JP2839349B2 - 放熱式レベルセンサーの液体のレベル測定方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば車両用燃料タンク内の燃料のレベ
ルを検出するためのレベルセンサーに関し、特に短時間
で精度よく液面レベルを測定する方式に関する。 （従来の技術） 放熱式レベルセンサーは、抵抗体であるセンサーの液
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
してセンサーに定電流を流して加熱を行い、該センサー
の液面に応じた抵抗変化を電圧に変換して液体レベルを
検出する方式のセンサーである。 このセンサーの出力電圧は浸漬深さだけでなく、周囲
の温度によっても影響をうける。 そこで、先に本出願人が開発した例えば特開昭63−31
1927号公報に示すように、前記センサーと同様な構造の
液体の温度補償用の抵抗体を並設し、センサーの液面レ
ベルに応じた抵抗値変化が温度補償用抵抗体との接続点
における電圧変化として現れることを利用して温度補償
を行うようにしていた。 つまり、前記温度補償用抵抗体はセンサーとともに液
体内に浸漬されるものであるが、自己加熱されていない
ので、抵抗値は液面のレベル変化には追随せず、周囲温
度変化によってのみ抵抗値が変化し、これによって温度
補償が自動的に行われることになる。 この種の温度補償を精度良く行うためには、センサー
および温度補償用抵抗体の抵抗の温度係数を一定に揃え
る必要がある。 また、これらセンサーおよび温度補償用抵抗体の実際
構造は、ロッド状の支持体の外周にNi線をスパイラル状
に巻いたものであるため、熱容量が相当大きく、安定し
た出力が得られるまでに数分を要し、特にタンク容量が
空に近くなり浸漬深さが少なくなると出力が安定するま
でに長い時間がかかっていた。 このため、使用者側が不安定時期にメータを読取った
場合などには液面レベルに間違いを生じ、実用上問題と
なる。 さらには、前記抵抗体は実際にはセンサーよりも高い
抵抗値が必要であるため抵抗線が長くなり熱容量が異な
る。このため周囲温度が変化した場合、その変化の間は
両者に温度差が生じ、一時的に温度補償誤差が生ずる欠
点があった。 そこで本出願人は先に、温度補償用抵抗体をなくし、
該抵抗体を並設することによる前述の問題を解決し、温
度補償精度の向上および短時間での測定ができるように
した放熱式レベルセンサーの液体のレベル測定方式を開
発した。 第４図ないし第６図はその開発された測定方式を示す
ものである。 図において、１は燃料タンク、FLはタンク１内に浸漬
した抵抗体となるレベルセンサーである。 このレベルセンサーFLの両端にはパルス回路２を通じ
て定電流Ｉが流される。 この電流Ｉを流すことによりレベルセンサーFLの両端
に生じた出力電圧VpはAD変換部３を通じてCPU4に取り込
まれる。 パルス回路２から発生する電流Ｉは第５図（ｂ）に示
すようにt0〜tF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。但し回路の立上がりから定電
流Ｉになるのにt0′が必要である。 したがって電圧Vpは、第５図（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
（図の拡大部分）。 ここで、初期電圧、すなわちt1での出力電圧V1は、電
流ＩによってはセンサーFLが加熱されていない状態の出
力電圧と見做すことができる。 つまり、従来の温度補償用抵抗と同様の抵抗値に基づ
く出力電圧と見做すことができ、CPU4はこの初期出力電
圧を記憶し、続けて入力される電圧Vt2〜VtFの値をこの
初期電圧V1で割り算を行うことで、温度補償データを得
られ、このデータに基づき表示部５に温度補償したレベ
ル出力を表示させる。 なお、センサーFLの熱容量は大きいのでVt0〜VtFまで
のサンプリング電圧では定常的な電圧レベルに至るまで
は至らない。 他方、例えばt1〜tnまでの期間、例えば５秒間で10ms
ecのサンプリング間隔であると500ケのサンプリング電
圧を得られる。 したがってCPU4には第６図に示すようにその上昇勾配
から定常状態となる時間tcにおける近似的な電圧Vtcを
演算するプログラムが内蔵され、この値を表示部５に表
示させることにより、大きな出力電圧で表示を行うこと
ができる。 （発明が解決しようとする課題） しかしながら、この構成にあっては一回の測定時間t1
〜tnが数秒間あるため、車両の走行中の測定時間内に燃
料タンク１が揺れ、液面レベルが変化することが考えら
