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Die Erfindung betrifft ein Überwachungssystem zum Überwachen einer Waschflüssigkeitsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, welches eine Sensoreinrichtung zum Ermitteln zumindest eines Füllstands von in einem Behälterinnenraum eines Behälters der Waschflüssigkeitsvorrichtung bevorrateter Waschflüssigkeit umfasst. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Kraftfahrzeug mit einem Überwachungssystem sowie ein Verfahren zum Überwachen einer Waschflüssigkeitsvorrichtung.
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Um auch bei starker Verschmutzung von Fahrzeugscheiben oder von Scheinwerfern während der Fahrt eines Kraftfahrzeugs einen ausreichend hohen Überblick über das Verkehrsgeschehen für Fahrzeuginsassen zu gewährleisten, werden bekanntermaßen Waschflüssigkeitsvorrichtungen eingesetzt, welche einen Behälter umfassen, in deren Behälterinnenraum Waschflüssigkeit bevorratet ist. Die Waschflüssigkeit kann bei Bedarf beispielsweise der zu reinigenden Windschutzscheibe zugeführt und beispielsweise durch jeweilige Wischerblätter von Scheibenwischern zur Reinigung der Windschutzscheibe verteilt werden. Derartige Waschflüssigkeitsvorrichtungen weisen häufig einen Niveaugeber auf, welche ab einem gewissen, im Behälterinnenraum erreichten Füllstand (Flüssigkeitsstand) ein Signal auslöst, und den Fahrzeuginsassen (Benutzer) informiert, wenn Waschflüssigkeit nachzufüllen ist. Um ein Einfrieren der Waschflüssigkeit bei niedrigen Umgebungstemperaturen zu vermeiden, wird der Waschflüssigkeit zudem Frostschutzmittel zugesetzt.
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Die
EP 3 115 753 A1 beschreibt ein System und ein Verfahren zur nichtintrusiven und kontinuierlichen Füllstandmessung einer Flüssigkeit, wobei die Flüssigkeit von einer festen Wand eines Gefäßes umschlossen ist. Das System umfasst einen Ultraschallsender zum Erzeugen einer Ultraschallwelle und zum Emittieren derselben in die Gefäßwand, einen Ultraschallempfänger zum Empfangen der Ultraschallwelle durch die Gefäßwand und wenigstens eine elektronische Steuer- und Datenverarbeitungseinheit zum Steuern des Betriebs des Senders und des Empfängers und zum Bestimmen des Flüssigkeitspegels aus einer Flugzeit der Ultraschallwelle.
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Aus der
DE 100 62 165 A1 ist eine Vorrichtung zum Bestimmen des Gehalts an Frostschutzmittel von wässrigen Lösungen mittels in einer Kammer angeordneten Auftriebskörpern bekannt. Die Auftriebskörper sind jeweils über einen mechanischen Hebel drehbar gelagert, wobei jedem Hebel ein elektrischer Schalter zugeordnet ist, der entsprechend der Hebelstellung durch den Hebel betätigbar ist. Über die Schalter sind Widerstände einer Widerstandskette überbrückbar, wobei die Widerstandskette mit einer Anzeigeeinheit verbunden ist, die einen dem erfassten Widerstandswert zugeordneten Gehalt an Frostschutzmittel anzeigt.
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Die
DE 195 33 628 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung sowie ein Verfahren zur Messung der Konzentration von Gefrierschutzmittel in der Kühlflüssigkeit eines PKWs, wobei die Dielektrizitätskonstante des Gefrierschutzmittels gemessen wird.
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Aus der
DE 103 18 752 A1 ist eine Anordnung zur Messung einer Konzentration eines gefrierpunktvermindernden Mittels in einem Wassergemisch bekannt. Hierbei ist ein Messelement vorgesehen, welches in das Wassergemisch direkt oder indirekt eintauchbar ist, wobei das Messelement ein elektronischer, temperaturunabhängiger Widerstand ist, dessen Messbereich angepasst ist an die spezifische Wärmekapazität des Wassergemisches.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Überwachungssystem, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine besonders ausfallsichere, exakte Bestimmung eines Füllstands von Waschflüssigkeit ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Überwachungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Überwachungssystem zum Überwachen einer Waschflüssigkeitsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, welches eine Sensoreinrichtung zum Ermitteln zumindest eines Füllstands von in einem Behälterinnenraum eines Behälters der Waschflüssigkeitsvorrichtung bevorrateter Waschflüssigkeit umfasst, wobei die Waschflüssigkeit ein Wasser-Frostschutzmittel-Gemisch ist.
