JP3693909B2 - 車両の燃料タンク用レベル検出回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は燃料等の被測定物の残量を検出する車両の燃料タンク用レベル検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、３線式燃料検出システムにおける車両の燃料タンク用レベル検出回路として図５に示すものがある。このレベル検出回路は、例えば、車両の燃料の変化を抵抗値変化（アナログ信号）として出力する燃料計からのアナログ信号を、演算処理部で所定の周期によりサンプリングし、このサンプリング周期に応じて前記アナログ信号をデジタル信号に変換すると共に前記デジタル信号に応じた燃料残量データを算出し、この残量データを表示器に表示させるものである。
【０００３】
そして回路は、車両に搭載されるバッテリ電源Ｂ１、バッテリ電源Ｂ１の出力（＋１３Ｖ）を、例えば５Ｖに調整する５Ｖレギュレータ２と、５Ｖレギュレータ２の出力に抵抗体の一端が接続され、他端が接地され、且つ、抵抗変化を出力する摺動子が後述する演算処理部１のＡ／Ｄコンバータに入力される可変抵抗体から成される燃料センサ４と、演算処理部１で演算された燃料残量データを表示する表示器３とから構成される。
【０００４】
燃料センサ４は、例えばタンク内の燃料の変化ともに図示しないフロートが浮き沈みし、例えば、セラミック基板等からなるベース基板上に印刷形成された抵抗体上にフロートの動きと同期して摺動する摺動子を備え、抵抗体の抵抗値変化を摺動子よりアナログ信号として出力するものである。
【０００５】
また、演算処理部１の構成としては、燃料センサ４から燃料残量に応じたアナログ信号をデジタル信号（残量データ）に変換して入力するＡ／Ｄコンバータ１ｅ、残量データを所定のサンプリング周期で読み込み、残量データの平均値をサンプリング回数に基づいて演算し、且つ、平均値データに対応する燃料データをＲＡＭ１ｂから読み出して加減算処理し燃料データとしてドライバ１ｆを介して表示器３に出力するＣＰＵ１ａ、燃料データ算出のため演算式、算出に必要な各種係数データ等を記憶したＲＯＭ１ｃ、ＣＰＵ１ａにより演算処理された演算処理データを一時的に記憶するＲＡＭ１ｂより構成される。この演算処理部１には５Ｖレギュレータ２より電源電圧が供給されている。
燃料センサ４の摺動子は抵抗Ｒ２を介してＡ／Ｄコンバータ１ｅの入力端子に接続され、且つ、抵抗Ｒ２の電流入力側は抵抗Ｒ１を通して接地されている。
【０００６】
このような構成の燃料センサ４において、燃料の変化共にフロートが浮き沈みすることで、例えば摺動子が下がって燃料センサ４の抵抗ｒ１の値が変化すると、抵抗ｒ１とｒ２の抵抗比で分割された電圧は、抵抗Ｒ２を介して演算処理部１のＡ／Ｄコンバータ１ｅに取り込まれてデジタル信号による燃料残量データに変換され、ＣＰＵ１ａに取り込まれる。ＣＰＵ１ａは燃料残量データを基に最終的に燃料残量表示データを演算して表示器３に表示する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレベル検出回路における燃料センサを電圧分圧回路として模擬化すると図４に示す通りであり、そして摺動子にかかる分圧電圧Ｖｄｉｖは、以下の（１）式にて計算される。
【０００８】
Ｖｄｉｖ＝５×（ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）） ………（１）
【０００９】
但し、（１）式が成立するのは抵抗ｒ１より摺動子を流れる電流ｉ１と燃料センサ全体を流れる電流ｉ０の関係がｉ１≪ｉ０のときであり、ｉ１がｉ０に対して無視できない程度までに大きくなると、Ｖｄｉｖはｒ１×ｉ１の電圧降下により本来の電圧値Ｖｄｉｖよりも小さくなってしまう。
【００１０】
そのような理由で従来、燃料センサ４に流す電流はｉ１≪ｉ０（ｉ１≒０）の関係で使用していたため、燃料センサ４の摺動子に生成される酸化物等の絶縁物を効率よく除去することができないという問題点があった。
【００１１】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、燃料残量に対応したアナログ電圧を正確に検出でき、また、摺動子に生成される酸化物等の絶縁物を除去することができる車両の燃料タンク用レベル検出回路を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車両の燃料タンク用レベル検出回路は、被測定量の変化を抵抗値変化に対応させて出力する可変抵抗体からなる測定量検出手段と、前記抵抗値変化を電圧変換して被測定量の変化を表示する表示手段と、電源より前記測定量検出手段に流す電流を、前記測定量検出手段の前記抵抗値変化出力部位よりグランドに導出する経路を形成する第１の経路形成手段と、この第１の経路を解除し、前記測定量検出手段の一端を接地し、前記抵抗値変化出力部位の出力を前記表示手段に出力させる経路を形成する第２の経路形成手段とを備え、電圧変化による被測定量の変化検出時には抵抗体における電圧降下を無視しえる小電流を抵抗値変化出力部位に流し、絶縁物の除去時には第１の経路形成手段を形成して測定量検出手段の抵抗値変化出力部位に大電流を流して絶縁物を除去する。
