JP2648535B2

JP2648535B2 - 放熱式レベルセンサによる液体のレベル測定方法

Info

Publication number: JP2648535B2
Application number: JP3138906A
Authority: JP
Inventors: 広幸小倉; 一郎片岡; 直人石川
Original assignee: Yazaki Sogyo KK
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1991-06-11
Filing date: 1991-06-11
Publication date: 1997-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JPH04364425A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両用燃料タン
ク内の燃料のレベルの検出に好適な放熱式レベルセンサ
による液体のレベル測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】放熱式レベルセンサは、抵抗体であるセ
ンサがその液面に対する浸漬深さによって抵抗が変化す
ることを利用したものである。パルス定電流を用いた方
法に付き略述（詳細は後述する）すると、パルス方式に
おいては、数秒間、一定の電流をセンサに通電する。定
電流通電によりセンサ電圧は上昇し、その上昇量は液面
レベルに比例する。しかし、電流通電終了時のＦＵＬＬ
とＥＭＰＴＹの電圧差は小さく、実用的分解能が得られ
ない。そこで前述の上昇量に代わり電圧立上がりの平均
的な傾きから液面レベルに比例した出力を得ることにし
たものである。具体的には数ｍｓｅｃごとにセンサ電圧
をデジタル入力し、マイクロコンピュータにより一次近
似処理を行って傾きを求め、出力分解能をあげてあ
る。。これを図７（ａ）、同図（ｂ）により説明する
と、図７（ｂ）は横軸に時間をとり、縦軸に電流をとっ
た線図で、時間ｔ₀でセンサＯＮし、時刻ｔ₀′で安定
し、時刻ｔ_fでＯＦＦとなる定電流を間欠的に繰り返す
パルス電流を示す。図７（ａ）はこの通電中のセンサ出
力をサンプリングした状態を示し、時刻ｔ₁における初
期電圧Ｖ₁、に始まりＶ₂、Ｖ₃、……Ｖ_ｆが得られ
る。そこで各出力電圧を初期電圧Ｖ₁で割り算し、周囲
温度に対する温度補償を行う。そしてこの出力の時間に
対する上昇勾配を１次近似処理して傾きを求め、これを
演算処理して最終的に安定する定常センサ出力を求め、
液体のレベル測定データとする。

【０００３】ところが、車両が走行中は、レベル測定時
に燃料が揺れ、燃料レベルが変動し、燃料残量に対応し
た出力が得られないことがある。

【０００４】また、放熱式では、センサを加熱するため
に、測定終了時点でのセンサ温度は周囲温度に比べて上
昇しており、センサ温度と周囲温度が一致するまでセン
サを冷却する必要がある。よって、測定間隔はかなり長
い時間となるので、短い時間中に測定回数を増やし平均
するといった単純な処理が出来ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、放熱
式レベルセンサによる液体のレベル測定方法は、走行中
液面が揺れるので、正確な燃料の残量が得られない場合
がある。

【０００６】また、センサを加熱するので測定完了時に
は周囲より温度が高くなっている。初期値は周囲温度と
一致させる必要があるので、測定間隔は長くなり、短時
間に測定回数を増やし平均する単純処理ができないなど
の不都合がある。

【０００７】本発明は、上記不都合を除去するためにな
されたもので、液面が揺動などにより変化しても液面の
挙動による誤差を補正したレベル測定データが得られる
放熱式レベルセンサによる液体のレベル測定方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、液体に浸漬された抵抗体で
あるセンサに間欠的に定電流を流し、センサ出力の変化
から液面に応じた定常センサ出力を予測し液体のレベル
測定データを得るレベル検出方法と、これによる定常セ
ンサ出力に対し液面の挙動による誤差を補正するレベル
補正方法とからなる放熱式レベルセンサによる液体のレ
ベル測定方法であって、前記レベル補正方法は、前記レ
ベル検出方法により新たに今回得られた定常センサ出力
が予め設定した範囲内の場合に、この今回の定常センサ
出力と、これより以前でかつこれの近接時点で得られか
つその出力が前記設定範囲内である所定個数の定常セン
サ出力との相加平均値を求めこれを今回の補正レベル測
定データとするとともに今回の定常センサ出力が設定範
囲外の場合は前回の補正レベル測定データを保持すると
共に、前記レベル検出方法は液体に浸漬された抵抗体で
あるセンサに間欠的に定電流を流し、前記センサからの
センサ出力の初期出力電圧を記憶し、初期状態から所定
時間経過までの出力電圧を前記初期電圧で割り算し、こ
の割り算により得られた出力の時間にちする上昇勾配か
ら定常状態となる定常センサ出力を演算予測してレベル
測定データを得ることを特徴とする放熱式レベルセンサ
による液体のレベル測定方法である。

