DE102007006971B4

DE102007006971B4 - Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Mediums

Info

Publication number: DE102007006971B4
Application number: DE102007006971.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Niemann; Tim Petasch; Carsten Heilenkötter
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2007-02-13
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2027-02-14
Also published as: DE102007006971A1

Abstract

Bei einem Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Mediums zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, wird in mindestens einer Wandung des Behälters eine Heizeinrichtung angeordnet. Dadurch kann der Behälter effektiv erwärmt und beispielsweise das Einfrieren von Wischwasser verhindert werden. Durch die Bestimmung der Temperatur des Mediums und der eingebrachten Energiemenge kann auch der Level des Mediums ermittelt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Mediums mit einer Heizeinrichtung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, wobei mindestens ein Teil der Heizeinrichtung integraler Bestandteil in mindestens einem Teil der Wandung des Behälters ist und in dem Behälter ein Sensor zur Bestimmung der Temperatur des flüssigen Mediums vorgesehen ist.
Ein derartiger Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Mediums ist insbesondere aus der WO 03/0 93 080 A1 bekannt. Weitere vergleichbare Behälter sind aus der DE 43 19 920 A1 und der DE 10 2004 019 147 A1 bekannt.
Aus der DE 10 2004 019 147 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Gefrierpunktbestimmung von Reinigungsflüssigkeiten bekannt. Zur Heizung der Flüssikgeit wird in dieser Druckschrift ein Widerstand vorgeschlagen, der in die Reinigungsflüssigkeit eingetaucht ist. Dieser wird mit einer Spannung und einem Strom beaufschlagt, so dass der Widerstand die Reinigungsflüssigkeit aufheizt. Der Widerstand kann bei einer geschickten Positionierung innerhalb des Behälters als Grenzwertschalter für den Füllstand benutzt werden.
In Kraftfahrzeugen werden Behälter zur Aufnahme von flüssigen Medien, insbesondere von wasserhaltigen Medien an verschiedenen Stellen verwendet.
Insbesondere bei Wischwasserbehältern, die das Wischwasser für die Windschutzscheibe und die Streuscheibe aufnehmen, besteht bei niedrigen Temperaturen das Problem, dass das Wassersystem vor Vereisung geschützt werden muß. Dies wird regelmäßig durch Additive im Medium oder Heizungen, beispielsweise in den Sprühdüsen, realisiert. Weiterhin wird in derartigen Behältern zusätzlich eine Sensierung des Flüssigkeitsniveaus oder -levels in der Regel durch Schwimmer und/oder Schutzschalter durchgeführt. Auf diese Weise wird ein Minimumlevel sensiert und beim Unterschreiten dieses Levels wird ein entsprechendes Signal ausgegeben. Verschiedene Heizeinrichtungen, die zur Beheizung von Flüssigkeiten, insbesondere von Flüssigkeiten für Scheibenwaschanlagen dienen, sind in der EP 0 481 842 B1 , der DE 203 15 852 U1 und der DE 10 2004 062 605 A1 beschrieben.
Ein Problem dieses Stands der Technik besteht darin, dass insbesondere der Einbau einer Heizstruktur zu hohen Kosten führt und im übrigen auch anfällig gegen Fehlfunktionen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Behälter der eingangs genannten Art zu schaffen, in dem flüssige Medien, insbesondere wasserhaltige Medien, zuverlässig und vereisungsfrei vorgehalten werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einem Behälter mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei einem Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Mediums, insbesondere eines wasserhaltigen Mediums mit einer Heizeinrichtung, zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens ein Teil der Heizeinrichtung integraler Bestandteil in mindestens einem Teil der Wandung des Behälters ist. In der Wandung oder mindestens in einem Teil der Wandung sind die direkt heizenden und wärmenden Bestandteile angeordnet. Weitere Komponenten wie eine elektrische Energiequelle und Zuleitungen können auch außerhalb, bzw. sind bevorzugt außerhalb der Wandung selbst angeordnet. Die Heizeinrichtung bzw. Teile davon sind entweder innerhalb der Wand angeordnet oder die Wand selbst ist als solche ausgebildet.
Bevorzugt ist der Behälter überwiegend aus Kunststoff hergestellt. Dazu wird insbesondere ein leitfähiger Kunststoff verwendet. Innerhalb des Kunststoffes des Behälters und bevorzugt auch innerhalb der Zuleitungen enthält der Kunststoff einen leitenden Bestandteil, bevorzugt Kohlenstoffnanoröhren oder Carbon Nanotubes (CNT). In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform werden in die Behälterwandung leitfähige Kohlenstoffasern eingebracht. Alternativ können auch leitfähige Metallfasern eingebracht werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist in der Behälterwandung eine leitfähige Folie enthalten. Bevorzugt ist die leitfähige Folie in der Behälterwandung eingespritzt. Alternativ können in der Behälterwandung auch Heizdrähte enthalten sein. Ein derart ausgestatteter Behälter wird dann durch Anlegen einer elektrischen Spannung, insbesondere der Bordspannung des Kraftfahrzeugs, erwärmt.
Erfindungsgemäß weist der Behälter einen Sensor zur Bestimmung der Temperatur des flüssigen Mediums auf. Dadurch kann sichergestellt werden, dass beispielsweise eine vorgegebene Mindesttemperatur, wie zum Beispiel 5° Celsius, immer eingehalten wird. Sollte die Temperatur darunter sinken, wird das Medium mittels Aufheizen durch die Heizeinrichtung wieder erwärmt. Bevorzugt ist die Heizeinrichtung auf die Einhaltung einer bestimmten Mindesttemperatur geregelt. Der Heizeinrichtung ist eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der eingebrachten Wärmeenergie zugeordnet. Dies kann entweder eine Meßeinrichtung sein, die konkret dem Behälter zugeordnet ist oder es kann hierfür auch auf Meßeinrichtungen zurückgegriffen werden, die im Bordnetzwerk des Kraftfahrzeugs vorhanden sind. Auf diese Weise kann ermittelt werden, welcher Energiebetrag notwendig ist, um die Temperatur konstant zu halten bzw. um den Behälter und das flüssige Medium um eine bestimmte Temperaturdifferenz zu erwärmen.
Weiterhin ist dem Behälter erfindungsgemäß eine Auswerteeinrichtung zugeordnet, die auf der Basis der Temperatur des Mediums oder der Temperaturänderung des Mediums und der eingebrachten Wärmeenergie die Menge des Mediums bestimmt. Zu berücksichtigen ist dabei, dass die Erwärmung des Behälters selbst um eine bestimmte Temperaturdifferenz eine bestimmte konstante Energiemenge erfordert. Abweichungen ergeben sich daraus, daß die Menge des in dem Behälter befindlichen zu erwärmenden Mediums unterschiedlich ist. Aus der Kenntnis der eingebrachten Wärmeenergie und der Temperatur bzw. der Temperaturänderung läßt sich daher auf die Menge des Mediums im Behälter schließen. Bevorzugt wird auch die Außentemperatur sensiert und bei der Berechnung berücksichtigt. Dazu sind in einer Speichereinrichtung bevorzugt verschiedene Kennlinien hinterlegt, die die unterschiedlichen Außentemperaturen berücksichtigen. Da sich die Menge des flüssigen Mediums oder der Level nicht sprungartig ändert, kann zusätzlich ein programmierbarer Filter auf die Signalausgabe gelegt werden. Es ist daher günstig, die Auswerteeinrichtung mit einem Filter, insbesondere einem elektrischen oder elektronischen Filter zu versehen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Kraftfahrzeugs mit dem obenbeschriebenen Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Mediums, bei dem mindestens eine Wandung des Behälters eine Heizeinrichtung aufweist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Behälters.
Der Behälter 1 weist eine Wandung 3 und einen Entnahmestutzen 2 auf. Der Behälter 1 dient zur Aufnahme eines flüssigen Mediums, insbesondere zur Aufnahme eines wasserhaltigen Mediums, insbesondere zur Aufnahme von Wischwasser für ein Kraftfahrzeug. Oberhalb des flüssigen Mediums 4 befindet sich Luft 5 in dem Behälter. Mit Hilfe eines Sensors 6 wird die Temperatur des Mediums TM bestimmt. Erfindungsgemäß ist in der Wandung 3 eine Heizeinrichtung vorgesehen. Bevorzugt besteht die Wandung aus Kunststoff mit leitfähigen Einlagen, insbesondere leitfähigen Kohlenstoffasern oder Carbon Nanotubes. Dem Behälter 1 sind dabei bevorzugt weitere Meßeinrichtungen zugeordnet, nämlich eine Meßeinrichtung zur Messung der Außentemperatur TA und eine Meßeinrichtung, die die Energiemenge E bestimmt, die dem Behälter 1 als Wärmeenergie zugeführt wird. Mit einer Auswerteeinrichtung 10 wird nun im wesentlichen auf der Basis der vom Sensor 6 gemessenen Temperatur des Mediums TM und der dem Behälter 1 zugeführten Energiemenge E die Materialmenge bestimmt, die erwärmt worden ist. Unter Berücksichtigung der unveränderlichen Masse des Behälters 1 kann daraus die Menge des erwärmten Mediums bestimmt werden. Für eine besonders genaue Messung wird auch noch die Außentemperatur TA berücksichtigt. Bevorzugt sind in der Auswerteeinrichtung 10 Kennlinien hinterlegt, die den Einfluß der Außentemperatur TA berücksichtigen. Der Behälter 1 ist dabei bevorzugt Bestandteil eines hier nicht dargestellten Kraftfahrzeugs.

