KR20170030531A

KR20170030531A - 탱크의 충전 상태를 결정하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20170030531A
Application number: KR1020177001220A
Authority: KR
Inventors: 소니 보수아; 셰이크 디우프; 마튜 듀프리에; 드니 메스메흐
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2017-03-17
Also published as: EP3169884B1; RU2017104524A; CN106537102A; WO2016008832A1; DE102014109843A1; RU2017104524A3; JP2017520772A; CN106537102B; US20170122789A1; US10386221B2; RU2692864C2; EP3169884A1

Abstract

본 발명은, 초음파 충전 상태 센서(3), 및 상기 초음파 충전 상태 센서(3)에 의해 송신되는 초음파를 반사하는 적어도 2개의 기준 표면(1, 2)을 포함하는 탱크(4)에서 액체의 충전 상태(17)를 결정하기 위한 방법으로서, 제1 기준 표면(1)은 제2 기준 표면(2) 아래에 배열된, 상기 방법에 관한 것이다. 방법 단계 a)에서, 액체 내 제1 측정 경로(5)에서 상기 초음파 충전 상태 센서로부터 상기 제1 기준 표면(1)까지 초음파의 제1 전파 속력(9)이 결정된다. 방법 단계 b)에서, 액체 내 제2 측정 경로(6)에서 상기 제1 기준 표면(1)으로부터 상기 제2 기준 표면(2)까지 초음파의 제2 전파 속력(10)이 결정된다. 단계 c)에서, 상기 초음파 충전 상태 센서(3)로부터 상기 탱크(4) 내 액체의 액체 레벨(7)까지 초음파의 전파 시간(8)이 측정된다. 단계 d)에서, 상기 제1 전파 속력(9) 또는 상기 제2 전파 속력(10)이 적어도 하나의 선택 기준(11, 12, 13)에 기초하여 선택된다. 이후 단계 e)에서, 상기 단계 c)에서 측정된 전파 시간(8)과, 상기 단계 d)에서 선택된 전파 속력(9, 10)을 사용하여 충전 상태(17)를 계산한다.

Description

탱크의 충전 상태를 결정하기 위한 방법{METHOD FOR DETERMINING THE FILL STATE IN A TANK}

본 발명은 탱크에서 액체의 레벨을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 특히 배기 가스를 클리닝하는 액체 첨가제를 저장하는 자동차의 탱크에서 액체의 레벨을 결정하는데 사용될 수 있다.

배기 가스를 클리닝하는 액체 첨가제를 포함하는 배기 가스 처리 디바이스를 갖는 자동차가 널리 사용되고 있다. 선택적 촉매 환원 방법(SCR 방법, SCR = Selective Catalytic Reduction)을 수행하는 배기 가스 처리 디바이스가 특히 빈번히 마주친다. 이 방법에서 배기 가스의 질소 산화물은 암모니아에 의해 질소, 물 및 CO₂와 같은 위험하지 않은 물질종으로 환원된다. 암모니아는 통상 자동차에 직접 저장되지 않고, 탱크에 저장될 수 있는 액체 첨가제의 형태로 저장된다. 배기 가스를 클리닝하는 이러한 액체 첨가제는 이후 이 목적을 위해 제공된 반응기 내에서 배기 가스 외부에서 암모니아로 변환되거나 또는 배기 가스 처리 디바이스에서 배기 가스 내에서 암모니아로 변환된다. 특히 빈번히, 요소수 용액(urea-water solution)이 액체 첨가제로 사용된다. 32.5 중량%의 요소 함량을 갖는 요소수 용액이 상표명 AdBlue(등록상표) 하에서 이용가능하다.

탱크에서 액체 첨가제 레벨에 관한 정보를 획득하는 것이 자주 필요하다. 이 레벨에 관한 정보는 탱크를 충전하는 적절한 시점을 결정하는데 사용될 수 있다. 나아가, 동작 동안 탱크가 완전히 바닥나는 일이 방지될 수 있다.

탱크에서 액체 첨가제의 레벨을 결정하기 위해 초음파 레벨 센서가 이미 제안되었다. 초음파 레벨 센서는 통상 초음파 송신 유닛과 초음파 수신 유닛을 포함한다. 상기 초음파 송신 유닛은 초음파를 송신하고, 이 초음파는 탱크 내 액체 표면에서 반사되고 거기서부터 초음파 레벨 센서로 리턴하고 초음파 레벨 센서의 초음파 수신 유닛에 의해 수신된다. 탱크 내 액체에서 초음파의 전파 속력은 알려져 있거나 또는 기준 측정으로 결정된다. 탱크에서 레벨은 초음파 레벨 센서로부터 액체 레벨까지 그리고 역으로 초음파 레벨 센서까지 초음파의 전파 시간, 및 액체에서 초음파의 전파 속력으로부터 연산된다.

초음파 레벨 센서의 장점은 임의의 이동 부분을 포함하지 않는다는 것이다. 나아가, 탱크 높이가 상이한 경우에도 초음파 레벨 센서에 의해 동일한 센서 설계로 탱크 내 레벨을 측정할 수 있다. 탱크 내 가능한 레벨에 대한 차이만이 평가 유닛에 저장되고 이 평가 유닛은 초음파 수신 유닛에 의해 수신된 초음파를 평가한다. 초음파 송신 유닛에 의해 방출되는 초음파로부터 유래하고, 예를 들어, 액체 표면에서 반사되고 나서 초음파 수신 유닛에 의해 수신되는 초음파는 또한 아래에서 신호 또는 응답 신호라고도 언급되고, 이 신호 또는 응답 신호는 초음파 수신 유닛 또는 초음파 레벨 센서에 의해 수신된다.

탱크에 초음파 레벨 센서를 배열하는 2개의 상이한 배열 방식이 알려져 있다. 알려진 배열에 따라, 초음파는 상부 점으로부터 탱크 내 액체 레벨까지 송신되고 거기서부터 역으로 초음파 레벨 센서까지 반사된다. 다른 알려진 배열에서, 초음파는 탱크의 바닥(floor)에 있는 초음파 레벨 센서로부터 액체를 거쳐 탱크 내 액체 레벨까지 송신되고, 액체 레벨에서 역으로 탱크의 바닥에 있는 초음파 레벨 센서로 반사된다.

액체에서 초음파의 전파 속력을 결정하기 위해 기준 측정이 수행될 수 있다는 것은 이미 앞서 설명되었다. 기준 측정을 위해 액체에서 알려진 측정 거리를 따라 초음파의 전파 시간을 결정하는 것이 알려져 있다. 측정 거리는 예를 들어 초음파를 반사하는 적어도 하나의 기준 표면에 의해 구현될 수 있다. 바람직하게는, 기준 표면의 위치 또는 2개의 기준 표면 사이의 거리는 정확히 알려진다. 액체에서 초음파의 진행 속력은 기준 표면까지 초음파의 전파 시간을 사용하여 결정되거나 또는 복수의(예를 들어 2개의) 기준 표면까지의 초음파의 전파 시간의 차이를 사용하여 결정된다.

이러한 기준 측정을 수행할 때 적어도 하나의 기준 표면에 의해 주어진 측정 거리는 액체 내에 완전히 배치되어야 하는 것이 문제이다. 이것은 특히 탱크에서 액체의 레벨과 충전 높이가 변하는 경우 문제된다. 그리하여 초음파의 진행 속력을 결정하기 위한 측정 거리는, 바람직하게는 탱크의 바닥부(bottom)에 가까이에서 수평이도록 기준 표면을 배열하는 것이 알려져 있다. 이에 의해 심지어 매우 낮은 레벨인 경우에도 전파 시간을 측정하는 것이 수행될 수 있는 것이 보장될 수 있다. 그런데 측정 거리를 수평으로 배열하는 것은 탱크의 바닥부에 상대적으로 큰 설치 공간을 차지한다는 단점이 있다.