【００１３】
この発明に係る車両の燃料タンク用レベル検出回路の第１の経路形成手段は、第１のスイッチング手段のＯＮ動作により前記抵抗値変化出力部位を接地し、前記第２の経路形成手段は、前記測定量検出手段の電圧印加端子と反対側の端子を第２のスイッチング手段のＯＦＦ動作によりグランドより浮かすことで、抵抗値変化出力部位の位置変化による抵抗変化に比例した電流を測定量検出手段の抵抗値変化出力部位に流すことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る車両の燃料タンク用レベル検出回路を図について説明する。
図１は本実施の形態に係るレベル検出回路の構成を示す図である。尚、図中、図５と同一符号は同一または相当部分を示す。図において、１Ａは本実施の形態に係る演算処理部である。本実施の形態に係る演算処理部１Ａは従来の演算処理部１の演算処理に加えて燃料センサ４Ａにおける燃料残検出動作と酸化物等の絶縁物の除去動作とを切り替え制御する。
【００１５】
本実施の形態に係る燃料センサ４Ａの可変抵抗体より分圧電圧Ｄｖｉｄを取り出す摺動子は、抵抗Ｒ２を通してＡ／Ｄコンバータ１ｅの入力端子に接続されていると共に、一端が接地された抵抗Ｒ１に接続され、且つ、エミッタを接地したトランジスタＴ１のコレクタに抵抗Ｒ３を介して接続されている。トランジスタＴｒ１のベースは抵抗Ｒ４を通して接地されると共に抵抗Ｒ５を通して演算処理部１Ａに設けたＩ／Ｏポート１ｄの出力端子に接続される。
【００１６】
また、燃料センサ４Ａの接地端子側は、エミッタを接地したトランジスタＴｒ２のコレクタに接続される。トランジスタＴｒ２のベースは抵抗Ｒ６を通して接地されると共に抵抗Ｒ７を通してＩ／Ｏポート１ｄの出力端子に接続される。
【００１７】
本構成の燃料センサ４Ａにおいて、通常の残燃料検出時には図２のタイミングチャートに示すようにＩ／Ｏポート１ｄからの信号によりトランジスタＴＲ１をＯＦＦとし、トランジスタＴＲ２をＯＮとする。その結果、燃料センサ４Ａは図５に示す従来の燃料センサ４と同様の回路形態となり、可変抵抗体（ｒＡ（＝ｒ１＋ｒ２））の一端は５Ｖレギュレータの出力端子、接地側端子はトランジスタＴｒ２を通して接地される。
【００１８】
また、トランジスタＴｒ１はＯＦＦであるため、抵抗ｒ２に比例した分圧電圧Ｖｄｉｖにより流れる電流は一端が接地された抵抗Ｒ１に流れ、抵抗Ｒ１の両端に発生したアナログ電圧を残燃料量として、抵抗Ｒ２をとおしてＡ／Ｄコンバータ１ｅに印加する。
【００１９】
絶縁物除去の場合は、トランジスタＴｒ１をＯＮにし、トランジスタＴｒ２をＯＦＦにする。このように各トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２のＯＮ、ＯＦＦ状態において、例えばタンク内の燃料が満タンでフロートが持ち上がり摺動子が最上位置まで摺動すると、抵抗ｒ１は０となるため、５Ｖレギュレータ２、摺動子、抵抗Ｒ３、トランジスタＴｒ１、グランドの電流ループが形成され、燃料センサ４Ａにはｉ１＝５Ｖ／Ｒ３（<Ｒ１）の電流が流れる。
【００２０】
燃料減によりフロートが下がり、摺動子も下がり始めると燃料センサ４Ａにはｉ１＝５Ｖ／（ｒ１＋Ｒ３）の電流が流れ、最終的にフロートが完全に下がり、摺動子も終端にまで下がると燃料センサ４Ａにはｉ１＝５Ｖ／（Ｒ３＋ｒＡ（＝ｒ１＋ｒ２））の電流が流れる。
【００２１】
燃料センサ４Ａを構成する可変抵抗体の一端をアースより浮かせた状態にすると、図３の通電電流特性図に示すように、燃料センサ４Ａの抵抗ｒ１より摺動子に流れる電流ｉ１は、摺動子の位置変化による抵抗変化に比例した値で変化する。この結果、何れの位置であっても燃料センサ４Ａの摺動子に電流を流して絶縁物を除去することができる。また、燃料残量検出と絶縁物除去とを交互に行うことで、回路動作を通して絶縁物除去を行うことができる。
【００２２】
ここで、従来技術と同様に、燃料センサ４Ａを構成する可変抵抗体の一端を接地した状態で電流ｉ１´の変化を検証して見る。
摺動子が最上位置まで摺動すると、抵抗ｒ１は０となるため上記と同様に燃料センサ４Ａの摺動子にはｉ１´＝５Ｖ／Ｒ３（<Ｒ１）の電流が流れる。
