CN101535782B - 用于测量料箱中液面水平的方法以及相关系统 - Google Patents

Abstract

用于测量一个料箱中的液面水平的方法以及相关的系统。用于测量一个料箱中的液面水平的方法包括：在该料箱中放置两个大致相同的基准电容器以及两个同样大致相同的测量电容器，其方式为，当该料箱充满时，这4个电容器被浸没，并且当该料箱中的液面水平下降时，一个测量电容器/基准电容器对(Cmeas2，Cref2)在另一个电容器对(Cmeas1，Cref1)之前浮现；当这4个电容器Cmeas1、Cref1、Cmeas2、Cref2在空气中时，在空气中测量这4个电容器；并且当至少一个电容器至少部分地浸入该液体中时，测量所述电容器的值，测量其他电容器的值，并且由所测得的电容器部分浸入该液体中的值、在该电容器部分浸入该液体中之前在空气中测得的值、以及测得的其他电容器的值来计算该料箱中的液面水平。本发明还涉及适合于所述方法的用于测量一个料箱中的液面水平的系统。

Description

用于测量料箱中液面水平的方法以及相关系统

引言

本发明涉及使用一个电容性测量计测量一个料箱中的液面水平、特别是测定一个燃料箱中的燃料水平的一种方法。本发明还涉及适合于所述方法的一种液面水平测量系统。

现有技术

已经提议了多种装置用于测定料箱中、特别是机动车辆的燃料箱中的液面水平。这些已知的装置一般使用递送代表该料箱中燃料水平的信号的液面传感器或测量计。

在一个变体中，这些液面传感器或测量计包括一个用于测量的电容器(测量电容器)以及一个用于参比的电容器(基准电容器)。该测量电容器总体上遍布该料箱的整个高度而存在，并且它的电容值根据料箱中的燃料高度而变化。该基准电容器永久地浸没于该燃料中并且具有取决于该燃料的性质的一个值(通过该燃料的特征性介电常数)。一个合适的电子电路确定了该料箱的燃料水平。这些传感器的电容器可以是平板或圆柱形板，燃料可以在这些板之间降或升并且通过皮肤效应影响电容。替代地，它们可以是交叉指型电极(梳状接合的)，它们通过干扰作用相互影响；这些被附加在一个载体上并且看似像印刷电路。此类电极可以另外通过与那些印刷电路相似的制造方法进行制造。

因此，专利US 4,296,630披露了具有干扰作用的电容性测量计，这些电容性测量计包括通过蚀刻附加在一个丝带形状的平的且柔性的载体上的一个金属层而获得的一些电极。为了确保此种电容性测量计正确工作，必须对它进行校准。这种校准一般是在电容性测量计的安装过程中发生。

对于如US‘630中所描述的电容性测量计，申请WO 01/02817给出了计算料箱中的燃料水平的公式。燃料水平一般是按下式进行计算：

Level＝K×(Cmeas-CAir)(1)

其中K＝比例系数；Cmeas＝部分浸入燃料中的测量计的电容；CAir＝该测量计在空气中的电容。

申请WO 01/02817还给出了式(1)的一个变体，对于包括一个测量电容器和一个基准电容器的测量计，该变体允许独立于该燃料介电特性的变化而计算燃料水平

$\mathrm{Level}=\frac{\mathrm{CrefAir}}{\mathrm{Cref}-\mathrm{CrefAir}}*\frac{\mathrm{Cmeas}-\mathrm{CmeasAir}}{\mathrm{CmeasAir}}---\left(2\right)$

其中Cref＝液体中的基准电容；CrefAir＝空气中的基准电容；Cmeas＝液体中的测量电容；并且CmeasAir＝空气中的测量电容。空气中的电容CrefAir和CmeasAir只测量一次，即，在电容性测量计的校准过程中。这些值之后作为常量存储在一个电子电路的存储器中。

这些测量体系的缺点是在空气中测得的电容作为(例如)温度和系统老化的一个函数变化。通过忽略这些变化，如同现有技术中的常规系统，对料箱中燃料水平的测量不会精确。

发明目的

本发明的目的是提供使用能够精确测量料箱的液面水平的一个电容性测量计来测量料箱的液面水平的一种方法。本发明的一个主题还是适合所述方法的一种液面水平测量系统。

对其主要优点要求保护的本发明的概述

为此目的，本发明涉及用于测量一个料箱中的液面水平的方法，该方法包括：

·在该料箱中放置两个大致相同的基准电容器以及两个同样大致相同的测量电容器，其方式为，当该料箱充满时，这4个电容器被浸没，并且当该料箱中的液面水平下降时，一个测量电容器/基准电容器对(Cmeas2，Cref2)在另一个电容器对(Cmeas1，Cref1)之前浮现；