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Dabei umfasst die Sensoreinrichtung zumindest einen ersten Sensor, wel-I cher dazu ausgebildet ist, zum Ermitteln des Füllstands wenigstens ein von der Sensoreinrichtung emittiertes und an einer Phasengrenze zwischen der Waschflüssigkeit und an die Waschflüssigkeit angrenzender Atmosphäre reflektiertes erstes Sensorsignal zu empfangen. Dies ist von Vorteil, durch das Ermitteln des Füllstands anhand der Reflexion des ersten Sensorsignals an der Phasengrenze dementsprechend auf eine mechanische Bestimmung des Füllstands, beispielsweise durch den Füllstand anzeigende Schwimmkörper, verzichtet werden kann. Dadurch ist die Sensoreinrichtung insgesamt besonders ausfallsicher, da ein ausschließlich signalbasiertes, insbesondere berührungsloses Ermitteln des Füllstands erfolgen kann. Somit entfallen beispielsweise bei mechanischen Systemen bekannte Störungen, zu welchen beispielsweise ein Klemmen solcher mechanischer Systeme gehören kann.
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Der erste Sensor kann bevorzugt zur mittigen Anordnung zwischen einander gegenüberliegenden, von einem Behälterbodenwandbereich verschiedenen, Behälterseitenwandbereichen ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann der erste Sensor mittig zwischen einander gegenüberliegenden Behälterseitenwänden, welche von einer Behälterbodenwand verschieden sind, angeordnet sein. Dies ist von Vorteil, da hierdurch auch beispielsweise bei schräg stehendem Kraftfahrzeug eine exakte Bestimmung des Füllstands der Waschflüssigkeit ermöglicht ist. Unter der Behälterbodenwand ist dabei der in Wirkrichtung der Schwerkraft unterste Wandbereich des Behälters zu verstehen.
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Der erste Sensor kann vorzugsweise zum Emittieren und Empfangen des ersten Sensorsignals ausgebildet sein. Dadurch kann das Emittieren und Empfangen auf besonders engem Bauraum erfolgen und insbesondere auf von dem ersten Sensor verschiedene Sendeeinheiten zum Aussenden des ersten Sensorsignals verzichtet werden.
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Unter dem Begriff „Atmosphäre“ ist im Rahmen der Erfindung ein gasförmiges Medium, insbesondere Luft zu verstehen, welche sich entgegen der Wirkrichtung der Schwerkraft oberhalb der Waschflüssigkeit befindet.
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Der erste Sensor kann beispielsweise ein Lichtsensor sein und das erste Sensorsignal dementsprechend ein Lichtsignal. Dies ist von Vorteil, da ein Lichtsensor eine besonders schnelle Bestimmung des Füllstands ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung ist das Überwachungssystem dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von prognostizierten Umgebungsbedingungen entlang einer für eine Fahrt des Kraftfahrzeugs geplanten Fahrtroute einen Nachfüllbedarf an zumindest einer Komponente der Waschflüssigkeit zu bestimmen und ein den Nachfüllbedarf der zumindest einen Komponente der Waschflüssigkeit charakterisierendes Nachfüllsignal auszugeben. Dies ist von besonderem Vorteil, da durch das Nachfüllsignal beispielsweise angegeben und damit darauf hingewiesen werden kann, dass zumindest die eine Komponente nachzufüllen ist, um ein für die prognostizierten Umgebungsbedingungen besonders günstiges Mischungsverhältnis bzw. einen für die Fahrt des Kraftfahrzeugs entlang der geplanten Fahrtroute ausreichenden Füllstand der Waschflüssigkeit einzustellen.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der erste Sensor ein Ultraschallsensor. Dies ist von Vorteil, da ein Ultraschallsensor eine besonders exakte Ermittlung eines Abstands zu einem Objekt (hier: Füllstand) unabhängig von dessen Oberflächeneigenschaften und/oder Farbgebung bzw. Trübung ermöglicht. Dementsprechend ist der Ultraschallsensor besonders geeignet um das an der Phasengrenze reflektierte, erste Sensorsignal als Schallsignal (Ultraschallsignal) zu empfangen, und hierdurch den Füllstand zu ermitteln.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der erste Sensor zur Anordnung außerhalb des Behälters der Waschflüssigkeitsvorrichtung ausgebildet. Dies ist von Vorteil, da hierdurch auf eine Benetzung bzw. Umspülung des ersten Sensors durch die Waschflüssigkeit verzichtet werden kann. Dadurch entfällt ein aufwändiges Abdichten des ersten Sensors gegenüber einem Flüssigkeitseintritt.
