JP2012058070A - 液面検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】電源の電源電圧が変動しても、液面高さを正確に検出することができる液面検出システムの提供。
【解決手段】メータ電源回路１０から供給される電力を使用することにより、燃料タンク９０に貯留されている燃料の液面高さを検出する液面検出システム１００であって、メータ電源回路１０によって印加される電源電圧Ｖｅを安定化させるセンサ電源部３２、及び安定化された電圧が印加されることにより、液面高さに応じた強さの検出電流Ｉｘ及び予め設定された強さの基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉを出力する電流制御部３５、を有する液面センサ２０と、検出電流Ｉｘの強さに応じた検出電圧Ｖｘ及び基準電流Ｉ_Ｌｏｗの強さに応じた基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ，Ｖ_Ｈｉを、電源電圧Ｖｅから生成する検出回路５０と、基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ，Ｖ_Ｈｉを用いて検出電圧Ｖｘを補正したうえで、液面の高さを演算するメータ制御回路４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器に貯留されている液体の液面高さを検出する液面検出システムに関する。

従来、電源による電源電圧の印加により、容器に貯留されている液体の液面高さに応じた強さの検出電流を出力する液面センサを備える液面検出システムが知られている。このような液面検出システムの一種として、例えば特許文献１に開示の液面レベル測定システムは、抵抗式の液面センサ、入力回路、及びＣＰＵを備えている。入力回路は、液面センサから出力される検出電流の強さに応じた検出電圧を、電源によって印加される電源電圧から生成する。そしてＣＰＵは、入力回路によって生成された検出電圧に基づいて、液面高さを演算する。

特許第４１９９１４９号公報

さて、特許文献１に記載の液面レベル測定システムは、電源に接続されており、当該電源から電力の供給を受けることにより、液体の液面高さを検出することができる。この電源による電源電圧は、常に一定であるわけではなく、変動する。このように電源電圧が変動した場合、特許文献１に記載の液面レベル測定システムでは、以下のような問題が生じる。

まず、抵抗式の液面センサにおいては、変動する電源電圧が電源によって印加されることとなる。故に、抵抗式の液面センサは、電源電圧の変動の影響を受けてしまい、液面高さに応じた強さの検出電流を出力することができなくなる。

加えて、液面センサによって出力される検出電流が入力される入力回路は、電源によって印加される電源電圧から、検出電流の強さに応じた検出電圧を生成する。故に、入力回路によって生成される検出電圧には、電源電圧の変動に起因したずれの成分が含まれることとなる。

これらのように、電源の電源電圧が変動すると、液面レベル測定システムは、液面センサから正確な検出電流を出力させることができなくなると共に、検出回路においてもずれの含まれた検出電圧を生成してしまう。故に、特許文献１に記載の液面レベル測定システムは、電源の電源電圧が変動すると、液面高さを正確に検出することができなくなってしまうことがあった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、電源の電源電圧が変動しても、液面高さを正確に検出することができる液面検出システムを提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、電源と接続され、当該電源から供給される電力を使用することにより、容器に貯留されている液体の液面高さを検出する液面検出システムであって、電源によって印加される電源電圧を安定化させるセンサ電源部、及びセンサ電源部によって安定化された電圧が印加されることにより、液面高さに応じた強さの検出電流を出力すると共に、予め設定された強さの基準電流を出力する電流制御部、を有する液面センサと、検出電流の強さに応じた検出電圧及び基準電流の強さに応じた基準電圧を、電源によって印加される電源電圧から生成する検出回路と、検出回路によって生成された検出電圧を、基準電圧を用いて補正する補正手段と、補正手段によって補正された検出電圧に基づいて、液面の高さを演算する演算手段と、を備える液面検出システムとする。

この発明によれば、液面センサにおいては、電源によって印加される電源電圧は、センサ電源部によって安定化される。このように、安定化された電圧が印加されることにより、電流制御部は、電源電圧の変動の影響を受け難くなるので、液面高さに正確に応じた強さの検出電流を出力できるようになる。

また電流制御部は、予め設定された強さの基準電流を出力する。上述したように、電流制御部は、センサ電源部によって安定化された電圧が印加されている。故に、検出電流と同様に、基準電流の強さも、電源電圧の変動の影響を受け難い。加えて、基準電流の強さは、予め定められている。以上により、電流制御部から出力される基準電流は、正確且つ一定の強さの電流となる。

これら検出電流及び基準電流が入力される検出回路は、電源によって印加される電源電圧から、検出電流の強さに応じた検出電圧及び基準電流の強さに応じた基準電圧を生成する。ここで上述したように、基準電流が正確且つ一定であるので、基準電圧に生じる変動は、実質的に電源電圧の変動に起因したものとなる。故に、補正手段は、検出回路によって生成された検出電圧に含まれる電源電圧の変動に起因したずれの成分を、基準電圧の変動から推定することができる。以上により、補正手段は、基準電圧を用いて補正することによって、検出電圧に含まれている電源電圧の変動に起因したずれの成分を、当該検出電圧から取り除き得る。