·当这4个电容器Cmeas1、Cref1、Cmeas2、Cref2在空气中时，在空气中测量这4个电容器；并且

·当至少一个电容器至少部分地浸入该液体中时，测量所述电容器的值，测量其他电容器的值，并且由所测得的电容器部分地浸入该液体中的值、在该电容器部分浸入该液体中之前在空气中测得的值、以及测得的其他电容器的值来计算该料箱中的液面水平。

在根据本发明的方法中，两个基准电容器大致相同，两个测量电容器亦为如此，即，它们的形状以及它们的结构相同并且它们相应的维度仅仅彼此相差最多5％，并且优选最多2％。

根据本发明的方法使之有可能在考虑进基准电容器和测量电容器在空气中的值的变化时计算料箱中的液面水平。这是因为电容器的值取决于空气中的值(即，当电容器未浸入液体中时)以及液体中的值(即，当电容器至少部分浸入该液体中时，电容的值取决于该液体的介电常数)。每当这些电容器未浸入该液体中时，对基准电容器以及测量电容器在空气中的值进行测量，这样液面水平的计算考虑进了料箱中温度的变化以及电容器的老化。

在根据本发明的方法的一个具体的实施方案中，在空气中的这些值Cref1Air、Cref2Air、Cmeas1Air、Cmeas2Air已被测量并储存在一个估算单元的存储器中，这些电容器被放置在该料箱中以便连续地覆盖该料箱的整个高度，并且这样，当该料箱中的液面水平下降时，这些电容器开始分别在对于Cref2的料箱的最大充满高度lev4_max、对于Cmeas2的lev3_max、对于Cmeas1的lev2_max以及对于Cref1的lev1_max的水平处浮现，其中lev4_max＞lev3_max＞lev2_max＞lev1_max，所述方法使用该估算单元执行以下步骤：

a)测量所有电容器Cref1、Cref2、Cmeas1、Cmeas2的值并且通过成对地比较Cref2与Cref1以及Cmeas2与Cmeas1来估算哪些是完全在空气中；

b)由下式计算该料箱中的液面水平：

lev1＝K1×(Cref1-Cref2)

当只有该第一基准电容器至少部分地浸入该液体中时；

$\mathrm{lev}2={\mathrm{lev}1}_{\max }+K2\×\frac{(\mathrm{Cmeas}1-\mathrm{Cmeas}2)}{(\mathrm{Cref}1-\mathrm{Cref}2)}$

当该第一基准电容器被浸没并且此外该第一测量电容器至少部分地浸入该液体中时；

$\mathrm{lev}3={\mathrm{lev}2}_{\max }+K3\×\frac{(\mathrm{Cmeas}2-\mathrm{Cmeas}1\mathrm{Air})}{(\mathrm{Cref}1-\mathrm{Cref}2)}$

当该第一基准电容器和该第一测量电容器被浸没并且此外该第二测量电容器至少部分地浸入该液体中时；以及

lev4＝lev3_max+K4×(Cref2-Cref1Air)

当该第一基准电容器、该第一测量电容器以及该第二测量电容器被浸没并且此外该第二基准电容器至少部分地浸入该液体中时，K1、K2、K3以及K4是取决于电容性测量计的几何形状的比例系数，并且Cmeas1Air和Cref1Air是Cmeas1和Cref1当它们已完全暴露于空气中时有效测得的值；并且

c)在适当时，将之前储存在该存储器中的电容器在空气中的值用它们的测量值替代。

液面水平的值lev1_max、lev2_max、lev3_max、lev4_max是从该测量计的几何形状或更确切地从这4个电容器的几何形状(即，这4个电容器的维度)获得。lev1_max取决于Cref1的几何形状，lev2_max取决于Cref1和Cmeas1的几何形状，lev3_max取决于Cref1、Cmeas1和Cmeas2的几何形状，lev4_max取决于Cref1、Cmeas1、Cmeas2以及Cref2的几何形状。

