JP7096037B2

JP7096037B2 - 車両の燃料残量算出装置

Info

Publication number: JP7096037B2
Application number: JP2018064468A
Authority: JP
Inventors: 秀夫荒木
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2022-07-05
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: JP2019173692A

Description

本発明は、車両の燃料残量算出装置に関するものである。

自動車の燃料残量表示においては、燃料タンクに設けたフロート式のフューエルセンダにより液面を検出する方式(1)と、燃料噴射装置（インジェクタ）の開弁時間から消費燃料を算出し、給油時の燃料から消費燃料を減算して燃料残量を算出する方式（2）とが知られている。

図５は上記方式(1)によるセンダ入力値をベースにした演算により算出した燃料残量を示す図である。図に示すように、センダ入力値から演算した短時間平均値A（例えば、約3秒の平均値）を基に、燃料残量Ａを以下のように演算している。
すなわち、燃料残量Ａ＞短時間平均値Ａの場合、前回の燃料残量Ａから所定量Ｋａを減算して今回の燃料残量Ａを算出する。
燃料残量Ａ(n)＝燃料残量Ａ(n-1)－Ｋａ・・・・(1)
燃料残量Ａ＜短時間平均値Ａの場合、燃料残量Ａに所定量Ｋａを加算して燃料残量を算出する。（Ｋａは燃料残量Aと短時間平均値Ａの差に比例した値でもよい）
燃料残量Ａ(n)＝燃料残量Ａ(n-1)+Ｋａ・・・・(2)

この方式（1）により算出した燃料残量Ａは、フューエルセンダ入力を使用しているため、車両が傾斜などの差しかかった場合、液面変動の影響を受けて実際の燃料残量Ａと大きくずれが生じるといった難点がある。

図６は上記方式(2)によるインジェクタの開弁時間から消費燃料を算出し、この燃料消費量をベースにした燃料残量を示す図である。この方式(2)では、以下のように燃料残量を算出する。
燃料残量Ｂ(n)＝燃料残量Ｂ(n-1)－燃料消費積算値・・・(3)
しかし、この方式(2)により算出された燃料残量Ｂは、燃料消費量を使用しているため、図５に示す方式(1)のように傾斜地の影響を受けないが、燃料消費量の初期値のズレや積算誤差が蓄積し、やはり実残量とのズレが生じるおそれがある。

そこで、この方式（2）をさらに修正して、センダ値をベースとした燃料残量Aに徐々に近づくように補正する以下の方式（4）も考えられる。
燃料残量Ｂ(n)＝燃料残量Ｂ(n-1)－燃料消費積算値＋Ｋ（Ｋ：補正値）・・・(4)

上記式(4)においては、燃料残量Ｂとフューエルセンダから演算した燃料残量Ａとの差に応じて補正値Ｋを設定する。燃料残量Ｂが燃料残量Ａよりも大きい場合、Ｋ＜０として減算する。また、燃料残量Ｂが燃料残量Ａよりも小さい場合、Ｋ＞０として加算する。図６において、太い実線で示す補正ありの燃料残量Ｂが得られることになる。しかし、この場合は図５の方式（1）と同様に傾斜地の影響を受けることになる。

特許文献１には、図６に示す方式(2)と同様に、インジェクタの開弁時間から消費燃料を算出し、給油時の燃料量から消費燃料を減算して燃料残量を表示する燃料残量算出装置が開示されている。また、この特許文献１には、燃料噴射装置の製造誤差により残量が不正確になることを考慮して、燃料タンクの液面が予め設定した液面高さになった際に、残量表示の補正を行うようにしている。