【０００９】

【００１０】さらにまた、請求項２記載の発明は、レベ
ル補正方法は、今回の定常センサ出力に対し前回の補正
レベル測定データに基づいて設定範囲を修正することを
特徴とする請求項１に記載の放熱式レベルセンサによる
液体レベル測定方法である。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明においては、新たに得られ
た今回の定常センサ出力が設定範囲内の場合は、この出
力と、これに近接した時点で得た複数個の設定範囲内の
定常センサ出力との相加平均を補正レベル測定データと
し、しかも設定範囲外の出力を除外するので、単なる平
均処理とは異なり、前後の状況変化を取り入れた精度の
よい補正ができると共に、初期状態から所定時間経過ま
での出力電圧を記憶したセンサ出力の初期電圧で割り算
し、得られた出力の時間に対する上昇勾配から定常状態
となる定常センサ出力を演算予測してレベル測定データ
を得ているので、周囲温度に対する補正が容易になされ
る。

【００１２】

【００１３】さらにまた、請求項２記載の発明は、順次
得られる定常センサ出力を含んだ平均値に基づいて設定
範囲を修正するので、変化する状況に追従した適切な範
囲を設けることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の詳細を図面を参照しながら実
施した装置とともに説明する。

【００１５】最初に本発明方法を実施した装置につき、
図１ないし図３を参照しながらその概略を説明し、その
作用とともに本発明の実施例として実施態様を説明す
る。

【００１６】１は燃料タンク、ＦＬはタンク１内に浸漬
した抵抗体となるセンサである。このセンサＦＬの両端
には定電流パルス回路２を通じて定電流Ｉが流される。
この電流を流すことによりレベルセンサＦＬの両端に生
じた出力電圧ＶｐはＡ／Ｄ変換器３を通じてＣＰＵ４に
取り込まれる。そしてＣＰＵ４により次ぎに述べるレベ
ル検出方法とレベル補正方法が実行され、その補正レベ
ル測定データが表示部５に表示される。

【００１７】まず、本装置の作用とともにレベル検出方
法に付き説明する。

【００１８】パルス回路２から発生する電流Ｉは図２
（ｂ）に示すように、ｔ₀〜ｔ_fまでの周期を有する大
周期が冷却時間をおいて繰り返す態様となっており、そ
の全体の周期は３秒程度に設定されている。したがっ
て、電圧Ｖｐは、図２（ａ）に示すように、その周期ご
とに初期状態から液面のレベル（レベルが低いと勾配が
大きく、高いと勾配が小さい）に応じた勾配で上昇する
サイクルを繰り返し、順次ＣＰＵ４内に取り込まれ、そ
の時刻データとともに、順次ＣＰＵ４内の記憶部に記憶
される（図１の拡大部分）。

【００１９】ここで、初期電圧、すなわちｔ₁での出力
電圧Ｖ₁は、電流ＩによってまだセンサＦＬが加熱され
ていない状態の出力電圧と見なすことができる。

【００２０】つまり、従来の温度補償用抵抗体と同様の
抵抗値に基づく出力電圧と見なすことができ、ＣＰＵ４
はこの初期出力電圧Ｖ₁を記憶し、ＣＰＵ４からなる演
算手段により、続けて入力される電圧Ｖ₂〜Ｖ_nの値を
この初期電圧Ｖ₁で割算を行い、これらの時間に対する
上昇勾配から定常状態となる定常出力電圧（定常センサ
出力）Ｖｔｃを演算予測して求める。これは周囲温度を
補償した液体のレベル測定データである。

【００２１】したがって、ＣＰＵ４には図３に示すよう
に、その１次近似直線の上昇勾配から定常状態となる時
間ｔｃにおける近似的な定常出力電圧（定常センサ出
力）Ｖｔｃを算出するプログラムが内蔵されている。

