(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）と検査ユニット（２）とを備えた、特に、車両の操舵システムの制御装置における流体を検出するためのセンサ装置（１）に関し、センサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、検査ユニット（２）に電気的に接続されており、検査ユニット（２）は、センサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続された信号発生器（３）を有し、信号発生器（３）は、電気的なテスト信号を生成するように構成されており、検査ユニット（２）は、センサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続された信号受信器（４）を有し、信号受信器（４）は、電気的なテスト信号に対する反応信号を検出するように構成されており、信号発生器（３）及び信号受信器（４）は、それぞれ高抵抗で、少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続されており、検査ユニット（２）は、媒体の存在を推定するために、反応信号を、少なくとも電気的なテスト信号が生成されている時点（ｔ２）で第１の反応信号として検出するように構成されている。
2021505902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の導電性媒体、特に車両の操舵システムの制御装置内の特に流体を検出するためのセンサ装置（１）であって、
少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）と、
検査ユニット（２）と、
を備え、
前記センサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、前記検査ユニット（２）に電気的に接続されており、
前記検査ユニット（２）は、前記センサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続された信号発生器（３）を有し、前記信号発生器（３）は、電気的なテスト信号を生成するように構成されており、
前記検査ユニット（２）は、前記センサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続された信号受信器（４）を有し、前記信号受信器（４）は、前記電気的なテスト信号に対する反応信号を検出するように構成されており、
前記信号発生器（３）及び前記信号受信器（４）は、それぞれ高抵抗で、前記少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続されており、
前記検査ユニット（２）は、前記媒体の存在を推定するために、第１の反応信号を、少なくとも前記電気的なテスト信号が生成されている時点（ｔ２）で第１の反応信号として検出するように構成されている、センサ装置（１）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、正又は負の電位に接続されている、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記センサ装置（１）は、浮遊アース（ＧＮＤＧＰ）に接続されている、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、コンデンサによって前記センサ装置（１）のアース端子又は外部アース端子に接続されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記複数のセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、それぞれ１つのコンデンサ（Ｃ１−Ｃｎ）によってアース又は外部アースに接続されており又は接続可能であり、前記コンデンサ（Ｃ１−Ｃｎ）は、相異なる静電容量を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
第２の抵抗（Ｒ２）と前記信号受信器（４）との間でコンデンサ（Ｃｐ）がアースに対して接続されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
第１の抵抗（Ｒ１）と前記信号発生器（３）との間で第３の抵抗（Ｒ３）がアースに対して接続されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記第１の抵抗（Ｒ１）及び前記第２の抵抗（Ｒ２）は、共通の信号線路（５）によって前記少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続されている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記検査ユニット（２）は、第２の反応信号を、前記テスト信号が生成される前の時点（ｔ１）で検出し、前記第１の反応信号を、前記テスト信号が生成されている時点（ｔ２）で検出し、第３の反応信号を、前記テスト信号が完了した後の時点（ｔ３）で検出するように構成されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記共通の信号線路（５）にコンデンサ（Ｃｒ）が配置されている、請求項８に記載のセンサ装置。
【請求項１１】
前記検査ユニット（２）は、前記テスト信号が生成されている時点（ｔ２）で前記第１の反応信号のみを検出するように構成されている、請求項１０に記載のセンサ装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のセンサ装置（１）を備える制御装置（６）。
【請求項１３】
少なくとも１つの、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のセンサ装置（１）、及び／又は、少なくとも１つの、請求項１２に記載の制御装置（６）を備える操舵システム。
