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Title:
METHOD FOR DETERMINING AN AGGREGATE STATE OF AN AQUEOUS OPERATING LIQUID IN AN OPERATING LIQUID CONTAINER FOR A MOTOR VEHICLE, AND OPERATING LIQUID CONTAINER FOR CARRYING OUT THE METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/129503
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention discloses methods for determining an aggregate state of an operating liquid in an operating liquid container (1) for a motor vehicle, wherein the operating liquid container (1) has at least one capacitor (60, 70) which is fastened to a container wall (10, 20, 30) of the operating liquid container (1) and has a first electrode (61, 71) and a second electrode (62, 72) opposite said first electrode. A first method according to the invention determines the aggregate state of the operating liquid by means of a frequency-dependent phase profile of the impedance of the at least one capacitor (60, 70). Another method according to the invention determines the aggregate state of the operating liquid by means of a frequency-dependent capacitance profile of the at least one capacitor (60, 70). The present invention further discloses an operating liquid container (1) which is designed for carrying out the methods according to the invention.

Inventors:
KRIEGER KARL-LUDWIG (DE)
HAPPEL JAKOB (DE)
WOLF HARTMUT (DE)
Application Number:
PCT/EP2018/084774
Publication Date:
July 04, 2019
Filing Date:
December 13, 2018
Export Citation:
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Assignee:
KAUTEX TEXTRON GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
G01N27/02
Foreign References:
JP2009110849A2009-05-21
JPH075135A1995-01-10
DE102012020335A12014-04-30
JP2004184192A2004-07-02
JP2015040841A2015-03-02
Other References:
FLATSCHER M ET AL: "Measurement of complex dielectric material properties of ice using electrical impedance spectroscopy", 2016 IEEE SENSORS, IEEE, 30 October 2016 (2016-10-30), pages 1 - 3, XP033036818, DOI: 10.1109/ICSENS.2016.7808533
Attorney, Agent or Firm:
RICHLY & RITSCHEL (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Bestimmen eines Aggregatzustandes einer wäss rigen Betriebsflüssigkeit in einem Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei der Betriebsflüssigkeitsbehäl ter (1) zumindest einen an einer Behälterwand (10, 20, 30) des

Betriebsflüssigkeitsbehälters (1) befestigten Kondensator (60, 70) mit einer ersten Elektrode (61, 71) und einer dieser gegen überliegenden zweiten Elektrode (62, 72) aufweist, wobei das

Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

Anlegen (A) von zumindest einer ersten Wechselspannung an den Kondensator (60, 70), wobei eine erste Frequenz der ersten Wechselspannung einer unteren Grenzfrequenz (fmin) entspricht ;

Bestimmen und Speichern (B) einer ersten Impedanz des Kon densators (60, 70) für die erste Frequenz;

Bestimmen (C) eines ersten Phasenwinkels (fΐ) aus der ersten Impedanz; und

Bestimmen (D) , dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) befindliche Betriebsflüssigkeit (50) einen festen Aggregat zustand aufweist, wenn der erste Phasenwinkel (fΐ) größer als ein erster Grenzwinkel (dΐ) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgen den Merkmale:

Anlegen (E) einer zweiten Wechselspannung an den Kondensa tor (60, 70), wobei eine zweite Frequenz der zweiten Wech selspannung einer oberen Grenzfrequenz (fmax) entspricht; Bestimmen und Speichern (F) einer zweiten Impedanz des Kon densators (60, 70) für die zweite Frequenz;

Bestimmen (G) eines zweiten Phasenwinkels (f2) aus der zwei ten Impedanz; und

Bestimmen (H) , dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) befindliche Betriebsflüssigkeit (50) teilweise einen festen

-42 und teilweise einen flüssigen Aggregatzustand aufweist, wenn der erste Phasenwinkel (cpl) kleiner als der erste Grenzwinkel (dΐ) und eine Differenz zwischen dem zweiten Phasenwinkel (cp2) und dem ersten Phasenwinkel (cpl) größer als ein zweiter Grenzwinkel (52) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt :

Bestimmen (I), dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) befindliche Betriebsflüssigkeit (50) einen flüssigen Aggre gatzustand aufweist, wenn der erste Phasenwinkel (cpl) klei ner als der erste Grenzwinkel (51) und eine Differenz zwischen dem zweiten Phasenwinkel (cp2) und dem ersten Pha senwinkel (cpl) kleiner als der zweite Grenzwinkel (52) ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

Bestimmen (C' ) einer ersten Kapazität (CI) des Kondensators (60, 70) aus der ersten Impedanz;

Bestimmen (G' ) einer zweiten Kapazität (C2) des Kondensa tors (60, 70) aus der zweiten Impedanz

Ermitteln (L) einer relativen Abweichung der zweiten Kapa zität (C2) von der ersten Kapazität (CI); und

Bestimmen (D) , dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) befindliche Betriebsflüssigkeit (50) einen festen Aggregat zustand aufweist, wenn die relative Abweichung der zweiten Kapazität (C2) von der ersten Kapazität (CI) größer als eine erste Kapazitätsabweichung (ACl) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt :

Bestimmen (H) , dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) befindliche Betriebsflüssigkeit (50) teilweise einen festen und teilweise einen flüssigen Aggregatzustand aufweist, 43 wenn die relative Abweichung der zweiten Kapazität (C2) von der ersten Kapazität (CI) kleiner als die erste Kapazitäts abweichung (ACl) und größer als eine zweite Kapazitätsab weichung (AC2) ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:

Bestimmen (I), dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) befindliche Betriebsflüssigkeit (50) einen flüssigen Aggre gatzustand aufweist, wenn die relative Abweichung der zwei ten Kapazität (C2) von der ersten Kapazität (CI) kleiner als eine zweite Kapazitätsabweichung (AC2) ist.

7. Verfahren zum Bestimmen eines Aggregatzustandes einer wäss rigen Betriebsflüssigkeit in einem Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) für ein Kraftfahrzeug, wobei der Betriebsflüssigkeitsbehäl ter (1) zumindest einen an einer Behälterwand (10, 20, 30) des

Betriebsflüssigkeitsbehälters (1) befestigten Kondensator (60, 70) mit einer ersten Elektrode (61, 71) und einer dieser gegen überliegenden zweiten Elektrode (62, 72) aufweist, wobei das

Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:

Anlegen (J) von zumindest zwei unterschiedlichen Wechsel spannungen an den Kondensator (60, 70), wobei eine erste

Frequenz einer ersten Wechselspannung einer unteren Grenz frequenz (fmin) und eine zweite Frequenz einer zweiten Wech selspannung einer oberen Grenzfrequenz (fmax) entspricht; Bestimmen und Speichern (K) einer ersten Kapazität (CI) des Kondensators (60, 70) für die erste Frequenz und einer zweiten Kapazität (C2) des Kondensators (60, 70) für die zweite Frequenz;

Ermitteln (L) einer relativen Abweichung der zweiten Kapa zität (C2) von der ersten Kapazität (CI); und

-44 Bestimmen (M) , dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) befindliche Betriebsflüssigkeit (50) einen festen Aggregat zustand aufweist, wenn die relative Abweichung der zweiten Kapazität (C2) von der ersten Kapazität (CI) größer als eine erste Kapazitätsabweichung (ACl) ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt :

Bestimmen (N) , dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) befindliche Betriebsflüssigkeit (50) teilweise einen festen und teilweise einen flüssigen Aggregatzustand aufweist, wenn die relative Abweichung der zweiten Kapazität (C2) von der ersten Kapazität (CI) kleiner als die erste Kapazitäts abweichung (ACl) und größer als eine zweite Kapazitätsab weichung (AC2) ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 8, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:

Bestimmen (0), dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) befindliche Betriebsflüssigkeit (50) einen flüssigen Aggre gatzustand aufweist, wenn die relative Abweichung der zwei ten Kapazität (C2) von der ersten Kapazität (CI) kleiner als eine zweite Kapazitätsabweichung (AC2) ist.

10. Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) mit den folgenden Merkma len :

ein Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum (2) ist von einer Deckenwand (30), einer Bodenwand (10) und einer die Boden wand (10) mit der Deckenwand (30) verbindenden Seitenwand (20) begrenzt;

der Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) weist zumindest einen an einer Behälterwand (10, 20, 30) des Betriebsflüssig-

45 keitsbehälters (1) befestigten Kondensator (60, 70) mit ei ner ersten Elektrode (61, 71) und einer zweiten Elektrode (62, 72) auf;

der Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) weist eine elektroni sche Auswerteeinrichtung (80) auf, die mit der ersten Elekt rode (61, 71) und mit der zweiten Elektrode (62, 72) elektrisch verbunden ist,

wobei der Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass die Auswerteeinrichtung (80) dazu ausgebildet ist ein Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9 auszu führen .

11. Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (60, 70) in der Behälter wand (10, 20, 30) eingebettet ist.

12. Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

die Bodenwand (10) weist eine sich in den Betriebstlüssig- keitsbehälterinnenraum (2) erstreckende Erhebung (11) auf; und

die erste Elektrode (71) und die zweite Elektrode (72) des Kondensators (70) sind in der Erhebung (11) eingebettet.

13. Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

die Behälterwand (10, 20, 30) weist eine Außenschicht (41), eine dem Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum (2) zuge wandte Innenschicht (45) und eine zwischen diese angeord nete Haftschicht (44) auf;

die erste Elektrode (61, 71) und die zweite Elektrode (62, 72) des zumindest einen Kondensators (60) sind zwischen der Außenschicht (41) und der Haftschicht (44) angeordnet.

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14. Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

die Behälterwand (10, 20, 30) weist eine Abschirmschicht

(42) und eine Isolationsschicht (43) auf;

- die Abschirmschicht (42) ist zwischen der Außenschicht (41) und der ersten und zweiten Elektroden (61, 62; 71, 72) angeordnet; und

die Isolationsschicht (43) ist zwischen der Abschirmschicht (42) und den ersten und zweiten Elektroden (61, 62; 71, 72) angeordnet.

15. Betriebsflüssigkeitsbehälter (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (43) die gleiche die lektrische Leitfähigkeit wie die Innenschicht (45) und/oder die Außenschicht (41) aufweist.

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Description:
Verfahren zum Bestimmen eines Aggregatzustandes einer wässrigen Betriebsflüssigkeit in einem Betriebsflüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug und Betriebsflüssigkeitsbehälter zum Durchführen des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Aggregatzustandes einer wässrigen Betriebsflüssigkeit in einem Betriebsflüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Betriebsflüssigkeits behälter zum Durchführen des Verfahrens.