以上の構成による液面検出システムは、液面センサから正確な検出電流を出力させることができ、且つ検出回路において生じる検出電圧のずれも補正手段によって補正することができる。したがって、液面検出システムは、電源の電源電圧が変動しても、液面高さを正確に検出することができる。

請求項２に記載の発明では、電流制御部は、検出電流として出力される電流のうちで最も弱い電流と、当該検出電流として出力される電流のうちで最も強い電流とを、一対の基準電流として出力し、検出回路は、一対の基準電圧のうちで値が大きい高圧基準電圧及び当該一対の基準電圧のうちで値が小さい低圧基準電圧を検出回路から取得し、高圧基準電圧から低圧基準電圧を減算した値に対する、検出電圧から低圧基準電圧を減算した値の比率を求め、演算手段は、補正手段によって求められた検出電圧に基づく比率から、液面高さを演算することを特徴とする。

この発明では、電源電圧の変動に起因して検出電圧が上下した場合、一対の基準電圧のうちで値が大きい高圧基準電圧及び当該一対の基準電圧のうちで値が小さい低圧基準電圧も同様に上下する。故に、電源電圧が変動した場合であっても、高圧基準電圧から低圧基準電圧を減算した値に対する、検出電圧から当該低圧基準電圧を減算した値の比率は、変化し難い。このように、検出電圧を比率で表すように補正することによって、補正手段は、検出電圧に含まれている電源電圧の変動に起因したずれの成分を、当該検出電圧から確実に取り除き得る。したがって、液面検出システムは、電源の電源電圧が変動しても、液面高さをさらに正確に検出することができる。

請求項３に記載の発明では、電流制御部は、一対の基準電流を順に出力し、検出回路は、一対の基準電流の強さに応じた一対の基準電圧を順に生成し、補正手段は、検出回路によって順に生成された一対の高圧基準電圧及び低圧基準電圧を取得し、当該高圧基準電圧から当該低圧基準電圧を減算した値に対する、検出電圧から当該低圧基準電圧を減算した値の比率を求めることを特徴とする。

この発明のように、電流制御部が一対の基準電流を出力する場合、これらの基準電流は、当該電流制御部から順に出力されるのがよい。これにより検出回路は、一対の基準電流の強さに応じた基準電圧を、順に生成することができる。これにより、一対の基準電圧のうちの一方が生成されてから他方が生成されるまでの間の時間は、短くなり得る。故に、一対の基準電圧のうちの一方が生成されてから他方が生成されるまでの間における電源電圧の変動を抑制できるので、一対の基準電圧は、実質的に同じ電位の電源電圧から生成され得る。以上により、補正手段が検出電圧の補正に用いる値であって、高圧基準電圧から低圧基準電圧を減算した値は、正確になり得る。故に、補正手段は、検出電圧に含まれている電源電圧の変動に起因したずれの成分を、当該検出電圧から正確に取り除き得る。したがって、液面検出システムは、電源の電源電圧が変動しても、液面高さをさらに正確に検出することができる。

請求項４に記載の発明では、電流制御部は、電源による液面検出システムへの電力供給の開始に伴い、センサ電源部によって電圧の印加が開始されることにより、基準電流を出力した後に、検出電流を出力し、検出回路は、基準電圧を生成した後に、検出電圧を生成し、補正手段は、検出電圧よりも前に生成される基準電圧によって、当該検出電圧を補正することを特徴とする。

一般に、電源電圧は、液面検出システムに電力を供給していない間にも大きく変動することがある。そこでこの発明では、電源による電力供給の開始に伴い、センサ電源部によって電圧の印加が開始された電流制御部は、先ず基準電流を出力した後に、検出電流を出力するよう構成されている。これにより、検出回路では、電力供給を開始した後の電源電圧を反映した最新の基準電圧が先ず生成される。故に、補正手段は、検出電圧を補正するに際して、当該検出電圧よりも前に取得した最新の基準電圧を、補正に用いることができる。以上のように、電力供給を開始した後の電源電圧が反映された基準電圧を用いることで、補正手段は、検出電圧に含まれている電源電圧の変動に起因したずれの成分を、当該検出電圧から正確に取り除き得る。したがって、液面検出システムに電流を供給していない間に電源の電源電圧が大きく変動した場合であっても、液面検出システムは、液面高さを正確に検出することができる。

請求項５に記載の発明では、電流制御部は、予め設定された周期毎に基準電流を出力し、補正手段は、周期毎に出力される基準電流の強さに応じて検出回路によって生成される基準電圧を用いて、当該基準電圧よりも後に検出回路によって生成される検出電圧を補正することを特徴とする。