【請求項１４】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のセンサ装置（１）、請求項１２に記載の制御装置（６）、又は、請求項１３に記載の操舵システムを動作させるための方法であって、
信号発生器（３）は、テストパルスを生成するように駆動制御され、
信号受信器（４）を用いて、反応信号が、少なくともテストパルスが生成されている時点（ｔ２）で検出され、
検出された前記反応信号に依存して、前記センサ装置（１）が機能可能であるかどうか、及び／又は、少なくとも１種の導電性媒体、特に流体が検出されるかどうかが特定される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性媒体、特に車両の操舵システムの制御装置内の特に流体を検出するためのセンサ装置であって、検査ユニットと、当該検査ユニットに電気的に接続された少なくとも１つのセンサ素子とを備えたセンサ装置に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、制御装置、操舵システム、及び、この種のセンサ装置を動作させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景技術
センサ装置及び当該センサ装置を動作させるための方法は、先行技術から既に公知である。水を検出するために、２つの導電性センサ素子を用いて、これらのセンサ素子が水によって電気的に接続されるかどうかを検出することが公知である。例えば、２つのセンサ素子が水に浸漬され、これらの２つのセンサ素子の一方が予め定められた電位に置かれている場合、他方のセンサ素子においては、自身が前述のセンサ素子の電位を受け取っているかどうかを検出することができる。センサ素子が被る酸化又はマイグレーションを少なくするために、この測定は、通常、時間的に制限され、コンタクト材料が貴金属に置き換えられるか、交流電圧がセンサ素子に印加される。そのため、例えば、センサ入力及びセンサ出力としてのコンタクトの交互の切り替えにより、交流電圧が生成される。ここでは、既知の電位がそれぞれ他方のコンタクトで検出されると、このことは、水との接触として評価される。さらなる既知の方法においては、第１のセンサ素子をアースに接続し、第２のセンサ素子に高抵抗で交流電圧を印加することが想定される。交流電圧信号の欠如が検出されると直ちに、このことは、水との接触として評価される。
【０００４】
センサ素子の酸化を排除するために、センサ素子の静電容量を評価することも公知である。このことは、通常、ほぼ自由振動する交流電圧の印加によって行われ、この交流電圧の周波数は変化するため、検出基準として用いられる。また同様に、信号パルスの印加により、充電曲線を評価することで検出を行うこともできる。蒸留水、即ち、本来は非導電性である水の検出もこれによって可能になる。なぜなら、ここでは、アドミタンスではなく、水の誘電体が決定的なものだからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既知の測定方法の欠点は、一義的な評価を可能にするために、測定環境が、干渉源又は電気的な干渉場、外部電位及び他の環境の影響を受けてはならないことである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の開示
請求項１の特徴を有する本発明に係るセンサ装置は、導電性媒体の干渉不感の識別又は検出が可能になる、即ち、電磁的干渉場などを伴う環境においても可能になるという利点を有する。その他に、わずかなエネルギーコスト及びわずかな装置技術的コストしか必要としない、媒体の電位非依存性の検出が保証される。特にこのセンサ装置、特に検査ユニットは、マイクロコントローラ又はユーザ固有の集積回路（ＡＳＩＣ）内で低コストに実現することができる。ここで、本発明によれば、検査ユニットは、少なくとも１つのセンサ素子に接続された信号発生器を有し、当該信号発生器は、電気的なテスト信号、特にテストパルスを生成するように構成されており、かつ、検査ユニットは、センサ素子に接続された信号受信器を有し、当該信号受信器は、テスト信号によって生成又は生じた反応信号を検出するように構成されており、ここで、信号発生器及び信号受信器は、それぞれ高抵抗で、特にそれぞれ１つの抵抗によって少なくとも１つのセンサ素子に接続されており、ここで、検査ユニットは、媒体、特に流体の存在を推定するために、信号受信器を用いて反応信号を、少なくともテスト信号が生成されている時点で第１の反応信号として検出するように構成されている。即ち、検査ユニットは、次のような時点において、即ち、テスト信号が既に生成されており、それゆえに信号受信器によりテスト信号に対応する反応信号を検出し得るはずであるということによって特徴付けられる時点において、第１の反応信号を検出するように構成されている。そのため、テスト信号が生成されている時点とは、テスト信号の実際値が、予め定められた目標値に対応する時点を意味するものと理解されたい。特に、テスト信号は、特に電圧パルスの形態のテストパルスである。パルス生成の第１の段階においては、まず電圧は、その実際値が所望の目標値に達するまで上昇する。これは、検査ユニットが第１の反応信号を検出する時点、即ち、テスト信号が所望の値に達した時点である。続いて、テストパルス又はテスト信号が終了する場合、電圧値は、再び低下する。従って、センサ装置の好適な構造に基づいて、既に、導電性媒体の存在又は非存在に関する一義的な予測が可能となる。なぜなら、第１の反応信号の評価が一義的な結果をもたらすからである。好適には、少なくとも１つのセンサ素子への信号受信器及び信号発生器の高抵抗の適用が電気抵抗によって達成される。そのため、特に、信号発生器とセンサ素子との間に第１の抵抗が接続されており、信号受信器とセンサ素子との間に第２の抵抗が接続されている。従って、信号の立ち上げ方向において、第１の抵抗は信号発生器の下流側に接続され、第２の抵抗は信号受信器の上流側に接続されている。特に、センサ装置は、複数のセンサ素子を有し、これらのセンサ素子は、それぞれ高抵抗で信号受信器及び信号発生器に接続されている。好適には、この場合、単一の第１の抵抗と単一の第２の抵抗とが存在し、その両方が、複数のセンサ素子に接続されている。