术语“浸没”在一种液体中的电容器应理解为是指一个电容器完全浸入所述液体中。

本发明还涉及适合于根据本发明的所述方法的用于测量料箱中的液面水平的一种系统，该系统包括：

·具有一个第一测量电容器(Cmeas1)和一个第一基准电容器(Cref1)的一个电容性测量计；以及

·连接至该电容性测量计的一个估算单元，该估算单元具有一个计算装置，用于基于来自该电容性测量计的信号来计算液面水平，

其特征在于该电容性测量计另外包括与Cmeas1大致相同的一个第二测量电容器(Cmeas1)以及与Cref1大致相同的一个第二基准电容器(Cref2)。

该第二测量电容器以及该第二基准电容器可以在它们未浸入液体中时各自提供在空气中的一个电容值，该值可以用来校准该电容性测量计。在已知系统中使用的校准电容器可以由一个补充电容器替代，该补充电容器的电容可以在使用电容性测量计的过程中在空气中测量。然而，不排除在该估算单元中还提供一个常规的校准电容器来补偿系统的老化。

根据本发明，该测量计总体上包括一个载体，这些不同的电容器放置在该载体上，该载体可能是一个单一的载体或者，特别地，是由至少两个部分组成，其方式为，第一测量电容器和第一基准电容器放置在一个第一部分上并且第二测量电容器和第二基准电容器放置在一个第二部分上。

根据一个实施方案，该电容性测量计包括具有一个第一末端和一个第二末端的一个载体，优选这些不同的电容器按以下次序从第一末端开始到第二末端放置在该载体上：

·第一基准电容器(Cref1)；

·第一测量电容器(Cmeas1)；

·第二测量电容器(Cmeas2)；以及

·第二基准电容器(Cref2)。

根据一个特别有利的实施方案，这些不同的电容器相对于在第一末端和第二末端之间的中线对称地放置在该载体上。因此，例如，当两个测量电容器结构上一致并且，当其中一个测量电容器可以在空气中测量时，后者可以充当其他测量电容器的一个校准电容器。因此该校准电容器不是只在该系统的安装之前或安装过程中仅计算一次的一个值，而是在系统的正常运行过程中定期测量的一个值。因此便可以实现对料箱中液面水平的更精确的测量，因为校准值定期更新并且系统自动补偿了由于系统老化而引起的变化。

这些基准电容器可以各自覆盖比这些测量电容器各自可能覆盖的实质上更小的面积。这些基准电容器具有一个总体上小于或等于10mm的高度，优选小于或等于8mm，或者甚至小于或等于5mm，而测量电容器则可以延伸至大约450mm。这些维度对应于本发明的一个实施方案并且总体上取决于其中安装有电容性测量计的料箱的几何形状。基准电容器的主要用途是由该液体的介电常数的值来确定料箱中的液体的种类。

这些测量和/或基准电容器优选是在每种情况下由两个交叉指型电极形成，并且优选提供多个连接终端来将这些测量和基准电容器连接至该估算单元。

表述“交叉指型电极”应理解为是指具有多个指状回路彼此相互梳状接合的迷宫形状的一些电极。优选地，这些指状物垂直延伸，并且因此该测量计垂直放置在该料箱中的事实使之有可能获得作为待测液面水平的一个函数基本呈线性的一个信号。

根据本发明的一个有利的方面，该估算单元包括一个存储器来暂时存储在空气中测量的不同电容器的值。在该电容性测量计的工作区域延伸超过电容性测量计的整个长度的情况下，这一方面证明是特别有利的。尽管不可能在该料箱为至少半满的时候直接测量一个测量电容器在空气中的值，电容性测量计的工作不会受损害。这是因为，当一个测量电容器的值不能在空气中测量时，使用了之前测量的并储存在该估算单元的存储器中的值。

该测量系统的计算装置优选被设计为根据以下对应的公式测定料箱中的液面水平：

lev1＝K1×(Cref1-Cref2)

当该第一基准电容器至少部分地浸入该液体中时；

$\mathrm{lev}2={\mathrm{lev}1}_{\max }+K2\×\frac{(\mathrm{Cmeas}1-\mathrm{Cmeas}2)}{(\mathrm{Cref}1-\mathrm{Cref}2)}$