이에 기초하여 본 발명의 목적은 설명된 기술적 문제를 해결하거나 적어도 완화하는 것이다. 특히, 초음파 센서로 탱크에서 액체의 레벨을 결정하는 특히 유리한 방법이 제시된다.

본 목적은 청구항 1의 특징에 따른 방법으로 달성된다. 상기 방법의 다른 유리한 실시예는 종속 청구항에 제시된다. 청구항에 개별적으로 언급된 특징은 임의의 기술적으로 의미 있는 방식으로 서로 조합될 수 있고 상세한 설명에 있는 설명 사항으로 보충되어, 상기 방법의 다른 변형 실시예가 제시될 수 있다.

본 발명은, 초음파 레벨 센서, 및 상기 초음파 레벨 센서에 의해 방출되는 초음파를 반사하는 적어도 2개의 기준 표면으로 탱크의 레벨을 결정하기 위한 방법으로서, 제1 기준 표면은 제2 기준 표면 아래에 배치되고, 상기 방법은, 다음 단계, 즉:

a) 상기 초음파 레벨 센서로부터 상기 제1 기준 표면까지 제1 측정 거리에 걸쳐 상기 액체에서 초음파의 제1 전파 속력을 결정하는 단계,

b) 상기 제1 기준 표면으로부터 상기 제2 기준 표면까지 제2 측정 거리에 걸쳐 상기 액체에서 초음파의 제2 전파 속력을 결정하는 단계,

c) 상기 초음파 레벨 센서로부터 상기 탱크 내 액체의 액체 레벨까지 초음파의 전파 시간을 측정하는 단계,

d) 적어도 하나의 선택 기준에 따라 상기 제1 전파 속력 또는 상기 제2 전파 속력을 선택하는 단계, 및

e) 단계 c)에서 측정된 전파 시간과 단계 d)에서 선택된 전파 속력으로 레벨을 연산하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.

상기 초음파 센서는 바람직하게는 상기 탱크의 바닥부에 배치되거나 또는 상기 탱크의 바닥부에 가까이 배치된다. 상기 초음파 레벨 센서는 바람직하게는 수직 위쪽으로 배향되어, 초음파가 상기 초음파 레벨 센서로부터 수직 위쪽으로 송신된다. 상기 제1 기준 표면과 상기 제2 기준 표면은 바람직하게는 상기 초음파 레벨 센서의 수직 위에 배치된다. 상기 초음파 레벨 센서는 바람직하게는 초음파를 방출하는 송신기 유닛과, 초음파를 수신하는 수신기 유닛을 포함하고, 상기 수신기 유닛은, 상기 송신기 유닛에 의해 방출되고 임의의 구조물(탱크에서 기준 표면, 액체 레벨 등)에서 반사된 초음파를 수신하도록 설계된다.

상기 방법의 단계 a), b) 및 c)는 바람직하게는 적어도 부분적으로 (동시에) 함께 수행된다. 특히 바람직하게는, 상기 초음파 레벨 센서는 초음파 형태의 신호를 송신한다. 이후 상기 초음파 레벨 센서는 송신된 초음파로부터 발생하는 3개의 반사된 응답 신호를 수신한다. 상기 제1 신호는 상기 제1 기준 표면에서 반사된 것으로 식별된다. 단계 a)는 상기 신호로 수행된다. 상기 제1 측정 거리의 길이는 알려져 있고, 상기 제1 전파 속력은, 상기 초음파의 방출과 상기 제1 응답 신호의 수신 사이의 시간 간격으로부터 연산될 수 있다. 상기 제2 응답 신호는, 초음파가 상기 제2 기준 표면에서 반사된 것으로 식별된다. 상기 제1 응답 신호와 상기 제2 응답 신호는 단계 b)에서 상기 제2 전파 속력을 결정하는데 사용된다. 상기 제2 전파 속력은, 상기 제1 응답 신호의 수신 시점과 상기 제2 응답 신호의 수신 시점 사이의 차이와, 상기 제2 측정 거리의 (알려진) 길이로부터 연산될 수 있다. 상기 제3 응답 신호는, 단계 c)를 수행하고 상기 레벨 센서로부터 상기 탱크 내 액체의 액체 레벨까지 초음파의 전파 시간을 결정하는데 사용된다. 상기 전파 시간은 상기 초음파를 송신하는 것과 상기 제3 응답 신호를 수신하는 것 사이의 시간 간격으로부터 유도된다.

단계 a), b) 및 c)는 또한 상이하게 (함께 또는 상이한 순서로) 수행될 수 있다. 여기서 설명된 단계 a), b) 및 c)의 설명 사항은 단지 예시를 위한 것으로 이해된다.

단계 d)에서 적어도 하나의 선택 기준에 따라 상기 제1 전파 속력 또는 상기 제2 전파 속력을 선택하는 것에 의해, 상기 제2 (상부) 기준 표면이 상기 탱크에서 액체 내에 배치되지 않고, 상기 탱크 내 액체 레벨이 상기 제1 기준 표면과 상기 제2 기준 표면 사이에 위치된 경우에도 탱크 내 (현재) 레벨을 결정할 수 있다. 특히, 상기 선택 기준은, 상기 탱크 내 액체 레벨이 상기 제2 기준 표면 아래에 있는 경우에도 레벨이 제1 전파 속력에 의해 결정될 수 있도록 한정된다. (제2 기준 표면을 초과하는) 더 높은 레벨에서, 상기 제2 전파 속력은 상기 레벨을 결정하기 위해 선택된다. 상기 제2 전파 속력은 상기 제1 전파 속력에 비해 상당히 더 정확히 결정될 수 있다는 장점을 제공한다. 이것은 상기 제1 기준 표면과 상기 제2 기준 표면 사이의 거리가 상기 초음파 레벨 센서와 상기 제1 기준 표면 사이의 거리보다 상당히 더 정확히 지정되기 때문이다. 이것은 특히 상기 제1 기준 표면과 상기 제2 기준 표면이 (공통) 교정 부품(calibration component) 상에 배치되는 것으로 인한 것이다. 이에 비해, 상기 초음파 센서는 상기 기준 표면과는 (별개의) 부품이어서, 상기 초음파 레벨 센서와 상기 제1 기준 표면 사이의 거리 공차는 상기 2개의 기준 표면 사이의 거리 공차보다 덜 정확하다. 상기 제1 전파 속력은 상기 제2 전파 속력에 비해 상기 제2 기준 표면 아래의 레벨에서도 결정될 수 있다는 장점을 제공한다.

상기 설명된 방법은 탱크 내 레벨이 심지어 낮은 경우에도 레벨을 신뢰성 있게 결정할 수 있음과 동시에 초음파 레벨 센서가 상기 탱크에 수직으로 배열되는 것을 보장할 수 있다. 이것은 상기 탱크의 바닥부에서 상기 레벨 센서의 공간 요구조건을 상당히 감소시킨다. 예를 들어, 상기 기준 표면을 갖는 수직으로 배열된 초음파 레벨 센서는 상기 탱크의 바닥에 있는 작은 개구에 장착될 수 있다. 이에 비해, 수평으로 배열된 기준 표면을 갖는 초음파 레벨 센서는 복잡한 끼워 맞춤을 요구하거나 및/또는 상기 측정 거리의 적어도 길이만큼 큰 직경을 갖는 개구를 탱크의 바닥부에 요구한다.