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Der erste Sensor kann insbesondere in dessen bestimmungsgemäßer Einbaulage zur Anordnung außerhalb des Behälters der Waschflüssigkeitsvorrichtung ausgebildet sein. Dies ist von Vorteil, da der erste Sensor somit besonders leicht an einer Waschflüssigkeitsvorrichtung nachgerüstet werden kann. Der erste Sensor kann insbesondere zur Anordnung in Schwerkraftrichtung unterhalb des Behälters der Waschflüssigkeitsvorrichtung ausgebildet sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Überwachungssystem zumindest ein Rohrelement zur zumindest bereichsweisen Anordnung in dem Behälterinnenraum, wobei das Rohrelement dazu ausgebildet ist, in dessen Rohrinnenraum eine fahrzeugbetriebsbedingte Bewegung der Phasengrenze zumindest im Wesentlichen zu unterbinden, und wobei der erste Sensor zur in Längserstreckungsrichtung des zumindest einen Rohrelements überlappenden Anordnung mit dem Rohrelement ausgebildet ist, um das an der Phasengrenze in dem Rohrinnenraum reflektierte erste Sensorsignal zu empfangen. Dies ist von Vorteil, da durch die überlappende Anordnung des Rohrelements und des ersten Sensors eine besonders exakte Ermittlung des Füllstands selbst bei fahrzeugbetriebsbedingten Bewegungen der Waschflüssigkeit ermöglicht ist. Durch das Rohrelement kann also eine Beruhigung der Waschflüssigkeit auch bei starken betriebsbedingten Bewegungen (Bremsen, Beschleunigen, Kurvenfahrt) des Kraftfahrzeugs erfolgen. Dadurch kann eine besonders hohe Qualität der Ermittlung des Füllstands selbst bei starken, derartigen Bewegungen erzielt werden.
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Unter dem Ausdruck „im Wesentlichen zu unterbinden“ ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass zumindest eine Beruhigung der Waschflüssigkeit im Rohrinnenraum dahingehend bewirkt werden kann, dass der Waschflüssigkeit in dem Rohrinnenraum eine geringere Bewegung gestattet wird, als in anderen Bereichen des Behälterinnenraums, welche sich außerhalb des Rohrinnenraums befinden.
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Der erste Sensor kann insbesondere mit einer Rohrlängsachse des Rohrelements zumindest im Wesentlichen oder vollständig fluchten. Dadurch ist das erste Sensorsignal dementsprechend zumindest im Wesentlichen entlang der Rohrlängsachse und damit in einem hinsichtlich von fahrzeugbetriebsbedingten Bewegungseinflüssen besonders beruhigten Bereich emittierbar bzw. reflektierbar, wodurch ein besonders genaues Ermitteln des Füllstands erfolgen kann. Die Rohrlängsachse des Rohrelements kann hierbei in Fahrzeughochrichtung des Kraftfahrzeugs orientiert sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Überwachungssystem wenigstens eine Übermittlungsvorrichtung zum Übermitteln des Nachfüllsignals an ein Endgerät, insbesondere ein Mobiltelefon. Dies ist von Vorteil, da hierdurch ein besonders frühzeitiges Informieren des Fahrers, beispielsweise über einen zu geringen Füllstand, ermöglicht ist. Die Übermittlungsvorrichtung kann auch zum Empfangen von Signalen ausgebildet sein.
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So kann beispielsweise ein Fahrer des Kraftfahrzeugs durch Übertragung des Nachfüllsignals an ein mobiles Endgerät, wie beispielsweise ein Smartphone darüber informiert werden, dass als die prognostizierten Umgebungsbedingungen beispielsweise Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes auf der geplanten Fahrtroute zu erwarten sind und dementsprechend als die Komponente beispielsweise Frostschutzmittel, insbesondere Alkohol, nachzufüllen ist, sofern die momentane Konzentration der Komponente in der Waschflüssigkeit nicht ausreicht, um einem Einfrieren der Waschflüssigkeit entgegenzuwirken.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Sensoreinrichtung zum Bestimmen des Nachfüllbedarfs der zumindest einen Komponente der Waschflüssigkeit wenigstens einen Temperatursensor zum Ermitteln einer Flüssigkeitstemperatur der Waschflüssigkeit sowie zumindest einen zweiten Sensor, mittels welchem eine Schallgeschwindigkeit wenigstens eines, von der Sensoreinrichtung durch die Waschflüssigkeit emittierten zweiten Sensorsignals ermittelbar ist. Dies ist von Vorteil, da anhand der Flüssigkeitstemperatur der Waschflüssigkeit sowie der Schallgeschwindigkeit des durch die Waschflüssigkeit emittierten, zweiten Sensorsignals die Dichte der Waschflüssigkeit auf besonders einfache und exakte Weise bestimmt werden kann.