この発明の構成では、液面検出システムによる液面高さの検出が継続されている間であっても、電源電圧は変動し続ける。故に、予め設定された周期毎に基準電流を出力する電流制御部とすることにより、補正手段は、最新の電源電圧から生成された基準電圧を取得することができる。そして、最新の基準電圧を用いて検出電圧を補正することにより、補正手段は、検出電圧に含まれている電源電圧の変動に起因したずれの成分を、当該検出電圧から正確に取り除き得る。したがって、液面検出システムは、継続して使用される状況下においても、液面高さを正確に検出し続けることができる。

本発明の一実施形態による液面検出システムの電気的構成を示す回路図である。 液面センサの構成を説明するための図であって、（ａ）液面センサの機械的構成を示す図であり、（ｂ）液面センサの電気的構成を示す図である。 電流制御部から出力される電流の推移を示すタイミングチャートである。 メータ制御回路が液面高さを演算する処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態による液面検出システム１００の電気的構成を示す回路図である。図２は、液面センサ２０の機械的構成を示す図及び電気的構成を示す図である。液面検出システム１００は、車両の燃料タンク９０内に設置される液面センサ２０によって、当該燃料タンク９０に貯留されている燃料の液面高さを検出し、コンビネーションメータ８０に設けられた燃料計６０に向けて検出結果を出力する。

図１に示されるように、液面検出システム１００は、上述した液面センサ２０、並びにコンビネーションメータに設けられた検出回路５０及びメータ制御回路４０等によって構成されている。加えて液面検出システム１００は、コンビネーションメータ８０に設けられているメータ電源回路１０、燃料計６０、及びグラウンド回路７０と接続されている。

図１及び図２に示されるように、液面センサ２０は、フロート２１、マグネットホルダ２３、フロートアーム２４、ハウジング２５を備えている。

フロート２１は、例えば発泡させたエボナイト等の比重の小さい材料によって、厚さの薄い直方体形状に形成されている。フロート２１は、燃料よりも比重が小さい材料から形成されることにより、燃料の液面に浮揚可能である。フロート２１には、フロートアーム２４に外嵌されるための貫通孔が、フロート２１の重心を通るよう形成されている。

マグネットホルダ２３は、耐油性、耐溶剤性、及び機械的性質に優れる、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂等により円筒形状に成形されている。マグネットホルダ２３は、その内周面に形成される軸受け部によってハウジング２５に回転自在に支持されている。このマグネットホルダ２３には、強磁性を示す円筒形状のマグネットがインサート成形によって埋設されている。マグネットは、その中心軸がマグネットホルダの中心軸と一致するよう埋設されており、マグネットホルダ２３と一体に回転する。

フロートアーム２４は、ステンレス鋼等の金属材料からなる丸棒状の心材によって形成されている。フロートアーム２４の両端部のうち、一方の端部には、フロート２１が保持されている。またフロートアーム２４の他方の端部は、マグネットホルダ２３によって保持されている。

ハウジング２５は、燃料のような有機溶剤に侵されることがなく、高温でも強度が低下しないポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等によって矩形の板状に成形されている。ハウジング２５は、その長手方向を鉛直方向に向けた状態で、燃料ポンプモジュール等の壁面に取り付けられており、液面センサ２０を燃料タンク９０に対して固定している。

以上の構成により、フロートアーム２４によって、燃料の液面に追従して上下移動するフロート２１の往復動作は、回転運動に変換されてフロートアーム２４およびマグネットホルダ２３よりなる一体要素に伝達される。故に、マグネットホルダ２３は、燃料タンク９０に貯留される燃料の液面に追従し、ハウジング２５に対して相対回転する。

液面センサ２０は、電気的構成として、電源端子３１、センサ電源部３２、磁気センサ部３３、ＥＥＰＲＯＭ３４、電流制御部３５、出力端子３６を備えている。

電源端子３１は、メータ制御回路４０を介して、メータ電源回路１０と接続されている。電源端子３１には、メータ電源回路１０から例えば５Ｖの電源電圧Ｖｅが印加される。

センサ電源部３２は、電源端子３１と接続されており、メータ電源回路１０により印加される電源電圧Ｖｅを安定化させる。またセンサ電源部３２は、磁気センサ部３３、ＥＥＰＲＯＭ３４、及び電流制御部３５と接続されている。センサ電源部３２は、磁気センサ部３３、ＥＥＰＲＯＭ３４、及び電流制御部３５に安定化した電圧を印加する。

磁気センサ部３３は、マグネットホルダ２３内に埋設されたマグネット、及びハウジング２５内に埋設されたホール素子を有している。ホール素子は、マグネットホルダ２３に埋設された円筒形状のマグネットの内周側に位置している。以上の構成では、燃料の液面が上下することに伴い、マグネットホルダ２３と一体でマグネットが回転することにより、ホール素子を通過する磁束の密度が変化する。ホール素子は、センサ電源部３２と接続されており、当該センサ電源部３２によって電圧が印加される。電圧が印加されたホール素子は、当該ホール素子を通過する磁束の密度の変化を電気信号に変換し、ＥＥＰＲＯＭ３４に出力する。

