstelle 72 ist ausgebildet zum Empfangen eines vierten Signals von einer Temperatursensorik 74. Die Temperatursensorik 48 kann wenigstens ein fest im Fahrzeug verbautes Thermometer umfassen, beispielsweise zur Erfassung der Temperatur der Flüssigkeit in dem Behälter oder der Umgebungstemperatur. Anhand der erfassten Temperatur können Rückschlüsse auf die Viskosität der Flüssigkeit in dem Behälter 40 gezogen werden. Die Viskosität der Flüssigkeit beeinflusst die Reaktion der Flüssigkeit auf dynamische Anregungen des Behälters 40, wie beispielsweise die Höhe einer Amplitude einer entstehenden Welle oder einen Zeitraum in dem sich die Flüssigkeit bewegt.An optional fourth interface 72 is designed to receive a fourth signal from a temperature sensor system 74 . The temperature sensors 48 can comprise at least one thermometer permanently installed in the vehicle, for example to detect the temperature of the liquid in the container or the ambient temperature. Based on the recorded temperature, conclusions can be drawn about the viscosity of the liquid in the container 40 to be pulled. The viscosity of the liquid influences the reaction of the liquid to dynamic stimuli from the container 40 such as the height of an amplitude of an emerging wave or a period in which the liquid moves.

Der Prozessor 60 ist ausgebildet zum Bestimmen einer Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik 30 durch Auswerten wenigstens des ersten Signals und des zweiten Signals und ist beispielsweise in einem Steuergerät verbaut.The processor 60 is designed to determine the functionality of the level sensor system 30th by evaluating at least the first signal and the second signal and is built into a control unit, for example.

Aufgrund der umfassenden Datenerfassung in modernen Fahrzeugen werden verschiedene Signale zur Fahrsituation des Fahrzeugs bereits für andere Zwecke ermittelt. Diese Signale umfassen zum Beispiel Beschleunigung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs sowie Umgebungs- und Flüssigkeitstemperaturen und können von den dargestellten Sensoriken 30, 64, 70, 74 an die Schnittstellen 62, 66, 68, 72 der Vorrichtung 20 gesendet werden. Dies ermöglicht beispielsweise eine einfache kostengünstige Integration des Systems 10 in ein Fahrzeug, da bestehende Strukturen wiederverwendet werden können und keine zusätzlichen baulichen Maßnahmen an dem Fahrzeug oder dem Behälter 40 vorgenommen werden müssen. Die Schnittstellen 62, 66, 68, 72 umfassen beispielsweise in der Kraftfahrzeugindustrie gängige Software- und Hardware-Schnittstellen (z. B. gemäß dem CAN-Standard), um die in Fahrzeugen bereits vorhandenen Kommunikationsstrukturen zum Empfangen der benötigten Signale nutzen zu können. Zwei oder mehr der Schnittstellen 62, 66, 68, 72 können zu einer einzigen Hardware-Schnittstelle (z. B. in Form eines CAN-Steckers) zusammengefasst sein.Due to the extensive data acquisition in modern vehicles, various signals about the driving situation of the vehicle are already available for other purposes identified. These signals include, for example, the acceleration and speed of the vehicle as well as ambient and liquid temperatures and can be obtained from the sensor systems shown 30th , 64 , 70 , 74 to the interfaces 62 , 66 , 68 , 72 the device 20th be sent. This enables, for example, a simple, cost-effective integration of the system 10 in a vehicle, as existing structures can be reused and no additional structural measures on the vehicle or the container 40 must be made. The interfaces 62 , 66 , 68 , 72 include, for example, software and hardware interfaces commonly used in the motor vehicle industry (e.g. in accordance with the CAN standard) in order to be able to use the communication structures already present in vehicles to receive the required signals. Two or more of the interfaces 62 , 66 , 68 , 72 can be combined to form a single hardware interface (e.g. in the form of a CAN connector).