特開昭５８－１２２４３３号公報

しかし、特許文献１の技術では、予め設定した液面高さでしか補正が行われず、その以外の状態では、実際の残量との誤差が大きくなるおそれがあった。

本発明は、上記に鑑み、消費燃料から算出した燃料残量をベースに、燃料タンクの液面高さから検出した燃料残量が適切な場合にのみ、当該液面高さから検出した燃料残量に近づける補正を行うことで、精度の良い燃料残量を算出（表示）可能な車両の燃料残量算出装置の提供を目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の好適な実施形態においては、インジェクタ開弁時間より求めた消費燃料を、給油時の燃料量から減算し、算出した燃料残量（Ｂ）と燃料タンクの液面高さを検出するフューエルセンダからの入力を基に、フィルタ演算により平滑化した燃料残量（Ａ）とを用いて最終的な燃料残量を算出する制御部を有する車両の燃料残量算出装置において、前記制御部は、消費燃料から算出した燃料残量（Ｂ）と、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）との差が第１の所定値（Ｃ１）以上の状態が第１の所定時間（Ｔ１）以上継続しているとき、消費燃料から算出した前記燃料残量（Ｂ）にズレがあると判定し、かつフューエルセンダ入力の短時間平均値（Ａ）とフューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）との差が第２の所定値（Ｃ２）以内で、その状態が第２の所定時間（Ｔ２）以上継続するとき、燃料タンクの液面が安定であり、フューエルセンダ入力から算出した前記燃料残量（Ａ）が正しいと判断して、消費燃料から算出した燃料残量（Ｂ）を、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）に近付ける補正を行う。

また、長い登坂路やカーブなどでは液面が変動しやすい。このような状況下で車速が低下すると、初期は乖離していた燃料残量Ａと短時間平均値Ａが時間とともに一致する傾向にある。そこで、本発明の好適な実施形態においては、制御部は、車速センサから入力された車速が所定値（例えば、２０ｋｍ／ｈ）以上のときに、消費燃料から算出した燃料残量Ｂを、燃料タンクの液面高さから検出した燃料残量Ａに近付ける補正を行うこともできる。

ただし、制御部は、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）が所定値（Ｃ０：例えば、１０リットル（Ｌ））以下であり、消費燃料から算出した燃料残量（Ｂ）が、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）よりも大きい場合、車速に拘わらず、消費燃料から算出した前記燃料残量（Ｂ）を、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）に近付ける補正を行うこともできる。

本発明によると、消費燃料から算出した燃料残量Ｂをベースに、燃料タンクの液面高さから検出した燃料残量が適切な場合のみ、消費燃料から算出した燃料残量を、液面高さから検出した燃料残量に近付ける補正を行うことで、精度の良い燃料残量の算出（表示）を行うことができる。

本発明の実施形態である車両の燃料残量算出装置の制御ブロック図である。同じく本実施形態の燃料残量算出装置を使って燃料残量を算出した際の燃料残量を表わす図である。同じく燃料残量の演算フローチャートである。車両旋回を含む走行時の燃料残量を表わす図である。従来のフューエルセンダ入力値をベースにした演算により算出した燃料残量を示す図である。従来の燃料消費量ベースの演算により算出した燃料残量を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の車両の燃料残量算出装置１は、図１に示すように、制御部２となる車両の電子制御ユニット（ＥＣＵ）の入力側に、車両の速度を検知する車速センサ３と、燃料タンク内の液面高さから燃料残量を検出するフロート式のフューエルセンダ４と、インジェクタ（燃料噴射装置）の開弁時間より求めた消費燃料量を出力する燃料消費量検出部５とが接続されている。

制御部２では、インジェクタ開弁時間より求めた消費燃料を、給油時の燃料量から減算して算出した燃料残量Ｂと、フューエルセンダ４により燃料タンクの液面高さから算出した燃料残量Ａとを用いて最終的な燃料残量を算出する。制御部２では、フューエルセンダ４の液面高さから検出した燃料残量を短時間平均値７を介して燃料残量演算部８に入力し、また、インジェクタの開弁時間より求めた消費燃料量を積算部９により積算し、燃料残量演算部８において以下のように演算する。

