JPH0339618B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ≪産業上の利用分野≫ この発明は、タンク内燃料の揺動に伴う計測値
の変動を可及的に抑制し、これにより高精度の計
測を可能とした車両用燃料残量計測装置に関す
る。

≪従来技術とその問題点≫ 従来の車両用燃料残量計測装置としては、例え
ば特開昭55−160817号、特開昭56−155813号公報
に見られるように、液面に応じて上下動するフロ
ートと、このフロートの上下動に連動して駆動さ
れる抵抗式ポテンシヨメータとを燃料タンク内に
設け、このポテンシヨメータの出力電圧を直流ア
ンプを介して増幅し、その出力を燃料残量計測値
とするもの等が知られており、またその用途とし
ては燃料残量計を構成する指針式アナログメータ
を振らせることが一般的であつた。

これに対して、昨今この種の燃料残量計測装置
の出力を用いて燃料残量値を高精度（例えば、10
または0.1リツトル単位）にデジタル表示させよ
うという動きがあり、また、燃料残量値のデータ
を用いて様々な情報を得ることが可能となつてい
る。

このように、燃料残量計測装置の応用範囲が拡
がつた結果、燃料タンク内において燃料が揺動し
たような場合には、次のような不都合が生ずるに
至つた。

すなわち、周知の如く車両が走行中にカーブを
曲がるとき、発進するとき、停止するとき、加
速・減速をするとき、坂道を昇り始めるとき、昇
り終えるとき、降り始めるとき、降り終えるとき
等には、燃料タンクに大きな加重が加わつて、タ
ンク内燃料は大きく揺動し、これ伴い見掛上の燃
料残量値が変動する。

このように、見掛上の燃料残量値が変動する
と、燃料残量計測値も大きく変動することとなる
が、これは指針式アナログメータを振らせる場合
等にはさほど問題とはならなかつた。つまり、指
針式アナログメータの場合、それ自体さほど高い
表示精度は要求されず、またメータ自体にもその
構造上若干の遅れ要素があるため、表示入力が変
動しても指針自体はさほど変動することがなく、
更に仮に指針が大きく変動したとしても、人間工
学的に運転者に対してさほど表示に対する違和感
を与えるものではなかつた。

これに対して、上述の高精度デジタル表示器に
おいて、このように表示入力が変動した場合、表
示される数値は微小間隔で次々と移り変つてちら
つくこととなり、運転者に対して著しい違和感を
与え、ついには表示に対する信頼性を失わせる結
果ともなる虞れがある。

そこで、本出願人は先に特願昭55−83897号等
において、タンク内燃料が揺動した場合にも計測
値の変動を可及的に低減できるようにした新規な
燃料残量計測装置を提案している。

この燃料残量計測装置は第１０図に示す如く、
タンク内燃料中に対向配置された電極対１と、こ
れらの電極対間に形成される静電容量をその周波
数可変要素としたCR発振器２とによつて、燃料
残量値の変化をパルス列の周期変化として検知す
るとともに、CR発振器２から出力されるパルス
列の周波数を分周器３により近似化ないしは所定
桁数までのマルメ化を計り、次いで分周器３から
出力されるパルス列を、所定時間（以下、これを
平均化時間という）カウンタ４または５によつて
計数し、その計数結果に基づいて演算部６によつ
て燃料残量値を求め、これを例えばデジタル表示
器７に表示させるようにしたものである。

なお、スイツチ位置判別器８は、イグニツシヨ
ンスイツチ９の切換状態がオンまたはオフの何れ
であるかを判別するもので、このスイツチ位置判
別器８の出力によつて切換スイツチ１０が切換制
御され、例えばガソリンスタンドで給油中である
ことに基づいてイグニツシヨンスイツチ９がオフ
されると、分周器３の出力は平均化時間の短いカ
ウンタ５へと送られ、表示の応答性が良好となる
のに対し、走行中であることに基づいてイグニツ
シヨンスイツチ９がオンされている場合、分周器
３の出力は平均化時間の長いカウンタ４へと送ら
れ、タンク内燃料液体の揺動に伴う表示データの
変動が防止されることとなる。