Anhand der 3 bis 6 wird im Folgenden erläutert wie der Flüssigkeitspegel in dem Behälter des Fahrzeugs bei verschiedenen Fahrsituationen konsistent bestimmt werden kann. Der Behälter 40 ist in den vorgestellten Beispielen bis zu einem Maximalpegelwert (Max) gefüllt, er könnte aber auch ein geringeren Füllstand aufweisen. Anschließend wird anhand der 7 auf das Verfahren, in dem das erfasste Verhalten des Flüssigkeitspegels während eines bestimmten Zeitraums zum Bestimmen der Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik verwendet wird, eingegangen.Based on 3 until 6th the following explains how the liquid level in the container of the vehicle can be determined consistently in different driving situations. The container 40 is filled up to a maximum level value (Max) in the examples presented, but it could also have a lower level. Then the 7th the method in which the detected behavior of the liquid level is used during a certain period of time to determine the functionality of the level sensor system is discussed.

3 zeigt eine schematische Darstellung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter 40 eines auf einer horizontalen Fahrbahn stehenden oder mit konstanter Geschwindigkeit fahrenden Fahrzeugs. Das zeitliche Verhalten des Flüssigkeitspegels am Ort des Schwimmers 50 ist durch das Auftragen eines am Ort des Schwimmers 50 erfassten Füllstands F_L in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. In dem in 3 dargestellten Fall ist die Schwerkraft auschlaggebend für das Verhalten der Flüssigkeit in dem Behälter 40. Die Flüssigkeit bewegt sich in diesem Fall nicht und der Schwimmer 50 steht konstant bei einem Pegelwert. 3 shows a schematic representation of the liquid level in a container 40 a vehicle standing on a horizontal lane or traveling at constant speed. The behavior of the liquid level over time at the swimmer's location 50 is by applying one to the swimmer's location 50 detected fill level F _{L shown} as a function of time. In the in 3 The case shown, the force of gravity is decisive for the behavior of the liquid in the container 40 . In this case, the liquid does not move, and so does the float 50 stands constant at a level value.

4 zeigt eine schematische Darstellung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter 40 eines an einer Steigung stehenden oder mit konstanter Geschwindigkeit fahrenden Fahrzeugs. Wie in der zuvor in 3 dargestellten Situation ist die Schwerkraft auschlaggebend für das Verhalten der Flüssigkeit in dem Behälter 40. Auch in diesem Fall bewegt sich die Flüssigkeit nicht, wobei zu beachten ist, dass eine der Steigung entsprechende Neigung zwischen Behälter 40 und Flüssigkeit vorliegt. Durch eine Positionierung des Schwimmers 50 mittig in dem symmetrischen Behälter 40 liegt in dem Bereich des Schwimmers 50 im Mittel der gleiche Pegelwert wie in 3 an. Der Effekt einer Steigung auf den Pegelwert im Bereich des Schwimmers 50 wird somit durch die Positionierung des Schwimmers 50 und die Ausformungen des Behälters 40 und des Schwimmers 50 reduziert und im Idealfall komplett aufgehoben, sodass in der Ebene und an einer Steigung keine voneinander abweichende Pegelwerte erfasst werden. 4th shows a schematic representation of the liquid level in a container 40 a vehicle standing on an incline or driving at constant speed. As in the earlier in 3 The situation shown, the force of gravity is decisive for the behavior of the liquid in the container 40 . In this case, too, the liquid does not move, whereby it should be noted that there is an incline between the container that corresponds to the slope 40 and liquid is present. By positioning the swimmer 50 in the middle of the symmetrical container 40 lies in the area of the swimmer 50 on average the same level value as in 3 at. The effect of a slope on the level value in the area of the swimmer 50 is thus determined by the positioning of the float 50 and the formations of the container 40 and the swimmer 50 reduced and ideally completely eliminated, so that no deviating level values are recorded on the level or on a slope.

5 zeigt eine schematische Darstellung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter 40 eines an einem Gefälle stehenden Fahrzeugs. Analog zu der in 4 beschriebenen Situation wird der Effekt der Steigung auf den vom Schwimmer 50 erfassten Pegelwert durch eine Positionierung des Schwimmers 50 mittig in dem symmetrischen Behälter 40 reduziert und im Idealfall komplett aufgehoben. 5 shows a schematic representation of the liquid level in a container 40 a vehicle standing on a slope. Analogous to the in 4th The situation described will be the effect of the incline on the swimmer 50 detected level value by positioning the float 50 in the middle of the symmetrical container 40 reduced and ideally completely canceled.