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Aus der Dichte kann wiederum besonders einfach die Konzentration zumindest der einen Komponente der Waschflüssigkeit ermittelt werden. Hierzu können in einem Datenspeicher der Waschflüssigkeitsvorrichtung oder der Sensoreinrichtung eine Mehrzahl an Dichtewerten gespeichert sein, welchen eine jeweilige Konzentration der zumindest einen Komponente der Waschflüssigkeit zugeordnet sein kann.
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Durch Vergleich der ermittelten Dichte mit den gespeicherten Dichtewerten ist die Konzentration der zumindest einen Komponente der Waschflüssigkeit bestimmbar.
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Der zweite Sensor kann bevorzugt zum Ermitteln der Schallgeschwindigkeit des durch die Sensoreinrichtung durch die Waschflüssigkeit emittierten und an einem Behälterseitenwandbereich reflektierten, zweiten Sensorsignals ausgebildet sein. Durch die Reflexion des zweiten Sensorsignals kann eine besonders große Lauflänge dieses Sensorsignals innerhalb der Waschflüssigkeit zurückgelegt werden und damit das Ermitteln der Schallgeschwindigkeit besonders genau erfolgen. Der Behälterseitenwandbereich ist bevorzugt von einem Behälterbodenwandbereich und von einem Behälterdeckelbereich verschieden.
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Der zweite Sensor kann vorzugsweise zum Emittieren und Empfangen des zweiten Sensorsignals ausgebildet sein. Dadurch kann das Emittieren und Empfangen auf besonders engem Bauraum erfolgen und insbesondere auf von dem zweiten Sensor verschiedene Sendeeinheiten zum Aussenden des zweiten Sensorsignals verzichtet werden.
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Bevorzugt ist der zweite Sensor ein Ultraschallsensor. Dies ist von Vorteil, da ein Ultraschallsensor eine besonders exakte Ermittlung eines Abstands zu einem Objekt (hier: Füllstand) unabhängig von dessen Oberflächeneigenschaften und/oder Farbgebung bzw. Trübung ermöglicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Sensor zur Anordnung außerhalb des Behälters der Waschflüssigkeitsvorrichtung ausgebildet. Dies ist von Vorteil, da hierdurch auf eine Benetzung bzw. Umspülung des zweiten Sensors durch die Waschflüssigkeit verzichtet werden kann. Dadurch entfällt ein aufwändiges Abdichten des zweiten Sensors gegenüber einem Flüssigkeitseintritt.
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Der zweite Sensor kann insbesondere in dessen bestimmungsgemäßer Einbaulage zur Anordnung außerhalb des Behälters der Waschflüssigkeitsvorrichtung ausgebildet sein. Dies ist von Vorteil, da der zweite Sensor somit besonders leicht an einer Waschflüssigkeitsvorrichtung nachgerüstet werden kann. Der zweite Sensor kann insbesondere zum Empfangen des sich zumindest im Wesentlichen horizontal ausbreitenden, zweiten Sensorsignals ausgebildet sein.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Überwachungssystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Bei einem derartigen Kraftfahrzeug ist eine besonders ausfallsichere, exakte Bestimmung des Füllstands der Waschflüssigkeit ermöglicht.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Waschflüssigkeitsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs mittels eines Überwachungssystems gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, bei welchem mittels der Sensoreinrichtung zumindest der Füllstand der Waschflüssigkeit ermittelt und zumindest ein den Füllstand charakterisierendes Signal ausgegeben wird. Das den Füllstand charakterisierende Signal, welches auch als Füllstandsignal oder als Nachfüllsignal bezeichnet werden kann, kann basierend auf dem ersten Sensorsignal übermittelt werden. Wird also anhand des ersten Sensorsignals festgestellt, dass der Füllstand unterhalb eines Soll-Füllstands liegt, so kann das charakterisierende Signal beispielsweise über eine Übermittlungsvorrichtung des Überwachungssystems ausgegeben werden. Dieses Signal kann beispielsweise an ein Smartphone übermittelt werden, um dem Fahrer des Kraftfahrzeugs anzuzeigen, dass ein Nachfüllbedarf an Waschflüssigkeit und zusätzlich oder alternativ an zumindest einer Komponente der Waschflüssigkeit besteht.