れ、この場合時刻t1〜tn間のセンサーFLの電圧の立ち上
がりが静止状態と比べて不安定になり、データのバラツ
キを生じ近似直線を求め液体レベル量を算出した場合の
誤差を生ずる結果となっていた。 また、前記センサーの構造も、前述のように熱容量が
相当大きものが使用されているため、これによる温度補
償誤差も相変わらず未解決のままであった。 この発明は、以上の問題を解決するものであって、車
速センサー，ハンドル角センサーなどの検知出力が生じ
た場合に、現在の測定を停止し、過去データに基づく推
定によってレベルを表示するか、或いは一回のデータで
なく、過去複数回のデータを参照して平均値を出力する
などして測定精度を向上し、また、センサー自体も熱容
量が小さく応答遅れなどによる測定誤差を解消できるよ
うにした放熱式レベルセンサーの液体のレベル測定方式
を提供するものである ［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、この発明は、抵抗体である
センサーに低電流を流す定電流回路と、該センサーから
出力される初期電圧を記憶する記憶手段と、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
する第一の演算手段と、この第一の演算手段から得られ
た出力の時間に対する上昇勾配から定常状態となる電圧
を予測する手段を備え、この演算結果により液体のレベ
ル測定出力を得られるようにした放熱式レベルセンサー
の液体のレベル測定方式において： 車速センサーと、ハンドル角検出センサーと、予め設
定してある走行燃費により消費量を演算する第二の演算
手段とを備え、前記各センサーの検出信号により走行モ
ードを判断して定電流回路への通電を停止するととも
に、前記第二の演算手段により通電停止時点からの消費
量を演算し、この値を停止時点のレベル値より減算し、
この減算結果を推定レベル値として前記表示側に出力す
るものである。 また、本発明では現時点から過去の数回のデータを記
憶する記憶手段と、記憶手段にストアされたデータに基
づき現時点のデータを含む一次近似直線を演算する第二
の演算手段を設け、この演算結果をレベル測定出力とし
て表示側に出力するようにもできる。 （作 用） 定電流を流す初期段階ではセンサーはほとんど加熱さ
れていないので、初期電圧は周囲温度による抵抗値に基
づく出力電圧と見做すことができ、加熱状態のセンサー
から出力される電圧をこの値で割ることで、温度補償出
力を得られることが基本となる。これに加えて走行モー
ドになった状態では、現在の検出値でなく、予め設定さ
れた走行燃費による消費量が計算され、これを前回測定
した実測定レベルから引き、この値を推定液面レベルと
して表示部に表示させる。 また、請求項２の構成では、現在の測定値を含む過去
の測定値の近似直線を導き出し、ノイズによって生ずる
データのバラツキを防止する。 （実 施 例） 以下、この発明の実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。 なお、以下の実施例において、従来の第４図ないし第
６図と同一部分には同一符号を援用し、要部のみについ
て説明する。 第１図，第２図はこの発明の第一実施例を示すもので
ある。 図において、CPU4には車両の加速及び原則状態を検出
する車速センサー６及びハンドルの切り角を検出するハ
ンドル角センサー７が接続されている。 CPU4は、通常状態では、第２図に示すようにセンサー
定電流駆動ルーチン（Ａ），レベル計測，出力ルーチン
（Ｂ）を実行しており、前述のごとくそのレベル値Ｌを
表示部５に出力し、これに表示させている。 これに加えて、CPU4は加速，旋回時における検出ルー
チン（Ｃ）を実行し、加速度が設定値ａを声、ハンドル
角が設定角度θを越えた場合には前記各センサー6,7の
出力状態に応じて液面レベルの揺動原因となる走行モー
ドとなったことを判断し、レベル計測出力中止指令信号
をルーチン（Ｂ）に割り込み出力する。 これと同時にレベル推定ルーチン（Ｄ）を実行する。 このルーチン（Ｄ）は、まず、車速センサーから得ら
れたデータと経過時間によって走行距離を算出し、次い
で予め設定された走行燃費によってこの経過時間内にお
ける燃料消費量を算出し、次いでこの値をレベル量に換
算し、割り込み前における前記測定レベル値から減じて
推定値を算出し、この値を表示部５に出力するのであ
る。 なお、レベル測定中止時におけるレベル推定ルーチン
の実行は、測定中止がある値以上連続した場合に始めて
行っても良い。 したがって、この実施例では加減速や，旋回時におけ
る測定誤差そのものを回避できるとともに、推定によっ