【０００７】
さらに、好適には、センサ素子の一義的な割り当てを保証するために、少なくとも１つのセンサ素子又は複数のセンサ素子が存在している場合、それぞれのセンサ素子が、正又は負の電位に接続されていることが想定されており、それにより、検出された反応信号は、一義的に評価可能であり、かつ、導電性媒体の存在下及び／又は非存在下において推定どおりになる。
【０００８】
本発明の好適な発展形態によれば、センサ装置、特に少なくとも１つのセンサ素子又はそれぞれのセンサ素子は、特に電気抵抗及び／又はコンデンサを用いて形成されたいわゆる浮遊アースに接続されていることが想定されている。従って、さらなる適用をめぐるセンサ装置の電位非依存性が補足される。
【０００９】
好適には、少なくとも１つのセンサ素子又はそれぞれのセンサ素子は、それぞれ１つのコンデンサによって外部アース又はセンサ装置のアース端子に接続されていることが想定されている。これにより、ＥＳＤを伴う干渉源がセンサ装置から分離され、それによって、測定結果は、反応信号の検出の際に影響を受けない。
【００１０】
さらに、好適には、複数のセンサ素子は、それぞれ１つのコンデンサによってアース又は外部アースに接続されており、ここで、コンデンサは、特に相異なる静電容量を有することが想定されている。即ち、センサ装置が複数のセンサ素子を有しているならば、これらはそれぞれ、割り当てられているコンデンサによってアース端子に接続され、それによって、各センサ素子にＥＳＤを伴う干渉源が確実に分離される。好適には、コンデンサは、相異なる静電容量を有し、その結果、検出された反応信号は、センサ素子のうちのどれが導電性媒体と接触しているかに依存して異なり、それによって、検査ユニットにより、センサ素子のうちのどれが媒体と接触したかを確定することができる。これにより、複数のセンサ素子の下でも一義的な診断が保証されている。
【００１１】
さらに、好適には、第２の抵抗と信号受信器との間でコンデンサがアースに対して接続されていることが想定されている。これにより、高周波干渉源／干渉場がコンデンサによって短絡され、それによって、テスト信号の評価のために分離される。このコンデンサは、付加的な部品として、あるいは、測定装置によって寄生的に存在するコンデンサとして構成されてもよい。
【００１２】
さらに、好適には、第１の抵抗と信号発生器との間で第３の抵抗がアースに対して接続されていることが想定されている。第３の、特に高抵抗の抵抗は、生じ得る交差電流の導出のために、信号発生器又はその論理出力側をアースに対して直接接続させる。信号発生器によって論理ゼロが引き出されるならば、結果として生じる交差電流が第３の抵抗によって回路アース又は外部アースに対して導出される。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、第１の抵抗及び第２の抵抗は、共通の信号線路によって少なくとも１つのセンサ素子に接続されていることが想定されている。これにより、簡単な回路構造が保証され、信号受信器による反応信号の確実な読み取りが保証されている。特に、第１の抵抗及び／又は第２の抵抗は、共通の信号線路を介して直接、即ち、例えば特にコンデンサなどのさらなる電気／電子部品の介在接続なしで、第１のセンサ素子に接続されている。
【００１４】
検査ユニットは、ここでは特に、第２の反応信号を、テスト信号が生成される前の時点で検出し、第１の反応信号を、テスト信号が生成されている時点で検出し、第３の反応信号を、テスト信号が完了した後の時点で検出するように構成されている。即ち、テスト信号が既に生成されてセンサ素子に作用するように選択された、第１の反応信号の検出のための冒頭で既に述べた時点に対して付加的に、このケースにおいては、その他にさらに、テスト信号が生成される前及びテスト信号が完了した後も反応信号が検出されることが想定されている。これにより、反応信号は、３つの信号時点（特にこれらの信号時点のみ）において高抵抗で測定され又は読み取られ、特にこれらの各時点で別に評価される。検出された３つの反応信号又は前述した３つの時点の反応信号の概観からは、１つのセンサ素子が不良であるのか又は機能可能であるのかを識別することができ、さらに、センサ素子が導電性媒体と接触しているのかどうかを識別することができる。
【００１５】
本発明のさらなる実施形態によれば、共通の信号線路にコンデンサが配置されていること、即ち具体的には、一方では第１の抵抗と第２の抵抗との間に、他方では第１の抵抗とセンサ素子との間に介在接続されていることが想定されている。付加的なコンデンサにより、ＲＣ回路がセンサ装置内に形成され、これにより、反応信号の測定を唯一の時点に低減し、それにもかかわらず一義的な測定結果を得ることが可能になる。特にここでは、検査ユニットは、テストパルスが生成されている時点で第１の反応信号のみを検出するように構成されている。上記で説明した実施形態においては、直流電圧結合システムが提案されているのに対して、この実施形態においては、交流電圧結合システムが想定されている。その場合、ここでも、導電性媒体の検出を電位非依存性で実施することが可能である。このことは、検査ユニットの高抵抗信号入力側が、又は、第２の抵抗が上流側に接続された信号受信器が、直列接続されたコンデンサを介してセンサ素子の方向において分離されることによって達成される。
【００１６】
さらに、好適には、検査ユニットは、所望のセンサ感度に依存して、異なるテスト信号、例えば異なる高電圧レベル又は異なるパルス長を有するテストパルスを生成するように構成されていることが想定されている。これにより、検査ユニットは、環境条件及び／又は適用ケースに適合化させることができる。また、例えば、凝縮水（低濃度イオン）、浸透水（高濃度イオン）、塩水（塩イオン）を識別するために、パルス長又はパルス幅の変更によって、測定電圧の抵抗測定範囲を変更することも可能である。上記で説明したように、センサ素子の各々に、当該センサ素子をアース又は外部アースに接続しているコンデンサが割り当てられているならば、その他にも、接続されているセンサの充電時間の変更により、センサ素子のうちの１つの欠陥又は誤機能を識別することが可能になる。その上さらに、過度に長いテストパルスにより、センサ装置が、自己診断し、測定回路内に複数の電気抵抗、特に、第１、第２及び第３の抵抗が存在するかどうかを識別することができるようになる。その他に、非常に短いテストパルスによれば、分離コンデンサが共通の信号線路内に存在しているかどうかを識別することもできる。その他に、テスト信号の変更により、干渉パルスによって引き起こされた誤った測定は、反応信号の応答要求及び評価の繰り返しにより、妥当性を検査することが可能である。