当该第一基准电容器被浸没在该液体中并且此外该第一测量电容器至少部分地浸入该液体中时；

$\mathrm{lev}3={\mathrm{lev}2}_{\max }+K3\×\frac{(\mathrm{Cmeas}2-\mathrm{Cmeas}1\mathrm{Air})}{(\mathrm{Cref}1-\mathrm{Cref}2)}$

当该第一基准电容器和该第一测量电容器被浸没在该液体中并且此外该第二测量电容器至少部分地浸入该液体中时；以及

lev4＝lev3_max+K4×(Cref2-Cref1Air)

当该第一基准电容器、该第一测量电容器以及该第二测量电容器被浸没在该液体中并且该第二基准电容器至少部分地浸入该液体中时，

K1、K2、K3以及K4是取决于电容性测量计的几何形状的比例系数。

通过附图1至3以非穷尽的方式对本发明进行说明。

图1示出了根据本发明的一个液面水平测量装置的示意图，而图2和图3分别展示了对测量计进行校准的多个步骤的一个流程图以及根据本发明用于测量料箱中液面水平的方法的多个步骤的一个流程图。

图1示出了一个电容性测量计10，该电容性测量计包括一个载体12，在该载体上固定有多个测量电极和基准电极。载体12具有一个第一末端14，该第一末端旨在浸入料箱的底部，以及一个第二末端16，该第二末端包括用于连接至估算单元20的多个连接终端18。不同的电容器按以下次序置于载体12上，从第一末端14开始到第二末端16：一个第一基准电容器22；一个第一测量电容器24；一个第二测量电容器26；以及一个第二基准电容器28。这些电容器相对于在载体12的第一末端14和第二末端16之间的中线(用一条虚线30表示)对称地放置在载体12上。在图1所表示的情况下，两个基准电容器22、28的大小和结构是相同的并且两个测量电容器24、26的大小和结构是相同的。

每个电容器22、24、26、28由一对交叉指型电极形成，对于这些电容器，在每种情况下，一个末端延伸至第二末端16以形成用于连接至该估算单元20的多个连接终端18。

该估算单元20包括一个计算装置(未示出)，它使之有可能作为电容性测量计10浸入液体中的比例的一个函数来计算液面水平。

对于料箱中液面水平的计算，对于每个电容器，得知浸入液体中的电容器的值以及在空气中的电容器的值是有用的。电容器在空气中的值允许确立对电容性测量计的校准。

对该测量计进行校准的步骤描述于图2中。

步骤1和5分别对应于校准的起点和终点。

在步骤2中，测量了基准电容器以及测量电容器在空气中的值Cref1Air、Cref2Air、Cmeas1Air、Cmeas2Air。

之后，在步骤3的过程中，在步骤2中测得的值储存在估算单元的存储器中。

最后，在步骤4中，lev1_max、lev2_max、lev3_max、lev4_max以及K1、K2、K3、K4的值储存在估算单元的存储器中。

电容性测量计的对称结构使之有可能计算燃料水平而同时避免对校准电容器的依赖。

优选地，该第一基准电容器22始终浸没在液体中。这使得第一基准电容器22能够用于测定料箱中液体的种类。

对于料箱中液面水平的计算，有四种情景：

i)只有第一基准电容器22浸入该液体中；

ii)第一基准电容器22被浸没并且该第一测量电容器24浸入该液体中，其他2个电容器26和28在空气中；

iii)第一基准电容器22和第一测量电容器24被浸没，第二测量电容器26浸入液体中并且第二基准电容器28在空气中；以及

iv)第一基准电容器22以及两个测量电容器24、26被浸没并且第二基准电容器28浸入液体中。

情景i：

在情景i)中，即，当料箱几乎为空时，在空气中测量两个测量电容器24、26以及第二基准电容器28。

当只有第一基准电容器22浸入液体中时：

-Cref1作为液面水平的函数变化；

-Cmeas1是由该系统以及Cmeas1＝Cmeas1Air测得的一个常量；

-Cmeas2是由该系统以及Cmeas2＝Cmeas2Air测得的一个常量；并且

-Cref2是由该系统以及Cref2＝Cref2Air测得的一个常量。

由上述公式(1)，料箱中的液面水平lev1根据下式进行确定：

lev1＝K1×(Cref1-Cref2)

其中，K1是取决于电容性测量计的几何形状的一个比例系数。

应注意的是，在情景i)中，对在液面水平计算中使用的测量和基准电容器的所有值均进行了测定。不需要校准电容，并且可以测定一个更精确的液面水平。测量电容器24、26在空气中的值被暂时储存在存储器中以备日后使用：