Im Folgenden wird auch auf als Wasserbehälter ausgebildete Be- triebsflüssigkeitsbehälter Bezug genommen, die für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sind. Betriebsflüssigkeits behälter im Sinne der Erfindung sind insbesondere aber nicht ausschließlich Wasserbehälter für Kraftfahrzeuge zur Bevorratung von beispielsweise in einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine zu injizierendes Wasser, Harnstoffbehälter, Wischwasserbehäl ter, Nebenflüssigkeitsbehälter oder Additivbehälter für Kraft fahrzeuge. Behälter der eingangs genannten Art werden häufig durch Extrusionsblasformen hergestellt, wobei sich insbesondere HDPE (High Density Polyethylene) für die Herstellung extrusi- onsblasgeformter Behälter eignet. Ferner ist es möglich, ent sprechende Betriebsflüssigkeitsbehälter mittels eines Spritzgießverfahrens herzustellen. Die Wassereinspritzung ist ein Verfahren zur Leistungssteige rung von Verbrennungskraftmaschinen . Um die Maximaltemperatur bei Höchstleistung nicht zu überschreiten, wird destilliertes Wasser in den Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine ein gespritzt . Die verdunstende Flüssigkeit hat eine kühlende Wir kung und vermindert die Verdichtungsarbeit . Auch eine Einspritzung während des Verbrennungstaktes zur Dampfkrafter- zeugung und zur Reduktion der Abgastemperatur und damit zur Re duktion des Abgasgegendruckes wird praktiziert . Mittels Wassereinspritzung kann der Schadstoffausstoß , insbesondere von Stickoxiden, von Verbrennungsmotoren gesenkt werden . Das in den Luft-Ansaugtrakt eingespritzte Wasser bewirkt durch die aufzu bringende Verdunstungswärme eine effektive Ladeluftkühlung und erreicht dadurch auch eine Innenkühlung des Motors . Durch die kältere Verbrennungsluft und damit deren höhere Dichte ergibt sich eine Leistungssteigerung .

Voraussetzung für die Wassereinspritzung ist, dass das im Be triebstlüssigkeitsbehälter bevorratete Wasser einen flüssigen Aggregatzustand aufweist, so dass das Wasser mittels einer Pumpe gefördert werden kann . Selbiges gilt beispielsweise auch für eine in einem Betriebsflüssigkeitsbehälter bevorratete Harn stofflösung . Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt kann das Was ser innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters einen teilweise festen und teilweise flüssigen Aggregatzustand aufweisen, so dass unter Umständen eine Förderung des Wassers mittels einer Pumpe möglich sein kann . Bei Temperaturen deutlich unterhalb des Gefrierpunktes ist die Betriebsflüssigkeit zu einem großen Teil oder komplett gefroren, so dass eine Förderung der wässrigen Betriebsflüssigkeit nicht möglich ist . Sobald die Betriebsflüs sigkeit einen teilweise festen Aggregatzustand aufweist, sobald sich also Eis im Betriebsflüssigkeitsbehälter befindet, ist eine Förderung der Betriebsflüssigkeit nicht mehr sichergestellt, so dass Gegenmaßnahmen getroffen werden müssen . Zum einen kann ein

-2 Betrieb des Kraftfahrzeugs verhindert werden, solange die Be triebsflüssigkeit nicht gefördert werden kann . Ferner wird eine Heizeinrichtung zum Aufwärmen der sich im Betriebsflüssigkeits behälter befindlichen Betriebsflüssigkeit aktiviert .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren zum Bestimmen eines Aggregatzustandes einer wässrigen Be triebsflüssigkeit in einem Betriebsflüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den von An spruch 1 abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundelie gende Aufgabe durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Aggregat zustandes einer Betriebsflüssigkeit in einem Betriebs- flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug gelöst, wobei der Be- triebsflüssigkeitsbehälter zumindest einen an einer Behälterwand des Betriebsflüssigkeitsbehälters befestigten Kondensator mit einer ersten Elektrode und einer dieser gegenüberliegenden zwei ten Elektrode aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte A, B, C und D gekennzeichnet:

A) Anlegen von zumindest einer ersten Wechselspannung an den Kondensator, wobei eine erste Frequenz der ersten Wechsel spannung einer unteren Grenzfrequenz entspricht;

B) Bestimmen und Speichern einer ersten Impedanz des Konden sators für die erste Frequenz;

C) Bestimmen eines ersten Phasenwinkels aus der ersten Impe danz; und

D) Bestimmen, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter befind liche Betriebsflüssigkeit einen festen Aggregatzustand auf weist, wenn der erste Phasenwinkel größer als ein erster Grenzwinkel ist. 3 Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass eine Bestimmung bzw . Ermittlung, ob die im Betriebsflüssigkeitsbe hälter bevorratete Betriebsflüssigkeit einen festen Aggregatzu- stand aufweist und somit als Eis vorliegt, zuverlässig ohne direkten Kontakt einer Messeinrichtung, im vorliegenden Fall des Kondensators , mit der Betriebsflüssigkeit ermöglicht ist . Die Impedanz des zumindest einen Kondensators und der sich aus der Impedanz ergebende Phasenwinkel korrelieren mit dem Aggregatzu- stand der im Betriebsflüssigkeitsbehälter bevorrateten Betriebs flüssigkeit . Somit kann durch Bestimmen der Impedanz und/oder des sich aus der Impedanz ergebenden Phasenwinkels auf den Ag gregatzustand der im Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum be findlichen Betriebsflüssigkeit rückgeschlossen werden .

Die frequenzabhängige Impedanz des Kondensators und der sich aus der Impedanz ergebende Phasenwinkel hängen von den Relaxations frequenzen der Materialien ab, die von dem elektrischen Wech selfeld zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode durchdrungen werden . Somit hängen die frequenzabhängige Impedanz des Kondensators und der sich aus der Impedanz ergebende Pha senwinkel von dem Material der Behälterwand und von der im Be triebsflüssigkeitsbehälterinnenraum befindlichen Betriebs flüssigkeit ab . Folglich hängen die frequenzabhängige Impedanz des Kondensators und der sich aus der Impedanz ergebende Pha senwinkel von Relaxationsfrequenzen der Orientierungspolarisa tion der Wassermoleküle der Betriebsflüssigkeit ab . Während die Relaxationsfrequenz für Wasser im flüssigen Aggregatzustand im Bereich von einigen GHz liegt, liegt die Relaxationsfrequenz für Wasser im festen Aggregatzustand, also für Eis im Bereich von einigen kHz .

Die Anme1dme1derin hat herausgefunden, dass die frequenzabhän gige Größe und der frequenzabhängige Verlauf des sich aus der Impedanz des Kondensators ergebenden Phasenwinkels eindeutige

-4 Rückschlüsse auf den Aggregatzustand der im Betriebsflüssig- keitsbehälter bevorrateten Betriebsflüssigkeit ermöglichen . So hat die Anmelderin festgestellt, dass der sich aus der Impedanz des Kondensators ergebende Phasenwinkel für eine Frequenz der WechselSpannung, die einer unteren Grenzfrequenz entspricht, größer als ein vorbestimmter erster Grenzwinkel ist, wenn die Betriebsflüssigkeit innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters einen festen Aggregatzustand aufweist . Dabei hängen die untere Grenzfrequenz der an den Kondensator angelegten WechselSpannung von der Geometrie des Kondensators und der Größe der Elektroden des Kondensators und dem Abstand der Elektroden des Kondensators voneinander ab .

Vorzugsweise beträgt der erste Grenzwinkel -85°. Die untere Grenzfrequenz beträgt vorzugsweise 10 kHz . Somit beträgt der sich aus der Impedanz des Kondensators ergebende Phasenwinkel mindestens -85 ° bei einer an den Kondensator angelegten Wech selspannung, die eine Frequenz von 10 kHz aufweist, wenn die Betriebsflüssigkeit im Betriebsflüssigkeitsbehälter einen fes ten Aggregatzustand aufweist, wenn also die wässrige Betriebs flüssigkeit gefroren ist und als Eis vorliegt .

Der Betriebsflüssigkeitsbehälter ist vorzugsweise ein Betriebs- flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug. Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter als Wasserbehälter für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme von Wasser ausgebildet, das zur In jektion in eine Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter als Harnstoffbehälter zur Aufnahme einer wässrigen Harnstofflö sung ausgebildet, die zur Injektion in den Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist.

Vorzugsweise wird ein Stoppsignal ausgegeben, wenn der erste Phasenwinkel größer als der erste Grenzwinkel ist. Durch Ausgabe 5 des Stoppsignals kann ein Betrieb des Kraftfahrzeugs verhindert werden .

Bei dem Verfahrensschritt A ist die untere Grenzfrequenz von der Geometrie und den Abmessungen des Kondensators abhängig und kann daher variieren. Insbesondere beträgt die untere Grenzfrequenz 10 kHz.

Der Phasenwinkel ist der Winkel zwischen der am Kondensator an liegenden Spannung und des durch den Kondensator fließenden Stroms .

Folglich wird im Verfahrensschritt C der Phasenwinkel zwischen der Spannung und dem Strom bestimmt.

Unter einem Verlustwinkel ist die Differenz von -90° und dem Phasenwinkel der Impedanz zu verstehen.

Folglich lässt sich der Verfahrensschritt C dann auch wie folgt formulieren: Bestimmen eines ersten Verlustwinkels des Konden sators für die erste Frequenz. Der Verfahrensschritt D lässt sich dann wie folgt ausdrücken: Bestimmen, dass die im Betriebs- flüssigkeitsbehälter befindliche Betriebsflüssigkeit einen fes ten Aggregatzustand aufweist, wenn der erste Verlustwinkel größer als ein erster Grenzverlustwinkel ist.

Vorzugsweise beträgt der erste Grenzverlustwinkel 5°. Die untere Grenzfrequenz beträgt vorzugsweise 10 kHz . Somit beträgt der sich aus der Impedanz des Kondensators ergebende Verlustwinkel mindestens 5° bei einer an den Kondensator angelegten Wechsel spannung, die eine Frequenz von 10 kHz aufweist, wenn die Be triebsflüssigkeit im Betriebsflüssigkeitsbehälter einen festen Aggregatzustand aufweist, wenn also die wässrige Betriebsflüs sigkeit gefroren ist und als Eis vorliegt . 6 Vorzugsweise weist das Verfahren folgende Verfahrensschritte auf :

E) Anlegen einer zweiten Wechselspannung an den Kondensator, wobei eine zweite Frequenz der zweiten Wechselspannung ei ner oberen Grenzfrequenz entspricht;

F) Bestimmen und Speichern einer zweiten Impedanz des Konden sators für die zweite Frequenz;

G) Bestimmen eines zweiten Phasenwinkels aus der zweiten Im pedanz; und

H) Bestimmen, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter befind liche Betriebsflüssigkeit teilweise einen festen und teil weise einen flüssigen Aggregatzustand aufweist, wenn der erste Phasenwinkel kleiner als der erste Grenzwinkel und eine Differenz zwischen dem zweiten Phasenwinkel und dem ersten Phasenwinkel größer als ein zweiter Grenzwinkel ist.