상기 방법은, 상기 초음파 레벨 센서가 상기 탱크 외부에 배치되고 상기 초음파 레벨 센서의 초음파가 상기 탱크 내 액체에 들어가기 전에 결합층을 통과하고, 여기서 상기 결합층은 탱크 벽(특히 탱크 벽의 세그먼트)을 포함하고, 상기 결합층에서 초음파의 전파 시간은 단계 a)에서 보정 인수(correction factor)로 고려되는 경우 특히 유리하다.

상기 초음파 레벨 센서는 바람직하게는 상기 액체와는 반대쪽 탱크 벽 쪽의 탱크 내측 외부에 배치된다. 바람직하게는, 상기 결합층은 상기 초음파 레벨 센서를 상기 탱크 벽에 결합시켜 초음파를 안내하는 상기 탱크 벽에 더하여 송신 수단을 포함한다. 상기 송신 수단은 예를 들어 상기 탱크 벽과 상기 초음파 센서 사이에 배치된 전도성 페이스트(conductive paste) 또는 전도성 패드(pad)를 포함할 수 있다. 상기 초음파는 통상 상기 탱크 내 액체에서의 속력과는 상이한 결합층 내 전파 속력을 가진다. 상기 결합층의 설계는 알려져 있으므로, 상기 결합층에서 초음파의 속력은 연산될 수 있고, 단계 a)에서 보정 인수로 고려될 수 있다. 상기 보정 인수는 바람직하게는 시간 차원을 가진다. 바람직하게는, 상기 초음파가 상기 결합층을 통과하는데 요구되는 시간은 실험적으로 결정되고, 이후 상기 설명된 방법을 수행하는 제어기에 상기 보정 인수 형태로 저장된다.

상기 방법은 또한 단계 d)에서 전파 속력을 선택할 때 상기 방법의 앞선 반복(preceding iteration) 동안 선택된 전파 속력을 고려하는 경우 유리하다.

상기 설명된 방법은 상기 탱크 내 액체의 레벨에 관한 현재 정보를 항상 제공하기 위하여 통상 (자동차의 동작 동안) 반복적으로 수행될 수 있다. 상기 방법에서 사용되고 결정된 파라미터(특히 선택된 전파 속력)는 자동차의 제어기에 각각 저장된다. 그리하여 상기 방법의 반복 동안 상기 방법의 이전의 반복 동안 결정된 파라미터에 액세스하는 것이 가능하다. 상기 방법의 이전의 반복 동안 선택된 전파 속력에 관한 정보는 적어도 하나의 선택 기준에 더하여 단계 c)에서 사용되어, 상기 전파 속력들 중 하나의 전파 속력을 선택할 수 있다. 예를 들어, 단계 d)에서 선택된 전파 속력이 변하는 옵션은 특정 조건이 존재하는 경우 비활성화될 수 있다. 여기서, 선택된 전파 속력이 변하는 것은 상기 방법을 수행할 때 상기 방법의 이전의 반복 동안 선택된 것과 상이한 (제1 또는 제2) 전파 속력이 선택되는 것을 의미한다. 예를 들어, 원리적으로 상기 제1 전파 속력을 선택한 것으로부터 상기 제2 전파 속력을 선택한 것으로 (역으로) 변하는 것이 방지될 수 있다. 이것은, 상기 제1 전파 속력을 한번 선택하기 위하여, 상기 방법의 후속 반복에서 상기 방법을 상기 제1 전파 속력으로 역으로 변하는 것이 가능하지 않다는 것을 의미한다. 추가적인 조건이 충족될 때, 상기 제2 전파 속력을 선택하는 것으로 (역으로) 변하는 것이 다시 구현될 수 있다.

예를 들어, 적어도 하나의 선택 기준에 의해 상기 탱크 내 레벨이 상기 제2 기준 표면 아래로 떨어진 것을 식별할 수 있기 때문에, 단계 d)에서 상기 제1 전파 속력이 선택되는 것으로 고려할 수 있다. 이것이 처음 경우라면, 상기 제1 전파 속력을 선택한 것이 메모리에 저장된다. 바람직하게는 상기 제1 전파 속력은 상기 탱크의 재충전이 수행되지 않는 동안 선택된 상태에 유지된다. 상기 적어도 하나의 선택 기준이 상기 제2 전파 속력으로 역으로 변하는 것을 실제 지정한다 하더라도, 상기 제1 전파 속력은 선택된 상태에 유지된다.

나아가, 상기 방법은, 연산된 레벨이 단계 e)에서 제1 선택 기준으로 사용되고, 레벨 제한값 아래 레벨에 대해서는 상기 제1 전파 속력이 선택되고, 레벨 제한값을 초과하는 레벨에 대해서는 상기 제2 전파 속력이 선택되는 경우 유리하다.

상기 레벨 제한값은 바람직하게는 상기 레벨 제한값을 초과하는 레벨에서 2개의 기준 표면이 상기 액체 내에 (신뢰성 있게) 배치되어, 상기 2개의 기준 표면 사이의 제2 측정 거리에 걸쳐 제2 전파 속력을 결정하는 것이 문제 없이 가능하도록 배열된다. 상기 레벨 제한값은 이에 따라 바람직하게는 상기 제2 기준 표면의 높이에 지정되거나, 또는 상기 제2 기준 표면을 약간 초과하는 높이에 지정된다. 상기 레벨 제한값 아래 레벨에서는, 바람직하게는 상기 제2 전파 속력으로 상기 레벨을 연산하는 것이 일어나서, 상기 레벨이 추가적으로 감소해도 상기 레벨을 결정하는 데 영향을 미치지 않는다.

나아가, 상기 방법은, 상기 제1 전파 속력과 상기 제2 전파 속력을 비교하는 것이 단계 d)에서 상기 제2 선택 기준으로 수행되고, 상기 제1 전파 속력과 상기 제2 전파 속력 사이의 속력 편차가 제한값을 초과하는 경우에는 상기 제1 전파 속력이 선택되는 경우 유리하다.

방출된 초음파에 응답하여 상기 초음파 레벨 센서의 수신기 유닛에 연속적으로 도달하는 3개의 응답 신호를 사용하여 상기 제1 전파 속력, 상기 제2 전파 속력 및 상기 전파 시간이 각각 결정된다는 것은 앞서 설명되었다. 상기 액체 레벨이 상기 제2 기준 표면 아래로 감소하면, 모든 초음파가 이미 상기 액체 레벨에서 반사되었기 때문에, 상기 제2 기준 표면에서 반사되는 초음파는 더 이상 없게 된다. 상기 제2 기준 표면은 이에 따라 상기 초음파 레벨 센서에는 보이지 않는다. 대신 상기 액체 레벨은 이것이 상기 제1 기준 표면 후에 방출된 초음파에 대한 제2 응답 신호를 생성하기 때문에 상기 제2 기준 표면인 것으로 고려된다. 이에 따라 상기 제2 기준 표면 아래 레벨에서는, 상기 제1 기준 표면에 대응하는 응답 신호와, 상기 제2 기준 표면에 속하는 것으로 상기 초음파 센서에 의해 해석되는 제2 응답 신호 사이에 상기 레벨 센서에 의해 결정된 전파 시간이 감소된다. 그 결과, 상기 제2 기준 표면 아래 레벨에서는 단계 b)에서 결정된 제2 전파 속력과 단계 a)에서 결정된 제1 전파 속력 사이에 편차가 일어난다. 단계 a) 및 b)에서 속력 측정 값이 부정확한 것으로 인해, 상기 제2 기준 표면을 초과하는 레벨에서도 두 전파 속력 간에 속력 편차가 일어난다. 상기 속력 차이는 있으나, 상대적으로 작다. 바람직하게는, 상기 속력 제한은 상기 제2 기준 표면 아래로 레벨이 감소하는 것에 의해 야기된 속력 차이만이 레코드되도록 한정된다.