【００１７】
請求項１２の特徴を有する本発明に係る制御装置は、本発明に係るセンサ装置によって特徴付けられる。これにより、制御装置の内部又は上部の流体を確実にかつ簡単に検出することができる。特に、制御装置内への水の浸入を監視するために、センサ装置のセンサ素子のうちの少なくとも１つが制御装置のハウジングの内部に配置されている。
【００１８】
請求項１３の特徴を有する本発明に係る操舵システムは、本発明に係る少なくとも１つのセンサ装置によって特徴付けられる。これにより、既に前述した利点が生じる。特に、センサ装置は、例えば制御装置内に浸入する水を識別するために、操舵システムの制御装置に割り当てられており、ここでは、この目的のために、特にセンサ素子のうちの少なくとも１つが、制御装置のハウジングの内部に配置されている。また、センサ装置又はさらなるセンサ装置を、操舵システムのステアリングギアハウジング又はアクチュエータに割り当て、それらへ浸透する水又は周辺環境の水について監視してもよい。好適には、制御装置及び／又は操舵システムは、レベル測定装置として構成又は相互接続されている、本発明に係る複数のセンサ装置を有する。
【００１９】
センサ装置又は操舵システムを動作させるための、請求項１４の特徴を有する本発明に係る方法は、信号発生器がテスト信号、特にテストパルスを生成するように駆動制御され、ここで、信号受信器を用いて第１の反応信号が少なくともテスト信号が生成されている時点で検出され、ここで、検出された反応信号に依存して、機能可能性、及び／又は、導電性媒体、特に流体の存在が、少なくとも１つのセンサ素子によって特定されることを特徴とする。特に、検出された反応信号の反応時間に依存してセンサの欠陥が特定され、その場合、このケースにおいては、センサに、好適には、センサを回路アース又は外部アースに接続させているコンデンサが割り当てられている。特に好適には、反応信号は、３つの時点、詳細には、テスト信号がまだ生成されていない第１の時点、テスト信号が生成されている第２の時点、及び、テスト信号が完了した第３の時点において検出され、それによって、全部で３つの反応信号が検出される。これらの３つの時点における信号値に依存して、少なくとも１つのセンサ素子の機能可能性と、導電性媒体の存在とが特定されている。
【００２０】
以下においては、本発明を図面に基づいて、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施例による導電性媒体を検出するための好適なセンサ装置を示した図である。
【図２】第２の実施例による好適なセンサ装置を示した図である。
【図３】第３の実施例によるセンサ装置を示した図である。
【図４Ａ】種々の適用ケースに依存したセンサ装置の例示的な特性曲線を示した図である。
【図４Ｂ】種々の適用ケースに依存したセンサ装置の例示的な特性曲線を示した図である。
【図４Ｃ】種々の適用ケースに依存したセンサ装置の例示的な特性曲線を示した図である。
【図４Ｄ】種々の適用ケースに依存したセンサ装置の例示的な特性曲線を示した図である。
【図４Ｅ】種々の適用ケースに依存したセンサ装置の例示的な特性曲線を示した図である。
【図４Ｆ】種々の適用ケースに依存したセンサ装置の例示的な特性曲線を示した図である。
【図５】複数の好適なセンサ装置を有するレベル測定装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、ここではより詳細には示されていない自動車の操舵システムの制御装置６において、導電性媒体、特に導電性流体を検出するためのセンサ装置１を簡略図において示している。
【００２３】
センサ装置１は、検査ユニット２に電気的に接続された複数のセンサ素子ＷＳ１，ＷＳ２，ＷＳ３乃至ＷＳｎを有する。センサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎは、例えば、導電性検査コンタクトである。検査ユニット２は、好適には、マイクロコントローラ又はＡＳＩＣ回路（ユーザ固有の集積回路）を備え又はそれらによって形成される。検査ユニット２は、電気的なテスト信号を生成し、場合によっては変更するように構成された信号発生器３を有する。その他に、検査ユニット２は、信号発生器３によって生成されたテスト信号から生じる、センサ装置１内の少なくとも１つの電気的な反応信号を検出するように構成された信号受信器４を有する。検査ユニット２は、検出された反応信号に応じて、センサ装置１が機能可能であるかどうか、及び／又は、センサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎのうちの１つ以上によって導電性媒体が検出されるかどうかを特定するように構成されている。この目的のために、信号発生器３及び信号受信器４は、共通の信号線路５によってセンサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎに接続されている。信号線路５を集約する前に、信号発生器３の下流側には第１の抵抗Ｒ１が接続されており、信号受信器４の上流側には第２の電気抵抗Ｒ２が接続されている。これらの抵抗Ｒ１及びＲ２は、高抵抗に構成されており、そのため、各テスト信号は、信号発生器３から高抵抗でセンサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎに出力され、高抵抗で信号受信器４によって読み取られる。
【００２４】
センサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎの各々は、一方では共通の信号線路５に接続され、他方ではコンデンサＣ１乃至Ｃｎによってセンサ装置１のアース又は外部アースに対して接続されており、そのため、静電放電に起因する干渉及び／又は干渉源は、アースに対して分離される。
【００２５】
その他に、信号受信器４は、さらなるコンデンサＣｐを介してアースに対して接続されており、そのため、センサ入力側における高周波干渉源が短絡され、それによって分離される。このコンデンサＣｐは、付加的な部品として形成可能であるが、あるいは、信号受信器４の論理入力側から寄生的に存在するコンデンサによって形成することもできる。
【００２６】
さらに、生じ得る交差電流を導出するための高抵抗な抵抗Ｒ３が、論理出力側に直接接続されており、又は、信号発生器３の出力側からアースに対して接続されている。信号発生器３によって論理ゼロが引き出されるならば、結果として生じる交差電流は、これによってアースに対して導出される。信号発生器３及び信号受信器４は、簡単な検査方法を可能にするために、特にデジタルモジュールとして構成されている。
【００２７】
図４Ａは、テスト動作中のセンサ装置１の特性曲線を簡略図において示している。第１の実線の特性曲線Ｋ３は、信号発生器３によって生成されたテスト信号を時間ｔにわたって示している。破線Ｋ４は、回路又は信号線路５から信号受信器４が受信した反応信号を示している。線Ｌｐは、テスト信号Ｋ３に関する達成すべき論理レベルを示している。斜線の領域Ｂは、未定義のレベル又はヒステリシスレベルを示しており、この領域内においては、反応信号Ｋ４を読み取っても一義的な結果に結び付かないであろう。
【００２８】
時点ｔ１においては、信号発生器３がテスト信号Ｋ３をテストパルスの形態で生成することによって水の検査が開始される。これに応じて、反応信号Ｋ４は、センサＷＳ１乃至ＷＳｎのいずれも導電性媒体と接触していない場合に生じる。反応信号Ｋ４は、テスト信号Ｋ３が確実に生成されている時点ｔ２でほぼテスト信号Ｋ３のレベルに到達する。これは、特に、テスト信号又はテストパルスが時点ｔ３で終了し、それと共に完了する直前である。
【００２９】
従って、水分の検査は、テスト信号の出力と応答要求とによって行われる。信号発生器は、まず持続的に「ローレベル」に設定されている。信号発生器がまだテスト信号を生成しないうちに、信号発生器又はテスト信号が、高抵抗で信号受信器４によって読み取られる。ローレベルが検出されると、水が存在している可能性があるが、この時点においては「ローレベル」が推定されるので、これは水の非存在として評価される。しかしながら、読み取られたレベルが「ハイレベル」であると、例えば正の電位に接続されている導電水などのような外部電位Ｗ＋が存在している。次いで、この状態は、この時点ｔ１で「水が存在する」ものとして検出又は評価される。
【００３０】
テスト信号がまだ再び遮断されない、又は、テスト信号のハイレベルがまだローレベルに切り替えられない第２の時点ｔ２においては、反応信号も同様に信号受信器４によって読み取られる。この時点ｔ２でハイレベルが読み取られると、これは「水が存在しない」ものとして評価される。しかしながら、反応信号が「ローレベル」であると、これは、この時点ｔ２で「水が存在する」ものとして評価され、その場合、ここでは、水の外部電位が負である。
【００３１】
続いて、時点ｔ３においては、再びテスト信号の完了によって、ローレベルが信号発生器により書き込まれ又は高抵抗で出力される。時点ｔ３においては、信号受信器４を用いて新たに読み取りが行われる。ここで、ローレベル（水が存在し得ること）が読み取られるならば、これは「水の非存在」として評価される。ただし、反応信号が「ハイレベル」であるならば、「水が存在する」ものとして識別する。次いで、ここでは、水の正の外部電位（Ｗ＋）が印加される。この最後の書き込み及び読み取り過程は、ヒステリシスの跳躍的変化を伴う論理を強制する。その場合は、正の外部電位も負の外部電位も存在している。この跳躍的変化なしでは、発見の脱落が生じるかもしれない。ただし、そのようなケースは、非常に稀にしか発生しない。テスト信号の延長及び短縮により、ヒステリシスの跳躍的変化を特定することができる。
【００３２】
従って、３つの反応信号を、即ち具体的には、３つの予め定められた時点ｔ１（テスト信号が生成される前）、ｔ２（テスト信号が生成されているとき）及びｔ３（テスト信号が完了したとき）での反応信号を、測定し又は読み取ることにより、流体の存在を電位非依存性において確実に特定することが可能である。
【００３３】
図２は、センサ装置１の第２の実施例を示しており、ここで、図１から既知の要素には同一の参照符号が付されており、その限りにおいては上記の説明が参照される。以下においては、実質的な相違について詳細に説明する。
【００３４】
第１の実施例とは異なり、第２の実施例によるセンサ装置においては、共通の信号線路５内において、コンデンサＣｒがセンサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎ及び信号発生器３又は信号受信器４に対して直流電圧方式で直列に接続されていることが想定される。これにより、測定時点ｔ１及びｔ３がもはや関係なくなり、時点ｔ２のみが用いられる分離システムが生じる利点を伴ったＲＣ回路が形成される。そこでは、各電圧源がコンデンサのように作用することを起点としており、そのため、測定パルスモーメントにおいてこれらは、０オームに向かって移行する。それゆえに、テスト信号が生成されている場合の時点ｔ２での測定パルスモーメントは、アース又は負の電位に関する推定に過ぎないため、測定が負又は正の電位（例えば、アース電位又はプラス電位）の方で行われるかどうかは問題ではない。従って、コンデンサＣｒの追加により、センサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎのうちの１つにおける水分又は導電性媒体のさらに簡単ではあるが一義的な特定が可能になる。
【００３５】