すなわち、制御部２の燃料残量演算部８では、消費燃料から算出した燃料残量Ｂと、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量Ａとの差が第１の所定値Ｃ１（例えば３Ｌ）以上の状態が第１の所定時間Ｔ１（例えば５分）以上継続しているとき、消費燃料から算出した燃料残量Ｂにズレがあると判定し、かつフューエルセンダ入力の短時間（たとえば３秒）平均値Ａとフューエルセンダ入力から算出した燃料残量Ａとの差が第２の所定値（例えば１Ｌ）以内で、その状態が第２の所定時間以上（例えば、１０秒以上）継続するとき、燃料タンクの液面が安定であると判断して、上記フューエルセンダ入力から算出した燃料残量Ａが正しいと判断して、消費燃料から算出した燃料残量Ｂをフューエルセンダ入力から算出した燃料残量Ａに近付ける補正を行うようにしている。

また、制御部２では、車速センサ３から入力した車速が所定値（例えば、２０ｋｍ／ｈ）以上のときに、消費燃料から算出した燃料残量Ｂを、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量Ａに近付ける補正を行なうようにしている。これは、長い登坂路やカーブでは車速が低下したときに短時間平均値Ａと燃料残量Ａとが時間が経過すると一致することを考慮したものである。ただし、制御部２では、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量Ａが所定値（Ｃ０）以下(例えば、１０リットル以下）であり、消費燃料から算出した燃料残量Ｂが、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量Ａよりも大きい場合、燃料切れ（ガス欠）のおそれがあるため、車速に拘わらず、消費燃料から算出した燃料残量Ｂを、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量Ａに近付ける補正を行なうようにしている。

そして、制御部２の出力側には、燃料残量演算部８によって演算された燃料残量値を、車室内のインストルメントパネルに設けられる液晶ディスプレイ等の燃料残量表示部６に表示するよう接続されている。

図２は本実施形態における燃料タンク内の燃料残量を時間軸（横軸）により表したグラフである。フューエルセンダ入力値から演算した短時間（例えば、約3秒）の平均値を短時間平均値Ａ、十分に平滑となるようにフィルタ処理を施した燃料残量を「燃料残量Ａ」とする。燃料消費積算値を基に演算した燃料残量を「燃料残量Ｂ」とする。
燃料残量Ｂ（n）＝燃料残量Ｂ（n-1）－燃料消費積算値＋Ｋ（Ｋ：補正値）・・(4)

図２において、細かい点線Ｂ－２が補正していない燃料残量Ｂを示し、実線Ｂ－１が補正した燃料消費Ｂを夫々示す。また、粗い点線Ａ－２がフューエルセンダ入力から算出した燃料残量を示し、階段状の細線Ａ－１が短時間平均値Ａ（フューエルセンダ入力値から短時間平均値：例えば約３秒の平均値）を夫々示す。図２のＭ１時において、燃料残量Ａと燃料残量Ｂ－１に差があり、かつ短時間平均値Ａと燃料残量Ａに差がない場合は燃料タンク内の液面高さは安定しているものとして、燃料残量Ｂ－１を燃料残量Ａ－１に向けて補正する。要するに、燃料タンク内の液面高さから検出されるフューエルセンダ値を信用する補正を行う。

図２のＭ２時において、短時間平均値Ａと燃料残量Ａに大きな差がある場合は燃料残量Ｂ－１を補正しない。つまり、燃料タンク内の液面高さから検出されるセンダ値が信用できないからである。また、図２のＭ３時において、燃料残量Ｂ－１と燃料残量Ａの差が小さい。この場合も補正の必要性がないので補正しない。

図３は燃料残量の通常の補正に関するフローチャートである。このフローチャートでは、応答性の異なる２種類のフィルタ値（燃料残量Ａと短時間平均値Ａ）を比較し、両者が所定時間以上一致している場合、燃料タンク内の液面が安定していると判定し、燃料残量の補正（通常補正）を実施するようにしている。まず、４つの補正条件Ａ～Ｄを定義する。これらの補正条件Ａ～Ｄの全ての条件（ＡＮＤ条件）をクリアすれば燃料残量Ｂを補正する。