상기 액체 레벨이 상기 제2 기준 표면 아래로 감소된 경우, 단계 c)에 적응된 절차가 통상 또한 필요하다. 특히, 상기 전파 시간을 결정하는데 방출된 초음파에 대한 제3 응답 신호를 사용하는 것이 더 이상 가능하지 않다. 오히려, 상기 액체 레벨이 상기 제2 기준 표면 아래인 경우 상기 액체 레벨에서 초음파가 반사된 것이 상기 초음파 레벨 센서에 의해 제2 응답 신호로 일반적으로 수신되기 때문에, 액체 레벨까지의 전파 시간을 결정하는데 제2 응답 신호가 사용되어야 한다.

상기 제1 선택 기준과 상기 제2 선택 기준은 모두 바람직하게는 상기 제1 전파 속력으로부터 상기 제2 전파 속력으로 변화시키는데 사용된다. 특히 바람직하게는, 두 선택 기준은 이 변화가 또한 실제 단계 d)에서 일어나도록 전파 속력의 대응하는 변화를 지정하여야 한다.

상기 제1 전파 속력으로부터 상기 제2 전파 속력으로 (역으로) 변화시키기 위해, 바람직하게는 아래에 설명된 추가적으로 더 다른 (제3) 선택 기준이 대응하는 변화를 지정하는 것이 필요하다.

상기 방법은, 단계 c)에서 측정된 전파 시간이 단계 d)에서 상기 제3 선택 기준으로 체크되고, 상기 측정된 전파 시간이 제2 기준 표면까지 전파 시간의 2배에 대응하는 시간 간격 밖에 있는 경우 상기 제2 전파 속력이 선택되지 않고, 상기 방법의 이전의 반복 동안 결정된 상기 제1 전파 속력이 선택되는 것이 특히 유리하다.

상기 초음파 레벨 센서에 의해 방출된 초음파에 대한 3개의 응답 신호를 사용하여 상기 제1 전파 속력, 상기 제2 전파 속력 및 상기 전파 시간을 각각 결정할 수 있는 것이 앞서 설명되었다. 상기 제2 선택 기준과 관련하여, 상기 액체 레벨이 상기 제2 기준 표면 아래인 경우, 이 경우에 상기 액체 레벨이 상기 제2 응답 신호를 생성하고, 상기 초음파를 완전히 반사하기 때문에, 상기 제2 기준 표면은 상기 초음파 센서에는 보이지 않을 수 있는 것이 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 이 경우에, 상기 액체 레벨인 것으로 에러 있게 해석될 수 있는 제3 응답 신호가 또한 존재한다. 상기 제3 응답 신호는 상기 탱크 내에서 초음파가 다수회 반사된 결과 발생한다. 특히 강한 응답 신호는, 초음파가 상기 액체 레벨에서 제일 먼저 반사된 후, 상기 탱크의 바닥부에서 반사되고 나서, 상기 액체 레벨에서 다시 반사되고, 이어서 상기 초음파 레벨 센서로 역으로 진행하는 것에 의해 생성되는 것으로 발견되었다. 상기 제3 응답 신호의 초음파는 이에 따라 상기 초음파 레벨 센서로부터 액체 레벨까지 정확히 2번이 아니라 정확히 4번 경로를 횡단한다. 그 결과 상기 전파 시간은 (제2 기준 표면으로부터) 제2 응답 신호의 전파 시간의 정확히 2배를 제공한다. 상기 시간 간격은, 상기 제2 기준 표면까지의 전파 시간의 2배에 대응하는, 상기 액체 레벨 또는 상기 제3 응답 신호까지의 전파 시간을 식별하도록 한정된다. 상기 시간 간격은 바람직하게는 5 % 내지 10 %의 공차에서 언급된 전파 시간의 2배를 커버하여, 측정의 부정확성이 또한 검출된다. 레벨이 상기 제2 전파 속력에 기초하여 연산되고, 동시에 상기 제3 응답 신호가 상기 액체 레벨까지의 전파 시간인 것으로 에러 있게 해석된다면, 단계 e)는 상기 탱크 내 실제 레벨의 2배에 대응할 수 있는 연산된 레벨을 제공할 수 있다. 상기 방법의 상기 에러 있는 결과를 신뢰성 있게 회피하기 위하여, 상기 제3 선택 기준은 대응하는 경우를 차단(intercept)한다.

상기 제3 선택 기준은 상기 제1 전파 속력으로부터 상기 제2 전파 속력으로 변화시키는 데에만 사용된다. 이에 따라 상기 제3 선택 기준은 추가적인 제어 기준이라고도 언급될 수 있다.

나아가, 상기 방법은, 단계 e)에서 레벨을 계산하는 동안, 다음 서브단계들, 즉:

i) 상기 선택된 전파 속력에 기초하여 상기 레벨을 연산하는 서브단계;

ii) 상기 제2 전파 속력에서 결정된 레벨이 상기 제2 기준 표면의 높이의 2배에 대응하는지 여부를 체크하는 서브단계;

iii) 상기 제2 기준 표면의 제2 응답 신호의 변동을 상기 초음파 레벨 센서에서 시간 간격으로 결정하는 서브단계;

iv) 상기 제2 응답 신호의 변동이 미리 지정된 제한값을 초과하는지 여부를 체크하는 서브단계; 및

v) 단계 ii) 및 iv)이 완료될 때, 단계 i)에서 연산된 레벨을 상기 제2 기준 표면(2)의 높이로 보정하는 서브단계를 실행하는 경우 유리하다.

상기 초음파 레벨 센서에서 단계 iii)에서 사용된 제2 응답 신호는 바람직하게는 상기 제2 기준 표면과 연관되도록 의도되는 반면, 제1 응답 신호는 상기 제1 기준 표면과 연관되도록 의도되고, 제3 응답 신호는 상기 탱크에서 상기 액체 레벨과 연관되도록 의도된다.

그러나, 앞서 이미 더 설명된 바와 같이, 상기 제3 응답 신호는 상기 액체 레벨 또는 상기 레벨이 상기 제2 기준 표면의 높이에 있는 경우 상기 액체 레벨에서 초음파가 2번 반사한 것에 대응할 수 있다. 이런 상황이 존재하는 가능성은 서브단계 ii)에서 식별된다. 그러나, 이 상황은, 서브단계 ii)에 기초하여 충전 레벨의 상황이 실제 상기 제2 기준 표면의 높이의 2배에 놓여 있는 것과 구별될 수 없다. 이것은 서브단계 iii) 및 iv)를 사용하여 가능하다. 서브단계 iii)에서 상기 제2 응답 신호의 변동은, 상기 레벨이 상기 제2 기준 표면의 높이에 있는 경우 상기 탱크 내 액체의 진동 및/또는 요동 움직임(sloshing movement)에 의해 트리거된다. 이것은 상기 제2 기준 표면이 적어도 또한 요동 움직임이 있는 경우에 액체 레벨을 일시적으로 초과하고, 그리하여 상기 액체 레벨이 상기 제2 응답 신호를 야기하기 때문이다. 이것은 상기 레벨이 상기 제2 기준 표면의 높이의 2배에 대응하는 경우 일어날 수 없다. 이 경우에, 상기 제2 기준 표면은 액체에 의해 항상 신뢰성 있게 완전히 커버되고, 상기 제2 응답 신호는 이에 따라 일정하다. 그리하여 시간 간격으로 제2 응답 신호의 변동을 관찰하고 (시간에 따라 평균될 수 있는) 관찰된 변동을 비교하는 것에 의해, 상기 충전 레벨이 실제 상기 제2 기준 표면의 높이의 2배에 대응하는지 여부 또는 상기 초음파가 상기 액체 표면에서 두 번 반사되었는지 여부(서브단계 iii) 및 iv))를 구별하는 것이 가능하다.