6 zeigt eine schematische Darstellung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter 40 eines auf einer horizontalen Fahrbahn beschleunigenden Fahrzeugs. Die Beschleunigung kann in Fahrtrichtung, entgegen der Fahrtrichtung sowie senkrecht zur Fahrtrichtung sein oder eine Kombination aus verschiedenen Komponenten aufweisen (z. B. Beschleunigen oder Abbremsen in einer Kurve). In diesem Beispiel sind zusätzlich zur Schwerkraft noch die aus den genannten Beschleunigungen resultierenden Trägheitskräfte für das Verhalten der Flüssigkeit in dem Behälter 40 relevant. Aufgrund der Trägheitskräfte bewegt sich die Flüssigkeit in dem Behälter 40 und es bildet sich eine Wellenbewegung an der Oberfläche der Flüssigkeit aus. Diese Wellenbewegung führt zu einer zeitlichen Schwankung des Flüssigkeitspegels um einen Ruhe-Pegelwert. Der in 6 dargestellte, bis zum Maximalpegelwert gefüllte Behälter 40 weist einen Luftraum oberhalb des Flüssigkeitspegels auf, um zeitliche Schwankungen des Flüssigkeitspegels um den Maximalpegelwert zu erlauben. 6th shows a schematic representation of the liquid level in a container 40 a vehicle accelerating on a horizontal roadway. The acceleration can be in the direction of travel, against the direction of travel and perpendicular to the direction of travel, or it can have a combination of different components (e.g. acceleration or braking in a curve). In this example, in addition to the force of gravity, the inertial forces resulting from the accelerations mentioned are also used for the behavior of the liquid in the container 40 relevant. The liquid moves in the container due to the inertial forces 40 and a wave motion forms on the surface of the liquid. This wave movement leads to a temporal fluctuation of the liquid level around a rest level value. The in 6th shown, filled to the maximum level value 40 has an air space above the liquid level in order to allow temporal fluctuations in the liquid level around the maximum level value.

Die 7 und 8 zeigen jeweils das zeitliche Verhalten eines Flüssigkeitspegels eines beschleunigenden Fahrzeugs an einer Steigung und an einem Gefälle. 7 zeigt eine schematische Darstellung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter 40 eines an einer Steigung beschleunigenden Fahrzeugs. Die Erläuterungen zu 4 lassen sich analog auf 7 übertragen. Auch hier wird bei einer Steigung der gleiche Pegelwert des Flüssigkeitspegels wie bei einer horizontalen Fahrbahn erfasst. 8 zeigt eine schematische Darstellung des Flüssigkeitspegels in einem Behälter 40 eines an einem Gefälle beschleunigenden Fahrzeugs. Das Verhalten des Flüssigkeitspegels ist analog zu dem Verhalten bei einer Steigung, wie anhand der 4 und 5 bereits erläutert wurde.the 7th and 8th each show the behavior over time of a liquid level of an accelerating vehicle on an uphill and downhill gradient. 7th shows a schematic representation of the liquid level in a container 40 a vehicle accelerating on a slope. The explanations to 4th can be analogous to 7th transfer. Here, too, the same level value of the liquid level is recorded on an incline as on a horizontal roadway. 8th shows a schematic representation of the liquid level in a container 40 a vehicle accelerating on a downhill slope. The behavior of the liquid level is analogous to the behavior on an incline, as shown on the 4th and 5 has already been explained.

Bei einer Analyse der zeitlichen Schwankungen des Flüssigkeitspegels um den Pegelwert mittels der Vorrichtung 20 können verschiedene Parameter wie zum Beispiel der zeitliche Verlauf der Bewegungsänderung, die Formgebung des Behälters 40, die Temperatur der Flüssigkeit und die Viskosität der Flüssigkeit berücksichtigt werden. Ferner kann der zeitliche Verlauf des Pegelwerts, um den der Flüssigkeitspegel schwankt, beispielsweise zur Analyse einer Leckage in dem Behälter 40 verwendet werden. Bei korrekter Funktion sinkt der Pegelwert der Betriebsflüssigkeiten sehr langsam, weshalb beispielsweise Motoröl und Bremsflüssigkeit, je nach Gebrauch des Fahrzeugs, in zeitlichen Abständen von Monaten oder Jahren nachgefüllt werden müssen. Ist jedoch eine Leckage in einem Behälter 40 vorhanden, kann der Pegelwert, je nach Größe der Leckage, beispielsweise innerhalb von Tagen, Stunden oder Minuten messbar absinken. In einem solchen Fall können Warn- und/oder Notfallmaßnahmen für das Fahrzeug eingeleitet werden.When analyzing the fluctuations in the liquid level over time around the level value by means of the device 20th various parameters such as the temporal course of the change in movement, the shape of the container 40 , the temperature of the liquid and the viscosity of the liquid are taken into account. Furthermore, the time profile of the level value by which the liquid level fluctuates can be used, for example, to analyze a leak in the container 40 be used. When functioning correctly, the level of the operating fluids drops very slowly, which is why, for example, engine oil and brake fluid, depending on the use of the vehicle, have to be topped up at intervals of months or years. However, there is a leak in a container 40 is present, the level value can drop measurably within days, hours or minutes, for example, depending on the size of the leak. In such a case, warning and / or emergency measures can be initiated for the vehicle.