しかしながら、このような構成よりなる燃料残
量計測装置にあつては、タンク内燃料揺動に伴う
計測値変動を抑制する手段として、カウンタ４に
よる単純時間平均手法を採用しているため、計測
値の変動を充分に抑制するためにはカウンタ４に
おける平均化時間を長大化せざる得ず、この結果
計測値の変動を抑制しようとすればする程、計測
値の更新周期が長くなり、計測の応答性を害する
こととなる。

他方、計測応答性を許容範囲内に収めるべくカ
ウンタ４における平均化時間を比較的短く設定す
ると、燃料揺動に伴う表示値の変動を必ずしも充
分に抑制することができなくなり、実際に平均化
時間を１〜２分程度に設定したとしても、表示器
７に表示される残量指示量はプラスマイナス１〜
２程度変動してしまうという問題点があつた。

≪発明の目的≫ この発明は上述の技術的背景に鑑みなされたも
ので、その目的とするところはタンク内燃料揺動
に伴う計測値の変動を充分に抑制することがで
き、しかも計測応答性の良好な車両用燃料残量計
測装置を提供することにある。

≪発明の構成≫ 第１図のクレーム対応図を参照して、本発明の
構成を説明する。

燃料残量検知手段ａは、タンク内の燃料残量値
を検知する。

サンプリング手段ｂは、前記検知された燃料残
量値を時系列的にサンプルする。

時系列記憶手段ｃは、前記各サンプル回毎に得
られる検知残量値を最新の残量移動平均値と比較
し、両者の偏差が許容幅内に入つている場合に
は、サンプルされた検知残量値をそのまま最新の
検知残量値として記憶するとともに、許容幅を外
れる場合には、最新の移動平均値に対して一定の
微小値を偏差の極性に応じて加算また減算した値
を、最新の検知残量値として記憶する。

移動平均化手段ｄは、前記時系列記憶手段ｃに
記憶された過去所定回数分の検知残量値の移動平
均値を求める。

そして、求められた移動平均値は、計測値とし
て出力される。

≪実施例の説明≫ 以下に、この発明の実施例を第２図〜第９図に
基づいて詳細に説明する。

第２図は、この発明に係わる燃料残量計測装置
の一実施例の全体を概略的に示すブロツク図、第
３図〜第７図は電極対の具体的な構造の一例を示
す図、第８図は第２図に示される信号処理回路を
マイクロコンピユータで構成した場合におけるそ
のハードウエア構成を示すブロツク図、第９図は
第８図に示すマイクロコンピユータで実行される
システムプログラムの構成を示すフローチヤート
である。

第２図において、電極対１１は燃料タンク内の
燃料中に浸積させて対向配置されるもので、その
具体的な構造の一例を第３図〜第７図に従つて説
明する。

第３図および第４図に示す如く、燃料タンク１
２の外殻は、アツパーシエル１２ａとロワーシエ
ル１２ｂとに上下２分割構成され、その内部はア
ツパーシエル１２ａの内側上面および側面に直接
スポツト溶接等により固着されたバツフル板１
３，１４により区画され、これにより燃料１５の
急激な移動による音の発生を防止し得るように構
成されている。

バツフル板１３，１４の表面には、一定間隙を
隔てて電極板１６，１７，１８が対向配置され、
これらの電極板１６，１７，１８は、第５図に示
す如くバツフル板と導通しないように絶縁性のス
ペーサ１９を介してリベツト２０でバツフル板１
３，１４にそれぞれ取付けられている。

バツフル板１３，１４の下端縁と燃料タンク底
壁すなわちロワーシエル１２ｂとの間には、所定
の間隙が設けられ、ロワーシエル１２ｂが多少の
弾性変形をしても接触しないように設定されてい
る。

バツフル板１３，１４の上端には、それぞれア
ツパーシエル１２ａとの接合部となるフランジ２
１が適宜個数設けられ、またこれらのバツフル板
１３，１４のフランジ２１のうち、比較的互いに
離れている少なくとも２個のフランジ２１には、
組付け時の位置決め用の切欠部２２が設けられて
いる。