図１及び図２においては、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びコンデンサＣｐは、検査ユニット２の外側にあるのに対して、さらなる実施例によれば、それらが検査ユニット２によって共に形成され又はその中に存在することが想定されている。このことは、図１及び図２において破線の枠により示される。
【００３６】
図３は、センサ装置１のさらなる実施例を示しており、この実施例は、コンデンサＣｒが共通の信号線路５のまだ上流側であって抵抗Ｒ１又は信号発生器３の高抵抗出力側の下流側に接続されている点において、先の実施例とは異なっている。従って、これは、最初の２つの実施例の組合せである。これによっても、好適な測定が確実に保証されている。
【００３７】
図４Ａ乃至図４Ｆは、好適なセンサ装置１を用いて実施可能である異なる測定サイクルを示している。図４Ａは、上記において既に説明済みであり、ここで、図４Ｂ乃至図４Ｆにおいては、同一の参照符号が使用されており、その限りにおいては上記の説明が参照される。
【００３８】
図４Ａの実施例においては、測定サイクルは、電位なしで実施されており、この場合、センサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎのいずれにおいても、水は検出されない。
【００３９】
図４Ｂの実施例によれば、センサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎのうちの少なくとも１つが水又は導電性流体と接触している状態である。この反応信号Ｋ４は、テスト信号Ｋ３とは明らかに異なり、ハイレベルには達していない。
【００４０】
図４Ｃは、水が存在し、供給電圧及びアースからの混合電位である場合の測定サイクルを示している。時点ｔ２においては、増加したハイレベルの反応信号が生じるが、この領域外においては、反応信号Ｋ４は、未定義のレベル領域Ｂ内に存在する。
【００４１】
供給電圧に対して既存の水で測定すると、図４Ｄに示されているような測定サイクルが生じる。
【００４２】
図４Ｅは、増加した正の電位に対して水が存在する場合の測定サイクルを示しており、図４Ｆは、増加した負の電位に対して水が存在する場合の測定サイクルを示している。
【００４３】
ここでは、センサ装置１に、それらの異なる構成において常に、水又は他の導電性流体の存在を電位非依存性において一義的に識別し得る能力があることが明らかとなった。
【００４４】
図５は、複数のセンサ装置１が１つのレベル測定装置に組み合わせられているさらなる実施例を示している。ここで、既知の要素には同一の参照符号が付されており、その限りにおいては上記の説明が参照される。ここでは、複数のこの種のセンサ装置１の相互接続が１つの好適なレベル測定装置につながり、それを用いて、例えば水又は燃料タンク内の充填レベルを一義的に特定することができることが明らかとなった。
【００４５】
テスト信号又はそのパルス幅の変更により、測定電圧の抵抗測定領域を変更することができ、それによって、例えば、凝縮水（低濃度イオン）、浸透水（高濃度イオン）、塩水（塩イオン）を識別することが可能になる。テストパルスが広幅であるほど、測定パルス電圧が高くなり、測定システムが不感になり、その逆も当てはまる。その他に、接続されたセンサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎの充電時間の特定により、センサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎのうちの１つの欠陥が識別可能である。というのは、各センサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎは、固有のＥＳＤコンデンサＣ１乃至Ｃｎを保持するからである。好適には、一義的な割り当てを可能にするために、コンデンサＣ１乃至Ｃｎは、相異なる静電容量を有する。その他に、過度に長いテストパルスにより、例えば、抵抗Ｒ１、Ｒ２及び場合によってはＲ３が存在しているかどうかを識別することによって、センサ装置１自体を診断することが可能になる。それに対して、非常に短いテストパルスによれば、第２又は第３の実施例によるセンサ装置１において分離コンデンサＣｒが存在しているかどうかを識別することができる。
【００４６】
上述したテストパルスの変更により、回路は自身でその機能可能性を監視することができる。その他に、テストパルス又はテスト信号の変更により、干渉パルスによって（周期的又は確率的に）引き起こされる誤った測定は、応答要求及び評価の繰り返しにより、妥当性を検査することが可能である。
【００４７】
その他に好適には、それぞれのセンサ装置１は、図１乃至図３に例示的に示されているように、いわゆるフローティング（浮遊）アース（ＧＮＤＧＰ）によって動作し、このことは、付加的な機能をめぐるその電位非依存性を拡張する。浮遊アースＧＮＤＧＰは、特に抵抗ＲＧＰ及び／又はコンデンサＣＧＰを用いて形成される。
【００４８】
センサ装置１によれば、プロセッサ／ＡＳＩＣ／論理入力側（信号受信器４）における、イオン化された又は汚染された水の干渉不感の水識別が可能になる。この干渉不感は、静電放電にも、電磁的な干渉場又は外部電圧電位にも関連する。ここでは、正、負の電位も混合電位も、水検出のために使用することができる。関係する抵抗は、電位非依存性において特定される。このことは、第１の実施例のケースにおいては、各信号時点で異なって評価される３回の信号評価によって達成される。
【００４９】
この場合、水又は媒体の検出は、センサ装置１によって低エネルギーで行われる。なぜなら、測定時点においては、μＷ領域のエネルギーのみが必要になるからである。外部の、即ち、ＡＳＩＣ又はマイクロコントローラに統合されていない解決手段の場合には、テスト信号の出力用の１つと反応信号の読み取り用の１つとで２つのコンタクト端子と、２つの高抵抗の抵抗Ｒ１，Ｒ２と、ＥＳＤコンデンサＣ１乃至Ｃｎ及び場合によっては分離コンデンサＣｒとが、必要とされるだけである。
【００５０】
センサ装置１の回路は、実質的に抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３からなるので、この回路は、既に上記で説明したように、マイクロコントローラ又はＡＳＩＣに統合することが可能である。これにより、高抵抗の読み取り入力側でもあり、高抵抗の書き込み出力側でもある、専用の水センサ入力側が生じる。