9 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zum Bestimmen der Funktionsfähigkeit einer Füllstandssensorik 30 gemäß 1, die ausgebildet ist, einen Flüssigkeitspegel in dem Behälter 40 zu überwachen. Der in einem Fahrzeug montierte Behälter 40 ist ausgebildet, um mit dem Fahrzeug bewegt zu werden, wobei die Bewegungssensorik 64 Bewegungen des Behälters 40 zu erfassen vermag. 9 shows a flow diagram of a method 100 to determine the functionality of a level sensor system 30th according to 1 which is formed, a liquid level in the container 40 to monitor. The container mounted in a vehicle 40 is designed to be moved with the vehicle, wherein the motion sensors 64 Movements of the container 40 able to grasp.

Das in 9 gezeigte Verfahren 100 umfasst in einem Schritt 110 ein Empfangen eines ersten Signals der Bewegungssensorik 64, das auf eine Bewegungsänderung des Behälters 40 während eines bestimmten Zeitraums hinweist. Wie zuvor beschrieben, können die Bewegungen des Behälters 40 zum Beispiel Beschleunigungsvorgänge sein, welche aufgrund von Trägheitskräften unweigerlich zu einer Bewegung der Flüssigkeit in dem Behälter 40 führen. Das erste Signal kann somit beispielsweise eine Beschleunigung des Behälters 40 oder eine fortlaufend ermittelte Geschwindigkeit des Behälters 40 angeben. Weiter kann das erste Signal beispielsweise die Bewegungsänderung in oder entgegen einer Bewegungsrichtung oder senkrecht zur Bewegungsrichtung des Behälters 40 angeben.This in 9 shown procedures 100 includes in one step 110 receiving a first signal from the motion sensor system 64 that is due to a change in movement of the container 40 indicates during a certain period of time. As previously described, the movements of the container 40 For example, acceleration processes, which due to inertial forces inevitably lead to a movement of the liquid in the container 40 to lead. The first signal can thus, for example, be an acceleration of the container 40 or a continuously determined speed of the container 40 indicate. Furthermore, the first signal can, for example, be the change in movement in or against a direction of movement or perpendicular to the direction of movement of the container 40 indicate.

Ein weiterer Schritt 120 des Verfahrens 100 umfasst ein Empfangen eines zweiten Signals der Füllstandssensorik 30, das auf ein zeitliches Verhalten des Flüssigkeitspegels während des bestimmten Zeitraums hinweist. Der zweite Schritt 120 des Verfahrens 100 kann beispielsweise das Bestimmen des zeitlichen Verhaltens des Flüssigkeitspegels gemäß den Erläuterungen zu den 3 bis 8 umfassen. Das zweite Signal kann beispielsweise auf einen zeitlich konstanten oder zeitlich mit gegebenenfalls veränderlicher Amplitude schwankenden Flüssigkeitspegel hinweisen.Another Step 120 of the procedure 100 comprises receiving a second signal from the level sensor system 30th , which indicates a temporal behavior of the liquid level during the specific period. The second step 120 of the procedure 100 can, for example, determine the behavior of the liquid level over time in accordance with the explanations relating to the 3 until 8th include. The second signal can indicate, for example, a liquid level that is constant over time or fluctuating with an amplitude that may vary over time.

Die beiden Schritte 110 und 120 können gleichzeitig, in beliebiger Reihenfolge und auch zeitlich fortlaufend durchgeführt werden.The two steps 110 and 120 can be carried out simultaneously, in any order and continuously over time.