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Die Ausführungen zu einem der Aspekte der Erfindung, insbesondere zu einzelnen Merkmalen dieses Aspektes, gelten entsprechend auch analog für die anderen Aspekte der Erfindung und umgekehrt.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Überwachungssystems beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Waschflüssigkeitsvorrichtung, welche ein Überwachungssystem umfasst.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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Die Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 100 welches eine Waschflüssigkeitsvorrichtung 20 sowie ein Überwachungssystem 10 zum Überwachen der Waschflüssigkeitsvorrichtung 20 umfasst.
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Allgemein kann die Waschflüssigkeitsvorrichtung 20 das Überwachungssystem 10 umfassen. Die Waschflüssigkeitsvorrichtung 20 umfasst einen Behälter 60 mit einem Behälterinnenraum 62, in welchem Waschflüssigkeit 64 bevorratet ist. Bei der Waschflüssigkeit 64 handelt es sich vorliegend um ein Gemisch aus mehreren Komponenten, zu welchen Frostschutzmittel, Wasser und Reinigungsmittel gehören können. Das Frostschutzmittel kann in Form von Alkohol vorliegen.
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In der Fig. ist ein auf das Kraftfahrzeug 100 bezogenes Koordinatensystem angegeben, welches durch eine Fahrzeuglängsrichtung x, durch eine Fahrzeugquerrichtung y sowie durch eine Fahrzeughochrichtung z des Kraftfahrzeugs 100 definiert ist. Die Fahrzeuglängsrichtung x entspricht vorliegend allgemein einer Längserstreckungsrichtung der Waschflüssigkeitsvorrichtung 20. Die Fahrzeugquerrichtung y entspricht vorliegend allgemein einer Quererstreckungsrichtung der Waschflüssigkeitsvorrichtung 20. Die Fahrzeughochrichtung z entspricht vorliegend allgemein einer Hocherstreckungsrichtung der Waschflüssigkeitsvorrichtung 20.
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Das Überwachungssystem 10 umfasst eine Recheneinrichtung 12 sowie eine signalübertragend mit der Recheneinrichtung 12 gekoppelte Sensoreinrichtung 30. Die Sensoreinrichtung 30 dient zum Ermitteln eines Füllstands 70 der in dem Behälterinnenraum 62 bevorrateten Waschflüssigkeit 64.
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Die Sensoreinrichtung 30 umfasst vorliegend einen, als Ultraschallsensor ausgebildeten, ersten Sensor 40, welcher dazu ausgebildet ist, zum Ermitteln des Füllstands 70 wenigstens ein von dem ersten Sensor 40 emittiertes und an einer Phasengrenze zwischen der Waschflüssigkeit 64 und an die Waschflüssigkeit 64 angrenzender Atmosphäre 66 reflektiertes erstes Sensorsignal 42 in Form eines ersten Schallsignals zu empfangen. Der Füllstand 70 entspricht dabei der Phasengrenze. Bei der Atmosphäre 66 handelt es sich vorliegend um in dem Behälterinnenraum 62 in Hocherstreckungsrichtung oberhalb der Waschflüssigkeit 64 und damit oberhalb des Füllstands 70 befindlicher Luft.
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Die Fig. zeigt zudem, dass der erste Sensor 40 in dessen bestimmungsgemäßer Einbaulage außerhalb des Behälters 60 angeordnet ist. Der erste Sensor 40 kann allgemein in Fahrzeughochrichtung z und damit in Hocherstreckungsrichtung des Behälters 60 unterhalb des Behälters 60 angeordnet sein, wie in der Fig. gezeigt ist. Die Hocherstreckungsrichtung ist entlang der Wirkrichtung der Schwerkraft orientiert. Vorliegend befindet sich ein Behälterbodenwandbereich 61 zwischen dem ersten Sensor 40 und der Waschflüssigkeit 64.
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Der erste Sensor 40 ist in Hocherstreckungsrichtung ausgerichtet, sodass sich das emittierte, bzw. an der Phasengrenze (Füllstand 70) reflektierte, erste Sensorsignal 42 (Ultraschallsignal) ebenfalls in Hocherstreckungsrichtung ausbreitet.