【００２２】また、例えばｔ₁〜ｔ_ｆまでの期間、例え
ば３秒間で１０ｍｓｅｃのサンプリング間隔であると、
３００ケのサンプリング電圧Ｖｐを得られる。

【００２３】このようにして得られた液体のレベル測定
データは、通常の走行中は問題ないが、車体の動揺が大
きいと、液面の挙動により誤差が生じる。これを下記に
述べるレベル補正方法により補正し、補正レベル測定デ
ータを得る。

【００２４】すなわち、レベル検出方法により新たに算
出された今回の定常センサ出力に対し、これより以前で
かつ近接した時点に得られた所定数の定常センサ出力と
の相加平均を求め、これを補正レベル測定データとする
方法である。

【００２５】（１）データの平均に付いて。（以下定常
センサ出力をデータと称す。）データ数は実験の結果最適な値を選択することが好まし
いが、本実施例においては、５回とし、初めから４回目
までは、その時までに得られたデータを平均し、５回目
以降は以前の４回のデータを加え平均する。

【００２６】これら平均した値を平均出力と称する。

【００２７】（２）データの選択に付いてＮ回目のデータが予め設定した範囲（設定範囲）を超え
ているときは、平均するときのデータには加えない。こ
の時の平均出力は、その前の平均出力を保持する。ま
た、以後、Ｎ回目のデータは使用しないで、Ｎ＋１回目
の時には、Ｎ−４〜Ｎ−１およびＮ＋１回目のデータを
加えて平均を取り平均出力とする。（ただし、この時は
他のデータは設定範囲を超えていないものとする。）そ
して、Ｎ回目のときは、設定範囲はＮ−１回目のときの
平均出力値を基準に新たに修正して設定する。設定範囲
については図４に示す。白丸と黒丸は今回の値であり、
二重丸は以前の値を示す。

【００２８】（３）設定したデータ回数までの間のデー
タの選択に付いて初めの値は、例えば前回自動車を動かしたときの最終デ
ータをメモリに入力した値を使う。５回平均の場合、２
回目から５回目までの間に設定範囲を超えるデータが発
生した場合、同様にその値を使用しないで、前の平均出
力を保持する。設定範囲内に収まったデータ数が５個に
なったところで、（２）項に示す方法に移行する。

【００２９】上述したように、本実施例においては、設
定範囲内の今回のデータと、これより以前の近接時点で
得られかつ設定範囲内の所定個数のデータとを加えて平
均値を求め、この平均出力から補正レベル測定データを
得ている。

【００３０】さらに、５回平均モデルの場合の例を図５
に示す。

【００３１】これは５回目のデータ（黒丸●で示す）が
設定範囲外の場合であって、その取扱いを示す例であ
る。

【００３２】次にレベル補正方法の全体の流れにつき、
図６に示すフローチャートを参照して説明する。

【００３３】最初に、設定データ数が３個以下までの場
合につき説明する。

【００３４】スタートするとステップＰ1 で前回作動時
（例えば車使用）のデータに基づき範囲が設定される。

【００３５】ステップＰ2 でデータが入力される。最初
は、ステップＰ3 の前回のデータ（メモリに記憶されて
いる）が入力される。

【００３６】ステップＰ4 ではこのデータが初期値か否
かが判断され、初期値なのでＹＥＳとなりステップＰ5
でメモリから初期値が取り出され、ステップＰ3 で平均
出力として出力される。そしてステップＰ1 で再びこの
出力に基づいて範囲が設定される。

【００３７】ステップＰ2 で次ぎのデータ（２回目で上
述の未補正のレベル測定データ）が入力され、ステップ
Ｐ4 で初期値か否かが判断され、今度はＮＯなので、ス
テップＰ6 に行く、ステップＰ6 では、設定範囲内のデ
ータ数が４個以上か否かが判断され、ＮＯの場合なの
で、ステップＰ7 に行く。

【００３８】ステップＰ7 では、今回（２回目）のデー
タが設定範囲内か否かが判断され、ＹＥＳの場合はステ
ップＰ8 に行く。

【００３９】ステップＰ8 では、以前入力されたデータ
（初期値）との相加平均値が演算され、ステップＰ3 で
平均出力として出力される。

【００４０】また、ステップＰ７でＮＯの場合は、ステ
ップ９で、前の平均出力を保持し、ステップＰ３に行き
出力される。

【００４１】次ぎに、設定範囲内のデータが４個以上の
場合（例えば通常走行中）などステップＰ1 、ステップＰ2 、ステップＰ4 を経て、ス
テップＰ6 において、設定範囲内データが４個以上か否
かが判断され、ＹＥＳなので、ステップＰ10において、
今回のデータが設定範囲内か否かが判断され、ＹＥＳの
場合は、ステップＰ11で設定範囲内の以前の近接時点の
４個のデータＶ1 、Ｖ2 …Ｖ4とＶ5 （今回のデータ）
とが呼び込まれステップＰ12でこれらの相加平均が演算され、この平均
出力はステップＰ3 で補正レベル測定データとして出力
される。