他方、アツパーシエル１２ａにはこのバツフル
板１３，１４を装着する位置決めのためのマーカ
である突部２３が、バツフル板１３，１４側のフ
ランジ２１の切欠部２２に対応して設けられてい
る。

第６図、第７図に示すように、電極板１６，１
７，１８は、導電性のハーネスプレート２４によ
り下端部を互いに接続され、更に図示しないハー
ネスを介してアツパーシエル１２ａの上部外側に
固設されたボツクス２５内の回路基板に設けられ
た所定の電極板接続端子に接続されている。

次に第２図に戻つて、CR発振器２６は、前記
バツフル板１３，１４と電極板１６，１７，１８
とで構成される電極対に接続されており、これら
電極対間に形成される静電容量によつてその発振
周波数が変化するようになされており、具体的に
は例えばタイマIC（NE555等）を主体とした公知
のCR発振回路で構成することができる。

次に、第２図に戻つて分周器２７は、前記CR
発振器２６から出力される燃料残量に対応したパ
ルス列を分周するもので、この分周器２７による
分周動作によつて、発振パルス列は所定の周波数
近似化ないしはマルメ化処理が行なわれる。

信号処理回路２８の機能は、具体的には第８図
に示すごときハードウエア構成からなるマイクロ
コンピユータによつて、第９図に示すごときシス
テムプログラムを実行させることにより行なわれ
る。

すなわち、第８図において、マイクロコンピユ
ータ３１は、分周器２７の出力およびイグニツシ
ヨンスイツチ２９の出力を取込むための入力イン
ターフエイス３１１と、演算により求められた表
示出力を表示器３０へ送出するための出力インタ
ーフエイス３１２と、入力インターフエイス３１
１に対して分周器２７からパルスが供給される度
にカウンタダウン制御されるプリセツタブルダウ
ンカウンタ（以下、これを第１カウンタという）
３１３と、時間基準となるクロツクパルスを発生
するクロツクジエネレータ３１４と、クロツクジ
エネレータ３１４から出力されるクロツクパルス
をカウントアツプするプリセツタブルアツプカウ
ンタ（以下、これを第２カウンタという）３１５
と、システムプログラム格納用のROM、ワーキ
ングエリアとして使用されるRAM等によつて構
成されたメモリ部３１６と、以上説明した入力イ
ンターフエイス３１１、出力インターフエイス３
１２、第１カウンタ３１３、クロツクジエネレー
タ３１４、第２カウンタ３１５およびメモリ部３
１６を統括制御するCPU３１７とから構成され
ている。

次に、第９図のフローチヤートを参照しつつ、
この実施例装置の動作を系統的に説明する。

まず、プログラムがスタートするとステツプ１
が実行され、第１カウンタ３１３には平均周期計
測に必要なパルス数に対応した数値Ｚがプリセツ
トされる。ここで、数値Ｚの値は、燃料タンクが
空の状態から満タンの状態まで変化する間に、分
周器２７の出力周波数が変動する変動幅を考慮し
て決定され、この実施例では燃料タンクが空の状
態から満タンの状態まで変化する間に分周器２７
の出力は約1.0Hz〜0.5Hzの範囲で変動するように
構成されている。

従つて、仮にＺ＝10として10個のパルスの平均
周期を計測しようすれば、10秒〜５秒を要するこ
ととなる。

次に、ステツプ２が実行されると、第２カウン
タ３１５には、初期値零がセツトされる。以後、
第２カウンタ３１５はクロツクジエネレータ３１
４から出力されるクロツクパルスをカウントアツ
プすることとなり、この第２カウンタの計数値
が、後述する如くＺ個のパルスの所要時間データ
となる訳である。

次いで、ステツプ３が実行されると、CPU３
１７は第１カウンタ３１３の計数値を繰り返しチ
エツクし、その計数値が零になるまでの間待機状
態となる。そして、分周出力をＺ個計数完了した
ことに伴つて、カウンタ３１３の計数値が０とな
ると同時に、ステツプ３の実行結果はYESとな
り、続いてステツプ４が実行される。

