(57)【要約】  流体レベル（２６）がブラケット（３２）の傾斜角度を求めることにより測定される。このブラケット（３２）は流体の表面の近傍に配置されている浮遊体（３４）と抵抗（４０）を備えた旋回装置（２８、３０）とを回転式に接続する。この抵抗（４０）の第１の部分は角度の変化と共に移動するスライダ（４２）によって分けられている。殊に以下のステップが実行される。第１に、制限抵抗（ＲＶ）に直列の第１の端子を用いて抵抗（４０）の一方の端部を接続する。第２に、抵抗の第１の部分の電圧（ＵＦ）及び抵抗の残りの部分の電圧（ＵＥ）を測定する。最後に、第１の部分（ＲＸ）の抵抗値を、スライダに関連する接触抵抗値（ＲＵ、４６）を除去して、それぞれの電圧（ＵＦ、ＵＥ）の値によって表される測定方程式から形算する。
2005512036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラケット（３２）の傾斜角度を求めることにより流体レベル（２６）を測定する方法であって、
前記ブラケット（３２）は前記流体の表面の近傍に配置されている浮遊体（３４）と抵抗（４０）を備える旋回装置（２８、３０）とを回転式に接続し、前記抵抗の第１の部分は前記角度の変化と共に移動するスライダ（４２）を介して分けられている形式の、流体レベル（２６）を測定する方法において、
安定化電源（Ｕ０）を制限抵抗（ＲＶ）と直列の該安定化電源の第１の端子を用いて前記抵抗（４０）の一方の端部と接続し、
前記第１の部分の電圧（ＵＦ）及び前記抵抗の残りの部分の電圧（ＵＥ）の２つの電圧を測定し、
前記第１の部分（ＲＸ）の抵抗値を、前記スライダに関連する接触抵抗値（ＲＵ、４６）を除去して、前記それぞれの電圧（ＵＦ、ＵＥ）の値によって表される測定方程式から計算することを特徴とする、流体レベル（２６）を測定する方法。
【請求項２】
前記安定化電源（Ｕ０）の第２の端子を前記スライダ（４２）と接続する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
それぞれの測定インピーダンスとしてのそれぞれの前記電圧（ＵＥ、ＵＦ）を測定するための装置を測定抵抗（Ｒｉ、Ｒｉ）と直列に接続する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記測定抵抗は対称的である、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記抵抗は圧膜抵抗層を包含する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
流体レベル（２６）を測定する装置であって、
該装置は、前記流体の表面近傍に配置されている浮遊体（３４）と抵抗（４０）を備えた旋回装置（２８、３０）とを回転式に接続するブラケット（３２）を包含し、前記抵抗（４０）の第１の部分は前記傾斜の角度の変化と共に移動するスライダ（４２）を介して分けられている形式の、流体レベル（２６）を測定する装置において、
制限抵抗（ＲＶ）に直列の第１の端子を用いて前記抵抗（４０）の一方の端部と接続されている安定化電源（４０）と、
前記抵抗の前記第１の部分の電圧（ＵＦ）及び前記抵抗の残りの部分の電圧（ＵＥ）の２つの電圧を測定する測定手段と、
前記第１の部分（ＲＸ）の抵抗値を、前記スライダに関連する接触抵抗値（ＲＵ、４６）を除去して、前記それぞれの電圧（ＵＦ、ＵＥ）の値によって表される測定方程式から計算する計算手段と、
さらに前記計算手段の結果を出力する出力手段とを包含することを特徴とする、流体レベル（２６）を測定する装置。
【請求項７】
前記安定化電源（Ｕ０）の第２の端子と前記スライダ（４２）とが接続されている、請求項６記載の装置。
【請求項８】
測定入力抵抗としての前記それぞれの電圧（ＵＥ、ＵＦ）を測定するための装置と測定抵抗（Ｒｉ、Ｒｉ）が直列に相互的に接続されている、請求項６記載の装置。
【請求項９】
前記測定抵抗は対称的である、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記抵抗は圧膜抵抗層を包含する、請求項６記載の装置。
【請求項１１】
請求項６から１０までのいずれか１項記載の装置（２８、３０、３２、３４）を包含する自動車（１８）において、