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Das Überwachungssystem 10 umfasst des Weiteren ein Rohrelement 80, welches in dem Behälterinnenraum 62 angeordnet ist. Das Rohrelement 80 ist vorliegend an einander gegenüberliegenden Rohrenden geöffnet, sodass sich eine Durchgangsöffnung durch das Rohrelement 80 erstreckt. Dadurch stellt sich in einem Rohrinnenraum 82 des Rohrelements 80, ebenso wie im übrigen Behälterinnenraum 62 der Füllstand 70 (Phasengrenze) ein.
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Durch das Rohrelement 80 können fahrzeugbetriebsbedingte Bewegungen der Phasengrenze, beispielsweise beschleunigungsbedingte oder verzögerungsbedingte Bewegungen, zumindest im Wesentlichen unterbunden werden.
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Der erste Sensor 40 ist vorliegend in Fahrzeughochrichtung z des Kraftfahrzeugs 100 und damit auch in Hocherstreckungsrichtung des Rohrelements 80 überlappend mit letzterem angeordnet, um das an der Phasengrenze in dem Rohrinnenraum 82 reflektierte erste Sensorsignal 42 zu empfangen.
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Das Überwachungssystem 10 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von prognostizierten Umgebungsbedingungen entlang einer für eine Fahrt des Kraftfahrzeugs 100 geplanten Fahrtroute einen Nachfüllbedarf an zumindest einer Komponente der Waschflüssigkeit 64 zu bestimmen und ein den Nachfüllbedarf der zumindest einen Komponente der Waschflüssigkeit 64 charakterisierendes Nachfüllsignal 92 auszugeben. Vorliegend handelt es sich bei dieser Komponente um das Frostschutzmittel. Bei den prognostizierten Umgebungsbedingungen kann es sich beispielsweise um Wetterbedingungen handeln, welche auf der geplanten Fahrtroute zu erwarten sind.
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Um den Nachfüllbedarf des Frostschutzmittels zu bestimmen umfasst die Sensoreinrichtung 30 einen in der Nähe des Behälterbodenwandbereichs 61 angeordneten Temperatursensor 54 sowie einen zweiten Sensor 50, welcher ebenso wie der erste Sensor 40 als Ultraschallsensor ausgestaltet ist. Der Temperatursensor 54 und der zweite Sensor 50 sind signalübertragend mit der Recheneinrichtung 12 gekoppelt.
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Während durch den Temperatursensor 54 eine Flüssigkeitstemperatur der Waschflüssigkeit 64 ermittelt wird, wird durch den zweiten Sensor 50 eine Schallgeschwindigkeit eines, von dem zweiten Sensor 50 durch die Waschflüssigkeit 64 emittierten zweiten Sensorsignals 52 ermittelt. Aus der Flüssigkeitstemperatur und der Schallgeschwindigkeit wird mittels der Recheneinrichtung 12 die momentane Dichte der Waschflüssigkeit 64 und aus der Dichte wiederum die Konzentration des Frostschutzmittels in der Waschflüssigkeit 64 ermittelt. Hierzu wird die ermittelte, momentane Dichte der Waschflüssigkeit 64 mit in einem Datenspeicher der Recheneinrichtung 12 gespeicherten Dichtewerten verglichen. Jeweils einem dieser Dichtewerte kann eine jeweilige Konzentration des Frostschutzmittels in der Waschflüssigkeit 64 zugeordnet sein.
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Der zweite Sensor 50 ist außerhalb des Behälters 60 der Waschflüssigkeitsvorrichtung 20 angeordnet. Der zweite Sensor 50 ist ebenfalls in der Nähe des Behälterbodenwandbereichs 61 angeordnet und zumindest im Wesentlichen in Längserstreckungsrichtung (Fahrzeuglängsrichtung x) ausgerichtet.
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Dadurch emittiert der zweite Sensor 50 das zweite Sensorsignal 52 durch einen ersten Behälterseitenwandbereich 63 des Behälters 60, sowie durch die Waschflüssigkeit 64. Das zweite Sensorsignal 52 breitet sich dementsprechend in Längserstreckungsrichtung x durch die Waschflüssigkeit 64 hindurch aus und wird an einem, dem ersten Behälterseitenwandbereich 63 gegenüberliegenden, zweiten Behälterseitenwandbereich 65 reflektiert. Das an dem zweiten Behälterseitenwandbereich 65 reflektierte, zweite Sensorsignal 52 breitet sich nun wiederum (entgegen der Längserstreckungsrichtung x) durch die Waschflüssigkeit 64 aus und durchdringt wiederum den ersten Behälterseitenwandbereich 63, um von dem zweiten Sensor 50 empfangen zu werden. Die beiden Behälterseitenwandbereiche 63, 65 sind vorliegend parallel zueinander ausgerichtet.