ＥＥＰＲＯＭ３４は、液面センサ２０に係わる種々の情報を格納するための記憶媒体である。このＥＥＰＲＯＭ３４には、磁気センサ部３３によって出力された電気信号に対して、電流制御部３５がどのような電流を出力するかを規定した出力特性についての情報が格納されている。ＥＥＰＲＯＭ３４は、磁気センサ部３３から出力された電気信号を適宜補正又は変換して、電流制御部３５に出力する。

電流制御部３５は、センサ電源部３２及び出力端子３６と接続されている。電流制御部３５には、ＥＥＰＲＯＭ３４を介して、磁気センサ部３３から出力された電気信号が入力される。電流制御部３５は、センサ電源部３２によって安定化された電圧が印加されることにより、液面高さに応じた強さの検出電流Ｉｘを出力する。

出力端子３６は、メータ制御回路４０を介して、グラウンド回路７０と接続されている。電流制御部３５によって出力された検出電流Ｉｘは、出力端子３６を通じてメータ制御回路４０に入力される。

検出回路５０は、液面センサ２０から出力された検出電流Ｉｘの強さに応じた検出電圧を、メータ電源回路１０によって印加される電源電圧Ｖｅから生成する。検出回路５０は、配線５１、配線５２、抵抗器５３、配線５４、ローパスフィルタ回路５５、配線５６、及び抵抗器５７を有している。

配線５１は、メータ電源回路１０と電源端子３１とを接続している。配線５２は、グラウンド回路７０と出力端子３６とを接続している。抵抗器５３は、所定の電気抵抗を備える受動素子であって、配線５１に設けられている。配線５４は、配線５１において抵抗器５３と電源端子３１との間に位置する電圧検出部５８と、メータ制御回路４０とを接続している。

ローパスフィルタ回路５５は、配線５４に設けられており、所定の周波数よりも高い帯域の電流がメータ制御回路４０に入力されることを防止する。ローパスフィルタ回路５５は、抵抗器５５ａ、配線５５ｂ、及びコンデンサ５５ｃ等によって構成されている。抵抗器５５ａは、配線５４に設けられている。配線５５ｂは、配線５４において抵抗器５５ａ及びメータ制御回路４０間と、配線５２とを接続している。コンデンサ５５ｃは、所定の静電容量を備える受動素子であって、配線５５ｂに設けられている。

配線５６は、配線５４において電圧検出部５８及びローパスフィルタ回路５５間と、配線５２とを接続している。抵抗器５７は、所定の電気抵抗を備える受動素子であって、配線５６に設けられている。

以上のように構成された検出回路５０では、液面センサ２０から出力される検出電流Ｉｘは、配線５２を介して、グラウンド回路７０に流れる。この検出回路５０では、液面センサ２０から当該検出回路５０に入力される検出電流Ｉｘの強さに応じて、電圧検出部５８における検出電圧Ｖｘが変化する。上述したように、検出電流Ｉｘの強さは燃料タンク９０に貯留された燃料の液面高さに応じて変化するので、電圧検出部５８における検出電圧Ｖｘの高さも、当該液面高さに応じて変化する。この電圧検出部５８に生成される検出電圧Ｖｘは、配線５４及びローパスフィルタ回路５５を介してメータ制御回路４０に取得される。

メータ制御回路４０は、各種の演算を行うためのマイコン等によって構成されている。メータ制御回路４０は、検出電圧Ｖｘに基づいて、液面高さ、ひいては燃料の残量を示す値を演算する。具体的にメータ制御回路４０は、所定時間の間に取得した複数の検出電圧Ｖｘの平均値を算出する。そして、メータ制御回路４０は、演算結果に基いて燃料計６０を制御し、燃料の残量を視認者に報知するための表示を当該燃料計６０に形成させる。

メータ電源回路１０は、車両に搭載されたバッテリ等と接続されており、当該バッテリから電力が供給されている。メータ電源回路１０は、液面センサ２０、メータ制御回路４０、及び検出回路５０等と接続されている。メータ電源回路１０は、液面センサ２０、メータ制御回路４０、及び検出回路５０等に適した形態にバッテリから供給された電力を変換し、これらの要素２０，４０，５０等に供給する。

燃料計６０は、燃料タンク９０に貯留されている燃料の残量を視認者に報知するための表示を形成する。燃料計６０は、数字及び文字等が形成された文字盤（図示しない）、数字を指す指針（図示しない）と、指針を回転させるステッピングモータ（図示しない）等によって構成されている。ステッピングモータは、メータ制御回路４０から入力される信号、具体的にはデジタルパルスに基づいて、指針を回転させる。これにより燃料計６０には、燃料の残量を示す表示が形成される。

グラウンド回路７０は、例えば車両のボディに接地されている。グラウンド回路７０は、検出回路５０及びメータ制御回路４０等と接続されており、これら検出回路５０及びメータ制御回路４０から入力された電荷を、車両のボディ等に落とす。