補正条件Ａはフューエルセンダベースの燃料残量Ａと消費量ベースの燃料残量Ｂに乖離ある場合である。乖離があれば補正条件Ａをクリアすることになる。補正条件Ｂは車速が所定値以上（車両が傾斜路に長時間滞在していない）の場合である。補正条件Ｃはセンダベースの２つのフィルタ値（燃料残量Ａと短時間平均値Ａ）に乖離がない場合、つまり液面が安定している場合である。補正条件Ｄは上記補正条件Ａ～Ｃの成立が第１の所定時間Ｔ１（例えば５分）以上継続した場合である。

まず、燃料残量演算を開始すると（Ｓ１）、フューエルセンダ４から入力した短時間平均値Ａ（例えば短時間の３秒平均値）を演算する（Ｓ２）。この演算値を基にセンダベースの燃料残量Ａを演算する（Ｓ３）。例えば、以下の式に基づいて燃料残量Ａを演算する。
燃料残量Ａ(n)＝燃料残量Ａ(n-1)－Ｋａ(短時間平均値Ａ＜燃料残量Ａ)・・・(5)
燃料残量Ａ(n)＝燃料残量Ａ(n-1)+Ｋａ(短時間平均値Ａ＞燃料残量Ａ)・・・(6)

次に、演算周期毎の燃料消費量を積算して消費燃料を積算し（Ｓ４）、燃料残量Ｂを演算する（Ｓ５）。これは燃料消費量ベースでの燃料残量演算となる。例えば、
燃料残量Ｂ（n）＝燃料残量Ｂ（n-1）－燃料消費量（積算値）・・(3)

次に、燃料残量Ａに余裕がないか否かを判断する（Ｓ６）。つまり燃料残量が所定値（Ｃ０）以下か否かを判定し、燃料残量Ａに余裕がある場合（燃料残量が所定値Ｃ０よりも大きい場合）、補正条件Ａ～Ｄに当てはめる補正しきい値を以下のように設定する。即ち補正条件Ａにおける補正しきい値Ｃ１=大、補正条件Ｃにおける補正しきい値Ｃ２＝小、補正条件Ｂにおける補正しきい値Ｖ１＝大、補正条件Ｄにおける補正しきい値Ｔ１＝大とする。ただし、センダベースの燃料残量Ａと消費量ベースの燃料残量Ｂとの間の乖離が大の時のみ補正しきい値を上記のように設定する。例えば、Ｃ１＝３リットル（Ｌ）、Ｃ２＝１リットル（Ｌ）、Ｖ１＝２０ｋｍ／ｈ、Ｔ１＝１２秒とする。

燃料残量Ａに余裕がないとき、すなわち、燃料残量が所定値Ｃｏ以下の場合、補正条件Ａにおける補正しきい値Ｃ１＝小、補正条件Ｃにおける補正しきい値Ｃ２＝大、補正条件Ｂにおける補正しきい値Ｖ１＝小、補正条件Ｄにおける補正しきい値Ｔ１＝小とする。この補正しきい値はセンダベースの燃料残量Ａと消費量ベースの燃料残量Ｂとの間の乖離が小の場合でも補正し、燃料切れに対応する。例えば、Ｃ１＝１リットル（Ｌ）、Ｃ２＝２リットル（Ｌ）、Ｖ１＝１０ｋｍ／ｈ、Ｔ１＝６秒とする。

そして、燃料残量Ａの計測後（Ｓ６）、次に、燃料残量Ｂ－燃料残量Ａの差を判定する（Ｓ９）。この場合、３つのルートに分岐する。第１のルートでは、両者の差が特大で所定値Ｃ３（例えば１０リットル（Ｌ））よりも大きいとき、強制補正を行う。すなわち、燃料残量Ｂと燃料残量Ａとの差（絶対値）が所定値（例えば、１０リットル（Ｌ））を超える場合、無条件で両者の差が補正条件Ａの補正しきい値Ｃ１以下になるまで補正する。