Ein weiterer Schritt 130 des Verfahrens 100 umfasst ein Bestimmen einer Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik 30 durch Auswerten des ersten Signals und des zweiten Signals derart, dass das zeitliche Verhalten des Flüssigkeitspegels bezüglich der Bewegungsänderung plausibilisiert wird. Beispielsweise wird zum Plausibilisieren des zeitlichen Verhaltens des Flüssigkeitspegels bezüglich der Bewegungsänderung ermittelt, ob eine zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasste Bewegungsänderung mit einer zu erwartenden Änderung des Flüssigkeitspegels zu dem bestimmten Zeitpunkt einhergeht. Es kann zur Plausibilisierung beispielsweise ermittelt werden, ob die zeitlichen Ableitungen des Flüssigkeitspegels und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu einem bestimmten Zeitpunkt beide ungleich null sind. Es kann auch ein Beschleunigungssignal des Fahrzeugs direkt von der Bewegungssensorik 64 ausgegeben und mit der zeitlichen Ableitung des Flüssigkeitspegels verglichen werden. Das Ermitteln der zeitlichen Ableitungen kann weiter an mehreren aufeinanderfolgenden Zeitpunkten stattfinden, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass zum Zeitpunkt der Auswertung ein Scheitelpunkt in der Wellenbewegung des Schwimmers vorliegt. Es können beispielsweise nach einer erfassten Bewegungsänderung des Fahrzeugs mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Messungen des Flüssigkeitspegels miteinander verglichen werden.Another Step 130 of the procedure 100 includes determining a functionality of the level sensor system 30th by evaluating the first signal and the second signal in such a way that the time behavior of the liquid level with regard to the change in movement is checked for plausibility. For example, to check the plausibility of the behavior of the liquid level over time with regard to the change in movement, it is determined whether a change in movement detected at a specific point in time is associated with an expected change in the liquid level at the specific point in time. For a plausibility check, it can be determined, for example, whether the time derivatives of the liquid level and the speed of the vehicle at a specific point in time are both not equal to zero. It can also receive an acceleration signal from the vehicle directly from the motion sensors 64 can be output and compared with the time derivative of the liquid level. The determination of the time derivatives can also take place at several successive points in time in order to reduce the probability that there is a peak in the swimmer's wave movement at the point in time of the evaluation. For example, after a detected change in the movement of the vehicle, several measurements of the liquid level in succession can be compared with one another.

Dabei kann mit dem Verfahren 100 eine mangelhafte Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik 30 bestimmt werden, wenn die erfasste Bewegungsänderung mit keiner Änderung des Flüssigkeitspegels einhergeht. Optional hierzu kann die mangelhafte Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik 30 auch von einem entleerten Behälter 40 unterschieden werden (nicht in 9 dargestellt). Ein entleerter Behälter 40 wird bestimmt, wenn die erfasste Bewegungsänderung mit keiner Änderung des Flüssigkeitspegels einhergeht und darüber hinaus eine Flüssigkeitspegeländerung vor weniger als einer festgelegten Fehlertoleranzzeit erkannt wurde, welche beispielsweise im zweistelligen Minutenbereich liegt. Die Unterscheidung einer mangelhaften Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik 30 von einem entleerten Behälter 40 kann weiter für eine Analyse der Ursache der mangelhaften Funktionsfähigkeit verwendet werden. Wurden beispielsweise über einen Zeitraum, der länger als die Fehlertoleranzzeit ist, Bewegungsänderungen des Fahrzeugs und gleichzeitig eine konstante Position des Schwimmers erfasst, deutet dies auf einen verklemmten Schwimmer 50 innerhalb des Behälters 40 hin. Weitere Kenngrößen für eine Analyse können beispielsweise der zuletzt plausibilisierte Flüssigkeitspegel und zusätzlich oder alternativ das Vorliegen eines Warnsignals wegen eines geringen Füllstands sein.This can be done with the procedure 100 insufficient functionality of the level sensors 30th can be determined if the detected change in movement is not accompanied by any change in the liquid level. Optionally, the inadequate functionality of the level sensors 30th also from an emptied container 40 be distinguished (not in 9 shown). An emptied container 40 is determined when the detected change in movement is not accompanied by a change in the liquid level and, in addition, a change in the liquid level was detected less than a specified error tolerance time, which is, for example, in the two-digit minute range. The distinction between poor functionality of the level sensors 30th from an emptied container 40 can also be used to analyze the cause of the malfunction. If, for example, changes in the movement of the vehicle and, at the same time, a constant position of the swimmer were detected over a period of time that is longer than the fault tolerance time, this indicates a jammed swimmer 50 inside the container 40 there. Further parameters for an analysis can be, for example, the last plausibility-checked liquid level and additionally or alternatively that Be the presence of a warning signal due to a low level.