【００４２】ステップＰ10でＮＯの場合は、ステップＰ
9 で前の平均出力が保持され、ステップＰ3 で補正レベ
ル測定データとして出力される。

【００４３】以上で実施例の説明を終わる。

【００４４】なお、本実施例においては、５個のデータ
（定常センサ出力）の平均値を用いたがこれに限定され
ず、その数は実情に合わせて決定すればよい。

【００４５】また、本実施例のように、設定範囲を平均
出力に基づいて順次修正する場合は、きめ細かく現状に
適合するので、精度が一層向上する。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の放熱式レ
ベルセンサによる液体のレベル測定方法は、新たに得ら
れた今回の定常センサ出力と、これに近接した時点で得
られた複数個の設定範囲内の定常センサ出力との相加平
均を補正レベル測定データとし、しかも設定範囲外の出
力を除外するので、単なる平均処理とは異なり、測定間
隔が短くなくても前後の状況変化を考慮した安定した測
定データが得られ状況に合った精度の良い補正ができる
と共に、初期状態から所定時間経過までの出力電圧を記
憶したセンサ出力の初期電圧で割り算し、得られた出力
の時間に対する上昇勾配から定常状態となる定常センサ
出力を演算予測してレベル測定データを得ているので、
周囲温度に対する補正が容易になされるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定方法を実施した装置の構成図。

【図２】同じく実施態様における定電流とセンサ出力と
の関係を示す線図。

【図３】同じく実施態様における定常出力電圧（定常セ
ンサ出力）と勾配との関係説明線図。

【図４】同じくデータ（定常センサ出力）と設定範囲と
の関係説明線図。

【図５】同じくデータ選択の一例を示す実施態様説明
図。

【図６】同じく実施態様を説明するフローチャート。

【図７】従来例を説明する線図。

【符号の説明】

ＦＬセンサＶ₁、初期出力電圧Ｖ₁、Ｖ₂、……Ｖ_n 出力電圧Ｖｔｃ定常出力電圧、定常センサ出力Ｖ１、Ｖ２、…Ｖ４以前の定常センサ出力、以前のデ
ータＶ５今回の定常センサ出力、今回のデータ

フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−8412（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−123635（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−79536（ＪＰ，Ｕ) 実開平４−64728（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液体に浸漬された抵抗体であるセンサに
間欠的に定電流を流し、センサ出力の変化から液面に応
じた定常センサ出力を予測し液体のレベル測定データを
得るレベル検出方法と、これによる定常センサ出力に対
し液面の挙動による誤差を補正するレベル補正方法とか
らなる放熱式レベルセンサによる液体のレベル測定方法
であって、前記レベル補正方法は、前記レベル検出方法により新た
に今回得られた定常センサ出力が予め設定した範囲内の
場合に、この今回の定常センサ出力と、これより以前で
かつこれの近接時点で得られかつその出力が前記設定範
囲内である所定個数の定常センサ出力との相加平均値を
求めこれを今回の補正レベル測定データとするとともに
今回の定常センサ出力が設定範囲外の場合は前回の補正
レベル測定データを保持すると共に、前記レベル検出方法は液体に浸漬された抵抗体であるセ
ンサに間欠的に定電流を流し、前記センサからのセンサ
出力の初期出力電圧を記憶し、初期状態から所定時間経
過までの出力電圧を前記初期電圧で割り算し、この割り
算により得られた出力の時間に対する上昇勾配から定常
状態となる定常センサ出力を演算予測してレベル測定デ
ータを得ることを特徴とする放熱式レベルセンサによる
液体のレベル測定方法。
【請求項２】レベル補正方法は、今回の定常センサ出
力に対し前回の補正レベル測定データに基づいて設定範
囲を修正することを特徴とする請求項１に記載の放熱式
レベルセンサによる液体のレベル測定方法。