Claims

Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Mediums mit einer Heizeinrichtung zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, wobei mindestens ein Teil der Heizeinrichtung integraler Bestandteil in mindestens einem Teil der Wandung (3) des Behälters (1) ist, und in dem Behälter (1) ein Sensor (6) zur Bestimmung der Temperatur des flüssigen Mediums (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizeinrichtung eine Meßeinrichtung (E) zur Bestimmung der eingebrachten Wärmeenergie zugeordnet ist, dass dem Behälter (1) eine Auswerteeinrichtung (10) zugeordnet ist, die auf der Basis der Temperatur des Mediums (4) und der eingebrachten Wärmeenergie die Menge des Mediums (4) bestimmt.
Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) überwiegend aus Kunststoff besteht.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) aus einem leitfähigen Kunststoff besteht.
Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung (3) des Behälters (1) leitfähige Kohlenstoffasern enthalten sind.
Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung (3) des Behälters (1) Kohlenstoffnanoröhren enthalten sind.
Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung (3) des Behälters (1) eine leitfähige Folie enthalten ist.
Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung (3) des Behälters (1) Heizdrähte enthalten sind.
Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung derart geregelt ist, dass das flüssige Medium (4) auf eine bestimmte Mindesttemperatur erwärmt wird.
Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Behälter (1) eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Außentemperatur (TA) zugeordnet ist.
Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (10) einen Filter aufweist.
Kraftfahrzeug mit einem Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Mediums, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter als Behälter nach einem der Patentansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.