JP2017110955A - 液位推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非線形タイプの液位センサを用いた場合でも、その液位センサの検出部の間に実液位が位置する場合も含めて、車載タンク内の液位を精度よく推定することができる液位推定装置を提供する。
【解決手段】互いに異なる高さに配置された複数の検出部１３を有し、これらの検出部１３によって、所定の検出範囲内において段階的に検出する非線形タイプの液位センサ４と、液位センサ４からの出力値を、所定時間ごとに取得するセンサ出力値取得手段５と、前回取得された出力値である前回出力値ＳｗＶａｌ(n-1)と、今回取得された出力値である今回出力値ＳｗＶａｌ(n)とが異なるときに、前回算出された液位の推定値である前回推定値ＥｓｔＶａｌ(n-1)、及び今回出力値ＳｗＶａｌ(n)を用いて、液位の推定値ＥｓｔＶａｌ(n)を算出する推定液位算出手段５と、を備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、車両に搭載したタンクに貯留された液体の液面高さである液位を推定する液位推定装置に関し、例えば排ガスを浄化するための尿素ＳＣＲシステムに用いられる尿素水タンク内の尿素水の液位の推定に適用される液位推定装置に関する。

従来、上記のような液位推定装置を備えた尿素ＳＣＲシステムとして、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この尿素ＳＣＲシステムでは、尿素水タンク（以下単に「タンク」という）内の尿素水の液位を、レベルセンサによって検出している。このレベルセンサは、磁石が内蔵された円筒状のフロートと、細長いパイプ状に形成され、フロートの内側に挿通されたガイドパイプと、このガイドパイプ内において、長さ方向に所定間隔ごとに配置され、リードスイッチから成る複数の検出部などで構成されている。

このレベルセンサは、ガイドパイプが鉛直方向に沿って延びた状態でタンク内に設置される。この場合、レベルセンサのフロートは、タンク内の尿素水の液面に浮き、尿素水の増減に伴う液位の変化に従い、ガイドパイプで案内されながら、これに沿って上下方向に移動する。そして、そのフロートの位置が、内蔵された磁石の磁力によって接点が閉じられるリードスイッチである検出部を介して検出され、その検出部に対応する出力信号に基づいて、タンク内の尿素水の液位が検出される。

国際公開第２０１１／１４８８１１号

上記のレベルセンサは、複数の検出部にそれぞれ対応する出力信号に基づいて、タンク内の尿素水の液位を段階的に検出する、いわゆる非線形タイプの液位センサである。このため、タンク内の尿素水の液位が上下の検出部間に位置するときには、その液位を適正に検出することができない。例えば、いずれかの検出部で液位が検出された後、尿素水の減少に伴い、液位が低下しても、上記検出部の下側の他の検出部で液位が検出されるまでは、先に検出された液位が、タンク内の液位として認識される。

また、上記のタンクは車両に搭載されているため、車両の走行中、路面の状況や走行の態様によっては、タンク内の尿素水の液面が波打つことで上下に揺れ、それにより、液位センサからの出力信号に基づく値（以下「出力値」という）が頻繁に切り替わる。この場合、例えば、液位センサの出力値を、所定時間ごとに取得しながら、フィルタを用いて処理することにより、タンク内の尿素水の液位を推定することが可能である。具体的には、例えば今回の出力値と前回算出した液位の推定値とを用いるとともに、それらに重み付け用のフィルタ係数を乗じることなどによって、液位の推定値（以下、適宜「推定液位」という）を算出することが可能である。