Das entsprechend ausgebildete Verfahren weist den Vorteil auf, dass eine Bestimmung bzw . Ermittlung, ob die im Betriebsflüs- sigkeitsbehälter bevorratete Betriebsflüssigkeit einen teil weise festen und einen teilweise flüssigen Aggregatzustand aufweist, zuverlässig ohne direkten Kontakt des Kondensators mit der Betriebsflüssigkeit ermöglicht ist . Ein Zustand, in dem die im Betriebsflüssigkeitsbehälter bevorratete wässrige Betriebs flüssigkeit teilweise in flüssiger und teilweise in gefrorener Form vorliegt, ist insbesondere bei Temperaturen im Bereich des Gefrierpunktes der Betriebsflüssigkeit gegeben .

Vorzugsweise wird im Verfahrensschritt H oder dem Verfahrens schritt H nachfolgend ein Warnsignal ausgegeben. Das Warnsignal wird folglich dann ausgegeben, wenn die im Betriebsflüssigkeits behälter bevorratete Betriebsflüssigkeit teilweise im festen und teilweise im flüssigen Aggregatzustand vorliegt.

7 Durch Ausgabe eines Warnsignals kann ein Benutzer des Kraftfahr zeugs, in dem der Betriebsflüssigkeitsbehälter verbaut ist, da rauf hingewiesen werden kann, dass die im Betriebstlüssig- keitsbehälterinnenraum befindliche Betriebsflüssigkeit zumin dest teilweise gefroren ist. Durch Ausgabe des Warnsignals kann insbesondere die Aktivierung einer Heizeinrichtung zum Aufheizen der im Betriebsflüssigkeitsbehälter bevorrateten Betriebsflüs sigkeit erfolgen.

Sowohl die untere Grenzfrequenz als auch die obere Grenzfrequenz sind von der Geometrie und den Abmessungen des Kondensators ab hängig und können daher variieren. Insbesondere beträgt die un tere Grenzfrequenz 10 kHz und die obere Grenzfrequenz 100 kHz.

Vorzugsweise beträgt der zweite Grenzwinkel 7°. Wenn die im Be triebsflüssigkeitsbehälter bevorratete wässrige Betriebsflüs sigkeit einen teilweise festen und einen teilweise flüssigen Aggregatzustand aufweist, dann beträgt die Differenz des Pha senwinkels bei der oberen Grenzfrequenz, die beispielsweise 100 kHz aufweisen kann, und des Phasenwinkels bei der unteren Grenz frequenz, die beispielsweise 10 kHz aufweisen kann, mehr als 7°.

Vorzugsweise werden mehr als lediglich nur zwei Wechselspannun gen an den zumindest einen Kondensator angelegt. Die Vielzahl von an den zumindest einen Kondensator anzulegenden Wechselspan nungen weisen jeweils unterschiedliche Frequenzen in einem Fre quenzbereich zwischen der unteren Grenzfrequenz und der oberen Grenzfrequenz auf.

Die Frequenzabstände der jeweiligen zueinander benachbarten Wechselspannungen sind vorzugsweise variabel und hängen von der Geometrie und den Abmessungen des Kondensators und von der zu erreichenden Messauflösung ab. Insbesondere Beträgt der Fre quenzabstand zwischen den Frequenzen der unterschiedlichen Wech selspannungen 1 kHz. 8 Vorzugsweise weist das Verfahren folgenden Verfahrensschritt auf :

I) Bestimmen, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter befind liche Betriebsflüssigkeit einen flüssigen Aggregatzustand aufweist, wenn der erste Phasenwinkel kleiner als der erste Grenzwinkel und eine Differenz zwischen dem zweiten Phasen winkel und dem ersten Phasenwinkel kleiner als der zweite Grenzwinkel ist.

Vorzugsweise wird im Verfahrensschritt I oder dem Verfahrens schritt I nachfolgend ein Freigabesignal ausgegeben. Das Frei gabesignal wird folglich dann ausgegeben, wenn die im Betriebsflüssigkeitsbehälter bevorratete Betriebsflüssigkeit im flüssigen Aggregatzustand vorliegt.

Durch Ausgabe eines Freigabesignals kann insbesondere einer Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs signalisiert werden, dass die im Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum befindliche Betriebsflüssigkeit im flüssigen Aggregatzustand vorliegt, so dass ein Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.

Vorzugsweise weist das Verfahren folgende Verfahrensschritte auf :

C' ) Bestimmen einer ersten Kapazität des Kondensators aus der ersten Impedanz;

G' ) Bestimmen einer zweiten Kapazität des Kondensators aus der zweiten Impedanz

L) Ermitteln einer relativen Abweichung der zweiten Kapazität von der ersten Kapazität; und

D) Bestimmen, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter befind liche Betriebsflüssigkeit einen festen Aggregatzustand auf weist, wenn die relative Abweichung der zweiten Kapazität von der ersten Kapazität größer als eine erste Kapazitäts abweichung ist. 9 Das entsprechend ausgebildete Verfahren weist eine nochmals er höhte Genauigkeit und somit Zuverlässigkeit auf, eine Eisbildung der im Betriebsflüssigkeitsbehälter bevorrateten Betriebsflüs sigkeit zu detektieren . Damit ist die Betriebssicherheit eines Kraftfahrzeugs erhöht, in welchem ein Betriebsflüssigkeitsbe hälter verbaut ist, der das entsprechende Verfahren ausführt .

Die Anmelderin hat festgestellt, dass die Kapazität des Konden sators zwischen einer unteren Grenzfrequenz und einer oberen Grenzfrequenz für eine wässrige Betriebsflüssigkeit im festen Aggregatzustand stärker abfällt als für eine wässrige Betriebs flüssigkeit im flüssigen Aggregatzustand . Dabei hängen die un tere Grenzfrequenz und die obere Grenzfrequenz der an den Kondensator angelegten WechselSpannung von der Geometrie des Kondensators und der Größe der Elektroden des Kondensators und dem Abstand der Elektroden des Kondensators voneinander und der zu erreichenden Messauflösung ab .

Die Anmelderin hat festgestellt, dass die frequenzabhängige Ka pazität des Kondensators für eine wässrige Betriebsflüssigkeit innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters in einem Frequenz bereich zwischen 10 kHz und 100 kHz um zumindest 20% abfällt, wenn die wässrige Betriebsflüssigkeit einen festen Aggregatzu stand aufweist . Somit beträgt die erste Kapazitätsabweichung 20%.

Der Frequenzbereich kann sich j edoch in Abhängigkeit der Größe und der Geometrie des Kondensators verändern .

Vorzugsweise weist das Verfahren folgenden Verfahrensschritt auf :

H) Bestimmen, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter befind liche Betriebsflüssigkeit teilweise einen festen und teil weise einen flüssigen Aggregatzustand aufweist, wenn die 10 relative Abweichung der zweiten Kapazität von der ersten Kapazität kleiner als die erste Kapazitätsabweichung und größer als eine zweite Kapazitätsabweichung ist.

Das entsprechend ausgebildete Verfahren weist eine nochmals er höhte Genauigkeit und somit Zuverlässigkeit auf, eine Eisbildung der im Betriebsflüssigkeitsbehälter bevorrateten Betriebsflüs sigkeit zu detektieren . Damit ist die Betriebssicherheit eines Kraftfahrzeugs erhöht, in welchem ein Betriebsflüssigkeitsbe hälter verbaut ist, der das entsprechende Verfahren ausführt .

Die Anmelderin hat festgestellt, dass die frequenzabhängige Ka pazität des Kondensators für eine wässrige Betriebsflüssigkeit innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters in einem Frequenz bereich zwischen 10 kHz und 100 kHz um weniger als 20% und mehr als 5% abfällt, wenn die wässrige Betriebsflüssigkeit einen teilweise festen und einen teilweise flüssigen Aggregatzustand aufweist . Somit beträgt die erste Kapazitätsabweichung 20%, und die zweite Kapazitätsabweichung beträgt 5%.

Vorzugsweise weist das Verfahren folgenden Verfahrensschritt auf :

I) Bestimmen, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter befind liche Betriebsflüssigkeit einen flüssigen Aggregatzustand aufweist, wenn die relative Abweichung der zweiten Kapazi tät von der ersten Kapazität kleiner als eine zweite Kapa- zitätsabweichung ist.

Das entsprechend ausgebildete Verfahren weist eine nochmals er höhte Genauigkeit und somit Zuverlässigkeit auf, einen flüssigen Aggregatzustand der im Betriebsflüssigkeitsbehälter bevorrate ten Betriebsflüssigkeit zu bestimmen . Damit ist die Betriebssi cherheit eines Kraftfahrzeugs erhöht, in welchem ein Betriebsflüssigkeitsbehälter verbaut ist, der das entsprechende Verfahren ausführt . 11 Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren gemäß Anspruch 7 der vorliegenden Erfindung gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den von Anspruch 7 abhängigen Ansprüchen beschrieben .

Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundelie gende Aufgabe durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Aggregat zustandes einer Betriebsflüssigkeit in einem Betriebs- flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug gelöst, wobei der Be- triebsflüssigkeitsbehälter zumindest einen an einer Behälterwand des Betriebsflüssigkeitsbehälters befestigten Kondensator mit einer ersten Elektrode und einer dieser gegenüberliegenden zwei ten Elektrode aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Verfahrensschritte J, K, L und M gekennzeichnet:

J) Anlegen von zumindest zwei unterschiedlichen Wechselspan nungen an den Kondensator, wobei eine erste Frequenz einer ersten Wechselspannung einer unteren Grenzfrequenz und eine zweite Frequenz einer zweiten Wechselspannung einer oberen Grenzfrequenz entspricht;

K) Bestimmen und Speichern einer ersten Kapazität des Konden sators für die erste Frequenz und einer zweiten Kapazität des Kondensators für die zweite Frequenz;

L) Ermitteln einer relativen Abweichung der zweiten Kapazität von der ersten Kapazität; und

M) Bestimmen, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter befind liche Betriebsflüssigkeit einen festen Aggregatzustand auf weist, wenn die relative Abweichung der zweiten Kapazität von der ersten Kapazität größer als eine erste Kapazitäts abweichung ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass eine Bestimmung bzw . Ermittlung, ob die im Betriebsflüssigkeitsbe hälter bevorratete Betriebsflüssigkeit einen festen Aggregatzu stand aufweist und somit als Eis vorliegt, zuverlässig ohne 12 direkten Kontakt einer Messeinrichtung, im vorliegenden Fall des Kondensators , mit der Betriebsflüssigkeit ermöglicht ist . Die Kapazität des zumindest einen Kondensators korreliert mit dem Aggregatzustand der im Betriebsflüssigkeitsbehälter bevorrate ten Betriebsflüssigkeit. Somit kann durch Bestimmen der fre quenzabhängigen Kapazität des Kondensators auf den Aggregatzustand der im Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum befindlichen Betriebsflüssigkeit rückgeschlossen werden .