ユーザまたはユーザエンティティへの更なるサービスのために前記計算手段の信号化された出力を表すための手段（３６）が設けられていることを特徴とする、自動車。
【請求項１２】
前記装置は燃料タンク機構（２０）と共に設けられている、請求項１１記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体レベルの表面近傍に配置されている浮遊体と抵抗機能を備えた旋回装置とを回転式に相互接続するブラケットの傾斜角度を求めることにより流体レベルを測定する方法に関し、前述の抵抗の一部は前述の角度の変化と共に移動しているスライダによって分けられている。
【０００２】
容器内の流体レベルを正確に求めることは種々の環境、例えば限定ではないが、殊に自動車のガソリンタンクのような環境では非常に重要である。測定器は多くの要求また時には矛盾する要求を満たさなければならない。それらの要求とは高価であってはならない、車両の全ての方向における相当の加速に対して静的にも動的にもほぼ鈍感でなくてはならない、また可燃性の高い物質の量が多い環境において火事の危険が存在してはならない、などである。したがってそのような測定が電気的に実行される場合には、使用されるあらゆる電圧は可能な限り低くなくてはならない。実際に測定は流体レベルの影響下で変化する可変抵抗を、圧膜技術において実施されているような抵抗トラックに沿ったスライダの移動によって測定することによって実行される。そのような装置の機械的な観点は、Ｍａｎｎｅｓｍａｎｎ  ＶＤＯ  Ａ．Ｇ．によるＵＳ  ６，２６７，００７  Ｂ１に記載されている。
【０００３】
したがって要約すれば角度の測定また間接的には残っている流体容量の測定は、抵抗の一端が所定に接続されており、またスライダは実際には移動コンタクトを構成している抵抗の抵抗値の測定である。そのような抵抗値の２線式の測定はスライダコンタクトを流れる電流の測定を必要とするが、接触抵抗は反対に測定精度に影響を及ぼす可能性がある。さらには、接触抵抗は短いタイムスケールでさえも広い範囲で変化する可能性がある。
【０００４】
したがって、殊に、本発明の課題は接触抵抗を流れる測定電流の値を低減し、さらには許容される低レベルへまで接触抵抗のあらゆる影響を除去できる装置を提供することである。
【０００５】
したがって、本発明による方法の観点のうちの１つによれば、本発明による方法は以下のステップを特徴とする：
安定化電源は、制限抵抗と直列の第１の端子を用いて抵抗の一端と安定化電源を接続し、前述の第１の部分の電圧及び前述の抵抗の残りの部分の電圧の２つの電圧を測定し、前述の第１の部分の抵抗値を前述のスライダと関連する接触抵抗値を除去して前述のそれぞれの電圧の値によって表される測定方程式から計算する。
【０００６】
一般に、別個の２つの測定値を提供することによって、計算において接触抵抗の影響を簡単に除去することができる。
【０００７】
本発明による方法は、前述の安定化電源の第２の端子と前述のスライダとを接続することを特徴とする。
【０００８】
本発明による別の方法は、それぞれの測定インピーダンスとしての前述のそれぞれの電圧を測定するための装置と測定抵抗とを直列に接続することを特徴とする。
【０００９】
有利には、測定抵抗は対称的である。
【００１０】
本発明による別の方法は、前述の抵抗が厚膜抵抗層を包含することを特徴とする。
【００１１】
本発明はまた流体レベルを測定するために設けられている装置に関する。この装置は流体の表面の近傍に配置されている浮遊体と抵抗を備えた旋回装置とを回転式に接続する傾斜ブラケットを包含し、前述の抵抗の第１の部分は前述の傾斜の角度における変化と共に移動するスライダによって分けられている。本発明による装置は、制限抵抗と直列の第１の端子を用いて抵抗の一方の端部と接続されている安定化電源と、前述の抵抗の第１の部分の電圧及び前述の抵抗の残りの部分の電圧の２つの電圧を測定するための測定手段と、前述の第１の部分の抵抗値を前述のスライダと関連する接触抵抗の値を除去して前述のそれぞれの電圧の値によって表される測定方程式から計算するための計算手段と、更には前述の計算手段の結果を出力する出力手段とが設けられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明による装置の有利な実施形態は、前述の安定化電源の第２の端子と前述のスライダとが接続されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明による装置の別の実施形態は、測定入力抵抗としての前述のそれぞれの電圧を測定するための装置と測定抵抗とが直列に相互接続されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明による装置のさらに別の実施形態は、前述の測定抵抗が対称的であることを特徴とする。