第２のルートは燃料残量Ｂ－燃料残量Ａの差が補正しきい値Ｃ１（センダ値との差が大）を超えるとき、両者に差があるものとして、補正条件Ａが成立する。第３のルートは、補正しきい値Ｃ１以下（センダ値との差がない）場合、両者に差がないものとして補正しないで終了する（Ｓ１４）。

補正条件Ａが成立したならば（Ｓ９：Ｙ）、次に自車速度を判定する（Ｓ１０）。自車速度が補正しきい値Ｖ１（所定速度）以上のとき（Ｓ１０：Ｙ）、傾斜やカーブの影響を受けにくいと判断して補正条件Ｂを成立させる。自車速度が補正しきい値Ｖ１よりも低速の場合（Ｓ１０：Ｎ）、傾斜やカーブの影響を受け易いと判断して補正しないで終了する（Ｓ１４）。

補正条件Ｂも成立したならば（Ｓ１０：Ｙ）、次に、短時間平均値Ａ－燃料残量Ａの絶対値が補正しきい値Ｃ２以下（フィルタ乖離小）か否かを判定する（Ｓ１１）。ここでいう「フィルタ乖離小」あるいは「フィルタ乖離大」でいう「フィルタ」とは、燃料残量Ａと短時間平均値Ａの２種類をいい、その差が大きいとき「フィルタ乖離大」といい、その差が小さいとき「フィルタ乖離小」という。短時間平均値Ａ－燃料残量Ａの絶対値が補正しきい値Ｃ２以下の場合（Ｓ１１：Ｙ）、センダベース２つのフィルタ（燃料残量Ａと短時間平均値Ａ）に乖離なしと判断して補正条件Ｃを成立させる。短時間平均値Ａ－燃料残量Ａの絶対値が補正しきい値Ｃ２よりも大きい場合（Ｓ１１：Ｎ）、センダベースの２つのフィルタ（燃料残量Ａと短時間平均値Ａ）の乖離が大きく液面が不安定であると判断して補正しないで終了する（Ｓ１４）。

補正条件Ｃも成立したならば、次に、条件成立時間を判定する（Ｓ１２）。条件Ａの成立時間が第１の所定時間Ｔ１以上、かつ条件Ｃの成立時間が所定時間Ｔ２以上の場合（Ｓ１２：Ｙ）、燃料残量Ｂを燃料残量Ａに近付ける補正を行う（Ｓ１３）。条件成立時間が所定時間Ｔ１よりも小さい場合、液面が不安定であると判断して、そのまま終了する（Ｓ１４）。燃料残量Ｂを燃料残量Ａに近付ける補正は、以下の式により行う。
燃料残量Ｂ（n）＝燃料残量Ｂ（n）+Kb
（Kbは固定値、または（燃料残量Ａ－燃料残量Ｂ）に比例する値）・・・(7)

以上のとおり、本実施形態では、式(1)と式(2)の長所を生かし、液面が安定しているときに補正を行い、より正確な燃料残量を算出する。つまり、車速をも考慮して、所定速度以上（例えば、２０ｋｍ／ｈ以上）、かつ、短時間平均値Ａと燃料残量Ａの差が所定値以下の液面が安定している状態が所定時間以上継続（例えば、１０秒）したとき、燃料残量Ｂが燃料残量Ａに近づくように補正を行う。逆に、短時間平均値Ａと燃料残量Ａの差が所定値以上となった場合は液面が安定していないと判断して燃料残量Ｂを補正せず、燃料消費量をそのまま減算することで、不要な補正を抑制するようにしている。

また、所定速度以下（例えば登坂路で停車したとき）では、燃料残量Ａは短時間平均値Ａに追従して最終的に一致してしまう。したがって、このような低速の場合には不要な補正が発生するため、所定速度以下では補正を行わないようにしている。ただし、燃料残量Ａが所定値以下（例えば、１０リットル以下）となった場合は、燃料残量Ｂが燃料残量Ａよりも大きいときは、速度に関係なく補正を行い、燃料切れ（ガス欠）をいち早く表示する。