しかし、燃料の減少によるフロートの低下と共に摺動子が下がり可変抵抗体が摺動子の位置により抵抗ｒ１とｒ２に分割されると、５Ｖレギュータ２の出力電圧である５Ｖは分割点において以下の（２）式で計算される値に分割され小さな値になる。その結果、電流ｉ１´は印加電圧が低下した分、式（３）で示されるように低下する。
【００２３】
Ｖｄｉｖ＝５×（ｒ２//Ｒ３）／｛ｒ１＋（ｒ２//Ｒ３）｝・・・・（２）
ｉ１´＝Ｖｄｉｖ／Ｒ３ ・・・・（３）
【００２４】
更に、摺動子を最終端にまで下げて抵抗ｒ２を０にすると、燃料センサ４Ａを流れる電流は、抵抗Ｒ３を流れず、抵抗体を通して直接アースに流れるため、抵抗体より摺動子には電流ｉ１´は流れない。
抵抗体に流れる電圧は分割されて５Ｖより小さな値となるため、図３に示すように燃料センサ４Ａの変動に応じて変化する電流ｉ１´は全体的に電流ｉ１より低くなり絶縁物の除去効率が低下する。
【００２５】
【発明の効果】
この発明によれば、被測定量の変化を抵抗値変化に対応させて出力する可変抵抗体からなる測定量検出手段と、前記抵抗値変化を電圧変換して被測定量の変化を表示する表示手段と、電源より前記測定量検出手段に流す電流を、前記測定量検出手段の前記抵抗値変化出力部位よりグランドに導出する経路を形成する第１の経路形成手段と、この第１の経路を解除し、前記測定量検出手段の一端を接地し、前記抵抗値変化出力部位の出力を前記表示手段に出力させる経路を形成する第２の経路形成手段とを備え、電圧変化による被測定量の変化検出時には抵抗体における電圧降下を無視し得る小電流を抵抗値変化出力部位に流し、絶縁物の除去時には第１の経路形成手段を形成して測定量検出手段の抵抗値変化出力部位に大電流を流して絶縁物を除去するようにしたので、単一の電源により測定量検出用電流と絶縁物除去用電流とを容易に切り替えることができるという効果がある。
【００２６】
この発明によれば、第１の経路形成手段は、第１のスイッチング手段のＯＮ動作により前記抵抗値変化出力部位を接地し、前記第２の経路形成手段は、前記測定量検出手段の電圧印加端子と反対側の端子を第２のスイッチング手段のＯＦＦ動作によりグランドより浮かすことで、抵抗値変化出力部位の位置変化による抵抗変化に比例した電流を測定量検出手段の抵抗値変化出力部位に流すことができるため、絶縁物除去用電流が第１のスイッチング手段より前記抵抗値変化出力部位を通らずグランドに抜けることが無く、抵抗値変化出力部位の位置に関わらず絶縁物を除去できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の実施の形態１に係る車両の燃料タンク用レベル検出回路の構成図である。
【図２】 図２は本実施の形態に係る車両の燃料タンク用レベル検出回路の動作を説明するタイミングチャート図である。
【図３】 図３は従来の車両の燃料タンク用レベル検出回路と本実施の形態に係るレベル検出回路との動作の比較を行う通電電流の特性図である。
【図４】 図４は従来の車両の燃料タンク用レベル検出回路の問題点を説明するための燃料センサの動作説明図である。
【図５】 図５は従来の車両の燃料タンク用レベル検出回路の構成図である。
【符号の説明】
１Ａ 演算処理部
４Ａ 燃料センサ
Ｔｒ１，Ｔｒ２ トランジスタ

Claims (3)

1. 被測定量の変化を抵抗値変化に対応させて出力する可変抵抗体からなる測定量検出手段と、前記抵抗値変化を電圧変換して被測定量の変化を表示する表示手段と、電源より前記測定量検出手段に流す電流を、この測定量検出手段の抵抗値変化出力部位よりグランドに導出する経路を形成する第１の経路形成手段と、この第１の経路を解除し、前記測定量検出手段の一端を接地し、前記抵抗値変化出力部位の出力を前記表示手段に出力させる経路を形成する第２の経路形成手段とを備え、前記第１の経路形成手段により前記第１の経路を形成すると共に、前記第２の経路形成手段により前記第２の経路を解除することで、測定量検出手段の抵抗値変化出力部位に生成される絶縁物を電流により除去することを特徴とする車両の燃料タンク用レベル検出回路。
2. 前記第１の経路形成手段は、第１のスイッチング手段のＯＮ動作により前記抵抗値変化出力部位を接地し、前記第２の経路形成手段は、前記測定量検出手段の電圧印加端子と反対側の端子を第２のスイッチング手段のＯＦＦ動作によりグランドより浮かすことを特徴とする請求項１に記載の車両の燃料タンク用レベル検出回路。
3. 第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段とは、交互にＯＮ／ＯＦＦ動作させることを特徴とする請求項２に記載の車両の燃料タンク用レベル検出回路。

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