【００１５】
本発明による装置のさらに有利な実施形態は、前述の抵抗が厚膜抵抗層を包含することを特徴とする。
【００１６】
本発明はさらに自動車に関する。本発明による自動車はユーザまたはユーザエンティティへの更なるサービスのために前述の計算手段の信号化された出力を表すための手段が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
有利には前述の装置は燃料タンク機構と共に設けられている。
【００１８】
本発明のさらに有利な観点は従属請求項に記載されている。
【００１９】
本発明のこれらの観点及び利点及びさらなる観点及び利点を以下では有利な実施形態に関連させて、殊に付属の図面に関連させて詳細に説明する。付属の図面においては、
図１は、自動車内に設けられている測定装置を概略な全体図を示したものであり、
図２は、本発明による電気測定器を包括的に示したものであり、
図３は、大きさが定まっている種々の抵抗を有するポテンシオメータ測定器の別の図である。
【００２０】
図１は自動車内に設けられている流体レベル測定装置の概略的な全体図を示す。自動車は単に概念的に一点鎖線で表された矩形１８によって示されている。自動車は、閉鎖キャップ２２を有する充填パイプを備えた燃料タンク２０と、エンジンへと導かれているアウトレットバルブ２４とを包含する。流体レベル２６の位置はブラケット３２によって旋回装置３０と回転式に接続されている浮遊体３４によって検出される。旋回装置３０は測定装置自体を備えた支持体２８によってタンク２０の壁に固定されている。ブラケット３２の角度位置したがって流体表面の垂直方向の位置を表す電気信号３６は、ユーザエンティティにおけるアナログまたはディジタルの更なる処理のため、及び／又は、ユーザには示されない表示又は他の表現のために出力される。ブラケット及び旋回装置は原則的に流体に沈めることができ、その場合には流体レベルは図示したものよりも高くなる。
【００２１】
図２は、本発明による電気的な測定の実施形態の概略的な全体図を示す。測定の中心的な要素は、図１に示されている支持体２８に適用される厚膜抵抗素子の湾曲したストリップ上にオーバレイされた、断続的な一連の放射状の接続スリップとして示されている厚膜抵抗装置４０である。したがって、図示されたストリップはその下にある抵抗のタップを形成することができる。他のセットアップとして直接的に厚膜抵抗と接触するスライダを有する。スライダ４２は目下の位置を介してタップと第１の抵抗端点４４との間の目下の測定抵抗を求める。原則としてそのような抵抗は慣例の「２線式」の測定を用いて式Ｖ＝Ｉ*Ｒを基礎として測定することができる。ここでＲは抵抗であり、Ｉは抵抗における電流であり、Ｖは抵抗を介する電圧である。ここで、Ｕ０によって示唆されているような安定化電源及び電流を制限するために直列に接続された抵抗ＲＶが設けられている。さらには、アナログ・ディジタル変換によって、必要とされる種々のディジタルデータ処理を供給するため及び／又は即座に表示するために適切なディジタル値が形成される。しかしながら、上述の装置の特有の問題は境界抵抗ＲＵ４６であり、この境界抵抗ＲＵ４６はコンタクトを介して流れる電流が無視できないために、予測不能且つ不均一な影響を測定電圧ＵＦに及ぼす可能性がある。
【００２２】
ここで本発明は、先ず第一に「３線式」の測定機構に拡張される。この拡張は、第２の抵抗端点５０への第２の接続線が付加された３線式の測定装置によってなされる。このようにして、大きさを適切に選定することにより無視できる電流しか流れないので、境界抵抗ＲＵは先ず第一に測定に影響を及ぼさない。
【００２３】