C′meas1Air＝Cmeas1＝Cmeas1Air并且

C′meas2Air＝Cmeas2＝Cmeas2Air

每当对应的测量电容器24、26可以在空气中测量时，值C′meas1Air和C′meas2Air被改写。

在空气中测量的第二基准电容器28的值C′ref2Air也优选储存在存储器中备日后使用：C′ref2Air＝Cref2Air。

情景ii：

在情景ii)中，即，当该料箱最多为半充满时，第一测量电容器24至少部分浸入液体中并且不能在空气中测量。

第一基准电容器22浸没于该液体中；

-液面水平lev1_max是由电容性测量计的几何形状确定的一个常量；

-Cref1是由该系统测得的一个常量；

-Cmeas1作为液面水平的一个函数变化；

-Cmeas2是由该系统以及Cmeas2＝Cmeas2Air测得的一个常量；并且

-Cref2是由该系统以及Cref2＝Cref2Air测得的一个常量。

由上述公式(2)，其中CrefAir＝Cref2Air、Cref＝Cref1、Cmeas＝Cmeas1以及CmeasAir＝Cmeas2Air料箱中的液面水平lev2根据下式测定：

$\mathrm{lev}2={\mathrm{lev}1}_{\max }+K2\×\frac{(\mathrm{Cmeas}1-\mathrm{Cmeas}2)}{(\mathrm{Cref}1-\mathrm{Cref}2)}$

其中，K2＝Cref2Air/Cmeas2Air并且是取决于电容性测量计的几何形状的一个比例系数，并且lev1_max对应于第一基准电容器22被浸没而第一测量电容器24尚未浸没于该液体中时的液面水平。在这种情况下，值lev1_max是由该电容性测量计的几何形状确定的一个常量。

应注意的是，在情景ii)中，对在液面水平计算中使用的测量和基准电容器的所有值均进行了测定。不需要校准电容，并且可以测定一个更精确的液面水平。第二测量电容器26在空气中的值暂时储存在存储器中以备日后使用：

C′meas2Air＝Cmeas2＝Cmeas2Air。

值C′meas2Air由空气中测得的Cmeas2的值进行改写。

在空气中测量的第二基准电容器28的值优选也储存在存储器中备日后使用：C′ref2Air＝Cref2Air。

因为这些值Cref2Air和Cmeas2Air是在该步骤的过程中测得，在该步骤的过程中对K2进行重新计算以考虑进这些电容器根据时间和液体温度的值的进展。

情景iii：

在情景iii)中，该料箱至少半满并且测量电容器24、26均不能在空气中测量。在这种情况下，必需使用之前储存在存储器中的值C′meas1Air和C′meas2Air。

当第一基准电容器22和第一测量电容器24被浸没而第二测量电容器26至少部分浸入该液体中时：

-液面水平lev2_max是由电容性测量计的几何形状确定的一个常量；

-Cref1是由该系统测得的一个常量；

-Cmeas1是由该系统测得的一个常量；

-Cmeas2作为液面水平的一个函数变化；并且

-Cref2是由该系统以及Cref2＝Cref2Air测得的一个常量。

如对于情景ii)由上述公式(2)，料箱中的液面水平lev3根据下式确定：

$\mathrm{lev}3={\mathrm{lev}2}_{\max }+K3\×\frac{(\mathrm{Cmeas}2-\mathrm{Cmeas}1\mathrm{Air})}{(\mathrm{Cref}1-\mathrm{Cref}2)}$

其中，K3是取决于电容性测量计的几何形状的一个比例系数，并且lev2_max对应于第一测量电容器24被浸没而第二测量电容器26尚未浸没于该液体中时的液面水平。在这种情况下，值lev2_max是由该电容性测量计的几何形状确定的一个常量。

应注意的是，在情景iii)中，使用了储存在存储器中的值C′meas1Air和C′meas2Air。这些值暂时被认为是常量。由于这些值在情景i)和ii)的测量过程中定期被改写，这些值是更新后的并且能够使误差源得到补偿。

情景iv：

在情景iv)中，即，当该料箱基本上充满时，没有电容器可以在空气中测量。在这种情况下，必须使用之前存储在存储器中的值C′meas1Air、C′meas2Air以及C′ref2Air。