次に、以上の構成による液面検出システム１００が、液面高さを検出する作動について詳細に説明する。

まず液面センサ２０の作動について、図３及び図２に基づいて説明する。図３に示されるのは、電流制御部３５から出力される電流の推移を示すタイミングチャートである。メータ電源回路１０から液面センサ２０への電源電圧Ｖｅの印加が開始されることにより、センサ電源部３２は、磁気センサ部３３、ＥＥＰＲＯＭ３４、及び電流制御部３５へ安定化した電圧を印加し始める。これにより、液面センサ２０による液面高さの検知及び電流制御部３５による電流の出力が、時刻ｔ０から開始される。

ＥＥＰＲＯＭ３４は、センサ電源部３２による電圧の印加が開始された後、予め設定された基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉが電流制御部３５から出力されるよう、当該電流制御部３５に電気信号を出力する。これにより、電流制御部３５は、一対の基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉを順に出力する。電流制御部３５は、センサ電源部によって電圧の印加が開始される時刻ｔ０から予め設定された時間Ｔ１が経過した時刻ｔ１までの間、基準電流Ｉ_Ｌｏｗを出力する。この基準電流Ｉ_Ｌｏｗの強さは、検出電流Ｉｘとして出力される電流のうちで最も弱い電流と同じである。この時刻ｔ１から予め設定された時間Ｔ２を経過した時刻ｔ２までの間、電流制御部３５は、基準電流Ｉ_Ｈｉを出力する。この基準電流Ｉ_Ｈｉの強さは、検出電流Ｉｘとして出力される電流のうちで最も強い電流と同じである。

ＥＥＰＲＯＭ３４は、時刻ｔ２を経過すると、検出電流Ｉｘが電流制御部３５から出力されるよう、当該電流制御部３５に電気信号を出力する。ＥＥＰＲＯＭ３４は、磁気センサ部３３から入力されている液面高さに基づく電気信号を適宜補正又は変換し、電流制御部３５に出力する。以上により電流制御部３５は、基準電流Ｉ_Ｌｏｗ及び基準電流Ｉ_Ｈｉを順に出力した後に、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、検出電流Ｉｘを出力する。この時刻ｔ３は、時刻ｔ０から予め設定された時間Ｔ０を経過した時刻である。

ＥＥＰＲＯＭ３４は、時刻ｔ３の経過後、再び基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉを出力するよう、電流制御部３５に電気信号を出力する。このようなＥＥＰＲＯＭ３４の作動により、電流制御部３５は、予め設定された周期Ｔ０毎に、基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉ、並びに検出電流Ｉｘを順に出力する。

次に、上述したような基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉ並びに検出電流Ｉｘが液面センサ２０から検出回路５０に入力されることにより、当該検出回路５０の電圧検出部５８における電圧が変化する態様について説明する。

時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間、液面センサ２０から検出回路５０には、基準電流Ｉ_Ｌｏｗが入力される。このときの電圧検出部５８の電圧が、低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗである。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、液面センサ２０から検出回路５０には、基準電流Ｉ_Ｈｉが入力される。このときの電圧検出部５８の電圧が、低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗよりも高い高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉとなる。

以上のように、検出回路５０は、メータ電源回路１０によって印加される電源電圧Ｖｅから、基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉの強さに応じた低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ及び高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉを生成する。そして、これら低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ及び高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉを順に生成した後の時刻t２から時刻t３までの間、検出電圧Ｖｘを生成する。

次に、メータ制御回路４０が、基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ，Ｖ_Ｈｉ並びに検出電圧Ｖｘを取得して、液面高さを補正及び演算する処理を、図４に基づいて説明する。図４のフローチャートに示される処理は、メータ電源回路１０からメータ制御回路４０に電力供給が開始されることによりメータ制御回路４０によって実施され、当該電流供給が中止されるまで繰り返し実施される。

Ｓ１０１では、時刻ｔ０からの経過時間ｔのカウントを開始し、Ｓ１０２に進む。この時刻ｔ０は、上述したようにメータ電源回路１０による電力供給が開始される時刻である。Ｓ１０２では、ローパスフィルタ回路５５を介して、検出回路５０の電圧検出部５８に生成されている電圧を取得する。この電圧検出部５８における電圧は、低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗから高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉに順に変化する。Ｓ１０２では、これら低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ及び高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉを順に取得し、Ｓ１０３に進む。ここで、低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ及び高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉは、それぞれメータ制御回路４０によって複数回取得され、その平均値として、当該メータ制御回路４０に記憶されてもよい。

Ｓ１０３では、高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉの後に電圧検出部５８に生成されている検出電圧Ｖｘを取得する。Ｓ１０３では、検出電圧Ｖｘを複数回取得し、それらの平均値を算出する。そして、Ｓ１０４に進む。

Ｓ１０４では、Ｓ１０３において取得した検出電圧Ｖｘを、Ｓ１０２において取得した低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ及び高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉを用いて補正し、Ｓ１０５に進む。具体的に、高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉから低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗを減算した値に対する、検出電圧Ｖｘから低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗを減算した値の比率Ｓを、以下の数式１から求める。

