(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクのためのレベルセンダであって、
該レベルセンダは、
前記タンクの上部域に配置された基板と、一次圧力センサと、参照圧力センサと、補正圧力センサとを備えたセンサ装置であって、前記基板は前記一次圧力センサ、前記参照圧力センサおよび前記補正圧力センサを担持する、センサ装置と、
前記一次圧力センサを少なくとも部分的に取り囲み、タンクの上部域からタンクの下部域まで延びるように構成された一次チューブと、
前記参照圧力センサを少なくとも部分的に取り囲み、前記上部域から前記下部域まで延びるように構成された参照チューブと、
前記補正圧力センサを少なくとも部分的に取り囲む補正チューブとを備え、
前記補正チューブは、前記タンクの前記上部域において前記補正圧力センサを少なくとも部分的に取り囲むように構成されており、
前記センサ装置は、さらに、前記一次圧力センサ、前記参照圧力センサおよび前記補正圧力センサに結合され、前記一次チューブ、前記参照チューブおよび前記補正チューブ内での圧力測定に基づいてタンク内の液体のレベルを判定するように構成されたプロセッサを備えた、
レベルセンダ。
【請求項２】
前記一次圧力センサ、前記参照圧力センサおよび前記補正圧力センサは、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）センサである、請求項１に記載のレベルセンダ。
【請求項３】
前記一次チューブおよび前記参照チューブは、前記タンクの第１のコンパートメントへ延びるように構成されている、請求項１に記載のレベルセンダ。
【請求項４】
前記センサ装置は、さらに、スレーブ圧力センサを備え、前記レベルセンダは、さらに、前記スレーブ圧力センサを少なくとも部分的に取り囲むスレーブチューブを備えた、請求項３に記載のレベルセンダ。
【請求項５】
前記スレーブチューブは、前記上部域から、前記タンクの第２のコンパートメントの前記下部域に延びるように構成された、請求項４に記載のレベルセンダ。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記一次圧力センサ、前記参照圧力センサ、前記補正圧力センサおよび前記スレーブ圧力センサの圧力測定に基づいて、前記第２のコンパートメント内の液体のレベルを判定するように構成された、請求項５に記載のレベルセンダ。
【請求項７】
前記スレーブ圧力センサは、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）センサである、請求項４に記載のレベルセンダ。
【請求項８】
請求項１に記載のレベルセンダであって、さらに前記タンクに結合するように構成されたマウントを備え、前記センサ装置は、前記マウントによって担持される、レベルセンダ。
【請求項９】
液体を搭載するための装置であって、
該装置は、
前記液体を搭載するためのタンクと、
前記タンクに作動可能に結合されたレベルセンダとを備え、
前記レベルセンダは、
前記タンクの上部域に配置された基板と、一次圧力センサと、参照圧力センサと、補正圧力センサとを備えたセンサ装置であって、前記基板は前記一次圧力センサ、前記参照圧力センサおよび前記補正圧力センサを担持する、センサ装置と、
前記一次圧力センサを少なくとも部分的に取り囲み、前記タンクの上部域から前記タンクの下部域まで延びる一次チューブと、
前記参照圧力センサを少なくとも部分的に取り囲み、前記上部域から前記下部域まで延びる参照チューブと、
前記タンクの前記上部域において前記補正圧力センサを少なくとも部分的に取り囲む補正チューブとを備え、
前記センサ装置は、さらに、前記一次圧力センサ、前記参照圧力センサおよび前記補正圧力センサに結合され、前記一次チューブ、前記参照チューブおよび前記補正チューブ内での圧力測定に基づいてタンク内の液体のレベルを判定するように構成されたプロセッサを備えた、
装置。
【請求項１０】
前記タンクは、第１のコンパートメントと、前記第１のコンパートメントと流体連通した第２のコンパートメントとを有する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記一次チューブおよび前記参照チューブは、前記タンクの前記第１のコンパートメントに延びる、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記センサ装置はさらにスレーブ圧力センサを備え、前記レベルセンダはさらに前記スレーブ圧力センサを少なくとも部分的に取り囲むスレーブチューブを備えた、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記スレーブチューブは、前記上部域から前記タンクの前記第２のコンパートメントの前記下部域へ延びる、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記プロセッサは、前記一次圧力センサ、前記参照圧力センサ、前記補正圧力センサおよび前記スレーブ圧力センサの圧力計測に基づいて前記第２のコンパートメント内の液体のレベルを判定するように構成された、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
請求項９に記載の装置であって、さらに前記タンクに結合されたマウントを備え、前記センサ装置は、前記マウントによって担持される、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、その内容が全体として参照により本明細書に組み込まれる「レベルセンダ」（Level Sender，レベル送信機）と題された２０１５年２月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／１１７，６５８号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、タンク内の液体のレベルを監視するための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