て予想される液面レベルを表示するので、運転者側に正
しいレベル値をしらせることができる。 次に第３図はこの発明の第二実施例を示すものであ
る。 図において、CPU4に付属するメモリ８には一部拡大し
て示すように、現時点から過去ｍ回までのデータがスト
アされている。 そして、CPU4で現時点での液体レベル量を算出する際
には、現時点の一回の測定データ及び過去ｍ回のデータ
を含めて一次近似曲線を演算し、この演算結果を表示部
５に出力する。 なお、近似曲線の求め方は従来例で説明した通りなの
で省略するが、平均値データの演算によって、燃料タン
ク１の揺れによる液面レベルの変化や他のノイズによっ
て生ずる今回データのバラツキを相対的に押さえること
ができ、より精度の高い表示出力を得られることにな
る。。 なお、これとは逆に、従来と道程度の精度で良いなら
ば、一回の測定における時刻t1〜tnの時間間隔を長く
し、一回の測定データ数を減らすことが可能になり、測
定時間間隔を長くできるため、変換時間の遅いA/D変換
器を利用できる。

【発明の効果】

以上各実施例によって詳細に説明したように、この発
明による放熱式レベルセンサーの液体のレベル測定方式
にあっては、定電流を流す初期段階ではセンサーはほと
んど加熱されていないので、初期電圧は周囲温度による
抵抗値に基づく出力電圧と見做すことができ、加熱状態
のセンサーから出力される電圧をこの値で割ることで、
温度補償出力を得られることを基本とし、これに加えて
走行モードになった状態では、現在の検出値でなく、予
め設定された走行燃費による消費量が計算され、これを
前回測定した実測定レベルから引き、この値を推定液面
レベルとして表示部に表示させるため、走航時における
燃料タンクの揺れ、その他ノイズが加わることによる測
定誤差を防止し、精度の良い表示を行わせることができ
る。 また、現在の測定値を含む過去の測定値の近似直線を
導出することにより、現在測定したデータに加わるノイ
ズにによるバラツキを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図はこの発明の第一実施例を示し、第１図
はシステム構成を示すブロック図、第２図は同システム
における処理ルーチンを示すフローチャート、 第３図はこの発明の第二実施例によるシステム構成を示
すブロック図、 第４図ないし第６図は本発明の基礎となる液体レベルの
測定方式を示すもので、第４図はシステム構成を示すブ
ロック図、第５図（ａ），（ｂ）はパルス回路から発生
する電流の周期とセンサーからの出力電圧との関係を示
すグラフ、第６図は定常状態になるまでの電圧変化を示
すグラフである。 １……燃料タンク FL……レベルセンサー ２……パルス回路 ３……AD変換部 ４……CPU（演算手段） ５……表示部（表示手段） ６……車速センサー ７……ハンドル角センサー ８……メモリ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】抵抗体であるセンサーに定電流を流す定電
   流回路と、該センサーから出力される初期電圧を記憶す
   る記憶手段と、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する第一の演算手段と、この
   第一の演算手段から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電圧を予測する手段を備え、この
   演算結果により液体のレベル測定出力を得られるように
   した放熱式レベルセンサーの液体のレベル測定方式にお
   いて： 車速センサーと、ハンドル角検出センサーと、予め設定
   してある走行燃費により消費量を演算する第二の演算手
   段とを備え、前記各センサーの検出信号により走行モー
   ドを判断して定電流回路への通電を停止するとともに、
   前記第二の演算手段により通電停止時点からの消費量を
   演算し、この値を停止時点のレベル値より減算し、この
   減算結果を推定レベル値として前記表示側に出力するこ
   とを特徴とする放熱式レベルセンサーの液体のレベル測
   定方式。
2. 【請求項２】現時点から過去の数回のデータを記憶する
   記憶手段と、記憶手段にストアされたデータに基づき現
   時点のデータを含む一次近似直線を演算する第二の演算
   手段を設け、この演算結果をレベル測定出力として表示
   側に出力するようにした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ーの液体のレベル測定方式。