しかし、この場合、所定時間ごとに、推定液位を算出するので、例えば、タンク内の尿素水の液面の揺れが小さいことなどで、液位センサの出力値が一定である時間が長い場合には、その一定の出力値が推定液位の算出結果に強く反映され、その結果、算出される推定液位が、実際の液位（実液位）から離れてしまうことがある。また、上記のようにして、推定液位を繰り返し算出することにより、実液位を含む所定範囲内で推移する推定液位を得ることが可能である。しかし、このような推定液位は、上記の所定範囲内で比較的大きく変動するため、算出されたタイミングによっては、推定液位が実液位から大きくずれてしまい、推定液位の精度を十分に確保できないおそれがある。さらに、タンク内の液位が、液位センサで検出可能な所定の検出範囲に対して、超えていたり、下回ったりしている場合には、液位センサから、その上限又は下限の出力値が出力される。この場合、そのような出力値を用い、検出範囲の中央側の液位を推定する場合と同様にして推定液位を算出すると、推定液位の精度が低下するという問題がある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、非線形タイプの液位センサを用いた場合でも、その液位センサの検出部の間に実液位が位置する場合も含めて、車載タンク内の液位を精度よく推定することができる液位推定装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、車両２に搭載したタンク（実施形態における（以下、本項において同じ）尿素水タンク３）に貯留された液体の液面高さである液位を推定する液位推定装置１であって、タンク３内に上下方向に沿って互いに異なる高さに配置された複数の検出部（検出スイッチ１３）を有し、これらの検出部によって、液位を検出可能な所定の検出範囲内において段階的に検出する非線形タイプの液位センサ４と、この液位センサ４からの出力値（レベル値ＳｗＶａｌ(n)）を、所定時間ごとに取得するセンサ出力値取得手段（ＤＣＵ５）と、前回取得された出力値である前回出力値（レベル値の前回値ＳｗＶａｌ(n-1)）と、今回取得された出力値である今回出力値（レベル値の今回値ＳｗＶａｌ(n)）とが異なるときに、前回算出された液位の推定値である前回推定値ＥｓｔＶａｌ(n-1)、及び今回出力値ＳｗＶａｌ(n)を用いて、液位の推定値ＥｓｔＶａｌ(n)を算出する推定液位算出手段（ＤＣＵ５、ステップ３、１２）と、を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、車両に搭載したタンクに液体が貯留され、そのタンクに液位センサが設けられている。この液位センサは、上下方向に沿って互いに異なる高さに配置された複数の検出部を有しており、タンク内の液体の液面高さである液位を、それを検出可能な所定の検出範囲内において段階的に検出する非線形タイプのものである。この液位センサからの出力値は、センサ出力値取得手段によって所定時間ごとに取得される。また、車両の走行中、路面の状況や走行の態様によっては、タンク内の液体の液面が波打つことで上下に揺れ、それにより、液位センサからの出力値が頻繁に切り替わる。そして、前回取得された出力値である前回出力値と、今回取得された出力値である今回出力値とが異なるときに、推定液位算出手段により、前回算出された液位の推定値である前回推定値、及び今回出力値を用いて、液位の推定値（推定液位）を算出する。

つまり、本発明では、所定時間ごとにフィルタを用いて推定液位を算出する従来と異なり、前回出力値と今回出力値が異なるときにのみ、フィルタを用いて、推定液位を算出する。これにより、例えば、タンク内の液体の液面の揺れが小さいことなどで、液位センサの出力値が一定である時間が長くても、その間は、フィルタによる算出を実行しないので、従来と異なり、算出される推定液位が、実液位から離れるのを抑制することができる。また、所定時間ごとに推定液位を算出する従来に比べて、推定液位の算出回数が少なくなることで、算出される推定液位の変動を抑制しながら、実液位に近似した推定液位を得ることができる。このように、本発明によれば、非線形タイプの液位センサを用いた場合でも、その液位センサの検出部の間に実液位が位置する場合も含めて、タンク内の液位を精度よく推定することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液位推定装置において、ｎを自然数、液位の推定値をＥｓｔＶａｌ(n)、今回出力値をＳｗＶａｌ(n)、前回推定値をＥｓｔＶａｌ(n-1)、重み付け用のフィルタ係数をαとしたときに、推定液位算出手段は、液位の推定値ＥｓｔＶａｌ(n)を、下式（Ａ）によって算出することを特徴とする。
ＥｓｔＶａｌ(n)＝α・｛ＳｗＶａｌ(n)−ＥｓｔＶａｌ(n-1)｝＋ＥｓｔＶａｌ(n-1)
・・・（Ａ）