このように、本実施形態では、液面が安定している区間のみフューエルセンダの値に追従させることで、不要な補正を抑え、燃料残量を精度よく演算することができる。

図４は車両旋回時と直進時の燃料残量Ａと短時間平均値Ａを比較した図である。実線が短時間平均値Ａ、一点鎖線がセンダ入力の燃料残量Ａ、細線が車両の重心点を通る鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサにより検出されるヨーレート、点線が車速センサから検出した車速を示す。車両の旋回によりヨー角が変化する。したがって、ヨーレートから車両が旋回しているか、あるいは直進しているかが判定できる。本例では、旋回時の短時間平均値Ａと燃料残量Ａとの乖離が大きいことを確認するためにヨーレートを測定している。図中Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３部分が旋回部分である。逆に、ヨー角に変化のない部分Ｄ１，Ｄ２は直進中であると解され、この部分では短時間平均値Ａと燃料残量Ａとの乖離が小さい。よって、図３のフローチャートの補正条件Ｃを判定することは、車両が直進中のときのみ補正し、旋回中のとき補正をしないことを示す。

このように、インジェクタ開弁時間より求めた消費燃料を、満タン時の燃料量から減算し、算出した燃料残量と、燃料タンクの液面高さから検出した燃料残量とを用いて最終的な燃料残量を算出する場合、消費燃料から算出した燃料残量と、燃料タンクの液面高さから検出した燃料残量とに差があり、液面高さより検出した燃料残量の短時間平均値と長時間平均値がしきい値以内（液面安定）であり、上記状態が所定時間以上継続する場合、つまり、補正することが適切な場合のみ、消費燃料から算出した燃料残量Ｂを燃料タンクの液面高さから検出した燃料残量Ａに近付ける補正を行うので、精度の良い残量表示が可能となる。

しかも、燃料タンクの液面高さから検出した燃料残量Ａが所定値以下であり、消費燃料から算出した燃料残量Ｂが燃料タンクの液面高さから検出した燃料残量Ａよりも大きい場合、車速に拘わらず、燃料残量Ｂを燃料残量Ａに近付ける補正を行うので、燃料切れ（ガス欠）をいち早く表示することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正・変更を加えることができるのは勿論である。

１燃料残量算出装置
２制御部
３車速センサ
４フューエルセンダ
５燃料消費量検出部
６燃料残量表示部
７短時間平均値
８燃料残量演算部
９積算部

Claims

インジェクタ開弁時間より求めた消費燃料を、給油時の燃料量から減算し、算出した燃料残量（Ｂ）と燃料タンクの液面高さを検出するフューエルセンダからの入力を基に、フィルタ演算により平滑化した燃料残量（Ａ）とを用いて最終的な燃料残量を算出する制御部を有する車両の燃料残量算出装置において、前記制御部は、消費燃料から算出した燃料残量（Ｂ）と、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）との差が第１の所定値（Ｃ１）以上の状態が第１の所定時間（Ｔ１）以上継続しているとき、消費燃料から算出した前記燃料残量（Ｂ）にズレがあると判定し、かつフューエルセンダ入力の短時間平均値（Ａ）とフューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）との差が第２の所定値（Ｃ２）以内で、その状態が第２の所定時間（Ｔ２）以上継続するとき、燃料タンクの液面が安定であり、フューエルセンダ入力から算出した前記燃料残量（Ａ）が正しいと判断して、消費燃料から算出した燃料残量（Ｂ）を、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）に近付ける補正を行うことを特徴とする燃料残量算出装置。
車速を検出する車速センサを備え、前記制御部は、車速センサから入力された車速が所定値以上のときに、消費燃料から算出した燃料残量（Ｂ）を、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）に近付ける補正を行う請求項１記載の燃料残量算出装置において、前記制御部は、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）が所定値（Ｃ０）以下であり、消費燃料から算出した燃料残量（Ｂ）が、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）よりも大きい場合、車速に拘わらず、消費燃料から算出した前記燃料残量（Ｂ）を、フューエルセンダ入力から算出した燃料残量（Ａ）に近付ける補正を行う燃料残量算出装置。