ステツプ４が実行されると、CPU３１７には、
その時点における第２カウンタ３１５の計数値が
取込まれ、ワーキングエリア内に設けられた平均
周期レジスタＴに記憶される。ここで、第２カウ
ンタ３１５は第１カウンタ３１３に数値Ｚをセツ
トした時点において零にセツトされたものである
から、第１カウンタ３１３の計数値が０になつた
時点における第２カウンタ３１５の計数値は、丁
度分周パルスＺ個分の合計周期を示し、すなわち
これは分周パルスＺ個分の平均周期に対応した値
となる。

次いで、ステツプ５が実行されると、入力イン
ターフエイス３１１を介してイグニツシヨンスイ
ツチの出力がCPU３１７に取込まれ、その内容
に応じてイグニツシヨンスイツチがオンであるか
またはオフであるかの判定が行なわれる。

ここで、車両が走行中である場合イグニツシヨ
ンスイツチはオンされているため、ステツプ５の
実行結果はNOとなり、続いてステツプ６が実行
される。

ステツプ６が実行されると、ステツプ４で得ら
れた平均周期データの値が正常値であるか異常値
であるかの判定が行なわれる。この判定は、平均
周期レジスタＴの内容と、後述する移動平均値レ
ジスタT′の内容との間に ｜Ｔ−T′｜≧α なる関係があるか否かを判定することにより行な
われる。

ここで、数値αの値は、タンク内燃料が揺動し
た場合における残量値変動幅の0.5に対応する
ようになされている。

従つて、タンク内燃料が揺動してその見掛上の
残量値が0.5以上も大きく変動し、これに応じ
て平均周期レジスタＴの内容が異常値となつた場
合、ステツプ６の実行結果はYESとなる。

ここで、この実施例装置にあつては、車両が傾
斜地より平坦な道へと移行したような場合、移動
化平均処理のためのデータが長期間の間更新され
ずに保持されることを防止するために特別の工夫
が施されている。

すなわち、車両が今傾斜地に停車しており、こ
の傾斜地より平坦な道路へと移行する場合を想定
する。この場合、例えば傾斜地においては実残量
より＋３程度の値を多めに検知部が検知したと
考える。これに対して、平坦な道路へと出た場
合、走行中は実残量に対し±２の変動した値を
残量計が計測したと考える。

このような状況下においては、平坦な道路にお
いて残量計が計測する値は、傾斜地における当初
の値よりも約１低めの値となる虞れがある。

このため、異常判定幅αを±0.5に設定した
ような場合、平坦な道路における検知部からの信
号は、常時この異常値除去幅を越えたこととな
り、移動化平均処理されるデータはそのまま保持
され、長期間に亘つて更新されない虞れがある。
つまり、実際には燃料を消費しているにも拘わら
ず、燃料残量指示値が変化しないという不都合が
生ずる訳である。

以上の不都合を本実施例では次のように解決し
ている。すなわち、ステツプ６の実行結果が
YESとなつた場合、続いてステツプ１２が実行
され、得られた平均周期データの値と前回の移動
平均値との差が正または負の何れであるかの判定
が行なわれる。

そして正と判定された場合にはステツプ１３が
実行されるのに対し、負と判定された場合にはス
テツプ１４が実行される。

ステツプ１３が実行されると後述するシフトレ
ジスタを構成する初段のレジスタT₀には前回の
移動平均値に対して数値δを加算した値が格納さ
れ、他方のステツプ１４が実行された場合には、
前回の移動平均値からδを減算した値が格納され
る。

ここでδの値は、約0.1の燃料残量変動に対
する周期データに対応して決定されている。

この結果、前述の如くステツプ６によつて得ら
れた平均周期データが異常と判定された場合で、
尚且つ燃料残量値が増加しているものと判定され
た場合には、前回の移動平均値に対して0.1増
加したデータが移動平均化処理のために取込ま
れ、他方減少していると判定された場合には同様
に0.1減少された値が移動平均化処理のために
取込まれることとなる。