나아가, 상기 방법은, 단계 d)에서 상기 제1 전파 속력으로부터 상기 제2 전파 속력으로 변하는 것이 정지 모드(stationary mode)가 존재하는 경우에만 일어나는 경우 유리하다.

정지 모드는 상기 방법이 수행되고 있는 자동차가 (그 동안에) 비활성화되었거나 비활성화되는 것을 특징으로 한다. 정지 모드의 반대는 자동차가 (연속적으로) 활성화되었거나 활성화되는 동적 모드이다. 정지 모드와 동적 모드를 구별하는 것은 모드 체크에서 일어날 수 있다. 정지 모드가 존재하는 경우, 상기 탱크를 재충전하는 것은 통상 상기 자동차가 (적어도 일시적으로) 비활성화되거나 또는 정지될 것을 요구하기 때문에 탱크가 재충전된 것이 가능하다. 상기 정지 모드가 존재하면, 또한 (원리적으로) 상기 탱크에서 액체 레벨이 상승하는 것이 가능하다. 따라서, 상기 제2 전파 속력으로 역으로 변하는 것은 (바람직하게는) 정지 모드가 존재하거나 또는 적어도 존재하였을 경우에만 가능하다. 자동차의 동작 동안 동적 모드에서, 상기 액체 레벨이 상기 제2 기준 표면을 초과하는 값으로 증가하는 것은, 탱크 내 액체의 요동에 의해, 상기 탱크의 경사진 위치에 의해, 또는 이와 유사한 것 등에 의해 야기되었다고 가정된다. 따라서, 상기 제2 전파 속력으로 역으로 변하는 것은 유용하지 않다.

정적 모드(static mode)와 동적 모드(dynamic mode) 사이를 구별하는 것은, 특히, 단계 e)의 서브단계 i) 내지 v)와 관련하여 유리하다. 상기 제2 기준 표면의 높이의 레벨과 상기 제2 기준 표면의 높이의 2배의 레벨 사이의 차이를 생성하는데 요구되는 액체 레벨의 충분한 요동 움직임 및/또는 진동이 정적 모드에서는 일어나지 않기 때문에, 서브단계 iii) 및 iv)의 범위 내에서 평가될 수 있는 변동은 동적 모드에서만 정기적으로 일어난다. 그리하여, 서브단계 i) 내지 v)는 상기 동적 모드에서만 사용될 수 있고, 정적 모드에 적응되어야 한다. 메모리에 저장된 레벨 정보는 이 경우에 상기 정적 모드에 사용될 수 있다.

나아가, 상기 방법은 단계 d)에서 사용된 적어도 하나의 선택 기준의 입력 신호가 저역 통과 필터에 의해 필터링되는 경우 유리하다.

상기 적어도 하나의 선택 기준의 입력 신호는, 예를 들어 상기 제1 선택 기준과 상기 제3 선택 기준에 대해서는 단계 e)에서 연산된 레벨이고 또는 상기 제2 선택 기준에 대해서는 속력 편차이다. 필터링될 입력 신호는 예를 들어 또한 초음파의 전파 시간일 수 있다. 저역 통과 필터는 선택 기준의 단기 변동 변화를 필터링하는 특성을 구비한다. 저역 통과 필터를 사용하여 예를 들어 상기 탱크 내 액체의 요동 움직임이 적어도 하나의 선택 기준에 영향을 미치는 것이 방지될 수 있다.

나아가, 상기 방법은, 단계 d)에서 사용된 적어도 하나의 선택 기준의 입력 신호가 히스테리시스에 의해 필터링되는 경우 유리하다.

히스테리시스에 의해 입력 신호를 필터링하는 것에 의해, 선택된 전파 속력이 신속히 변하는 것이 효과적으로 방지될 수 있다.

상기 탱크 내 레벨을 결정하는 초음파 레벨 센서, 및 상기 초음파 레벨 센서에 의해 방출되는 초음파를 반사하는 적어도 2개의 기준 표면을 포함하고, 제1 기준 표면은 제2 기준 표면 아래에 배치되는, 동작 액체를 위한 탱크, 및 상기 설명된 방법을 구현하여 레벨을 결정하도록 배열된 적어도 하나의 제어기를 갖는 자동차가 또한 여기에 설명된다.

상기 설명된 방법과 관련하여 설명된 특정 장점 및 실시예 특징은 자동차 및 (디바이스로서) 상기 초음파 레벨 센서에 유사한 방식으로 적용될 수 있다.

상기 제어기는 액체 첨가제를 전달하고 제공하는 디바이스에서 상기 초음파 레벨 센서와 연관된 제어기일 수 있다. 상기 제어기는 또한 상기 설명된 방법을 수행하는 소프트웨어를 저장하는 자동차 제어기의 부품일 수 있다.

본 발명 및 기술적 환경은 도면을 사용하여 아래에 상세히 설명된다. 상기 도면은 특히 바람직한 예시적인 실시예를 도시하지만, 본 발명은 이들 실시예로 제한되지 않는다, 그러나. 특히, 상기 도면과 도면에 도시된 비율은 단지 개략적인 것으로 이해된다.

도 1은 설명된 초음파 레벨 센서를 갖는 탱크를 도시하는 도면;
도 2는 기준 표면을 제공하는 부품을 도시하는 도면;
도 3은 초음파 레벨 센서 상에 기준 표면을 갖는 부품의 일 배열을 도시하는 도면;
도 4는 초음파 레벨 센서에 의해 송신되는 초음파와 그 반사파를 도시하는 도면;
도 5는 설명된 방법의 흐름도를 도시하는 도면;
도 6은 설명된 방법의 논리 회로도를 도시하는 도면;
도 7은 제1 선택 기준을 도시하는 도면;
도 8은 제2 선택 기준을 도시하는 도면;
도 9는 제3 선택 기준을 도시하는 도면;
도 10a 내지 도 10d는 상이한 조건 하에서 초음파 레벨 센서에서 응답 신호를 도시하는 그래프; 및
도 11은 탱크 및, 설명된 방법에 따라 동작될 수 있는 초음파 레벨 센서를 포함하는 자동차를 도시하는 도면.

도 1은 탱크(4)를 도시하고, 여기서 추출 유닛(27)은 탱크의 바닥부 구역에서 탱크(4)의 탱크 벽(15)에 통합된다. 액체는 추출 유닛(27)에 의해 탱크(4)로부터 제거될 수 있고, 예를 들어 배기 가스 처리 디바이스(미도시)가 제공될 수 있다. 추출 유닛(27)의 하우징은 탱크 벽(15)의 적어도 세그먼트를 형성한다. 초음파 레벨 센서(3)는 추출 유닛(27)에 배치된다. 초음파 레벨 센서(3) 위에 제1 기준 표면(1)과 제2 기준 표면(2)이 존재한다. 탱크 내 액체는 탱크(4) 내 액체가 (위쪽으로) 연장되는 액체 레벨(7)을 형성한다.