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Um einen Benutzer (Fahrer) des Kraftfahrzeugs 100 über den momentanen Füllstand 70 und zusätzlich oder alternativ über den Nachfüllbedarf an Waschflüssigkeit 64 oder den Nachfüllbedarf des Frostschutzmittels zu informieren, umfasst das Überwachungssystem 10 eine Übermittlungsvorrichtung 90 zum Übermitteln eines Nachfüllsignals 92 an ein Endgerät 110, beispielsweise in Form eines Smartphones des Benutzers. Besteht ein Nachfüllbedarf des Frostschutzmittels oder der Waschflüssigkeit 64, so emittiert die Übermittlungsvorrichtung 90 das, den jeweiligen Nachholbedarf charakterisierende Nachfüllsignal 92, welches durch das Endgerät 110 (hier: Smartphone) empfangen wird.
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Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung der Füllstand 70 (Waschwasserstand) innerhalb des Behälters 60, welcher auch als Waschwasserbehälter bezeichnet werden kann, mittels der Sensoreinrichtung 30 ausfallsicher und exakt bestimmt werden kann, um beispielsweise einen autonomen Fahrbetrieb mittels des Kraftfahrzeugs 100 mit ausreichender Menge an Waschflüssigkeit 64 zu ermöglichen.
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Das Nachfüllsignal 92 kann dem Benutzer an dem mobilen Endgerät 110 als Nachfüllinformation, also als Aufforderung zum Nachfüllen der Waschflüssigkeit 64 oder des Frostschutzmittels, angezeigt werden. Zusätzlich oder alternativ zur Anzeige auf dem mobilen Endgerät 110 kann auch eine Anzeige durch fahrzeuginterne Anzeigesysteme des Kraftfahrzeugs 100 erfolgen. Zu diesen fahrzeuginternen Anzeigesystemen kann beispielsweise ein Display in einem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs 100 gehören.
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Mittels des zweiten Sensors 50 in Verbindung mit dem Temperatursensor 54 ist insgesamt eine Bestimmung der Dichte der Waschflüssigkeit 64 und damit eine Bestimmung des Anteils an Frostschutzmittel, also eine Bestimmung eines Alkoholgehalts in der Waschflüssigkeit 64 ermöglicht. Der Alkoholgehalt (Frostschutzmittelgehalt) bzw. der Nachfüllbedarf an Frostschutzmittel kann dem Benutzer ebenfalls durch Übermittlung des Nachfüllsignals 92 angezeigt werden.
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Durch die prognostizierten Umgebungsbedingungen charakterisierende Wetterdaten sowie durch die geplante Fahrtroute charakterisierende Navigationsdaten kann der Benutzer gewarnt werden, wenn eine unzureichende Menge an Frostschutzmittel für die geplante Fahrtroute in dem Behälter 60 (in dem Behälterinnenraum 62) vorhanden ist.
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Durch Berücksichtigung der Wetterdaten ist dem Benutzer die Möglichkeit gegeben vor Fahrtantritt der geplanten Fahrtroute beispielsweise auf prognostizierte, unterhalb des Gefrierpunktes sinkende Umgebungstemperaturen entlang der geplanten Fahrtroute zu reagieren, und einem drohenden Einfrieren der Waschflüssigkeit 64 durch Nachfüllen des Frostschutzmittels entgegenzuwirken.
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Durch das Überwachungssystem 10 kann ein aufwändiges Dosieren eines Frostschutzverhältnisses (Verhältnis zwischen Wasser und Alkohol in der Waschflüssigkeit 64) mittels eines Messbechers entfallen. Stattdessen kann mittels des Überwachungssystems 10 aufwandsarm beispielsweise über eine entsprechende Smartphone-App während eines Nachfüllvorgangs erkannt werden, bis zu welcher Umgebungstemperatur ein Schutz vor einem Einfrieren (Frostschutz) der Waschflüssigkeit 64 besteht.