上記の式（Ａ）では、前回推定値ＥｓｔＶａｌ(n-1)に対する今回出力値ＳｗＶａｌ(n)の増減分に重み付け用のフィルタ係数αを掛けて、これを、前回推定値ＥｓｔＶａｌ(n-1)に加算することにより、液位の推定値ＥｓｔＶａｌ(n)である推定液位を算出する。このような式（Ａ）によるフィルタを用いて、推定液位の算出を繰り返し実行することにより、その前回値を反映させながら、実液位に徐々に近似する推定液位を容易に得ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の液位推定装置において、今回出力値ＳｗＶａｌ(n)が、検出範囲の上限側の液位を表す値（レベル値４又は５）であるときに、フィルタ係数αは、検出範囲の中央側の液位を表す値（レベル値２又は３）に対応するフィルタ係数よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする。

液位センサによるタンク内の液位の検出結果が、液位センサの検出範囲を超えている場合、液位センサからの出力値は、液位センサが出力し得る検出範囲の上限側の液位を表す値となる。つまり、上記の場合、本来出力されるべき液位を表す値に比べて、低い液位を表す値が出力されることがある。このため、今回出力値が検出範囲の上限側の液位を表す値であるときに、フィルタ係数αを、検出範囲の中央側の液位を表す値に対応するフィルタ係数よりも大きくなるように設定する。これにより、前記式（Ａ）において、液位センサによる検出結果が、検出範囲の上限側の液位を示すときに、その検出範囲を超えている場合を考慮して、前回推定値に対する今回出力値の増減分を強く反映させながら、推定液位を算出し、それにより、推定液位の精度の低下を抑制することができる。

請求項４に係る発明は、請求項２又は３に記載の液位推定装置において、今回出力値ＳｗＶａｌ(n)が、検出範囲の下限側の液位を表す値（レベル値１）であるときに、フィルタ係数αは、検出範囲の中央側の液位を表す値（レベル値２又は３）に対応するフィルタ係数よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする。

液位センサによるタンク内の液位の検出結果が、液位センサの検出範囲を下回っている場合、液位センサからの出力値は、液位センサが出力し得る検出範囲の下限側の液位を表す値となる。つまり、上記の場合、本来出力されるべき液位を表す値に比べて、高い液位を表す値が出力されることがある。このため、今回出力値が検出範囲の下限側の液位を表す値であるときに、請求項３と同様に、フィルタ係数αを、検出範囲の中央側の液位を表す値に対応するフィルタ係数よりも大きくなるように設定する。これにより、前記式（Ａ）において、液位センサによる検出結果が、検出範囲の下限側の液位を示すときに、その検出範囲を下回っている場合を考慮して、前回推定値に対する今回出力値の増減分を強く反映させながら、推定液位を算出し、それにより、推定液位の精度の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態による液位推定装置を模式的に示す図である。 液位センサを示す図である。 タンク内の実際の液位と、液位センサの各検出スイッチによるレベル値との関係を説明するための図である。 タンク内の液位が２つの検出スイッチを跨いで上下に揺れたときのレベル値の推移を説明するための図である。 液位推定処理を示すメインルーチンである。 推定値を算出するサブルーチンである。 フィルタ係数テーブルの一例を示す図である。 液位センサから出力されたレベル値の推移の一例及び推定液位の算出実行タイミングを示す図であり、（ａ）は本発明の液位推定処理を適用した実施例であり、（ｂ）は従来例を示す。 推定液位の推移を説明するための図であり、（ａ）は車速、（ｂ）はレベル値、（ｃ）は従来の算出方法（従来例）による推定液位の推移、（ｄ）は本発明の液位推定処理（実施例）による推定液位の推移を示す。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による液位推定装置を模式的に示す図である。この液位推定装置１は、例えばディーゼルエンジン（図示せず）を動力源として備えた四輪車などの車両２に適用され、この車両２に搭載された尿素ＳＣＲシステムの尿素水タンク（以下単に「タンク」という）３に貯留された尿素水の液面の高さである液位を推定するものである。なお、詳細な説明は省略するが、上記の尿素ＳＣＲシステムは、排ガスを浄化するためのものであり、具体的には、タンク３に貯留された尿素水を、エンジンから排出された排ガスに噴霧装置によって噴射することにより、高温化による加水分解によってアンモニアガスを生成し、そのアンモニアガスでＮＯｘを還元することによって排ガスを浄化する。