Der Aggregatzustand der im Betriebsflüssigkeitsbehälter bevor rateten Betriebsflüssigkeit korreliert mit der Kapazität des Kondensators , die wiederum von dem Medium abhängt, den das elekt rische Wechselfeld zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode des Kondensators durchdringt . Somit kann durch Bestim men der frequenzabhängigen Kapazität des Kondensators auf den Aggregatzustand der Betriebsflüssigkeit rückgeschlossen werden .

Die frequenzabhängige Kapazität des Kondensators hängt von der elektrischen Leitfähigkeit des Mediums ab, das von dem elektri schen Wechselfeld zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode des Kondensators durchdrungen wird . Somit hängt die frequenzabhängige Kapazität des Kondensators von dem Material der Behälterwand und von dem Aggregatzustand der im Betriebs- flüssigkeitsbehälterinnenraum befindlichen Betriebsflüssigkeit ab .

Die Anmelderin hat herausgefunden, dass der Verlauf der Kapazi tät des Kondensators über die Frequenz der angelegten Wechsel spannung eindeutige Rückschlüsse auf den Aggregatzustand der Betriebsflüssigkeit ermöglicht . So hat die Anmelderin festge stellt, dass der Verlauf der Kapazität des Kondensators zwischen einer unteren Grenzfrequenz und einer oberen Grenzfrequenz eine gewisse Abweichung, beispielsweise einen gewissen Abfall auf- weisen muss , wenn die Betriebsflüssigkeit einen festen Aggre gatzustand aufweist . Dabei hängen die untere Grenzfrequenz und 13 die obere Grenzfrequenz der an den Kondensator angelegten Wech selspannung von der Geometrie des Kondensators und der Größe der Elektroden des Kondensators und dem Abstand der Elektroden des Kondensators voneinander ab .

Die Anmelderin hat festgestellt, dass die Kapazität des Konden sators für eine innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters be vorratete wässrige Betriebsflüssigkeit mit einer elektrischen Leitfähigkeit von etwa 130 mX/cm in einem Frequenzbereich zwi schen 10 kHz bis 100 kHz um zumindest 20% abweicht . Somit beträgt die Differenz zwischen der Kapazität des Kondensators bei einer Frequenz von 100 kHz und der Kapazität des Kondensators bei einer Frequenz von 10 kHz zumindest 20% . Der Frequenzbereich kann sich j edoch in Abhängigkeit der Größe und der Geometrie des Konden sators verändern .

Der Betriebsflüssigkeitsbehälter ist vorzugsweise ein Betriebs- flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug. Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter als Wasserbehälter für ein Kraftfahrzeug zur Aufnahme von Wasser ausgebildet, das zur In jektion in eine Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Weiter vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter als Harnstoffbehälter zur Aufnahme einer wässrigen Harnstofflö sung ausgebildet, die zur Injektion in den Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist.

Bei dem Verfahrensschritt L des Ermittelns der relativen Ab weichung der zweiten Kapazität von der ersten Kapazität wird folgende Berechnung durchgeführt: delta = | Cfmin - Cfmax | / Cfmin

Dabei ist:

fmin die untere Grenzfrequenz

fmax die obere Grenzfrequenz 14 Cfmin die erste Kapazität des Kondensators bei einer die untere Grenzfrequenz fmin aufweisenden Wechselspannung Cfmax die zweite Kapazität des Kondensators bei einer die obere Grenzfrequenz fmax aufweisenden Wechselspannung delta die relative Abweichung der zweiten Kapazität Cfmax von der ersten Kapazität Cfmin

Die erste Mindestabweichung beträgt vorzugsweise mehr als 0,2.

Für beispielsweise Leitungswasser und einer unteren Grenzfre quenz von 10 kHz und einer oberen Grenzfrequenz von 100 kHz beträgt die Mindestabweichung beispielsweise etwa 0,2, wenn die Elektroden des Kondensators eine Längenerstreckung von 100 mm, eine Breitenerstreckung von 50 mm und einen Abstand der ersten Elektrode zur zweiten Elektrode von 10 mm aufweisen.

Vorzugsweise wird ein Stoppsignal ausgegeben, wenn die relative Abweichung der zweiten Kapazität von der ersten Kapazität größer als eine erste Kapazitätsabweichung ist. Durch Ausgabe des Stoppsignals kann ein Betrieb des Kraftfahrzeugs verhindert wer den .

Vorzugsweise weist das Verfahren folgenden Verfahrensschritt auf :

N) Bestimmen, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter befind liche Betriebsflüssigkeit teilweise einen festen und teil weise einen flüssigen Aggregatzustand aufweist, wenn die relative Abweichung der zweiten Kapazität von der ersten Kapazität kleiner als die erste Kapazitätsabweichung und größer als eine zweite Kapazitätsabweichung ist.

Das entsprechend ausgebildete Verfahren weist den Vorteil auf, dass eine Bestimmung bzw . Ermittlung, ob die im Betriebsflüs- sigkeitsbehälter bevorratete Betriebsflüssigkeit einen teil weise festen und einen teilweise flüssigen Aggregatzustand 15 aufweist, zuverlässig ohne direkten Kontakt des Kondensators mit der Betriebsflüssigkeit ermöglicht ist . Ein Zustand, in dem die im Betriebsflüssigkeitsbehälter bevorratete wässrige Betriebs flüssigkeit teilweise in flüssiger und teilweise in gefrorener Form vorliegt, ist insbesondere bei Temperaturen im Bereich des Gefrierpunktes der Betriebsflüssigkeit gegeben .

Vorzugsweise wird im Verfahrensschritt N oder dem Verfahrens schritt N nachfolgend ein Warnsignal ausgegeben. Das Warnsignal wird folglich dann ausgegeben, wenn die im Betriebsflüssigkeits behälter bevorratete Betriebsflüssigkeit teilweise im festen und teilweise im flüssigen Aggregatzustand vorliegt.

Durch Ausgabe eines Warnsignals kann ein Benutzer des Kraftfahr zeugs, in dem der Betriebsflüssigkeitsbehälter verbaut ist, da rauf hingewiesen werden kann, dass die im

Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum befindliche Betriebsflüs sigkeit zumindest teilweise gefroren ist und teilweise als Eis vorliegt. Durch Ausgabe des Warnsignals kann insbesondere die Aktivierung einer Heizeinrichtung zum Aufheizen der im Betriebs- flüssigkeitsbehälter bevorrateten Betriebsflüssigkeit erfolgen.

Vorzugsweise weist das Verfahren folgenden Verfahrensschritt auf :

0) Bestimmen, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter befind liche Betriebsflüssigkeit einen flüssigen Aggregatzustand aufweist, wenn die relative Abweichung der zweiten Kapazi tät von der ersten Kapazität kleiner als eine zweite Kapa- zitätsabweichung ist.

Vorzugsweise wird im Verfahrensschritt 0 oder dem Verfahrens schritt 0 nachfolgend ein Freigabesignal ausgegeben. Das Frei gabesignal wird folglich dann ausgegeben, wenn die im Betriebsflüssigkeitsbehälter bevorratete Betriebsflüssigkeit im flüssigen Aggregatzustand vorliegt. 16 Durch Ausgabe eines Freigabesignals kann insbesondere einer Steuerungseinrichtung des Kraftfahrzeugs signalisiert werden, dass die im Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum befindliche Betriebsflüssigkeit im flüssigen Aggregatzustand vorliegt, so dass ein Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.

Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Betriebsflüssigkeitsbehälter bereitzustellen, der zum Be stimmen eines Aggregats zustandes einer in diesem befindlichen Betriebsflüssigkeit ausgebildet ist .

Diese Aufgabe wird durch einen Betriebsflüssigkeitsbehälter mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestal tungen des Betriebsflüssigkeitsbehälters sind in den von An spruch 10 abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundelie gende Aufgabe durch einen Betriebsflüssigkeitsbehälter gelöst, dessen Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum von einer Decken wand, einer Bodenwand und einer die Bodenwand mit der Deckenwand verbindenden Seitenwand begrenzt ist. Der Betriebsflüssigkeits behälter weist zumindest einen an einer Behälterwand des Be- triebsflüssigkeitsbehälters befestigten Kondensator mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode auf. Ferner weist der Betriebsflüssigkeitsbehälter eine elektronische Auswer teeinrichtung auf, die mit der ersten Elektrode und mit der zweiten Elektrode elektrisch verbunden ist. Der erfindungsgemäße Betriebsflüssigkeitsbehälter ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, zumindest eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen.

Der zumindest eine Kondensator ist vorzugsweise an oder in einer Seitenwand des Betriebsflüssigkeitsbehälters angebracht. Weiter vorzugsweise ist der zumindest eine Kondensator derart an der 17 Seitenwand oder in der Seitenwand angeordnet, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode, die jeweils eine Längser streckung, eine Breitenerstreckung und eine Tiefenerstreckung aufweisen, jeweils derart parallel zur Seitenwand verlaufen, dass die Längserstreckungen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode von der Bodenwand in Richtung der Deckenwand verlau fen .

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Betriebsflüssigkeitsbe hälters ist der zumindest eine Kondensator an der Bodenwand oder in der Bodenwand angeordnet, so dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode jeweils parallel zur Bodenwand verlaufen.

Der zumindest eine Kondensator kann an einer Außenseite der Be hälterwand angeordnet und mit dieser verbunden sein. Ferner ist es auch möglich, dass der zumindest eine Kondensator in der Behälterwand integriert bzw. eingebettet ist. Dabei sind die jeweiligen ersten und zweiten Elektroden des Kondensators von der Behälterwand umschlossen.

Der Betriebsflüssigkeitsbehälter ist vorzugsweise derart ausge bildet, dass der zumindest eine Kondensator in der Behälterwand eingebettet ist.