【００５１】
その他に、このセンサ装置１は、テストパルスにより、電極又はセンサ素子ＷＳ１乃至ＷＳｎの腐食又はマイグレーションがパルス方式によって十分に取り除かれ、それによって、センサ装置１の耐久性が保証されているという利点を有する。
【図１】
2021505902.tif 000003
【図２】
2021505902.tif 000004
【図３】
2021505902.tif 000005
【図４Ａ】
2021505902.tif 000006
【図４Ｂ】
2021505902.tif 000007
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2021505902.tif 000009
【図４Ｅ】
2021505902.tif 000010
【図４Ｆ】
2021505902.tif 000011
【図５】
2021505902.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月12日(2020.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の導電性媒体、車両の特に操舵システムの制御装置内の特に流体を検出するためのセンサ装置（１）であって、
少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）と、
検査ユニット（２）と、
を備え、
前記センサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、前記検査ユニット（２）に電気的に接続されており、
前記検査ユニット（２）は、前記センサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続された信号発生器（３）を有し、前記信号発生器（３）は、電気的なテスト信号を生成するように構成されており、
前記検査ユニット（２）は、前記センサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続された信号受信器（４）を有し、前記信号受信器（４）は、前記電気的なテスト信号に対する反応信号を検出するように構成されており、
前記信号発生器（３）及び前記信号受信器（４）は、それぞれ高抵抗で、前記少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続されており、
前記検査ユニット（２）は、前記媒体の存在又は非存在を第１の反応信号の評価によって推定するために、前記第１の反応信号を、少なくとも前記電気的なテスト信号が生成されている時点（ｔ２）で前記第１の反応信号として検出するように構成されている、センサ装置（１）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、正又は負の電位に接続されている、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記センサ装置（１）は、浮遊アース（ＧＮＤＧＰ）に接続されている、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、コンデンサによって前記センサ装置（１）のアース端子又は外部アース端子に接続されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記複数のセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、それぞれ１つのコンデンサ（Ｃ１−Ｃｎ）によってアース又は外部アースに接続されており又は接続可能であり、前記コンデンサ（Ｃ１−Ｃｎ）は、相異なる静電容量を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
第２の抵抗（Ｒ２）と前記信号受信器（４）との間でコンデンサ（Ｃｐ）がアースに対して接続されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
第１の抵抗（Ｒ１）と前記信号発生器（３）との間で第３の抵抗（Ｒ３）がアースに対して接続されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記第１の抵抗（Ｒ１）及び前記第２の抵抗（Ｒ２）は、共通の信号線路（５）によって前記少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続されている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記検査ユニット（２）は、第２の反応信号を、前記テスト信号が生成される前の時点（ｔ１）で検出し、前記第１の反応信号を、前記テスト信号が生成されている時点（ｔ２）で検出し、第３の反応信号を、前記テスト信号が完了した後の時点（ｔ３）で検出するように構成されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記共通の信号線路（５）にコンデンサ（Ｃｒ）が配置されている、請求項８に記載のセンサ装置。
【請求項１１】
前記検査ユニット（２）は、前記テスト信号が生成されている時点（ｔ２）で前記第１の反応信号のみを検出するように構成されている、請求項１０に記載のセンサ装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のセンサ装置（１）を備える制御装置（６）。
【請求項１３】
少なくとも１つの、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のセンサ装置（１）、及び／又は、少なくとも１つの、請求項１２に記載の制御装置（６）を備える操舵システム。
【請求項１４】
制御装置における少なくとも１種の導電性媒体、特に流体を検出するための請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のセンサ装置（１）を動作させるための方法であって、