しかしながら本発明者は、厚膜層抵抗及び／又はスライダコンタクト上にプラーク（plaque）及び他の高抵抗の被覆体が形成されることによって予期せずに境界抵抗ＲＵ４２が上昇する可能性があることを認識した。低い実電流値はそのような形成をより早く進行させる可能性があるという問題をさらに悪化させることが判明した。つまりこれらの層を流れる実際の低い電流が考慮されなければ、測定された実効電圧は、例えば流体が全く存在しないにもかかわらず、外部に表される測定結果は依然として十分に蓄積された燃料量を示唆する場合のように測定処理の誤動作、さらには自動車全体の誤動作が確実となってしまうほどに正しい電圧から偏差する可能性がある。本発明者は抵抗値におけるそのような不正確性は実際には、それ自体は達成される精度を向上させる低い電流を用いることによる装置全体の制御によって促進されることを認識した。
【００２４】
しかしながら本発明者は、３線式の微分測定によって境界抵抗を求めることができ、したがってこの境界抵抗に基づき、測定された値を修正することができ、これにより接触抵抗ＲＵ４２を流れる実電流を考慮せずに精度はより高くなることを認識した。ここでプロシージャは、測定抵抗の第１の端点４４とスライダとの間の電圧ＵＦ、及び測定抵抗の第２の端点５０とスライダとの間の電圧ＵＦの２つの電圧を測定することになる。電圧源Ｕ０が安定しているために、基本的な計算において境界抵抗の影響は実質的に除去される。このようにして、境界抵抗が測定装置自体によってカバーできる範囲にある限り、誤りのない測定を達成することができる。このことは、実質的に相当の電流を流さない境界コンタクトの欠点を取り除く。
【００２５】
適用される式は以下の通りである：
ＵＦ＝（ＲＸ＋ＲＵ） * Ｉ＝Ｕ０−ＲＶ * Ｉ                 （１）
ＵＥ＝ＲＵ * Ｉ                                            （２）
ここでＲＵ＝ＵＥ／Ｉ及びＩ＝（Ｕ０−ＵＦ）／ＲＶ           （３）
よってＲＸ＝（ＵＦ−ＵＥ） * ＲＶ／（Ｕ０−ＵＦ）          （４）
【００２６】
式（４）は実際には境界抵抗ＲＵの実際値を全く包含していないので、プラーク及びスライダの他の不整は測定にもはや影響を及ぼさない。抵抗Ｒｉは実質的に電圧測定機能の入力インピーダンスを表す。
【００２７】
図３は、大きさが定まっている種々の抵抗を備えたポテンシオメータ測定システムの別の装置を示す。図２と比べると、電源６２は厚膜抵抗装置４０の両端部４４、６０と接続されている。スライダコンタクト４２は接触抵抗４６、相互接続された種々の線によって表される概念的な抵抗６４及び高値測定抵抗６６と共に測定装置６８を備えたループを形成する。図示されたように、厚膜フィルムはおよそ７０〜２７０オームの間で変化する全体の抵抗を有し、接触抵抗ＲＫは３０〜１００オームの間で変化し、種々の線の抵抗は２オームのオーダにあり、高インピーダンス測定抵抗は１０，０００オームのオーダにある。したがって測定ループにおける全体の抵抗は、接触抵抗が無い場合には１０，０７２〜１０２７２オームの間で変化し、可変の接触抵抗を包含するならば１０，１０２〜１０３７２オームの間で変化する。このことが、接触抵抗の変化が測定値に包含されている可能性があるという重大且つ有害な影響を明白に表しており、この問題は上記において図２に関連させて説明した実施形態によって解決される。
【００２８】
ここで、本発明を適切に有利な実施形態に関連させて説明した。しかしながら当業者であれば種々の変更及び修正を認識するであろう。したがって、そのような変更及び修正が請求項に記載の観点を逸脱するものでない限りは、これらの変更及び修正は本願発明に包含されるものと解するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】自動車内に設けられている測定装置を概略な全体図である。
【図２】本発明による電気測定器の概略図である。
【図３】大きさが定まっている種々の抵抗を有するポテンシオメータ測定器である。
【図１】
2005512036.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005512036.tif 000005
【国際調査報告】
2005512036.tif 000006
2005512036.tif 000007