Bei einer Einbettung der Elektroden des Kondensators in die Be hälterwand sind die Elektroden von der Behälterwand umschlossen, so dass lediglich noch elektrische Anschlüsse der Elektroden aus der Behälterwand herausragen.

Der entsprechend ausgebildete Betriebsflüssigkeitsbehälter weist den Vorteil auf, dass aufgrund der Einbettung des zumindest einen Kondensators in die Behälterwand des Betriebsflüssigkeits behälters die erste Elektrode und die zweite Elektrode des zu mindest einen Kondensators einen verminderten Abstand zum

18 Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum und somit zu der im Be- triebsflüssigkeitsbehälterinnenraum befindlichen Betriebsflüs sigkeit aufweisen. Daher wechselwirkt ein zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode des Kondensators befindli ches elektrisches Feld weniger mit dem Material der Behälterwand und mehr mit der im Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum be findlichen Betriebsflüssigkeit. Somit lässt sich der Aggregat zustand der Betriebsflüssigkeit im Betriebsflüssigkeits behälterinnenraum mit einer erhöhten Genauigkeit bestimmen.

Ein weiterer Vorteil der Einbettung des zumindest einen Konden sators in die Behälterwand ist, dass der zumindest eine Konden sator mechanisch und chemisch geschützt ist, so dass der erfindungsgemäße Betriebsflüssigkeitsbehälter eine erhöhte Langzeitstabilität aufweist.

Der Betriebsflüssigkeitsbehälter ist insbesondere als Betriebs- flüssigkeitsbehälter für ein Kraftfahrzeug ausgebildet.

Vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausge bildet, dass die Bodenwand eine sich in den Betriebsflüssig keitsbehälterinnenraum erstreckende Erhebung aufweist, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode des Kondensators in der Erhebung eingebettet sind.

Durch eine entsprechende Ausbildung des Betriebsflüssigkeitsbe hälters ist die Bestimmung des Aggregatzustandes der Betriebs flüssigkeit mit einer nochmals erhöhten Genauigkeit ermöglicht, da eventuelle Ablagerungen im Bereich der Bodenwand einen ver minderten Einfluss auf die Bestimmung des Aggregatzustandes der sich im Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum befindlichen Be triebsflüssigkeit haben.

Die Erhebung der Bodenwand ist vorzugsweise als Einstülpung in den Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum ausgebildet. 19 Die Erhebung ist vorzugsweise zwischen 2mm und 5mm von der um gebenden Innenfläche der Bodenwand abgehoben.

Vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausge bildet, dass die Behälterwand eine Außenschicht, eine dem Be- triebsflüssigkeitsbehälterinnenraum zugewandte Innenschicht und eine zwischen diese angeordnete Haftschicht aufweist, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode des zumindest einen Kondensators zwischen der Außenschicht und der Haftschicht an geordnet sind.

Folglich ist der zumindest eine Kondensator zwischen der Außen schicht und der Haftschicht angeordnet. Die Innenschicht ist folglich mit der Betriebsflüssigkeit in direkten Kontakt bring bar .

Eine entsprechende Ausbildung des Betriebsflüssigkeitsbehälters ermöglicht einen vereinfachten Aufbau und eine vereinfachte In tegration des Kondensators in die Behälterwand des Betriebstlüs- sigkeitsbehälters .

Vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausge bildet, dass die Behälterwand eine Abschirmschicht und eine Iso lationsschicht aufweist, wobei die Abschirmschicht zwischen der Außenschicht und der ersten und zweiten Elektroden angeordnet ist, und wobei die Isolationsschicht zwischen der Abschirm schicht und den ersten und zweiten Elektroden angeordnet ist.

Der entsprechend ausgebildete Betriebsflüssigkeitsbehälter weist den Vorteil auf, dass dieser eine nochmals erhöhte Genau igkeit hinsichtlich der Bestimmung des Aggregatszustandes der im Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum befindlichen Betriebs flüssigkeit aufweist. Denn die Abschirmschicht, die vorzugsweise 20 als eine Metallschicht ausgebildet ist, schirmt die Elektroden des zumindest einen Kondensators vor Störfeldern ab.

Die Abschirmschicht ist folglich zwischen der Außenschicht und dem Referenzkondensator bzw. dem Kondensator angeordnet.

Die Abschirmschicht steht vorzugsweise mit der Außenschicht in Kontakt .

Die Isolationsschicht ist folglich sandwichartig zwischen der Abschirmschicht und dem Kondensator angeordnet.

Die Abschirmschicht weist ein Metall auf, so dass der zumindest eine Kondensator vor elektrische Störfeldern geschützt ist.

Die Isolationsschicht ist aus einem dielektrischen Material, vorzugsweise einem Kunststoff gefertigt, so dass die ersten und zweiten Elektroden des zumindest einen Kondensators nicht mit der Abschirmschicht in elektrischem Kontakt stehen.

Vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausge bildet, dass die Isolationsschicht die gleiche dielektrische Leitfähigkeit wie die Innenschicht und/oder die Außenschicht aufweist .

Der entsprechend ausgebildete Betriebsflüssigkeitsbehälter weist den Vorteil auf, dass dieser eine nochmals erhöhte Genau igkeit hinsichtlich der Bestimmung des Aggregatzustandes der im Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum befindlichen Betriebs flüssigkeit aufweist.

Vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausge bildet, dass ein Abstand der ersten und zweiten Elektroden zu dem Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum zwischen 1,5 mm und 3 , 5 mm beträgt .

- 21 Der entsprechend ausgebildete Betriebsflüssigkeitsbehälter weist den Vorteil auf, dass dieser eine nochmals erhöhte Genau igkeit hinsichtlich der Bestimmung des Aggregatzustandes der im Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum befindlichen Betriebs flüssigkeit aufweist, denn der Abstand der entsprechenden Elekt roden zu der sich im Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum befindlichen Betriebsflüssigkeit ist reduziert.

Vorzugsweise weist die Innenschicht folglich eine Dicke von 1,5 mm bis 3,5 mm auf.

Folglich weist der zumindest eine Kondensator zum Betriebstlüs sigkeitsbehälterinnenraum einen Abstand von lediglich 1,5 mm bis 3 , 5 mm auf .

Vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausge bildet, dass zumindest eine der ersten und zweiten Elektroden des Kondensators entlang ihrer Längserstreckung eine ungleich mäßige Breitenerstreckung aufweist.

Umso breiter die Elektroden sind, desto tiefer dringt das elekt rische Feld in den Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum und in die sich in diesem befindliche Betriebsflüssigkeit ein, so dass die Betriebsflüssigkeit einen größeren Einfluss auf die Bestim mung des Aggregatzustandes der Betriebsflüssigkeit hat.

Vorzugsweise ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter derart ausge bildet, dass zumindest einer der ersten und zweiten Elektroden des Kondensators entlang ihrer Längserstreckung eine sich in Richtung der Bodenwand vergrößernde Breitenerstreckung aufweist.

-22 Der entsprechend ausgebildete Betriebsflüssigkeitsbehälter weist den Vorteil auf, dass die Messgenauigkeit des Aggregatzu standes mittels des Kondensators im Bodenbereich des Betriebs- flüssigkeitsbehälters erhöht ist.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung erge ben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:

Figur 1: ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Aggregatzustandes einer wässrigen Betriebsflüs sigkeit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorlie genden Erfindung;

Figur 2 : frequenzabhängige Phasenverläufe der Impedanz eines

Kondensators für eine wässrige Betriebsflüssigkeit mit drei unterschiedlichen Temperaturen;

Figur 3 : ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Aggregatzustandes einer wässrigen Betriebsflüs sigkeit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Figur 4: frequenzabhängige Kapazitätsverläufe eines Kondensa tors für eine wässrige Betriebsflüssigkeit mit drei unterschiedlichen Temperaturen;

Figur 5 : ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Aggregatzustandes einer wässrigen Betriebsflüs sigkeit gemäß einer dritten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung;

Figur 6: eine stark vereinfachte räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters ; 23 Figur 7 : eine stark vereinfachte Darstellung einer Schichtstruktur der Bodenwand und/oder der Seitenwand des Betriebsflüssigkeitsbehälters gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Figuren 8A bis 8C: Beispiele von Kondensatoren in Alleinstel lung in seitlicher Draufsicht von Betriebstlüssig- keitsbehältern unterschiedlicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszei chen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, sodass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bau teils auch für die anderen Figuren gilt, sodass eine wiederho lende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform be schrieben wurden, auch separat in anderen Ausführungsformen ver wendbar .

Figur 1 zeigt ein Flussablaufdiagramm eines Verfahrens zum Be stimmen eines Aggregatzustandes einer wässrigen Betriebsflüs sigkeit in einem Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren gemäß des in Figur 1 dargestellten Flussablaufdiagramms wird von einem in Figur 6 dargestellten Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 ausgeführt .

Figur 6 zeigt eine stark vereinfachte räumliche Darstellung ei nes erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters 1. Ein Be- triebsflüssigkeitsbehälterinnenraum 2 ist durch eine Deckenwand 30, eine Bodenwand 10 und eine die Bodenwand 10 mit der Decken wand 30 verbindende Seitenwand 20 begrenzt. Aus Figur 6 ist ersichtlich, dass die Seitenwand 20 umlaufend ausgebildet ist.

-24 Der in Figur 6 dargestellte Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 weist einen ersten Kondensator 60 und einen zweiten Kondensator 70 auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Betriebstlüssig- keitsbehälter 1 jedoch auch lediglich den ersten Kondensator 60 oder lediglich den zweiten Kondensator 70 aufweisen. Ferner kann der Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 auch weitere Kondensatoren aufweisen, die in Figur 6 nicht dargestellt sind.

Der erste Kondensator 60 weist eine erste Elektrode 61 und eine zweite Elektrode 62 auf. Sowohl die erste Elektrode 61 als auch die zweite Elektrode 62 weisen jeweils eine Längserstreckung L, eine Breitenerstreckung B und eine Tiefenerstreckung auf (siehe Figuren 8A bis 8C) . Die erste Elektrode 61 und die zweite Elekt rode 62 sind dabei jeweils derart parallel zur Seitenwand 20 verlaufend angeordnet, dass die Längserstreckungen L der ersten Elektrode 61 und der zweiten Elektrode 62 von der Bodenwand 10 in Richtung der Deckenwand 30 verlaufen. Dabei sind Tiefener streckungen der erste Elektrode 61 und der zweiten Elektrode 62 einander gegenüberliegend angeordnet.