도 2는 탱크 내에 통합될 수 있고 제1 기준 표면(1)과 제2 기준 표면(2)을 제공하는 교정 부품(29)을 도시한다. 교정 부품(29)은 바람직하게는 금속으로 구성되고, 제1 기준 표면(1)과 제2 기준 표면(2)의 거리와 위치에 대해 정확한 공차를 유지하게 제조될 수 있다. 교정 부품(29)은 바람직하게는 초음파 레벨 센서 부근에 (탱크 벽(15)에) 놓일 수 있는 접촉 표면(28)을 구비하고, 그리하여 교정 부품(29)의 정확한 위치지정을 결정한다. 나아가, 교정 부품(29)은 바람직하게는 스프링 세그먼트(30)를 구비하고, 이 스프링 세그먼트는 교정 부품(29)이 탱크 벽(15)의 정확히 지정된 위치에 접촉 표면(28)과 접촉하는 것을 보장한다. 제1 기준 표면(1)과 제2 기준 표면(2)의 위치와 배향은 이런 방식으로 초음파 레벨 센서(3)에 대해 정확히 지정된다.

도 3에서 교정 부품(29)이 탱크(4)의 탱크 벽(15)에 배치될 수 있는 방식을 볼 수 있다. 교정 부품(29)은 바람직하게는 적어도 하나의 나사(32)에 의해 탱크 벽(15)에 고정된다. 스프링 세그먼트(30)에 의해 교정 부품(29)의 접촉 표면(28)은 탱크 벽(15)의 지정된 점에 고정 가압된다. 초음파 레벨 센서(3)는 교정 부품(29)의 반대쪽 탱크 벽(15)에 배치되고, 또한 여기서 예를 들어 적어도 하나의 나사(32)에 의해 고정된다. 초음파 레벨 센서로부터 제1 기준 표면(1)까지 제1 측정 거리(5), 및 제2 기준 표면(2)으로부터 제1 기준 표면(1)까지 제2 측정 거리(6)는 초음파 레벨 센서(3)와 교정 부품(29)을 위치지정하는 것에 의해 한정된다.

도 4는 초음파 레벨 센서에 의해 방출되고 탱크의 구조물에 의해 (예를 들어, 제1 기준 표면(1)에 의해 또는 제2 기준 표면(2)에 의해) 반사되는 초음파 또는 응답 신호의 여러 전파 시간(8)을 도시한다. 더 나은 이해를 위해, 도 4는 구조적인 특징부(예를 들어, 초음파 레벨 센서(3))를 도시하고, 부분적으로 다이어그램 형태이다. 도 4는 바닥부 좌측에 초음파 레벨 센서(3)를 도시한다. 나아가, 도 4에서 탱크 벽(15), 제1 기준 표면(1), 제2 기준 표면(2), 및 초음파 레벨 센서(3)로부터 탱크 벽(15)으로 초음파를 송신하는 송신 수단(31)을 볼 수 있다. 송신 수단(31)은 예를 들어 전달 페이스트(transfer paster) 또는 전달 패드일 수 있고, 탱크 벽(15)과 함께 결합층(14)을 형성하고, 이 결합층을 통해 초음파는 초음파 레벨 센서(3)로부터 탱크(미도시)로 도입된다. 제1 측정 거리(5)는 초음파 레벨 센서(3)로부터 제1 기준 표면(1)까지 한정된다. 제2 측정 거리(6)는 제1 기준 표면(1)으로부터 제2 기준 표면(2)까지 한정된다. 나아가, 탱크(미도시) 내 다른 액체 레벨(7)과 이로부터 발생하는 탱크 내 레벨(17)은 도 4에 도시된다. (i)은 초음파 레벨 센서(3)로부터 액체 레벨(7)까지 초음파가 진행하고 나서 역으로 초음파 레벨 센서(3)로 진행하는 전파 시간(8)을 특징으로 한다. (ii)는 제2 기준 표면(2)에서 초음파가 반사된 결과 초래되는 전파 시간(8)을 도시한다. (iii)는 제1 기준 표면(1)으로부터 초래되는 전파 시간(8)을 도시한다. (iii)에서 특징으로 하는 전파 시간(8)은 전파 시간(iv)과 전파 시간(v)으로 분할될 수 있다. 상기 2개의 전파 시간(8)은 함께 (iii)에 따른 전파 시간(8)을 제공한다. (v)는 이에 의해 결합층(14)을 통한 전파 시간(8)을 특징으로 하고, (iv)는 탱크 벽(15)으로부터 제1 기준 표면(1)까지 액체에 걸친 전파 시간(8)을 특징으로 한다. (vi)는 초음파 레벨 센서(3)로부터 제2 기준 표면(2)의 높이의 2배에 위치된 (가상) 액체 레벨까지의 (가상) 전파 시간(8)을 특징으로 한다. (vi)에서 특징으로 하는 전파 시간(8)은 통상 상기 높이에서의 액체 레벨로부터 초래되는 것이 아니라, 액체 레벨에서 및 탱크의 바닥부에서 초음파가 이중으로 반사하는 것으로부터 초래된다. (vi)는 이에 따라 실제 존재하지 않는 가상 상태를 도시하고, 초음파 레벨 센서에 의해 수신된 응답 신호를 부정확하게 해석하는 것으로 식별된다. 시간 간격(21)은 (vi)에서 특징으로 하는 전파 시간(8)의 구역으로 한정되고, 여기서 상기 시간 간격(21)의 구역에 놓여 있는 전파 시간(8)은 제2 전파 속력으로 역으로 변하는 것이 일어날지 여부를 결정하기 위한 제3 선택 기준의 상황에서 고려된다.

도 5는 설명된 방법의 흐름도를 도시한다. 방법의 단계 a), b), c), d) 및 e)을 볼 수 있다. 방법의 단계 a)에서, 제1 기준 표면까지 전파 시간(8), 결합층을 위한 설명된 보정 인수(16), 및 제1 측정 거리(5)는 제1 전파 속력을 결정하기 위해 고려된다. 물론, 다른 파라미터 및/또는 신호도 여기서 고려될 수 있다. 단계 b)에서, 대응하는 전파 시간(8)과 제2 측정 거리(6)는 제2 전파 속력(10)을 결정하기 위해 고려된다. 여기서 또한, 다른 파라미터를 고려하는 것도 가능하다. 단계 c)에서 액체 레벨(7)과 연관된 전파 시간(8)이 결정된다. 단계 d)에서 제1 전파 속력(9) 또는 제2 전파 속력(10)을 선택하는 것이 일어난다. 선택된 전파 속력(9/10)을 액체 레벨(7)까지의 전파 시간(8)과 함께 단계 e)에서 사용하여 레벨(17)이 연산된다.

도 6은 제1 전파 속력(9) 또는 제2 전파 속력(10)을 선택하기 위한 개별 선택 기준(11, 12 및 13)의 조합을 도시하는 논리 회로도를 도시한다. 전파 속력(9, 10)을 선택하는 것은 선택 모듈(38)에서 일어난다. 제1 전파 속력(9)을 선택하기 위해서는 제1 선택 기준(11)과 제2 선택 기준(12)이 대응하는 선택을 나타내는 것이 또한 필요하다. 이를 위해 상기 2개의 선택 기준(11, 12)을 AND 연산을 사용하여 제1 기준 조합기(combiner)(34)에서 서로 조합된다. 제1 기준 조합기(34)의 출력은 이후 적분기(36)에 의해 필터링된다. 적분기(36)에 의해 제1 기준 조합기(34)가 선택 모듈(38)이 대응하는 명세(specification)를 만들기 전에 지정된 최소 시간 간격 동안 제1 전파 속력(9)으로 변화를 지정하는 것이 보장된다. 제2 전파 속력(10)을 선택하기 위해서는 제1 선택 기준(11)과 제2 선택 기준(12) 뿐만 아니라 추가적인 제3 선택 기준(13)이 제2 전파 속력(10)의 선택을 지정하는 것이 필요하다. 이를 위해 3개의 선택 기준(11, 12 및 13)은 NAND 연산 방식으로 제2 기준 조합기(35)에서 함께 충족된다. NAND 연산은 3개의 선택 기준(11, 12, 13) 중 그 어느 것도 제1 전파 속력(9)의 선택을 지정하지 않아서, 제2 전파 속력(10)이 선택되는 것을 나타낼 수 있다. 제2 기준 조합기(35)의 출력은 또한 제2 전파 속력(10)의 선택이 적어도 최소 시간 간격 동안 지정되는 것을 보장하기 위해 적분기(36)에 의해 필터링된다. 제2 기준 조합기(35)의 출력은 선택 모듈(38)로 진행하기 전에 스위칭 모듈(39)을 추가적으로 통과한다. 모드 체크(33)에 의해 동적 모드(23)가 결정되는 경우 제2 전파 속력(10)을 선택하는 것이 스위칭 모듈(39)에 의해 방지될 수 있다. 정지 모드(22)가 존재하는 경우에만 스위칭 모듈(39)은 제2 전파 속력(10)을 선택할 수 있다. 그렇지 않은 경우 선택 모듈(38)의 대응하는 입력은 비활성화 수단(37)에 연결된다.