当第一基准电容器22、第一测量电容器24以及第二测量电容器26被浸没而第二基准电容器28至少部分地浸入该液体中时：

-液面水平lev3_max是由电容性测量计的几何形状确定的一个常量；

-Cref1是由该系统测得的一个常量；

-Cmeas1是由该系统测得的一个常量；

-Cmeas2是由该系统测得的一个常量；并且

-Cref2作为液面水平的一个函数变化。

由上述公式(1)，料箱中的液面水平lev4根据下式确定：

lev4＝lev3_max+K4×(Cref2-Cref1Air)

其中，K4是取决于电容性测量计的几何形状的一个比例系数，并且lev3_max对应于第二测量电容器26完全浸没而第二基准电容器28尚未浸没于该液体中时的液面水平。在这种情况下，值lev3_max是由该电容性测量计的几何形状确定的一个常量。由于该电容性测量计的对称性，Cref1Air可以由Cref2Air取代并且有可能使用在之前储存于存储器中的值C′ref2Air。

应注意的是，在情景iv)中，使用了储存在存储器中的值C′meas1Air、C′meas2Air以及C′ref2Air。这些值暂时被认为是常量。由于这些值在情景i)和ii)的测量过程中定期被改写，这些值是更新后的并且能够使误差源得到补偿。

图3描述了用于测量料箱中的液面水平的方法的流程图并且详述了对待上述4种情景所需的步骤顺序。

步骤1对应于测量方法的起点。

步骤2：在该步骤的过程中，测量了2个基准电容器以及2个测量电容器的值Cref1、Cref2、Cmeas1、Cmeas2。

步骤3：测量了值Cref＝Cref1-Cref2以及Cmeas＝Cmeas1-Cmeas2。

步骤4：在此测定了是否Cref≤0且Cmeas≤0且Cref1≤Cref1Air且Cref2≤Cref2Air且Cmeas1≤Cmeas1Air且Cmeas2≤Cmeas2Air。在所有这6个条件都满足的情况下，这意味着该料箱是空的，并且由此，在步骤13中液面水平的值设定为0并且该方法继续执行步骤20。在这6个条件中至少一个不满足的情况下，该方法继续执行步骤5。

在步骤20的过程中，

·测得的值Cref1储存在估算单元的一个非易失性存储器中并且指定为Cref1Air

·测得的值Cref2储存在估算单元的一个非易失性存储器中并且指定为Cref2Air

·测得的值Cmeas1储存在估算单元的一个非易失性存储器中并且指定为Cmeas1Air

·测得的值Cmeas2储存在估算单元的一个非易失性存储器中并且指定为Cmeas2Air。

步骤20之后，该方法继续执行步骤19。

步骤19：对应于在料箱的一定体积的液体中在步骤13至18之一的过程中计算的液面水平的换算。该换算是从该料箱的几何形状的信息来完成的。然后，在步骤12的过程中将液面水平以及液体体积的值送至一个发动机控制单元或一个仪表板。该方法进一步继续执行步骤2。

步骤5：测定了是否Cref≤0且Cmeas≤0且Cref1＞Cref1Air且Cref2＞Cref2Air且Cmeas1＞Cmeas1Air且Cmeas2＞Cmeas2Air。在所有这6个条件都满足的情况下，这意味着该料箱是满的，并且由此，在步骤14中液体的最大液面水平值被指定为液面水平并且该方法继续执行步骤19。在这6个条件中至少一个不满足的情况下，该方法继续执行步骤6。

步骤6：测定了是否Cref＞0且Cmeas≤0且Cmeas1≤Cmeas1Air且Cmeas2≤Cmeas2Air。在所有这4个条件都满足的情况下，这对应于以上描述的情景i)，并且液面水平用公式lev1＝K1*(Cref1-Cref2)(步骤15)进行计算，而该方法进一步继续执行步骤21。在这4个条件中至少一个不满足的情况下，该方法继续执行步骤7。