従つて、前述した如く傾斜地を出て平坦地へと
以降したような場合にも、その以降の過程におい
て移動平均値の値は徐々に増加または減少し、こ
の結果平坦地に差し掛かつた時点における平均周
期データの値と移動平均値の値との差は次第に±
0.5以内に納まるようになつて、以後タンク内
揺動等がない限り、得られた平均周期データはそ
のまま移動平均化処理のためのデータとして正常
に取込まれ表示の応答性を阻害することもなくな
る訳である。

これに対して、タンク内燃料の揺動が比較的穏
やかであるか、あるいは静止している状態では、
ステツプ６の実行結果はNOとなり、続いてステ
ツプ７が実行されて、前記初段レジスタT₀には
平均周期レジスタＴの内容がそのまま記憶され
る。

次いで、ステツプ８が実行されて移動平均化処
理が行なわれる。この移動平均化処理のために
は、RAM内のワーキングエリアに設けられたｍ
個のレジスタT₀，T₁，T₂…Tm−₁が利用され、
これらのレジスタはソフトウエア処理により全体
としてシフトレジスタとして機能し、レジスタ
T₀，T₁，T₂…がそれぞれシフトレジスタの第１
ステージ、第２ステージ、第３ステージ…に対応
している。

そして、各レジスタT₀，T₁…Tm−₁の内容に
基づいて、次式によつてｍ個の平均周期データの
移動平均値が求められ、この移動平均値は移動平
均値レジスタT′に記憶される。

T′＝（T₀＋T₁＋T₂＋…Tm−₁）／ｍ 次いで、ステツプ９が実行されると、移動平均
値レジスタT′の内容に基づいて次式により燃料
残量値が求められ、残量レジスタＱに記憶され
る。

Ｑ＝［（T′−β）／β］×Ｋ ここで、数値βの値は、燃料タンクが空の状態
における平均周期データに対応して決定され、ま
た数値Ｋはタンクの容量に対応して決定される。

次いで、ステツプ１０が実行されると、残量レ
ジスタＱの内容は表示出力としてデジタル表示器
３０へと供給され、これによりデジタル表示器３
０には燃料残量値が例えば１単位で表示される
こととなる。

これに対して、イグニツシヨンスイツチをオフ
にして給油中にある場合、ステツプ５の実行結果
はYESとなり、続いてステツプ１１が実行され
る。

ステツプ１１が実行されると、平均周期レジス
タＴの記憶内容は直ちに移動平均値レジスタ
T′へと転送され、続いてステツプ９，１０が前
述の如く実行される。

この結果、給油中であることに基づいて平均周
期レジスタＴの内容が時間とともに急速に増加す
るような場合、このような状態で逐次得られる平
均周期データは異常値とみなされることはなく、
直ちに残量演算のためのデータとして使用され、
給油中にあつては表示器の表示応答性が良好とな
るのである。

以後、車両が走行する間、平均周期レジスタＴ
には逐次検出された平均周期データが記憶され、
この得られた平均周期データの値が正常である場
合に限り、シフトレジスタを構成するレジスタ群
T₀〜Tm−₁の第１ステージレジスタT₀に前記平
均周期データが取込まれ、同時に各レジスタの内
容は１つずつ次段のステージへと順送りされ、こ
の状態における各ステージのレジスタT₀〜Tm−
_１の内容に基づいて、ｍ個のデータの移動平均値
が求められ、この移動平均値に基づいて燃料残量
値が求められて表示器に逐次デジタル表示される
のである。

また、車両給油中にあつては、前記得られた平
均周期データは逐次移動平均値レジスタへと転送
され、直ちに燃料残量演算のためのデータとして
利用されることとなるため、給油中の表示応答性
を害することもないのである。

かくして、この実施例装置によれば、ステツプ
１〜４を介して逐次得られる平均周期データを直
ちに燃料残量値演算に用いることなく、更にこれ
を移動平均化処理した後、燃料残量演算に用いる
ようにしているため、タンク内燃料が揺動する等
して平均周期データが乱れたような場合にも、そ
れに基づく燃料残量値の変動は比較的小幅なもの
となり、得られた燃料残量値を例えばデジタル表
示器に表示させたような場合にも表示のチラツキ
を可及的に低減させることができる。