図１に示すように、液位推定装置１は、タンク３に設置された液位センサ４と、この液位センサ４からの出力値に基づいて、タンク３内の液位の推定値（以下、適宜「推定液位」という）を算出するとともに、尿素ＳＣＲシステムにおいて排ガスへの尿素水の供給を制御するＤＣＵ（Dosing Control Unit）５を備えている。

上記のＤＣＵ５は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。液位センサ４の検出信号は、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、推定液位を算出する。なお、本実施形態では、ＤＣＵ５が、本発明のセンサ出力値取得手段及び推定液位算出手段に相当する。

図２に示すように、液位センサ４は、円筒状のフロート１１と、上下方向に延びる細長いパイプ状に形成され、フロート１１の内側に挿通されたガイドパイプ１２と、このガイドパイプ１２内に設けられ、長さ方向に互いに異なる高さに配置された複数の検出スイッチ１３（検出部）と、ガイドパイプ１２の上端部に設けられ、液位センサ４の検出値をＤＣＵ５に出力するための出力部１４とを備えている。

フロート１１は、所定の内径及び外径を有しており、その内周面と外周面の間に磁石１５が設けられている。ガイドパイプ１２は、フロート１１の内径よりも若干小さい外径を有しており、その外周面の長さ方向に沿って、フロート１１を摺動自在に案内する。各検出スイッチ１３は、リードスイッチなどで構成されている。液位センサ４では、フロート１１に内蔵された磁石１５による磁力によって、検出スイッチ１３の接点が閉じられることにより、その検出スイッチ１３の位置が、タンク３内の尿素水の液位を表す信号（以下「レベル値」という）として、出力部１４を介して、ＤＣＵ５に出力される。

なお、本実施形態の液位センサ４には、第１〜第５の５つの検出スイッチ１３がガイドパイプ１２の下から上に向かって順に配置されており、以下の説明では、第１〜第５検出スイッチ１３を適宜、「ＳＷ１」〜「ＳＷ５」の符号を付して表し、また、これらの検出スイッチＳＷ１〜ＳＷ５がＯＮ状態になったときにそれぞれ出力されるレベル値が「１」〜「５」であるものとする。

図３は、タンク３内の尿素水の実際の液位（以下「実液位」という）と、液位センサ４の第１〜第５検出スイッチＳＷ１〜ＳＷ５で検出されるレベル値との関係を示している。なお、図３では、実液位を細線で示しており、また、その細線の左下の端部（点Ｅ）は、タンク３が空の状態であり、細線の右上の端部（点Ｆ）は、タンク３が満杯の状態である。

同図に示すように、液位センサ４では、実液位がＬ１〜Ｌ５の範囲（検出範囲）で検出可能であり、実液位がＬ１以下のときにはレベル値として値１が出力される一方、実液位がＬ５以上のときにはレベル値として値５が出力される。また、実液位がＬ１〜Ｌ５の間のときには、第１〜第５検出スイッチＳＷ１〜ＳＷ５によって段階的に検出され、レベル値として値１〜５がそれぞれ出力される。