在步骤21的过程中，

·测得的值Cref2储存在估算单元的一个非易失性存储器中并且指定为Cref2Air

·测得的值Cmeas1储存在估算单元的一个非易失性存储器中并且指定为Cmeas1Air

·测得的值Cmeas2储存在估算单元的一个非易失性存储器中并且指定为Cmeas2Air

在步骤21之后，该方法进一步继续执行步骤19，然后是步骤12，然后再次执行步骤2。

步骤7：测定了是否Cref＞0且Cmeas≤0且Cmeas1＞Cmeas1Air且Cmeas2＞Cmeas2Air。在所有这4个条件都满足的情况下，这对应于以上描述的情景iv)，并且液面水平是用公式lev4＝lev3_max+K4*(Cref2-Cref1Air)(步骤16)进行计算，而该方法进一步继续执行步骤19。在这4个条件中至少一个不满足的情况下，该方法继续执行步骤8。

步骤8：测定了Cref＞0且Cmeas＞0且Cmeas1＞Cmeas1Air且Cmeas2≤Cmeas2Air。在所有这4个条件都满足的情况下，这对应于情景ii)，并且液面水平是用公式

$\mathrm{lev}2={\mathrm{lev}1}_{\max }+K2\×\frac{(\mathrm{Cmeas}1-\mathrm{Cmeas}2)}{(\mathrm{Cref}1-\mathrm{Cref}2)}$

(步骤17)进行计算，而该方法进一步继续执行步骤22。在这4个条件中至少一个不满足的情况下，该方法继续执行步骤9。

在步骤22的过程中，

·测得的值Cref2储存在估算单元的一个非易失性存储器中并且指定为Cref2Air

·测得的值Cmeas2储存在估算单元的一个非易失性存储器中并且指定为Cmeas2Air

步骤22之后，该方法进一步继续执行步骤19，然后是步骤12，然后再次执行步骤2。

步骤9：测定了是否Cref＞0且Cmeas＞0且Cmeas1＞Cmeas1Air且Cmeas2＞Cmeas2Air。在所有这4个条件都满足的情况下，这对应于情景iii)，并且液面水平是用公式

$\mathrm{lev}3={\mathrm{lev}2}_{\max }+K3\×\frac{(\mathrm{Cmeas}2-\mathrm{Cmeas}1\mathrm{Air})}{(\mathrm{Cref}1-\mathrm{Cref}2)}$

(步骤18)进行计算，而该方法进一步继续执行步骤23。在这4个条件中至少一个不满足的情况下，该方法继续执行步骤10。

在步骤23的过程中，测得的值Cref2储存在估算单元的一个非易失性存储器中并且指定为Cref2Air。步骤23之后，该方法进一步继续执行步骤19，然后是步骤12，然后再次执行步骤2。

步骤10：对应于测量计的一种默认情形。在这种情况下，有关测量计默认的信息被传送至车辆的发动机控制单元或仪表板，并且该方法继续执行步骤2，在该步骤中测定了2个测量电容器和2个基准电容器的新值。

参考号

10  电容性测量计      12  载体

14  第一末端          16  第二末端

18  连接终端          20  估算单元

22  第一基准电容器    24  第一测量电容器

26  第测量电容器    28  第二基准电容器

30  中线

Claims (10)

1.用于测量一个料箱中的液面水平的方法，该方法包括：

在该料箱中放置两个大致相同的基准电容器第一基准电容器Cref1、第二基准电容器Cref2以及两个同样大致相同的测量电容器第一测量电容器Cmeas1、第二测量电容器Cmeas2，其方式为，当该料箱充满时，这4个电容器被浸没，并且当该料箱中的液面水平下降时，一个测量电容器/基准电容器对Cmeas2、Cref2在另一个电容器对Cmeas1、Cref1之前浮现；

当这4个电容器Cmeas1、Cref1、Cmeas2、Cref2在空气中时，在空气中测量这4个电容器；并且

当至少一个电容器至少部分地浸入液体中时，测量所述电容器的值，测量其他电容器的值，并且由所测得的电容器部分地浸入该液体中的值、在该电容器部分浸入该液体中之前在空气中测得的值、以及测得的其他电容器的值来计算该料箱中的液面水平；