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Insbesondere kann der Benutzer anhand des Nachfüllsignals 92 überwachen, dass nicht zu viel Frostschutzmittel (Alkohol) in der Waschflüssigkeit 64 enthalten ist und die Reinigungswirkung der Waschflüssigkeit 64 auch bei Salzverschmutzung optimal ist. Je mehr Frostschutzmittel (Alkohol) der Benutzer in den Behälterinnenraum 62 des Behälters 60 füllt, desto größer ist zwar ein Schutz gegen ein etwaiges Einfrieren der Waschflüssigkeit 64, desto geringer ist jedoch auch die Reinigungswirkung gegenüber Straßensalz, da die Löslichkeit von Salz in Frostschutzmittel (Alkohol) im Gegensatz zu Wasser nur sehr gering ist. Das Überwachungssystem 10 ermöglicht im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Systemen eine besonders bedarfsgerechte Dosierung des Frostschutzmittels.
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Das Überwachungssystem 10 weist mit der Sensoreinrichtung 30 einen Multi-Sensor auf, welcher mittels der Ultraschallsensoren (Sensoren 40, 50) und des Temperatursensors 54 neben der Ermittlung des exakten Wasserstands (Füllstand 70, Phasengrenze) der Waschflüssigkeit 64 auch die Ermittlung der Zusammensetzung der Waschflüssigkeit 64 ermöglicht.
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Alternativ zur Anordnung außerhalb des Behälters 60 kann der erste Sensor 40 auch in dem Behälterinnenraum 62 angeordnet und beispielsweise in den Rohrinnenraum 82 des Rohrelements 80 integriert sein, wenngleich dies in der Fig. nicht weiter dargestellt ist. Unabhängig von der Anordnung des ersten Sensors 40 können durch das Rohrelement 80 fahrzeugtypische (fahrzeugbetriebsbedingte) Bewegungen der Waschflüssigkeit 64 verringert werden, sodass derartige Bewegungen keinen oder einen lediglich geringen Einfluss auf die Qualität der Ermittlung des Füllstands 70 haben.
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Der erste Sensor 40 sendet das erste Sensorsignal 82 als Ultraschall aus, welcher an der Phasengrenze und damit an der Oberfläche der Waschflüssigkeit 64 reflektiert wird. Je nach der sich einstellenden Signallaufzeit des ersten Sensorsignals 82 kann der Füllstand 70 (Wasserstandshöhe) ermittelt werden.
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Das Rohrelement 80 kann beidseitig, also vorliegend oben und unten offen sein oder wahlweise auch mit seitlichen, in den Rohrinnenraum 82 mündenden Durchgangslöchern versehen sein, damit im Rohrelement 80 der gleiche Füllstand 70 vorherrscht, wie im übrigen Behälterinnenraum 62.
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Der ebenfalls als Ultraschallsensor ausgebildete, zweite Sensor 50 sendet das zweite Sensorsignal 52 auf den zweiten Behälterseitenwandbereich 65 und damit über einen konstanten Abstand. Dieser Abstand zwischen dem zweiten Sensor 50 und dem zweiten Behälterseitenwandbereich 65 ist bekannt, wodurch der zweiter Sensor 50 zur Kalibrierung des Überwachungssystems 10 herangezogen werden kann.
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Die Schallgeschwindigkeit in der Waschflüssigkeit 64 unterscheidet sich je nach der Konzentration des Frostschutzmittels (Alkohol) sowie der Flüssigkeitstemperatur der Waschflüssigkeit 64. Durch den in dem Behälterinnenraum 62 angeordneten Temperatursensor 54 kann somit der exakte Frostschutzmittelgehalt (Alkoholgehalt) in der Waschflüssigkeit 64 bestimmt werden.
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Ein besonderer Vorteil der Sensoreinrichtung 30 besteht darin, dass zumindest die beiden Ultraschallsensoren (Sensoren 40, 50) nicht im Behälterinnenraum 62 des Behälters 60 angebracht werden müssen. Somit sind keine anfälligen und teuren Abdichtungssysteme notwendig. Die Sensoreinrichtung 30 (Multi-Sensor) kann besonders aufwandsarm nachgerüstet, also als Zusatzoption zur den Behälter 60 umfassenden Waschflüssigkeitsvorrichtung 20 angeboten werden, ohne dass sich eine Behältervarianz in einer Baureihe des Kraftfahrzeugs 100 verdoppelt. Die Sensoren 40, 50 können allgemein durch eine Klebeverbindung und zusätzlich oder alternativ durch eine Clipverbindung aufwandsarm an dem Behälter 60 befestigt werden.