Der erste Kondensator 60 ist in die Seitenwand 20 eingebettet, so dass die erste Elektrode 61 und die zweite Elektrode 62 des ersten Kondensators 60 in der Seitenwand 20 eingebettet sind. Daher ist der erste Kondensator 60 von der Seitenwand 20 um schlossen. Folglich stehen die erste Elektrode 61 und die zweite Elektrode 62 des ersten Kondensators 60 nicht mit einer Be triebsflüssigkeit 50 (siehe Figur 7) in direktem Kontakt. Ferner stehen die erste Elektrode 61 und die zweite Elektrode 62 des ersten Kondensators 60 auch nicht mit der Umgebung des Betriebs- flüssigkeitsbehälters 1 in direktem Kontakt. Hinsichtlich der Einbettung des ersten Kondensators 60 in die Seitenwand 20 wird auf Figur 6 verwiesen, die weiter unten beschrieben wird.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, dass der erste Kondensator 60 in der Seitenwand 20 eingebettet 25 ist. Bei einem erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 kann der erste Kondensator 60 auch auf einer Außenfläche der Seitenwand 20 befestigt sein.

Aus Figur 6 ist ersichtlich, dass die erste Elektrode 61 und die zweite Elektrode 62 des ersten Kondensators 60 jeweils zwei Flü gel 63 aufweisen, die parallel zur Breitenerstreckung B der Elektroden 61, 62 verlaufen. Die jeweiligen Flügel 63 sind dabei in unterschiedlichen Höhen der ersten und zweiten Elektroden 61, 62 ausgebildet, sodass die Flügel 63 in unterschiedlichen Höhen des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 angeordnet sind. Somit wei sen die ersten und zweiten Elektroden 61, 62 des ersten Konden sators 60 entlang ihrer Längserstreckung L eine ungleichmäßige Breitenerstreckung B auf. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf eine entsprechende Ausgestaltung der ersten und zwei ten Elektroden 61, 62 des ersten Kondensators 60 beschränkt. Beispielsweise können die ersten und zweiten Elektroden 61, 62 des ersten Kondensators 60 über ihrer Längserstreckungen L auch eine gleichmäßige Breitenerstreckung B aufweisen.

Der zweite Kondensator 70 weist eine erste Elektrode 71 und eine zweite Elektrode 72 auf. Die erste Elektrode 71 und die zweite Elektrode 72 verlaufen parallel zur Bodenwand 10. Die erste Elektrode 71 und die zweite Elektrode 72 sind dabei jeweils derart parallel zur Bodenwand 10 verlaufend angeordnet, dass die Längserstreckungen und die Breitenersteckungen der ersten Elekt rode 71 und der zweiten Elektrode 72 in der Ebene der Bodenwand 10 verlaufen, so dass die Tiefenerstreckungen der ersten Elekt rode 71 und der zweiten Elektrode 72 einander gegenüberliegend angeordnet sind.

Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, weist die Bodenwand 10 eine sich in den Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum 2 erstreckende Erhebung 11 auf. Der zweite Kondensator 70 ist in der Bodenwand 10 derart eingebettet, dass die erste Elektrode 71 und die zweite 26 Elektrode 72 des zweiten Kondensators 70 in der Erhebung 11 der Bodenwand 10 eingebettet sind. Folglich stehen die erste Elekt rode 71 und die zweite Elektrode 72 des zweiten Kondensators 70 nicht mit der Betriebsflüssigkeit 50 in direktem Kontakt. Ferner stehen die erste Elektrode 71 und die zweite Elektrode 72 des zweite Kondensators 70 auch nicht mit der Umgebung des Betriebs- flüssigkeitsbehälters 1 in direktem Kontakt. Durch die Einbet tung der ersten Elektrode 71 und der zweiten Elektrode 72 in der Erhebung 11 der Bodenwand 10 wirken sich eventuelle Ablagerungen auf der Bodenwand 10 vermindert auf die Bestimmung des Aggre gatzustandes der sich im Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum 2 befindlichen Betriebsflüssigkeit 50 aus.

Hinsichtlich der Einbettung des zweiten Kondensators 70 in die Bodenwand 10 bzw. in die Erhebung 11 der Bodenwand 10 wird auf Figur 7 verwiesen, die weiter unten beschrieben wird.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, dass der zweite Kondensator 70 in der Bodenwand 10 eingebettet ist. Bei einem erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 kann der zweite Kondensator 70 auch auf einer Außenfläche der Bodenwand 10 befestigt sein.

Der Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 weist ferner eine elektroni sche Auswerteeinrichtung 80 auf, die mit dem ersten Kondensator 60 und dem zweiten Kondensator 70 elektrisch verbunden ist. Die elektrische Verbindung der Auswerteeinrichtung 80 mit dem ersten Kondensator 60 und dem zweiten Kondensator 70 erfolgt über in Figur 6 nicht dargestellte elektrische Leitungen.

Die Auswerteeinrichtung 80 ist dazu ausgebildet, das Verfahren gemäß dem in Figur 1 dargestellten Flussablaufdiagramm auszu führen, das im Folgenden beschrieben wird.

-27 In einem Verfahrensschritt A wird zumindest eine erste Wechsel spannung an den ersten Kondensator 60 und/oder an den zweiten Kondensator 70 angelegt. Dabei entspricht eine erste Frequenz der ersten Wechselspannung einer unteren Grenzfrequenz fmin, die im dargestellten Ausführungsbeispiel 10 kHz beträgt.

In einem Verfahrensschritte B wird eine erste Impedanz des ersten Kondensators 60 und/oder des zweiten Kondensators 70 für die erste Frequenz bestimmt und gespeichert.

Anschließend wird in einem Verfahrensschritt C ein erster Pha senwinkel cpl aus der ersten Impedanz bestimmt.

In Figur 2 sind drei unterschiedliche frequenzabhängige Phasen verläufe von Impedanzen des ersten Kondensators 60 und/oder des zweiten Kondensators 70 für eine wässrige Betriebsflüssigkeit 50 mit drei unterschiedlichen Temperaturen dargestellt. Dabei zeigt der Verlauf 91 einen Phasenverlauf der Impedanz für die wässrige Betriebsflüssigkeit, die eine Temperatur von -15°C aufweist. Der Verlauf 92 zeigt den frequenzabhängigen Verlauf des Phasenwin kels der Impedanz für die Betriebsflüssigkeit, die eine Tempe ratur von -2°C aufweist. Der Verlauf 93 zeigt den frequenzabhängigen Verlauf des Phasenwinkels der Impedanz für die Betriebsflüssigkeit, die eine Temperatur von +3°C aufweist.

Aus dem in Figur 2 dargestellten Verlauf 91 des Phasenwinkels der Impedanz des Kondensators 60, 70 für die eine Temperatur von -15°C aufweisende Betriebsflüssigkeit ist ersichtlich, dass der erste Phasenwinkel cpl bei einer unteren Grenzfrequenz fmin von 10 kHz größer als ein in Figur 2 eingezeichneter erster Grenz winkel dΐ ist, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der erste Grenzwinkel dΐ -85° beträgt.

28 Zurückkommend zu dem Verfahren gemäß dem in Figur 1 dargestellten Flussablaufdiagramm wird nach dem Verfahrensschritt C überprüft, ob der erste Phasenwinkel cpl größer als der erste Grenzwinkel dΐ ist. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, dann wird in einem Ver fahrensschritt D bestimmt, dass die im Betriebsflüssigkeitsbe hälter 1 befindliche Betriebsflüssigkeit 50 einen festen Aggregatzustand aufweist und folglich als Eis vorliegt. Aus dem in Figur 2 dargestellten Verlauf 91 des Phasenwinkels der Impe danz des Kondensators 60, 70 für die eine Temperatur von -15°C aufweisende Betriebsflüssigkeit beträgt der erste Phasenwinkel cpl in etwa -83°. Der erste Grenzwinkel dΐ beträgt hingegen -85°. Daher ist für die eine Temperatur von -15 °C aufweisende Be triebsflüssigkeit die Bedingung erfüllt, dass der erste Phasen winkel cpl größer als der erste Grenzwinkel dΐ ist, sodass im Verfahrensschritt D bestimmt wird, dass die Betriebsflüssigkeit einen festen Aggregatzustand aufweist.

Wenn der erste Phasenwinkel cpl nicht größer als der erste Grenz winkel dΐ ist, dann wird in einem Verfahrensschritt E eine zweite Wechselspannung an den ersten Kondensators 60 und/oder an den zweiten Kondensators 70 angelegt, wobei eine zweite Frequenz der zweiten Wechselspannung einer oberen Grenzfrequenz fmax ent spricht. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die obere Grenzfrequenz 100 kHz. Anschließend wird in einem Verfah rensschritt F eine zweite Impedanz des ersten Kondensators 60 und/oder des zweiten Kondensators 70 für die zweite Frequenz bestimmt und gespeichert. Dem Verfahrensschritt F nachfolgend wird in einem Verfahrensschritt G ein zweiter Phasenwinkel f2 aus der zweiten Impedanz bestimmt.

Anschließend wird überprüft, ob ein Absolutwert einer Differenz zwischen dem zweiten Phasenwinkel f2 und dem ersten Phasenwinkel cpl größer als ein zweiter Grenzwinkel d2 ist. Wenn diese Bedin- 29 gung erfüllt ist, dann wird in einem Verfahrensschritt H be stimmt, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 befindliche Betriebsflüssigkeit 50 teilweise einen festen und teilweise ei nen flüssigen Aggregatzustand aufweist. Der Verfahrensschritt H wird folglich lediglich dann ausgeführt, wenn der ersten Pha senwinkel cpl kleiner als der erste Grenzwinkel dΐ und ein Abso lutwert einer Differenz zwischen dem zweiten Phasenwinkel f2 und dem ersten Phasenwinkel cpl größer als der zweite Grenzwinkel d2 ist .

Aus dem in Figur 2 dargestellten Verlauf 92 des Phasenwinkels der Impedanz des Kondensators 60, 70 für die eine Temperatur von -2°C aufweisende Betriebsflüssigkeit ist ersichtlich, dass der erste Phasenwinkel cpl bei der unteren Grenzfrequenz fmin von 10 kHz in etwa -87,5° und der zweite Phasenwinkel f2 bei der oberen Grenzfrequenz fmax von 100 kHz in etwa -11,5° beträgt. Der Ab solutwert der Differenz zwischen dem zweiten Phasenwinkel f2 und dem ersten Phasenwinkel cpl beträgt somit 10°. In dem dargestell ten Ausführungsbeispiel beträgt der zweite Grenzwinkel d2 7°. Da der erste Phasenwinkel cpl kleiner als der erste Grenzwinkel dΐ ist und der Absolutwert der Differenz zwischen dem zweiten Pha senwinkel f2 und dem ersten Phasenwinkel cpl größer als 7° ist, wird für den in Figur 2 gezeigten Verlauf des Phasenwinkels im Verfahrensschritt H bestimmt, dass die im Betriebsflüssigkeits behälter 1 befindliche Betriebsflüssigkeit einen teilweise fes ten und einen teilweise flüssigen Aggregatzustand aufweist und somit teilweise vereist ist.