Ｓ１０５では、Ｓ１０４において算出された検出電圧Ｖｘに基づく比率Ｓから、液面の高さ、ひいては燃料残量を示す値を演算し、燃料計６０に出力する。そして、演算された値に基いて、燃料計６０を制御し、当該燃料残量を示す表示を形成させ、Ｓ１０６に進む。

Ｓ１０６では、Ｓ１０２においてカウントを開始した経過時間ｔが、予め設定された時刻ｔ３を経過しているか否かを判定する。Ｓ１０６において、経過時間ｔが時刻ｔ３を経過していないと判定した場合、Ｓ１０３に戻る。一方、Ｓ１０６において、経過時間ｔが時刻ｔ３を経過していると判定した場合、Ｓ１０７に進む。

Ｓ１０７では、経過時間ｔをリセットした後、再びカウントを開始し、Ｓ１０２に戻る。そして、Ｓ１０２からＳ１０７までの処理を繰り返す。これにより、メータ制御回路４０は、予め設定された周期Ｔ０毎に検出回路５０によって生成される基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ，Ｖ_Ｈｉを用いて、当該基準電圧よりも後の検出電圧Ｖｘを補正する。

ここまで説明した第一実施形態では、液面センサ２０においては、メータ電源回路１０によって印加される電源電圧Ｖｅは、センサ電源部３２によって安定化される。このように、安定化された電圧が印加されることにより、電流制御部３５は、電源電圧Ｖｅの変動の影響を受け難くなるので、液面高さに正確に応じた強さの検出電流Ｉｘを出力できるようになる。

また電流制御部３５は、センサ電源部３２によって安定化された電圧が印加されている。故に、検出電流Ｉｘと同様に、基準電流Ｉ_Ｌｏｗの強さも、電源電圧Ｖｅの変動の影響を受け難い。加えて、基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉの強さは、予め定められている。以上により、これらの基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉは、正確且つ一定の強さの電流となる。

これら検出電流Ｉｘ及び基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉが入力される検出回路５０は、電源電圧Ｖｅから、検出電圧Ｖｘ及び基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ，Ｖ_Ｈｉ生成する。ここで上述したように、基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉが正確且つ一定の強さであるので、基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ，Ｖ_Ｈｉに生じる変動は、実質的に電源電圧Ｖｅの変動に起因したものとなる。故に、メータ制御回路４０は、検出回路５０によって生成された検出電圧Ｖｘに含まれる電源電圧Ｖｅの変動に起因したずれの成分を、基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ，Ｖ_Ｈｉの変動から推定することができる。以上により、メータ制御回路４０は、基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ，Ｖ_Ｈｉを用いて補正することによって、検出電圧Ｖｘに含まれている電源電圧Ｖｅの変動に起因したずれの成分を、当該検出電圧Ｖｘから取り除き得る。

以上の構成による液面検出システム１００は、液面センサ２０から正確な検出電流Ｉｘを出力させることができ、且つ検出回路５０において生じる検出電圧Ｖｘのずれもメータ制御回路４０によって補正することができる。したがって、液面検出システム１００は、メータ電源回路１０の電源電圧Ｖｅが変動しても、液面高さを正確に検出することができる。

加えて第一実施形態では、電源電圧Ｖｅの変動に起因して検出電圧Ｖｘが上下した場合、高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉ及び低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗも同様に上下する。故に、電源電圧Ｖｅが変動した場合であっても、高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉから低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗを減算した値に対する、検出電圧Ｖｘから当該低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗを減算した値の比率Ｓは、変化し難い。このように、検出電圧Ｖｘを比率Ｓで表すように補正することによって、メータ制御回路４０は、検出電圧Ｖｘに含まれている電源電圧Ｖｅの変動に起因したずれの成分を、当該検出電圧Ｖｘから確実に取り除き得る。したがって、液面検出システム１００は、メータ電源回路１０の電源電圧Ｖｅが変動しても、液面高さを正確に検出することができる。

また第一実施形態では、液面センサ２０から基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉが順に出力されることにより、検出回路５０は、基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ，Ｖ_Ｈｉを順に生成することができる。これにより、低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗが生成されてから高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉが生成されるまでの間の時間は、短くなり得る。故に、低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗが生成されてから高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉが生成されるまでの間における電源電圧Ｖｅの変動を抑制できるので、低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ及び高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉは、互いに実質的に同じ電位の電源電圧Ｖｅから生成され得る。

以上により、高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉから低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗを減算した値及び比率Ｓは、正確になり得る。故に、メータ制御回路４０は、検出電圧Ｖｘに含まれている電源電圧Ｖｅの変動に起因したずれの成分を、当該検出電圧Ｖｘから正確に取り除き得る。したがって、液面検出システム１００は、電源の電源電圧Ｖｅが変動しても、液面高さを正確に検出することができる。