도 7은 제1 선택 기준(11)의 흐름도를 도시한다. 레벨(17)은 입력 신호로 사용된 것을 볼 수 있다. 레벨(17)은 저역 통과 필터(24)와 히스테리시스(25)에 의해 필터링되고 나서 적분기(36)에 의해 처리된다. 지정된 시간 기간 동안 제1 선택 기준이 충족되면 단계 d)에서 전파 속력들 간에 전환이 야기될 수 있는 것이 적분기(36)에 의해 보장될 수 있다. 레벨이 필터링된 입력 신호는 이후 레벨 제한값과 비교된다.

도 8에서 제2 선택 기준(12)을 볼 수 있다. 여기서 제1 전파 속력(9)과 제2 전파 속력(10)은 속력 비교기(46)에서 비교된다. 그 결과 신호는 제일 먼저 저역 통과 필터(24)에 의해 필터링된다. 이후 퍼지 논리(47)가 신호에 적용된다. 속력들 사이에 영구적으로 일어나는 작은 편차는 퍼지 논리(47)에 의해 증폭된다. 퍼지 논리(47)는 이에 따라 액체 레벨을 감소시키는 것에 의해 야기되는 속력 편차를 식별하는 것을 개선시킨다. 퍼지 논리(47)에 이어서 히스테리시스(25)가 신호에 적용된다. 이후 긴 시간 기간에 걸쳐 일어나는 제1 전파 속력(9)과 제2 전파 속력(10) 사이의 편차만을 검출하기 위하여 적분기(36)를 사용하는 것이 일어난다.

도 9는 설명된 방법의 제3 선택 기준을 도시한다. 레벨(17)은 상기 선택 기준의 입력이다. 상기 레벨(17)은 제일 먼저 레벨 비교기(48)에서 제2 기준 표면에 대응하는 레벨과 비교된다. 이후 디지털 맵핑 함수(49)가 사용되고, 이에 의해 레벨이 제2 기준 표면의 높이의 2배에 대응하는지 여부를 결정할 수 있다. 저역 통과 필터(24)와 히스테리시스(25)뿐만 아니라 적분기(36)가 디지털 맵핑 함수(49)의 출력 신호에 적용된다.

도 10a 내지 도 10d는 탱크 내 레벨이 제2 기준 표면의 높이에 정확히 대응하거나 또는 제2 기준 표면의 높이의 2배에 대응하는 경우 일어나는 문제를 설명한다. 초음파 레벨 센서는 특정 조건 하에서 2개의 레벨 사이를 구별하지 못할 수 있다. 그러나, 초음파 레벨 센서에서 응답 신호를 특히 분석하는 것에 의해 2개의 레벨 사이를 구별하는 것이 가능하다. 도 10a 및 도 10b는 시간 축(50)에 대해 신호 축(51)에 제1 응답 신호(54), 제2 응답 신호(52) 및 제3 응답 신호(53)를 각각 도시한다. 제1 응답 신호(54)는 보통 제1 기준 표면과 연관되도록 의도된 반면, 제2 응답 신호(52)는 제2 기준 표면과 연관되고, 제3 응답 신호(53)는 탱크에서 레벨에 대응하는 액체 표면과 연관된 것은 이미 앞서 설명되었다.

도 10a 및 도 10b는 레벨이 제2 기준 표면의 높이에 정확히 있는 경우 발생하는 응답 신호(54, 52, 53)를 각각 도시한다. 도 10a는 자동차가 절대 정지해 있어서 탱크 내 액체의 진동 및/또는 요동 움직임이 일어나지 않는 경우 발생하는 정적 조건(또한 앞서 정적 모드라고도 언급됨)을 도시한다. 도 10b는 자동차가 이동하고 있어서 탱크 내 진동 및/또는 요동 움직임이 일어나고 있는 경우 발생하는 동적 조건(또한 앞서 동적 모드라고도 언급됨)을 도시한다. 상기 도면은, 제1 기준 표면과 관련된 제1 응답 신호(54)가 도 10a에 주어진 정적 조건에서 및 또한 도 10b에 주어진 동적 조건에서 일정하고, 또한 만약 있다면, 동적 조건에서 최소한의 변동을 나타내는 것을 도시한다. 이것은 제1 기준 표면이 동적 모드와 독립적으로 항상 레벨 아래에 있기 때문이다. 그러나, 제2 응답 신호(52)와 제3 응답 신호(53)는 동적 모드와 정적 모드 사이에 상이하다. 정적 모드(도 10a)에서, 제2 응답 신호(52)는 실질적으로 일정하고, 제3 응답 신호(53)는 약간의 편차만을 나타낸다. 레벨이 제2 기준 표면의 높이에 대응하는 경우 액체 레벨에서 그리고 탱크의 바닥부에서 초음파가 이중으로 반사하는 것에 의해 제3 응답 신호(53)가 생성되는 것은 이미 앞서 설명되었다. 액체 레벨은 또한 탱크 내 최소 진동 및/또는 요동 움직임이 있는 경우에도 제2 기준 표면을 일시적으로 초과한다.

이 경우에, 액체 레벨에서 초음파가 간단히 반사하는 것은 제3 응답 신호(53)로 해석되고, 제3 응답 신호(53)는 일시적으로 떨어진다. 그러나, 신뢰성 있고 균일한 방식으로 최소 진동 및/또는 요동 움직임이 일어나는 것을 가정할 수 없기 때문에 이 효과는 정지 모드에서 신뢰성 있게 일어나지 않는다. 진동 및/또는 요동 움직임은 동적 모드(도 10b)에서 정기적으로 일어난다. 그 결과, 액체 레벨은 제2 기준 표면 위와 아래에 정기적으로 위치된다. 이것은 제2 응답 신호(52)와 제3 응답 신호(53)가 심각한 변동을 받는 효과를 제공한다.

도 10c 및 도 10d는 충전 레벨이 제2 기준 표면의 높이의 정확히 2배인 경우 발생하는 응답 신호(54, 52, 53)를 각각 도시한다. 이 경우에, 도 10c는, 도 10a에 따른, 정적 조건을 도시하는 반면, 도 10d는, 도 10b에 따른, 동적 조건을 도시한다. 상기 도면은 정적 조건 또는 동적 조건 하에서 제2 응답 신호(52)에 변동이 일어나지 않는 것을 도시한다. 이것은 제2 기준 표면이 진동 및 요동 움직임과 독립적으로 항상 레벨 아래에 있기 때문이다. 제3 응답 신호(53)의 변동은 주어진 동적 조건(도 10d)에서 정기적으로 일어난다.