Die Verfahrensschritte E, F und G können alternativ auch direkt nach dem Verfahrensschritt C durchgeführt werden.

30 Wenn der Absolutwert der Differenz zwischen dem zweiten Phasen winkel f2 und dem ersten Phasenwinkel cpl kleiner als der Grenz winkel d2 ist, dann wird in einem Verfahrensschritt I bestimmt, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 befindliche Betriebs flüssigkeit 50 einen flüssigen Aggregatzustand aufweist.

Aus dem in Figur 2 dargestellten Verlauf 93 des Phasenwinkels der Impedanz des Kondensators 60, 70 für die eine Temperatur von +3°C aufweisende Betriebsflüssigkeit ist ersichtlich, dass der erste Phasenwinkel cpl bei der unteren Grenzfrequenz fmin von 10 kHz in etwa -90° und der zweite Phasenwinkel f2 bei der oberen Grenzfrequenz fmax von 100 kHz in etwa -85,5° beträgt. Der Ab solutwert der Differenz zwischen dem zweiten Phasenwinkel f2 und dem ersten Phasenwinkel cpl beträgt somit 4,5°. In dem darge stellten Ausführungsbeispiel beträgt der zweite Grenzwinkel d2 7°. Da der erste Phasenwinkel cpl kleiner als der erste Grenz winkel dΐ ist und der Absolutwert der Differenz zwischen dem zweiten Phasenwinkel f2 und dem ersten Phasenwinkel cpl kleiner als 7° ist, wird für den in Figur 2 gezeigten Verlauf 93 des Phasenwinkels im Verfahrensschritt I bestimmt, dass die im Be- triebsflüssigkeitsbehälter 1 befindliche Betriebsflüssigkeit einen flüssigen Aggregatzustand aufweist.

Die Auswerteeinrichtung 80 des in Figur 6 dargestellten Be- triebsflüssigkeitsbehälters 1 ist ferner dazu ausgebildet, das Verfahren gemäß dem in Figur 3 dargestellten Flussablaufdiagramm auszuführen, das im Folgenden beschrieben wird.

In einem Verfahrensschritt J werden zumindest zwei unterschied liche Wechselspannungen mit unterschiedlichen Frequenzen an den ersten Kondensator 60 und/oder an den zweiten Kondensator 70 angelegt. Dabei entspricht eine erste Frequenz einer ersten Wechselspannung einer unteren Grenzfrequenz fmin. Eine zweite

- 31 Frequenz einer zweiten Wechselspannung entspricht einer oberen Grenzfrequenz fmax .

Anschließend werden in einem Verfahrensschritt K eine erste Ka pazität CI des ersten Kondensators und/oder des zweiten Konden sators 70 für die erste Frequenz bestimmt und gespeichert. Ferner wird im Verfahrensschritt K eine zweite Kapazität C2 des ersten Kondensators 60 und/oder des zweiten Kondensators 70 für die zweite Frequenz bestimmt und gespeichert.

Anschließend wird in einem Verfahrensschritt L eine relative Abweichung der zweiten Kapazität C2 von der ersten Kapazität CI ermittelt. Im Verfahrensschritt L wird folglich ermittelt, um wie viel Prozent die zweite Kapazität C2 von der ersten Kapazität CI abweicht.

In Figur 4 sind drei unterschiedliche frequenzabhängige Kapazi tätsverläufe des ersten Kondensators 60 und/oder des zweiten Kondensators 70 für eine wässrige Betriebsflüssigkeit 50 mit drei unterschiedlichen Temperaturen dargestellt. Dabei zeigt der Verlauf 101 einen frequenzabhängigen Kapazitätsverlauf des ers ten Kondensators 60 und/oder des zweiten Kondensators 70 für die wässrige Betriebsflüssigkeit, die eine Temperatur von -15°C auf weist. Der Verlauf 102 zeigt den frequenzabhängigen Kapazitäts verlauf des ersten Kondensators 60 und/oder des zweiten Kondensators 70 für die Betriebsflüssigkeit, die eine Temperatur von -2°C aufweist. Der Verlauf 103 zeigt den frequenzabhängigen Kapazitätsverlauf des ersten Kondensators 60 und/oder des zwei ten Kondensators 70 für die Betriebsflüssigkeit, die eine Tem peratur von +3°C aufweist.

Aus Figur 4 ist ersichtlich, dass der Verlauf 101 der frequenz abhängigen Kapazität des Kondensators 60, 70 für die eine Tem peratur von -15°C aufweisende wässrige Betriebsflüssigkeit 50 32 von einer ersten Kapazität CI auf eine zweite Kapazität C2 ab fällt. Dabei weist der Kondesator 60, 70 bei der unteren Grenz frequenz fmin, die im dargestellten Ausführungsbeispiels 10 kHz beträgt, die erste Kapazität CI von ca. 14 pF und bei der oberen Grenzfrequenz fmax, die im dargestellten Ausführungsbeispiels 100 kHz beträgt, die zweite Kapazität C2 von ca. 10 pF auf. Folglich beträgt die relative Abweichung von CI zu C2 bei der eine Temperatur von -15°C aufweisenden Betriebsflüssigkeit ca. 28%.

Aus Figur 4 ist ferner ersichtlich, dass die frequenzabhängige Kapazität des Kondensators 60, 70 für die eine Temperatur von -2°C aufweisende wässrige Betriebsflüssigkeit 50 von einer ers ten Kapazität CI auf eine zweite Kapazität C2 abfällt. Dabei weist der Kondesator 60, 70 bei der unteren Grenzfrequenz fmin die erste Kapazität CI von ca. 14,5 pF und bei der oberen Grenz frequenz fmax die zweite Kapazität C2 von ca. 13 pF auf. Folglich beträgt die relative Abweichung von CI zu C2 bei der eine Tem peratur von -2°C aufweisenden Betriebsflüssigkeit ca. 10%.

Aus Figur 4 ist weiterhin ersichtlich, dass die frequenzabhän gige Kapazität des Kondensators 60, 70 für die eine Temperatur von +3°C aufweisende wässrige Betriebsflüssigkeit 50 von einer ersten Kapazität CI auf eine zweite Kapazität C2 abfällt. Dabei weist der Kondesator 60, 70 bei der unteren Grenzfrequenz fmin die erste Kapazität CI von ca. 15 pF und bei der oberen Grenz frequenz fmax die zweite Kapazität C2 von ca. 14,6 pF auf. Folg lich beträgt die relative Abweichung von CI zu C2 bei der eine Temperatur von +3°C aufweisenden Betriebsflüssigkeit ca. 2,6%.

Zurückkommend zu dem Verfahren gemäß dem in Figur 3 dargestellten Flussablaufdiagramm wird nach dem Verfahrensschritt L überprüft, ob die relative Abweichung der zweiten Kapazität C2 von der ersten Kapazität CI größer als eine erste Kapazitätsabweichung 33 ACl ist. Im Genaueren wird bestimmt, ob folgende Bedingung er füllt ist:

\C1 - C2\

> ACl

CI

Wenn diese Bedingung erfüllt ist, wird in einem Verfahrens schritt M bestimmt, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 befindliche Betriebsflüssigkeit einen festen Aggregatzustand aufweist .

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel weist die erste Kapa- zitätsabweichung ACl einen Wert von 0,2 aus. Somit wird für den in Figur 4 dargestellten Kapazitätsverlauf 101 bestimmt, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 befindliche Betriebsflüs sigkeit einen festen Aggregatzustand aufweist, da die relative Abweichung der zweiten Kapazität C2 von der ersten Kapazität CI 28% und somit 0,28 beträgt.

Wenn die Bedingung

|C1 - C2\

> ACl

CI hingegen nicht erfüllt ist, wird überprüft, ob folgende Bedin gung erfüllt ist:

|C1 - C2\

ACl > > A 2

CI

Dabei ist AC2 eine zweite Kapazitätsabweichung, die im vorlie genden Ausführungsbeispiel 0,05 beträgt. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, dann wird in einem Verfahrensschritt N bestimmt, dass die im Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum 2 befindliche Betriebsflüssigkeit einen teilweise festen und einen teilweise flüssigen Aggregatzustand aufweist. Der Verfahrensschritt N wird folglich ausgeführt, wenn die relative Abweichung der zweiten Kapazität C2 von der ersten Kapazität CI einen Wert zwischen der 34 ersten Kapazitätsabweichung ACl und der zweiten Kapazitätsab weichung AC2 aufweist, wobei die zweite Kapazitätsabweichung AC2 kleiner als die erste Kapazitätsabweichung ACl ist.

Somit wird für den in Figur 4 dargestellten Kapazitätsverlauf 102 im Verfahrensschritt N bestimmt, dass die im Betriebstlüs- sigkeitsbehälter 1 befindliche Betriebsflüssigkeit einen teil weise festen und einen teilweise flüssigen Aggregatzustand aufweist, da die relative Abweichung der zweiten Kapazität C2 von der ersten Kapazität CI 0,1 beträgt und somit die Bedingung 0,20 > 0,10 > 0,05 erfüllt ist.

Wenn die Bedingung

\C1 - C2\

ACl > > AC2

CI hingegen nicht erfüllt ist, wird in einem Verfahrensschritt 0 bestimmt, dass die Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 befindliche Betriebsflüssigkeit einen flüssigen Aggregatzustand aufweist.

Die Auswerteeinrichtung 80 des in Figur 6 dargestellten Be- triebsflüssigkeitsbehälters 1 ist ferner dazu ausgebildet, das Verfahren gemäß dem in Figur 5 dargestellten Flussablaufdiagramm auszuführen, das im Folgenden beschrieben wird. Dabei ergibt sich das Verfahren gemäß des in Figur 5 dargestellten Flussab laufdiagramms aus einer Kombination des Verfahrens gemäß des in Figur 1 dargestellten Flussablaufdiagramms und des Verfahrens gemäß des in Figur 3 dargestellten Flussablaufdiagramms .

In einem Verfahrensschritt A wird zumindest eine erste Wechsel spannung an den ersten Kondensators 60 und/oder an den zweiten Kondensator 70 angelegt. Dabei entspricht eine erste Frequenz der ersten Wechselspannung einer unteren Grenzfrequenz fmin, die im dargestellten Ausführungsbeispiel 10 kHz beträgt. 35 In einem Verfahrensschritte B wird eine erste Impedanz des ersten Kondensators 60 und/oder des zweiten Kondensators 70 für die erste Frequenz bestimmt und gespeichert.