Allgemein kann für eine Analyse bei mangelhafter Funktionsfähigkeit unterschieden werden, ob die zweite Schnittstelle 66 korrekte Signale von der Füllstandssensorik 30 empfängt oder ob ein Signalübertragungsfehler (z. B. ein cyclic redundancy check-(CRC-) Fehler) vorliegt, welcher auf ein defektes Sensorelement hindeuten kann. Werden keine Signale an den Prozessor 60 gesendet, könnte weiter eine defekte Schnittstelle vorliegen.In general, for an analysis in the event of poor functionality, a distinction can be made as to whether the second interface 66 correct signals from the level sensors 30th receives or whether there is a signal transmission error (e.g. a cyclic redundancy check (CRC) error), which can indicate a defective sensor element. There are no signals to the processor 60 sent, there could still be a defective interface.

Ergänzend zu dem Empfangen des ersten und des zweiten Signals kann das Verfahren 100 ein Empfangen eines dritten Signals der Neigungssensorik 70 umfassen (nicht in 9 dargestellt), das auf eine Neigung des Behälters 40 hinweist. In diesem Fall kann das Bestimmen der Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik 30 ferner ein Auswerten des dritten Signals umfassen. Es kann beispielsweise überprüft werden, ob die Amplituden der Schwankungen des Schwimmers bei Bewegungsänderungen des Fahrzeugs auf einer horizontalen Fahrbahn und an einer Steigung oder einem Gefälle einen ähnlichen Wert haben, wenn eine Beschleunigung in der gleichen Größenordnung vorliegt. Weiter kann ein Neigungssignal zum Berechnen und Filtern von Störgrößen verwendet werden, die auftreten, wenn der Schwimmer nicht mittig im Behälter angeordnet ist.In addition to receiving the first and the second signal, the method 100 receiving a third signal from the inclination sensor system 70 include (not in 9 shown), which is on a slope of the container 40 indicates. In this case, the functionality of the level sensors can be determined 30th further comprise evaluating the third signal. It can be checked, for example, whether the amplitudes of the fluctuations of the float when the vehicle changes movement on a horizontal roadway and on an uphill or downhill slope have a similar value if the acceleration is of the same order of magnitude. Furthermore, an inclination signal can be used to calculate and filter disturbance variables that occur when the float is not arranged in the center of the container.

Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Verfahren 100 weiter ein Empfangen eines vierten Signals der Temperatursensorik 74 umfassen (nicht in 9 dargestellt), das auf eine Temperatur hinweist. In diesem Fall kann das Bestimmen der Funktionsfähigkeit der Füllstandssensorik 30 ferner ein Auswerten des vierten Signals umfassen. Dabei kann zum Beispiel die Flüssigkeitstemperatur sowie der Gefrierpunkt der betrachteten Flüssigkeit berücksichtigt werden, um festzustellen, ob eine gefrorene oder teilgefrorene Flüssigkeit eine Bewegung der Flüssigkeit in dem Behälter 40 verhindert oder behindert.Additionally or alternatively, the method 100 furthermore receiving a fourth signal from the temperature sensor system 74 include (not in 9 shown), which indicates a temperature. In this case, the functionality of the level sensors can be determined 30th further comprise evaluating the fourth signal. For example, the liquid temperature and the freezing point of the liquid under consideration can be taken into account in order to determine whether a frozen or partially frozen liquid is causing the liquid to move in the container 40 prevented or hindered.