さらに第一実施形態における電源電圧Ｖｅは、バッテリに生じる自然放電等に起因して、液面検出システム１００に電力を供給していない間にも大きく変動することがある。そこで、液面センサ２０は、センサ電源部３２によって電圧が印加されると、先ず基準電流Ｉ_Ｌｏｗ及び基準電流Ｉ_Ｈｉを順に出力した後に、検出電流Ｉｘを出力するよう構成されている。これにより、検出回路５０では、電力供給を開始した後の電源電圧Ｖｅを反映した最新の高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉ及び低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗが先ず生成される。故に、メータ制御回路４０は、検出電圧Ｖｘを補正するに際して、当該検出電圧Ｖｘよりも前に取得した最新の高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉ及び低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗを、補正のための比率Ｓの算出に用いることができる。

以上のように、電力供給を開始した後の電源電圧Ｖｅが反映された高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉ及び低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗを用いることで、メータ制御回路４０は、検出電圧Ｖｘに含まれている電源電圧Ｖｅの変動に起因したずれの成分を、正確に取り除き得る。したがって、液面検出システム１００に電流を供給していない間に電源電圧Ｖｅが大きく変動した場合であっても、液面検出システム１００は、液面高さを正確に検出することができる。

また加えて第一実施形態では、液面検出システム１００による液面高さの検出が継続されている間であっても、電源電圧Ｖｅは変動し続ける。故に、予め設定された周期Ｔ０毎に基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉを出力する液面センサ２０とすることにより、メータ制御回路４０は、最新の電源電圧Ｖｅから生成された高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉ及び低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗを取得することができる。そして、最新の高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉ及び低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗを用いて検出電圧Ｖｘを補正することにより、メータ制御回路４０は、検出電圧Ｖｘに含まれている電源電圧Ｖｅの変動に起因したずれの成分を、当該検出電圧Ｖｘから正確に取り除き得る。したがって、液面検出システム１００は、継続して使用される状況下においても、液面高さを正確に検出し続けることができる。

尚、本実施形態において、メータ電源回路１０が特許請求の範囲に記載の「電源」に相当し、燃料タンク９０が特許請求の範囲に記載の「容器」に相当し、燃料が特許請求の範囲に記載の「液体」に相当し、メータ制御回路４０が特許請求の範囲に記載の「補正手段」及び「演算手段」に相当する。

（他の実施形態）
以上、本発明による一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

上記実施形態において、メータ制御回路４０は、高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉ、低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗ、及び検出電圧Ｖｘから比率Ｓを算出することにより、当該検出電圧Ｖｘに含まれる電源電圧Ｖｅの変動に起因したずれを取り除く補正をしていた。しかし、基準電圧を用いて検出電圧Ｖｘを補正するものであれば、補正の手法は、上記実施形態にて説明したものに限定されない。例えば、メータ制御回路は、検出回路において生成された現在の基準電圧と、予め記憶している基準電圧との差分を求める。そしてメータ制御回路は、この差分を検出電圧Ｖｘに減算又は加算することによって、当該検出電圧Ｖｘに含まれる電源電圧Ｖｅの変動に起因したずれの成分を取り除く。以上のような補正を行うメータ制御回路を備える液面検出システムであっても、液面高さの検出の正確性は向上し得る。

上記実施形態において、液面センサ２０の電流制御部３５から出力される一対の基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉは、それぞれ検出電流Ｉｘとして出力される電流のうちで、最も弱いもの及び最も強いものと同一となるように設定されていた。しかし、基準電流として電流制御部から出力される電流の強さは、検出電流Ｉｘの強さとは無関係に、任意に設定されていてもよい。互いに異なる強さである一対の基準電流を出力する液面センサを用いれば、メータ制御回路は、検出電圧Ｖｘに基づく比率Ｓを算出することができる。

上記実施形態では、比率Ｓを算出するにあたり、メータ制御回路４０は、検出電圧Ｖｘから低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗを減算した値を用いていた。しかし、メータ制御回路は、高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉから検出電圧Ｖｘを減算した値を、高圧基準電圧Ｖ_Ｈｉから低圧基準電圧Ｖ_Ｌｏｗを減算した値にて除算し、検出電圧Ｖｘに基づく比率を算出してもよい。

上記実施形態において、液面センサ２０は、当該液面センサ２０への電源電圧Ｖｅの印加が開始された後に、一対の基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉを順に出力していた。しかし、複数の基準電流が出力されるタイミングは、上記実施形態のような順番でなくてもよく、又電圧の印加された直後でなくてもよい。基準電圧が出力されるタイミングは、適宜設定されてよい。

上記実施形態では、基準電流Ｉ_Ｌｏｗ，Ｉ_Ｈｉは、周期Ｔ０毎に出力されていた。しかし、液面センサは、電圧の印加が開始された直後に限り、基準電流を出力してもよい。又は、液面センサは、メータ制御回路からの指令に基づいて、基準電流を出力してもよい。