Anschließend wird in einem Verfahrensschritt C ein erster Pha senwinkel cpl aus der ersten Impedanz bestimmt. In einem Verfah rensschritt C' wird eine erste Kapazität CI des ersten Kondensators 60 und/oder des zweiten Kondensators 70 für die erste Frequenz bestimmt und gespeichert.

Anschließend wird in einem Verfahrensschritt E eine zweite Wech selspannung an den ersten Kondensators 60 und/oder an den zweiten Kondensators 70 angelegt, wobei eine zweite Frequenz der zweiten Wechselspannung einer oberen Grenzfrequenz fmax entspricht. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die obere Grenz frequenz 100 kHz. Anschließend wird in einem Verfahrensschritt F eine zweite Impedanz des ersten Kondensators 60 und/oder des zweiten Kondensators 70 für die zweite Frequenz bestimmt und gespeichert. Dem Verfahrensschritt F nachfolgend wird in einem Verfahrensschritte G ein zweiter Phasenwinkel f2 aus der zweiten Impedanz bestimmt. In einem Verfahrensschritt G' wird eine zweite Kapazität C2 des ersten Kondensators 60 und/oder des zweiten Kondensators 70 für die zweite Frequenz bestimmt und gespeichert .

Nach dem Verfahrensschritt G wird überprüft, ob der erste Pha senwinkel cpl größer als der erste Grenzwinkel dΐ, und ob die relative Abweichung der zweiten Kapazität C2 von der ersten Ka pazität CI größer als eine erste Kapazitätsabweichung ÄC1 ist. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, dann wird in einem Verfah rensschritt D bestimmt, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 befindliche Betriebsflüssigkeit 50 einen festen Aggregatzu stand aufweist und folglich als Eis vorliegt. 36 Wenn diese Bedingungen hingegen nicht erfüllt sind, dann wird überprüft, ob der erste Phasenwinkel cpl kleiner als der erste Grenzwinkel dΐ, ob ein Absolutwert einer Differenz zwischen dem zweiten Phasenwinkel f2 und dem ersten Phasenwinkel cpl größer als ein zweiter Grenzwinkel d2 ist, und ob die relative Abwei chung der zweiten Kapazität C2 von der ersten Kapazität CI klei ner als die erste Kapazitätsabweichung ACl und größer als die zweite Kapazitätsabweichung AC2 ist.

Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, dann wird in einem Verfah rensschritt H bestimmt, dass die im Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 befindliche Betriebsflüssigkeit 50 teilweise einen festen und teilweise einen flüssigen Aggregatzustand aufweist. Wenn diese Bedingungen hingegen nicht erfüllt sind, dann wird in einem Ver fahrensschritt I bestimmt, dass die im Betriebsflüssigkeitsbe hälter 1 befindliche Flüssigkeit einen flüssigen Aggregatzustand aufweist .

Figur 7 zeigt eine stark vereinfachte Darstellung einer Schichtstruktur einer Behälterwand 10, 20, 30 des Betriebstlüs- sigkeitsbehälters 1. Bei der Behälterwand kann es sich um die Bodenwand 10 und/oder die Seitenwand 20 und/oder die Deckenwand 30 handeln. Es ist ersichtlich, dass die Behälterwand 10 mehr schichtig aufgebaut ist.

Im Folgenden wird die Schichtstruktur der Behälterwand 10, 20, 30 mit Bezug die Bodenwand 10 und mit Bezug auf den zweiten Kondensator 70 beschrieben. Jedoch kann auch die Seitenwand 20 und/oder die Deckenwand 30 eine entsprechende Schichtstruktur aufweisen. Ferner kann auch der erste Kondensator 60 auf die gleiche Art und Weise in der Behälterwand 10, 20, 30 eingebettet sein .

37 Es ist ersichtlich, dass die Bodenwand 10 eine Außenschicht 41, eine dem Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum 2 zugewandte In nenschicht 45 und eine zwischen die Außenschicht 41 und die Innenschicht 45 angeordnete Haftschicht 44 aufweist. Die erste Elektrode 71 und die zweite Elektrode 72 des zweiten Kondensators 70 sind zwischen der Außenschicht 41 und der Haftschicht 44 angeordnet. Die Bodenwand 10 weist ferner eine Abschirmschicht 42 und eine Isolationsschicht 43 auf, wobei die Abschirmschicht 42 zwischen der Außenschicht 41 und der ersten Elektroden 71 und der zweiten Elektrode 72 des zweiten Kondensators 70 angeordnet ist. Die Isolationsschicht 43 wiederum ist zwischen der Ab schirmschicht 42 und den ersten und zweiten Elektroden 71, 72 des zweiten Kondensators 70 angeordnet.

Es ist ferner ersichtlich, dass die Bodenwand 10 eine Außen schicht 41, eine dem Betriebstlüssigkeitsbehälterinnenraum 2 zu gewandte Innenschicht 45 und eine zwischen die Außenschicht 41 und die Innenschicht 45 angeordnete Haftschicht 44 aufweist. Die erste Elektrode 71 und die zweite Elektrode 72 des zweiten Kon densators 70 sind zwischen der Außenschicht 41 und der Haft schicht 44 angeordnet. Die Bodenwand 10 weist ferner eine Abschirmschicht 42 und eine Isolationsschicht 43 auf, wobei die Abschirmschicht 42 zwischen der Außenschicht 41 und den ersten und zweiten Elektroden 71, 72 des zweiten Kondensators 70 ange ordnet ist. Die Isolationsschicht 43 wiederum ist zwischen der Abschirmschicht 42 und den ersten und zweiten Elektroden 71, 72 des zweiten Kondensators 70 angeordnet.

Figur 8A zeigt einen ersten Kondensator 60 in Alleinstellung in seitlicher Draufsicht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, dass die erste Elektrode 61 des ersten Konden sators 60 entlang ihrer Längenerstreckung L eine gleichmäßige Breitenerstreckung B aufweist. Die zweite Elektrode 62 des ers ten Kondensators 60 hingegen weist eine sich entlang der Län generstreckung der zweiten Elektrode 62 veränderte 38 Breitenerstreckung B auf. Es ist ersichtlich, dass die Breite der zweiten Elektrode 62 entlang ihrer Längenerstreckung L eine sich in Richtung der Bodenwand 10 vergrößernde Breitenerstre ckung B aufweist.

Figur 8B zeigt ein weiteres Beispiel eines ersten Kondensators 60 gemäß einer weiteren Ausführungsform des Betriebsflüssig- keitsbehälters 1. Es ist ersichtlich, dass sowohl die erste Elektrode 61 als auch die zweite Elektrode 62 jeweils in unter schiedlichen Höhen, d. h. in unterschiedlichen Positionen hin sichtlich der Längenerstreckung L der ersten und zweiten Elektroden 61, 62 jeweils zwei Flügel 63 aufweisen, die sich entlang der Breitenerstreckung B der ersten und zweiten Elekt roden 61, 62 erstrecken. Es ist ersichtlich, dass die jeweiligen Flügel 63 abgerundet sind.

Figur 8C wiederum zeigt einen ersten Kondensator 60 eines Be triebsflüssigkeitsbehälters 1 gemäß einer weiteren Ausführungs form. Auch der in Figur 8C dargestellte ersten Kondensator 60 ist derart ausgebildet, dass sowohl die erste Elektrode 61 als auch die zweite Elektrode 62 jeweils zwei Flügel 63 aufweisen, die sich in der Breitenerstreckung B der jeweiligen Elektroden 61, 62 erstrecken. Die jeweiligen Flügel 63 sind dabei in un terschiedlichen Höhen der jeweiligen Elektroden 61, 62 angeord net .

Die vorliegende Erfindung ist auf die in den Figuren 8A bis 8C dargestellten Ausgestaltungen des ersten Kondensators 60 jedoch nicht beschränkt, solange mittels des ersten Kondensators 60 ein elektrisches Feld erzeugt wird, dass sich in den Betriebsflüs- sigkeitsbehälterinnenraum 2 erstreckt, sodass der Aggregatzu stand einer wässrigen Betriebsflüssigkeit 50 mittels der Auswerteeinrichtung 80 ermittelt werden kann.

39 Bezugszeichenliste

1 Betriebsflüssigkeitsbehälter

2 Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum

10 Bodenwand (des Betriebsflüssigkeitsbehälters)

11 Erhebung (der Bodenwand)

20 Seitenwand (des Betriebsflüssigkeitsbehälters)

30 Deckenwand

41 Außenschicht (der Bodenwand / der Seitenwand)

42 Abschirmschicht (der Bodenwand / der Seitenwand)

43 Isolationsschicht (der Bodenwand / der Seitenwand)

44 Haftschicht (der Bodenwand / der Seitenwand)

45 Innenschicht (der Bodenwand / der Seitenwand)

50 Betriebsflüssigkeit

60 erster Kondensator

61 erste Elektrode (des ersten Kondensators)

62 zweite Elektrode (des ersten Kondensators)

63 Flügel (der ersten Elektrode und/oder der zweiten Elekt rode)

70 zweiter Kondensator

71 erste Elektrode (des zweiten Kondensators)

72 zweite Elektrode (des zweiten Kondensators)

80 Auswerteeinrichtung

91 frequenzabhängiger Phasenverlauf für eine wässrige Be triebsflüssigkeit mit einer Temperatur von -15°C

92 frequenzabhängiger Phasenverlauf für eine wässrige Be triebsflüssigkeit mit einer Temperatur von -2°C

93 frequenzabhängiger Phasenverlauf für eine wässrige Be triebsflüssigkeit mit einer Temperatur von +3°C

101 frequenzabhängiger Kapazitätsverlauf für eine wässrige Be triebsflüssigkeit mit einer Temperatur von -15°C

102 frequenzabhängiger Kapazitätsverlauf für eine wässrige Be triebsflüssigkeit mit einer Temperatur von -2°C 40 103 frequenzabhängiger Kapazitätsverlauf für eine wässrige Be triebsflüssigkeit mit einer Temperatur von +3°C

L Längserstreckung (der Elektroden des Messkondensators)

B Breitenerstreckung (der Elektroden des Messkondensators)

CI erste Kapazität (des Kondensators)

C2 zweite Kapazität (des Kondensators)

fmin untere Grenzfrequenz

fmax obere Grenzfrequenz

cpl erster Phasenwinkel

f2 zweiter Phasenwinkel

dΐ erster Grenzwinkel

d2 zweiter Grenzwinkel

ACl erste Kapazitätsabweichung

AC2 zweite Kapazitätsabweichung

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