また、逐次得られる平均周期データを先に得ら
れた移動平均値データと比較し、異常値に該当す
る平均周期データの場合には、前回の移動平均値
に一定の微小値を加減算した値を採用するように
しているため、長い坂道を経て平坦な道へ達した
ような場合でも、計測値が固定化されることを防
止し、表示の信頼性等を向上させることができ
る。

また、イグニツシヨンスイツチのオン・オフ状
態を介して車両が給油中にあることを検出し、こ
の場合には移動化平均処理を行なわずに、直ちに
得られた平均周期データに基づいて燃料残量値を
演算により求めるため、給油中における表示の応
答性を阻害することもない。

また、走行中および給油中における表示更新周
期については、主として第１カウンタ３１３にセ
ツトされた数値Ｚで定まり、しかもこの数値Ｚの
値を小さく設定して平均周期データをサンプリン
グ間隔を短くしても、その後移動平均化処理を行
なうため最終的な燃料残量値の変動にはさほど影
響がなく、このため表示データの更新サイクルを
従来装置に比べ短くすることができる。

なお、前記実施例においては、車両が給油中で
あることを判定するための手段として、イグニツ
シヨンスイツチの出力をCPUに取込んでこれを
行なつたが、イグニツシヨンスイツチの出力を取
込むことなく、例えば車速センサの出力を取込ん
でこれに基づいて車両が停車中すなわち給油中で
あることを判定しても良いことは勿論である。

また、以上の実施例においては、残量検知デー
タ発生手段として、電極対とCR発振器とからな
るものを示したが、残量検知データ発生手段の構
成はこれに限定されるものではなく、在来から使
用されているフロート式ポテンシヨメータと、こ
の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器等とから構
成することも可能である。

≪発明の効果≫ 以上の実施例の説明でも明らかなように、この
発明に係わる燃料残量計測装置によれば、従来の
単純時間平均処理による装置に比べ、タンク内燃
料が揺動したような場合における燃料残量計測値
の変動を抑制することができるとともに、計測応
答性を向上させることが可能となり、この種燃料
残量計測装置を例えばデジタル表示器等に利用す
る場合においても表示器のチラツキを低減させる
ことができ、更にその他燃料残量計測値を他の制
御のための入力データとする場合にも、その制御
精度を一層向上させることが可能となるものであ
る。

更に、この発明では、得られた検知データの値
が前回の移動平均値の値と大幅に異なる場合に
も、両者の偏差に応じ所定の微小値を加減算した
値を最新の検知データとするため、計測値のノイ
ズによる変動を抑制しつつも、応答性を害するこ
とがないという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すクレーム対応図、
第２図は本発明に係わる燃料残量計測装置の概略
構成を示すブロツク図、第３図は電極対の取付け
状態を示す燃料タンクの一部切欠け平面図、第４
図は同縦断面図、第５図は第３図における−
線断面図、第６図は電極対の平面図、第７図は同
立面図、第８図は本発明に係る実施例装置のマイ
クロコンピユータのハードウエア構成を示すブロ
ツク図、第９図は同マイクロコンピユータのシス
テムプログラムを示すフローチヤート、第１０図
は先に本出願人が提案した燃料残量計測装置の構
成を示すブロツク図である。 ａ……燃料残量検知手段、ｂ……サンプリング
手段、ｃ……時系列記憶手段、ｄ……移動平均値
手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タンク内の燃料残量値を検知する燃料残量検
   知手段と； 前記検知された燃料残量値を時系列的にサンプ
   ルするサンプリング手段と； 前記各サンプル回毎に得られる検知残量値を最
   新の残量移動平均値と比較し、両者の偏差が許容
   幅内に入つている場合には、サンプルされた検知
   残量値をそのまま最新の検知残量値として記憶す
   るとともに、許容幅を外れる場合には、最新の移
   動平均値に対して一定の微小値を偏差の極性に応
   じて加算または減算した値を、最新の検知残量値
   として記憶する時系列記憶手段と； 前記時系列記憶手段に記憶された過去所定回数
   分の検知残量値の移動平均値を求める移動平均化
   手段とを備え； 前記移動平均値を計測値として出力することを
   特徴とする車両用燃料残量計測装置。