また、図４は、タンク３内の液位が、液位センサ４の２つの検出スイッチ１３、１３（本例では、第３及び第４検出スイッチＳＷ３、ＳＷ４）を跨いで上下に揺れたときのレベル値の推移を示している。同図に示すように、例えば、時刻ｔ１以前において、第３検出スイッチＳＷ３による検出によってレベル値が値３であるときに、液位が上昇し、第４スイッチＳＷ４で検出されたときに、レベル値として値４が出力される（時刻ｔ１）。次いで、液位が下降し、第３スイッチＳＷ３で検出されたときに、レベル値として値３が出力される（時刻ｔ２）。その後同様にして、液位が第４及び第３検出スイッチＳＷ４、ＳＷ３を跨いで上下に揺れると、レベル値として値４及び値３がそれぞれ出力される（時刻ｔ３及びｔ４、時刻ｔ５及びｔ６）。

次に、図５及び図６を参照して、液位推定装置１による液位推定処理について説明する。図５は、液位推定処理を示すメインルーチンである。この液位推定処理は、ＤＣＵ５において実行され、より具体的には、車両２のイグニッションスイッチがＯＮされたときに開始され、所定時間ごとに繰り返し実行される。

本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、液位センサ４から出力されたレベル値ＳｗＶａｌ(n)がＤＣＵ５によって取得される。なお、レベル値ＳｗＶａｌ(n)の添え字ｎは１以上の自然数である。

次いで、レベル値の今回値ＳｗＶａｌ(n)が前回値ＳｗＶａｌ(n-1)と同じでないか否かを判別する（ステップ２）。この判別結果がＮＯで、ＳｗＶａｌ(n)＝ＳｗＶａｌ(n-1)のときには、今回の本処理のループにおいて、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)を算出すべきでないとして、そのまま本処理を終了する。なお、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の添え字ｎは、前述したレベル値ＳｗＶａｌ(n)の添え字ｎと同様、１以上の自然数であり、推定液位の初期値ＥｓｔＶａｌ(0)として、所定値（例えば、値０）があらかじめ設定されている。

一方、ステップ２の判別結果がＹＥＳで、レベル値の今回値ＳｗＶａｌ(n)が前回値ＳｗＶａｌ(n-1)と異なるときには、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)を算出し（ステップ３）、本処理を終了する。

図６に示すように、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の算出ではまず、レベル値ＳｗＶａｌ(n)に応じて、フィルタ係数αを設定する（ステップ１１）。このフィルタ係数αは、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)を算出するための後述する式（Ａ）で用いられる重み付け用の係数であり、所定のフィルタ係数テーブルに基づいて設定されている。

図７は、フィルタ係数テーブルの一例を示している。同図に示すように、このフィルタ係数テーブルでは、液位センサ４の第１〜第５検出スイッチＳＷ１〜ＳＷ５による液位の検出範囲のうち、中央側の検出スイッチ、具体的には、第２及び第３検出スイッチＳＷ２、ＳＷ３によるレベル値２及び３に対応するフィルタ係数αが、最も小さい値０．０００１に設定されている。また、上記の検出範囲のうち、上限側の検出スイッチ、具体的には、第４及び第５検出スイッチＳＷ４、ＳＷ５によるレベル値４及び５に対応するフィルタ係数αが、それぞれ値０．００１及び値０．０１に設定されている。さらに、上記の検出範囲のうち、下限側の検出スイッチ、具体的には第１検出スイッチＳＷ１によるレベル値１に対応するフィルタ係数αが、値０．００１に設定されている。以上のように、このフィルタ係数テーブルでは、液位センサ４の検出範囲における上限側及び下限側のレベル値に対応するフィルタ係数αは、検出範囲の中央側のレベル値に対応するそれよりも大きくなるように設定されている。

図６に戻り、ステップ１１で設定されたフィルタ係数αを用いて、下式（Ａ）により、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)を算出し（ステップ１２）、本処理を終了する。
ＥｓｔＶａｌ(n)＝α・｛ＳｗＶａｌ(n)−ＥｓｔＶａｌ(n-1)｝＋ＥｓｔＶａｌ(n-1)
・・・（Ａ）