이런 점에서, 레벨이 시간에 따라 제2 응답 신호(52)를 평가하는 것에 의해, 레벨이 제2 기준 표면의 높이의 2배에 대응하는지 여부 및 레벨이 제2 기준 표면의 높이에 대응하는지 여부를 구별할 수 있다. 상기 제2 응답 신호(52)가 시간에 따라 평가될 때 제2 응답 신호에 변동이 있는 경우, 레벨은 제2 기준 표면의 높이에 대응하고, 제3 응답 신호(53)는 레벨과 관련된 정보로 평가되어서는 안 된다. 상기 응답 신호가 시간에 대해 평가될 때 제2 응답 신호(52)에 변동이 없는 경우, 제3 응답 신호(53)는 실제 레벨에 대응하고 이에 따라 평가될 수 있다.

도 11은 내연 엔진(41), 및 이 내연 엔진(41)의 배기 가스를 클리닝하는 배기 가스 처리 디바이스(43)를 포함하는 자동차(26)를 도시한다. 선택적 촉매 환원 방법을 사용하여 내연 엔진(41)의 배기 가스를 클리닝할 수 있는 SCR 촉매기(44)가 배기 가스 처리 디바이스(43)에 배치된다. 이를 위해 배기 가스를 클리닝하는 액체 첨가제가 인젝터(42)에 의해 배기 가스 처리 디바이스(43)로 전달될 수 있다. 배기 가스를 클리닝하는 액체 첨가제는 추출 유닛(27)으로부터 라인(45)을 통해 탱크(4)로부터 제공된다. 추출 유닛(27)은 설명된 방법을 수행하도록 배열된 초음파 레벨 센서(3)를 포함한다. 대응하는 방법은 제어기(40)에 저장된다.

Claims

초음파 레벨 센서(3), 및 상기 초음파 레벨 센서(3)로부터 방출되는 초음파를 반사하는 적어도 2개의 기준 표면(1, 2)으로 탱크(4)에서 액체의 레벨(17)을 결정하기 위한 방법으로서, 제1 기준 표면(1)은 제2 기준 표면(2) 아래에 배치되고, 다음의 단계들을 포함하는, 탱크에서 액체의 레벨을 결정하기 위한 방법:
a) 상기 초음파 레벨 센서로부터 상기 제1 기준 표면(1)까지 제1 측정 거리(5)에 걸쳐 상기 액체에서 초음파의 제1 전파 속력(9)을 결정하는 단계,
b) 상기 제1 기준 표면(1)으로부터 상기 제2 기준 표면(2)까지 제2 측정 거리(6)에 걸쳐 상기 액체에서 초음파의 제2 전파 속력(10)을 결정하는 단계,
c) 상기 초음파 레벨 센서(3)로부터 상기 탱크(4) 내 액체의 액체 레벨(7)까지 초음파의 전파 시간(8)을 측정하는 단계,
d) 적어도 하나의 선택 기준(11, 12, 13)에 따라 상기 제1 전파 속력(9) 또는 상기 제2 전파 속력(10)을 선택하는 단계, 및
e) 상기 단계 c)에서 측정된 전파 시간(8)과, 상기 단계 d)에서 선택된 전파 속력(9, 10)으로 레벨(17)을 연산하는 단계.
제1항에 있어서, 상기 초음파 레벨 센서(3)는 상기 탱크(4) 외부에 배치되고, 상기 초음파 레벨 센서(3)의 초음파는 상기 탱크(4) 내 액체에 들어가기 전에 결합층(14)을 통과하며, 상기 결합층(14)은 탱크 벽(15)을 포함하고, 상기 결합층(14)에서 초음파의 전파 시간(8)은 단계 a)에서 보정 인수(16)로 고려되는, 탱크에서 액체의 레벨을 결정하기 위한 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방법은 반복적으로 수행되고, 단계 d)에서 상기 전파 속력(9, 10)을 선택할 때, 상기 방법의 이전의 반복 동안 선택된 전파 속력(9, 10)을 고려하는, 탱크에서 액체의 레벨을 결정하기 위한 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 연산된 레벨(17)은 단계 e)에서 상기 제1 선택 기준(11)으로 사용되고, 레벨 제한값(18) 아래 레벨(17)에 대해서는 상기 제1 전파 속력(9)이 선택되고, 레벨 제한값(18)을 초과하는 레벨(17)에 대해서는 상기 제2 전파 속력(10)이 선택되는, 탱크에서 액체의 레벨을 결정하기 위한 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 전파 속력(9)과 상기 제2 전파 속력(10) 사이를 비교하는 것은 단계 d)에서 상기 제2 선택 기준(12)으로 수행되고, 상기 제1 전파 속력(9)과 상기 제2 전파 속력(10) 사이의 속력 편차(19)가 속력 제한(20)을 초과하는 경우에는 상기 제1 전파 속력(9)이 선택되는, 탱크에서 액체의 레벨을 결정하기 위한 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 c)에서 측정된 전파 시간(8)은 단계 d)에서 상기 제3 선택 기준(13)으로 체크되고, 상기 측정된 전파 시간(8)이 상기 제2 기준 표면(2)까지 상기 전파 시간(8)의 2배에 대응하는 시간 간격(21) 밖에 있는 경우에는 상기 제2 전파 속력(10)이 선택되지 않고, 상기 방법의 이전의 반복 동안 결정된 상기 제1 전파 속력(9)이 선택되는 것인, 탱크에서 액체의 레벨을 결정하기 위한 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 e)에서 상기 레벨(17)을 계산하는 동안, 다음의 서브단계들을 실행하는, 탱크에서 액체의 레벨을 결정하기 위한 방법:
i) 상기 선택된 전파 속력(9, 10)에 기초하여 상기 레벨(17)을 연산하는 단계;
ii) 상기 제2 전파 속력(10)에서 결정된 레벨(17)이 상기 제2 기준 표면(2)의 높이의 2배에 대응하는지 여부를 체크하는 단계;
iii) 상기 제2 기준 표면(2)의 제2 응답 신호(52)의 변동을 상기 초음파 레벨 센서(3)에서 시간 간격으로 결정하는 단계;
iv) 상기 제2 응답 신호(52)의 변동이 미리 지정된 제한값을 초과하는지 여부를 체크하는 단계; 및
v) 단계 ii) 및 iv)가 완료될 때, 단계 i)에서 연산된 상기 레벨(17)을 상기 제2 기준 표면(2)의 높이로 보정하는 단계.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d)에서 상기 제1 전파 속력(9)으로부터 상기 제2 전파 속력(10)으로 변하는 것은 정지 모드(22)가 존재하는 경우에만 일어나는, 탱크에서 액체의 레벨을 결정하기 위한 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d)에서 사용되는 상기 적어도 하나의 선택 기준(11, 12, 13)의 입력 신호는 저역 통과 필터(24)에 의해 필터링되는, 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d)에서 사용되는 상기 적어도 하나의 선택 기준(11, 12, 13)의 입력 신호는 히스테리시스(25)에 의해 필터링되는, 탱크에서 액체의 레벨을 결정하기 위한 방법.
탱크(4) 내 레벨(17)을 결정하는 초음파 레벨 센서(3), 및 상기 초음파 레벨 센서(3)에 의해 방출되는 초음파를 반사하는 적어도 2개의 기준 표면(1, 2)을 포함하고, 제1 기준 표면(1)은 제2 기준 표면(2) 아래에 배치되는, 동작 액체를 위한 탱크(4), 및 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법을 수행하여 레벨을 결정하도록 배열된 적어도 하나의 제어기(40)를 포함하는 자동차(26).