Das Empfangen des dritten Signals und zusätzlich oder alternativ dazu des vierten Signals kann gleichzeitig, in beliebiger Reihenfolge und auch zeitlich fortlaufend bezüglich der beiden Schritte 110 und 120 durchgeführt werden.The reception of the third signal and additionally or alternatively the fourth signal can be simultaneous, in any order and also continuously over time with respect to the two steps 110 and 120 be performed.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 2019/105628 A1 [0005]

Claims

Method (100) for determining the functionality of a level sensor system (30) which is designed to monitor a liquid level in a container (40), the container (40) being designed to be moved, and wherein a motion sensor system (64) makes movements of the container (40) is able to detect, the method (100) comprising the steps - Receiving (110) a first signal from the movement sensor system (64) which indicates a change in movement of the container (40) during a specific period of time; - Receiving (120) a second signal from the level sensor system (30), which indicates a behavior of the liquid level over time during the specific period of time; and - Determination (130) of a functionality of the fill level sensor system (30) by evaluating at least the first signal and the second signal in such a way that the time behavior of the liquid level with regard to the change in movement is checked for plausibility.

Method (100) according to Claim 1 wherein, in order to check the plausibility of the behavior over time of the liquid level with respect to the change in movement, it is determined whether a change in movement detected at a specific point in time is associated with a change in the liquid level at the specific point in time.

Method (100) according to Claim 2 , an inadequate functionality of the fill level sensor system (30) being determined if the detected change in movement is not accompanied by any change in the liquid level.

Method (100) according to one of the preceding claims, a distinction being made between defective functionality of the filling level sensor system (30) and an emptied container (40).

Method (100) according to the Claim 3 and 4th wherein an emptied container (40) is determined if the detected change in movement is not accompanied by a change in the liquid level and, in addition, a change in the liquid level was detected less than a defined error tolerance time.

Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the second signal indicates a temporal fluctuation of the liquid level by a level value.

Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the first signal indicates an acceleration of the container (40) or a continuously determined speed of the container (40).

Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the first signal indicates the change in movement in or against a direction of movement or perpendicular to the direction of movement.

Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the level sensor system (30) comprises a float (50) and the second signals indicate a time behavior of a position of the float (50) in the container (40).

Method (100) according to Claim 9 wherein the float (50) cooperates with a guide (52) for the float (50) in such a way that tilting the container (40) has essentially no effect on the monitoring of the liquid level.

Method (100) according to Claim 10 , wherein the guide (52) is arranged centrally in the container (40).

The method (100) according to any one of the preceding claims, further comprising Receiving a third signal from an inclination sensor system (70) which indicates an inclination of the container (40), wherein determining the functionality of the filling level sensor system (30) further includes evaluating the third signal; and or Receiving a fourth signal from a temperature sensor system (74), which indicates a temperature, wherein determining the functionality of the fill level sensor system (30) further includes evaluating the fourth signal.

Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the container (40) is arranged in a vehicle and wherein the first signal that is received by the movement sensor system (64) relates to the entire vehicle including the container (40).

Method (100) according to Claim 13 , with a warning and / or emergency measure being initiated for the vehicle when a defective functionality of the filling level sensor system (30) is determined.

Device for checking the functionality of a level sensor system (30) which is designed to monitor a liquid level in a container (40), the container (40) being designed to be moved, and wherein a movement sensor system (64) moves the container ( 40) is able to detect, the device comprising - a first interface (62) which is designed to receive (110) at least one first signal of the motion sensor system (64) which is based on a Indicates a change in movement of the container (40) during a certain period of time; - A second interface (66) which is designed to receive (120) at least one second signal from the fill level sensor system (30), which indicates a behavior of the liquid level over time during the specific period of time; and - a processor (60) which is designed to determine (130) a functionality of the fill level sensor system (30) by evaluating at least the first signal and the second signal in such a way that the time behavior of the liquid level with regard to the change in movement is checked for plausibility.

Device according to Claim 15 , formed, the method (100) according to one of the Claims 2 until 14th perform.

A system comprising: an apparatus according to Claim 15 or 16 , a container (40); a level sensor system (30) comprising: at least one guide (52) which is rigidly attached to the container (40); at least one float (50) guided by the guide (52); and at least one sensor element (54) which is able to determine movements of the swimmer (50) in a positionally precise manner.

System according to Claim 17 wherein the filling level sensor system (30) is arranged in a longitudinal acceleration-neutral line in the container (40) and / or wherein the filling level sensor system (30) is arranged in a transverse acceleration-neutral line in the container (40).

System according to one of the Claims 17 and 18th wherein the container (40) has formations which promote movements of a liquid in the container (40) when the container (40) is dynamically excited.

System according to Claim 19 , wherein the formations are surge reinforcing baffles.