上記実施形態では、液体に浮揚するフロート２１を用いて液面高さを検知する形態の液面センサ２０が用いられていた。しかし、基準電流を出力可能であれば、例えば超音波式の液面センサや光学式の液面センサが用いられていてもよい。超音波式又は光学式の液面センサとは、液面に向けて出射した超音波又は赤外線が当該液面にて反射し、液面センサに戻ってくるまでの時間を計測することにより、液面高さを検知するセンサである。

以上、本発明を車両の燃料タンク９０に貯留された燃料の液面高さを検出する液面検出システム１００に適用した例に基づいて説明したが、本発明の適用対象は、燃料の液面高さの検出に限られない。車両に搭載される他の液体、例えばブレーキフルード、エンジン冷却水、エンジンオイル等の容器内の液面検出システムに本発明が適用されてもよい。さらに、車両用に限らず、各種民生用機器、各種輸送機械が備える容器内の液面検出システムに、本発明は適用されてもよい。

１０ メータ電源回路（電源）、２０ 液面センサ、２１ フロート、２３ マグネットホルダ、２４ フロートアーム、２５ ハウジング、３１ 電源端子、３２ センサ電源部、３３ 磁気センサ部、３４ ＥＥＰＲＯＭ、３５ 電流制御部、３６ 出力端子、４０ メータ制御回路（補正手段、演算手段）、５０ 検出回路、５１，５２，５４，５５ｂ，５６ 配線、５３，５５ａ，５７ 抵抗器、５５ ローパスフィルタ回路、５５ｃ コンデンサ、５８ 電圧検出部、６０ 燃料計、７０ グラウンド回路、８０ コンビネーションメータ、９０ 燃料タンク（容器）、１００ 液面検出システム、Ｉｘ 検出電流、Ｉ_Ｈｉ，Ｉ_Ｌｏｗ 基準電流、Ｖｅ 電源電圧、Ｖｘ 検出電圧、Ｖ_Ｈｉ 高圧基準電圧、Ｖ_Ｌｏｗ 低圧基準電圧

Claims (5)

1. 電源と接続され、当該電源から供給される電力を使用することにより、容器に貯留されている液体の液面高さを検出する液面検出システムであって、
   前記電源によって印加される電源電圧を安定化させるセンサ電源部、及び前記センサ電源部によって安定化された電圧が印加されることにより、前記液面高さに応じた強さの検出電流を出力すると共に、予め設定された強さの基準電流を出力する電流制御部、を有する液面センサと、
   前記検出電流の強さに応じた検出電圧及び前記基準電流の強さに応じた基準電圧を、前記電源によって印加される前記電源電圧から生成する検出回路と、
   前記検出回路によって生成された前記検出電圧を、前記基準電圧を用いて補正する補正手段と、
   前記補正手段によって補正された前記検出電圧に基づいて、前記液面の高さを演算する演算手段と、
   を備えることを特徴とする液面検出システム。
2. 前記電流制御部は、前記検出電流として出力される電流のうちで最も弱い電流と、当該検出電流として出力される電流のうちで最も強い電流とを、一対の前記基準電流として出力し、
   前記検出回路は、前記一対の基準電流の強さに応じた一対の前記基準電圧を、前記電源によって印加される前記電源電圧から生成し、
   前記補正手段は、前記一対の基準電圧のうちで値が大きい高圧基準電圧及び当該一対の基準電圧のうちで値が小さい低圧基準電圧を前記検出回路から取得し、前記高圧基準電圧から前記低圧基準電圧を減算した値に対する、前記検出電圧から前記低圧基準電圧を減算した値の比率を求め、
   前記演算手段は、前記補正手段によって求められた前記検出電圧に基づく前記比率から、前記液面高さを演算することを特徴とする請求項１に記載の液面検出システム。
3. 前記電流制御部は、前記一対の基準電流を順に出力し、
   前記検出回路は、前記一対の基準電流の強さに応じた前記一対の基準電圧を順に生成し、
   前記補正手段は、前記検出回路によって順に生成された前記一対の前記高圧基準電圧及び前記低圧基準電圧を取得し、当該高圧基準電圧から当該低圧基準電圧を減算した値に対する、前記検出電圧から当該低圧基準電圧を減算した値の比率を求めることを特徴とする請求項２に記載の液面検出システム。
4. 前記電流制御部は、前記電源による前記液面検出システムへの電力供給の開始に伴い、前記センサ電源部によって電圧の印加が開始されることにより、前記基準電流を出力した後に、前記検出電流を出力し、
   前記検出回路は、前記基準電圧を生成した後に、前記検出電圧を生成し、
   前記補正手段は、前記検出電圧よりも前に生成される前記基準電圧によって、当該検出電圧を補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液面検出システム。
5. 前記電流制御部は、予め設定された周期毎に前記基準電流を出力し、
   前記補正手段は、前記周期毎に出力される前記基準電流の強さに応じて前記検出回路によって生成される前記基準電圧を用いて、当該基準電圧よりも後に前記検出回路によって生成される前記検出電圧を補正することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液面検出システム。

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