この式（Ａ）では、推定液位の前回値ＥｓｔＶａｌ(n-1)に対するレベル値の今回値ＳｗＶａｌ(n)の増減分にフィルタ係数αを掛けて、これを推定液位の前回値ＥｓｔＶａｌ(n-1)に加算することにより、推定液位の今回値ＥｓｔＶａｌ(n)を算出する。このような式（Ａ）によるフィルタを用い、レベル値の今回値と前回値が異なる（ＳｗＶａｌ(n)≠ＳｗＶａｌ(n-1)）ごとに、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の算出を繰り返し実行する。

図８（ａ）は、液位センサ４から出力されたレベル値ＳｗＶａｌ(n)の推移の一例、及び推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の算出実行タイミング（「●」で図示）を示しており、上述した液位推定処理を適用した実施例である。同図に示すように、この実施例では、上下に変位しながら推移するレベル値ＳｗＶａｌ(n)において、その上下の端部であるエッジにほぼ相当するときに、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の算出が実行される。より具体的には、液位センサ４から出力され、ＤＣＵ５において取得されたレベル値ＳｗＶａｌ(n)が、その前回値ＳｗＶａｌ(n-1)と異なるときに、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)が算出される。

一方、図８（ｂ）は、上述した図８（ａ）の実施例と対比するための従来例である。この従来例では、レベル値ＳｗＶａｌ(n)の推移が実施例と同じであるものの、所定時間ごとに推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の算出を実行した点が、実施例と異なっている。具体的には、この従来例では、レベル値ＳｗＶａｌ(n)が、その前回値ＳｗＶａｌ(n-1)との異同にかかわらず、所定時間ごとに必ず、前記式（Ａ）によって、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の算出が実行されている。

ここで、図９を参照して、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の推移について説明する。同図（ａ）は、液位推定装置１を搭載した車両２の速度である車速の推移を示し、同図（ｂ）は、液位センサ４から出力されたレベル値ＳｗＶａｌ(n)の推移を示している。本例では、車両２の運転中において、複数回（図９では６回、各停車時に約２分間）停車しながら走行している。なお、本例では、６個の検出スイッチ１３を備え、レベル値ＳｗＶａｌ(n)として値１〜６が出力される液位センサ４を採用した。また、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、本例では、車両２の停車中、液位センサ４からは、一定のレベル値ＳｗＶａｌ(n)（本例では値３）が継続して出力されている。

図９（ｃ）は、前述した従来例の算出方法によって算出された推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の推移を示している。同図に示すように、この従来例では、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)は、値０から立ち上がり、車両２の停車などによって、レベル値ＳｗＶａｌ(n)が一定で変化しない場合、液位センサ４の出力値であるレベル値ＳｗＶａｌ(n)に収束するように推移する。この場合には、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)は、実液位から離れたり、接近したりしながら推移し、上下の変動が大きくなってしまう。

これに対し、図９（ｄ）は、前述した実施例の算出方法によって算出された推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の推移を示している。同図に示すように、この実施例では、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)は、値０から徐々に立ち上がり、レベル値ＳｗＶａｌ(n)が一定で変化しない場合、上記の従来例と異なり、レベル値の前回値ＳｗＶａｌ(n-1)が保持されることで、実液位に収束するように推移する。

以上詳述したように、本実施形態によれば、所定時間ごとに推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)を算出する従来と異なり、レベル値の前回値ＳｗＶａｌ(n-1)と今回値ＳｗＶａｌ(n)が異なるときにのみ、前記式（Ａ）によるフィルタを用いて、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)を算出する。これにより、例えば、タンク３内の液体の液面の揺れが小さいことなどで、液位センサ４から出力されるレベル値ＳｗＶａｌ(n)が一定である時間が長くても、その間は、フィルタによる算出を実行しないので、従来と異なり、算出される推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)が、実液位から離れるのを抑制することができる。また、所定時間ごとに推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)を算出する従来に比べて、その算出回数が少なくなることで、算出される推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の変動を抑制しながら、実液位に近似した推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)を得ることができる。特に、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)が実液位に近似した後においては、変動が大きい従来に比べて、精度よくかつ安定した推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)を得ることができる。以上のように、本実施形態によれば、非線形タイプの液位センサ４を用いた場合でも、その液位センサ４の検出スイッチ１３間に実液位が位置する場合も含めて、タンク３内の液位を精度よく推定することができる。