信号発生器（３）は、テストパルスを生成するように駆動制御され、
信号受信器（４）を用いて、反応信号が、少なくともテストパルスが生成されている時点（ｔ２）で検出され、
検出された前記反応信号に依存して、前記センサ装置（１）が機能可能であるかどうか、及び／又は、少なくとも１種の導電性媒体、特に流体が検出されるかどうかが特定される、方法。
【手続補正書】
【提出日】令和2年6月15日(2020.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種の導電性媒体、車両の特に操舵システムの制御装置内の特に流体を検出するためのセンサ装置（１）であって、
少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）と、
検査ユニット（２）と、
を備え、
前記センサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、前記検査ユニット（２）に電気的に接続されており、
前記検査ユニット（２）は、前記センサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続された信号発生器（３）を有し、前記信号発生器（３）は、電気的なテスト信号を生成するように構成されており、
前記検査ユニット（２）は、前記センサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続された信号受信器（４）を有し、前記信号受信器（４）は、前記電気的なテスト信号に対する反応信号を検出するように構成されており、
前記信号発生器（３）及び前記信号受信器（４）は、それぞれ高抵抗で、前記少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続されており、
前記検査ユニット（２）は、前記媒体の存在又は非存在を第１の反応信号の評価によって推定するために、前記第１の反応信号を、少なくとも前記電気的なテスト信号が生成されている時点（ｔ２）で前記第１の反応信号として検出するように構成されている、センサ装置（１）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、正又は負の電位に接続されている、請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記センサ装置（１）は、浮遊アース（ＧＮＤＧＰ）に接続されている、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、コンデンサによって前記センサ装置（１）のアース端子又は外部アース端子に接続されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記複数のセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）は、それぞれ１つのコンデンサ（Ｃ１−Ｃｎ）によってアース又は外部アースに接続されており又は接続可能であり、前記コンデンサ（Ｃ１−Ｃｎ）は、相異なる静電容量を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
第１の抵抗（Ｒ１）と前記信号発生器（３）との間で第３の抵抗（Ｒ３）がアースに対して接続されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
第２の抵抗（Ｒ２）と前記信号受信器（４）との間でコンデンサ（Ｃｐ）がアースに対して接続されている、請求項６に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記第１の抵抗（Ｒ１）及び前記第２の抵抗（Ｒ２）は、共通の信号線路（５）によって前記少なくとも１つのセンサ素子（ＷＳ１−ＷＳｎ）に接続されている、請求項７に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記検査ユニット（２）は、第２の反応信号を、前記テスト信号が生成される前の時点（ｔ１）で検出し、前記第１の反応信号を、前記テスト信号が生成されている時点（ｔ２）で検出し、第３の反応信号を、前記テスト信号が完了した後の時点（ｔ３）で検出するように構成されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記共通の信号線路（５）にコンデンサ（Ｃｒ）が配置されている、請求項８に記載のセンサ装置。
【請求項１１】
前記検査ユニット（２）は、前記テスト信号が生成されている時点（ｔ２）で前記第１の反応信号のみを検出するように構成されている、請求項１０に記載のセンサ装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のセンサ装置（１）を備える制御装置（６）。
【請求項１３】
少なくとも１つの、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のセンサ装置（１）、又は、少なくとも１つの、請求項１２に記載の制御装置（６）を備える操舵システム。
【請求項１４】
制御装置における少なくとも１種の導電性媒体、特に流体を検出するための請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のセンサ装置（１）を動作させるための方法であって、
信号発生器（３）は、テストパルスを生成するように駆動制御され、
信号受信器（４）を用いて、反応信号が、少なくともテストパルスが生成されている時点（ｔ２）で検出され、
検出された前記反応信号に依存して、前記センサ装置（１）が機能可能であるかどうか、及び／又は、少なくとも１種の導電性媒体、特に流体が検出されるかどうかが特定される、方法。
【国際調査報告】
2021505902.tif 000013
2021505902.tif 000014
2021505902.tif 000015
2021505902.tif 000016