其中这些基准电容器以及测量电容器在空气中的值Cref1Air、Cref2Air、Cmeas1Air、Cmeas2Air已经进行了测量并且储存在一个估算单元的存储器中，所述电容器Cmeas1、Cref1、Cmeas2、Cref2被放置在该料箱中以便连续地覆盖该料箱的整个高度，并且这样，当该料箱中的液面水平下降时，这些电容器Cmeas1、Cref1、Cmeas2、Cref2开始对应地在对于Cref2的料箱的最大充满高度lev4_max、以及对于Cmeas2的lev3_max、对于Cmeas1的lev2_max以及对于Cref1的lev1_max的水平处浮现，其中lev3_max对应于所述第二测量电容器Cmeas2完全浸没而所述第二基准电容器Cref2尚未浸没于该液体中时的液面水平，lev2_max对应于所述第一测量电容器Cmeas1被浸没而所述第二测量电容器Cmeas2尚未浸没于该液体中时的液面水平，以及lev1_max对应于所述第一基准电容器Cref1被浸没而所述第一测量电容器Cmeas1尚未浸没于该液体中时的液面水平，其中lev4_max＞lev3_max＞lev2_max＞lev1_max，所述方法使用该估算单元执行以下步骤：

a)测量所有电容器Cref1、Cref2、Cmeas1、Cmeas2的值并且通过成对地比较Cref2与Cref1以及Cmeas2与Cmeas1来估算哪些是完全在空气中；

b)由下式计算该料箱中的液面水平：

lev1＝K1×(Cref1-Cref2)

当只有该第一基准电容器至少部分地浸入该液体中时；

$\mathrm{lev}2={\mathrm{lev}1}_{\max }+K2\×\frac{(\mathrm{Cmeas}1-\mathrm{Cmeas}2)}{(\mathrm{Cref}1-\mathrm{Cref}2)}$

当该第一基准电容器被浸没并且此外该第一测量电容器至少部分地浸入该液体中时；

$\mathrm{lev}3={\mathrm{lev}2}_{\max }+K3\×\frac{(\mathrm{Cmeas}2-\mathrm{Cmeas}1\mathrm{Air})}{(\mathrm{Cref}1-\mathrm{Cref}2)}$

当该第一基准电容器以及该第一测量电容器被浸没并且此外该第二测量电容器至少部分地浸入该液体中时；以及

lev4＝lev3_max+K4×(Cref2-Cref1Air)

当该第一基准电容器、该第一测量电容器以及该第二测量电容器被浸没并且此外该第二基准电容器至少部分地浸入该液体中时，

其中，lev1、lev2、lev3、lev4均为该料箱中的液面水平；

K1、K2、K3以及K4是取决于电容性测量计的几何形状的比例系数，并且Gmeas1Air和Cref1Air是Cmeas1和Cref1当已完全暴露于空气中时有效测得的值；并且

c)在适当时，将之前储存在该存储器中的所述电容器Gmeas1、Cref1、Cmeas2、Cref2在空气中的值用它们的测量值替代。

2.适合于根据权利要求1的方法用于测量一个料箱中的液面水平的系统，该系统包括：

具有一个第一测量电容器Cmeas1以及一个第一基准电容器Cref1的一个电容性测量计；以及

连接至该电容性测量计的一个估算单元，该估算单元具有一个计算装置，用于基于来自该电容性测量计的信号来计算该液面水平，

其特征在于该电容性测量计另外包括与Cmeas1大致相同的一个第二测量电容器Cmeas2以及与Cref1大致相同的一个第二基准电容器Cref2。

3.根据权利要求2所述的测量系统，其中该电容性测量计包括具有一个第一末端和一个第二末端的一个载体，这些不同的电容器按以下次序从该第一末端开始到该第二末端放置在该载体上：

第一基准电容器Cref1；

第一测量电容器Cmeas1；

第二测量电容器Cmeas2；以及

第二基准电容器Cref2。

4.根据权利要求3所述的测量系统，其中这些不同的电容器相对于位于该第一末端和该第二末端之间的一条中线对称地放置在该载体上。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的测量系统，其中这些基准电容器各自覆盖了比这些测量电容器各自覆盖的面积实质上更小的一个面积。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的测量系统，其中这些测量和/或基准电容器在每种情况下是由两个交叉指型电极形成的。

7.根据权利要求5所述的测量系统，其中这些测量和/或基准电容器在每种情况下是由两个交叉指型电极形成的。

8.根据权利要求6所述的测量系统，包括将这些测量以及基准电容器连接至该估算单元的多个连接终端。

9.根据权利要求2至4中任一项所述的测量系统，其中该估算单元包括一个存储器用来暂时储存这些不同的电容器在空气中测得的这些值。

10.根据权利要求8所述的测量系统，其中该估算单元包括一个存储器用来暂时储存这些不同的电容器在空气中测得的这些值。

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