また、前記式（Ａ）によるフィルタを用いて、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の算出を繰り返し実行することにより、その前回値ＥｓｔＶａｌ(n-1)を反映させながら、実液位に徐々に近似する推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)を容易に得ることができる。

さらに、液位センサ４から出力されるレベル値ＳｗＶａｌ(n)が、検出範囲の上限側の液位を表す値（本実施形態ではレベル値４及び５）や、検出範囲の下限側の液位を表す値（本実施形態ではレベル値１）であるときに、フィルタ係数αを、検出範囲の中央側の液位を表す値（本実施形態ではレベル値２及び３）に対応するフィルタ係数よりも大きくなるように設定する。これにより、前記式（Ａ）において、液位センサ４による検出結果が、検出範囲の上限側や下限側の液位を示すときに、その検出範囲を超えている場合や下回っている場合を考慮して、推定液位の前回値ＥｓｔＶａｌ(n-1)に対するレベル値の今回値ＳｗＶａｌ(n)の増減分を強く反映させながら、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)を算出し、それにより、推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)の精度の低下を抑制することができる。

なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、液位推定装置１を、尿素ＳＣＲシステムの尿素水タンク３内の液位の推定に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、車両２に搭載される他のタンク（例えば燃料タンク）の液位の推定に適用することも可能である。

さらに、得られた推定液位ＥｓｔＶａｌ(n)に基づき、タンク３内の尿素水の残量を算出するようにしてもよい。また、実施形態で示した液位推定装置１や液位センサ４の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。

１ 液位推定装置
２ 車両
３ 尿素水タンク
４ 液位センサ
５ ＤＣＵ（センサ出力値取得手段、推定液位算出手段）
１１ フロート
１２ ガイドパイプ
１３ 検出スイッチ（検出部）
ＳｗＶａｌ(n) レベル値の今回値
ＳｗＶａｌ(n-1) レベル値の前回値
ＥｓｔＶａｌ(n) 推定液位の今回値
ＥｓｔＶａｌ(n-1) 推定液位の前回値

Claims (4)

1. 車両に搭載したタンクに貯留された液体の液面高さである液位を推定する液位推定装置であって、
   前記タンク内に上下方向に沿って互いに異なる高さに配置された複数の検出部を有し、これらの検出部によって、前記液位を検出可能な所定の検出範囲内において段階的に検出する非線形タイプの液位センサと、
   この液位センサからの出力値を、所定時間ごとに取得するセンサ出力値取得手段と、
   前回取得された前記出力値である前回出力値と、今回取得された前記出力値である今回出力値とが異なるときに、前回算出された前記液位の推定値である前回推定値、及び前記今回出力値を用いて、前記液位の推定値を算出する推定液位算出手段と、
   を備えていることを特徴とする液位推定装置。
2. ｎを自然数、前記液位の推定値をＥｓｔＶａｌ(n)、前記今回出力値をＳｗＶａｌ(n)、前記前回推定値をＥｓｔＶａｌ(n-1)、重み付け用のフィルタ係数をαとしたときに、
   前記推定液位算出手段は、前記液位の推定値ＥｓｔＶａｌ(n)を、下式（Ａ）によって算出することを特徴とする請求項１に記載の液位推定装置。
   ＥｓｔＶａｌ(n)＝α・｛ＳｗＶａｌ(n)−ＥｓｔＶａｌ(n-1)｝＋ＥｓｔＶａｌ(n-1)
   ・・・（Ａ）
3. 前記今回出力値が、前記検出範囲の上限側の液位を表す値であるときに、前記フィルタ係数αは、前記検出範囲の中央側の液位を表す値に対応するフィルタ係数よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の液位推定装置。
4. 前記今回出力値が、前記検出範囲の下限側の液位を表す値であるときに、前記フィルタ係数αは、前記検出範囲の中央側の液位を表す値に対応するフィルタ係数よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の液位推定装置。

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