燃料タンクは、燃料システムにおいて液体燃料の供給を保持するのに用いてもよい。このような燃料システムは、例えば、自動車用途においてエンジン内の燃焼のための燃料供給に用いてもよい。レベルセンダは、燃料タンク内の燃料のレベルを示す信号を監視し供給するのに用いてもよい。タンクとレベルセンダは、燃料以外の流体に用いてもよいし、車両燃料システム以外の用途に用いてもよい。タンク内の流体レベルの判定のためのレベルセンダのさらなる改良が望まれる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
例示的な実施形態では、タンク用のレベルセンダは、センサ装置を含む。センサ装置は、一次圧力センサ（primary pressure sensor）、参照圧力センサ（reference pressure sensor）および補正圧力センサ（correction pressure sensor）を含む。一次チューブは、一次圧力センサを少なくとも部分的に取り囲み、タンクの上部域から下部域へ延びるように構成されている。参照チューブは、参照圧力センサを少なくとも部分的に取り囲み、タンクの上部域から下部域へ延びるように構成されている。補正チューブは、補正圧力センサを少なくとも部分的に取り囲む。補正チューブは、タンクの上部域において補正圧力センサを少なくとも部分的に取り囲む。センサ装置は、さらに、一次、参照および補正圧力センサに結合されたプロセッサを含み、一次、参照および補正チューブ内の圧力測定に基づいて、タンク内の液体のレベルを判定するように構成されている。
【０００５】
別の例示的な実施形態では、液体を搭載するための装置が提供される。装置は、液体を搭載するためのタンクを含む。レベルセンサは、タンクに作動可能に結合されている。レベルセンダは、センサ装置を含む。センサ装置は、一次圧力センサ、参照圧力センサおよび補正圧力センサを含む。一次チューブは、一次圧力センサを少なくとも部分的に取り囲み、タンクの上部域からタンクの下部域へ延びる。参照チューブは、参照圧力センサを少なくとも部分的に取り囲み、タンクの上部域からタンクの下部域へ延びる。補正チューブは、タンクの上部域内の補正圧力センサを少なくとも部分的に取り囲む。センサ装置は、さらに、一次、参照および補正圧力センサに結合され、一次、参照および補正圧力センサの圧力測定に基づいてタンク内の液体のレベルを判定するように構成されたプロセッサを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
好ましい実施形態および最良の形態の下記の詳細な説明は、添付の図面を参照して説明する。
【０００７】
【図１】燃料ポンプモジュールおよびレベルセンダを示すための、車両（破線で示す）および燃料タンクの断面上面図である。
【０００８】
【図２】図１の燃料ポンプモジュールの部分及びレベルセンダの斜視図である。
【０００９】
【図３】従来のレベルセンダおよび図１のレベルセンダのテストデータのグラフである。
【００１０】
【図４】燃料タンクおよびレベルセンダの概略的な正面図である。
【００１１】
【図５】図４の１部の拡大部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を詳細に参照すると、図１は、燃料システム内の液体燃料の供給を保持するのに用いてもよい燃料タンクなどのタンク１００と、タンク１００に関連したレベルセンダ１０２を有する車両１０を示す。このような燃料システムは、例えば、自動車用途においてエンジン内の燃焼のための燃料を供給するのに用いてもよい。レベルセンダ１０２は、タンク１００内の液体（燃料）のレベルを示す信号を監視し供給するのに用いてもよい。もちろん、タンク１００およびレベルセンダ１０２は、燃料以外の液体に用いてもよいし、車両燃料システム以外の用途に用いてもよい。
【００１３】
燃料タンク１００は、液体が収容される内部容積１０６を規定する、１または複数の壁１０４を含む。燃料タンク壁１０４は、任意の適切な金属または非金属材料で形成することができる。ある形態では、燃料タンク１００は、いわゆる「多層」燃料タンク（例えば、内層および外層、粘着層の１つ、および、１または複数のバリア層）における、高分子材料のいくつかの層から形成してもよい。あるいは、タンク１００は、１つの材料から形成してもよいし、ここで特定したものに加えて、またはそれ以外の層を有してもよい。
【００１４】
タンク１００は、１または複数のコンパートメント１０８を有してもよい。例えば、図示された実施形態において、タンク１０８は、２つのコンパートメントを含む。第１のコンパートメント１０８ａが（例えば、燃料ポンプ１１０、リザーバー（reservoir，貯留槽）１１２などを含む燃料ポンプモジュールを包含する）メイン側コンパートメントであり、第２のコンパートメント１０８ｂは、サブ側コンパートメントであり、このタンク１００の種類は、一般的にサドルタンク設計（saddle tank design）と呼ばれる。サドルタンク設計では、第１および第２のコンパートメント１０８ａ，１０８ｂは、タンク１００の上部域において互いに流体連通し、タンクの下部域においては流体連通しなくてもよい。もちろん、これは、１実施例にすぎず、他の実施例では、コンパートメント１０８は、互いに異なるように間隔をあけてもよいし、分離されるか、完全に分割されるか、またはそれ以外であってもよい。
【００１５】
図２に最もよく示されているように、レベルセンダ１０２は、マウント（mount，台）１１８および該マウントに結合された検知機構１２０を備える。マウント１１８は、リザーバー１１２と接続または結合するのに適していてもよい。しかしながら、これば実施例にすぎない。マウント１１８は、代わりにタンク壁１０４、燃料ポンプ１１０または他の燃料タンク構成要素（図示せず）に結合することができる。
【００１６】
１実施形態では、マウント１１８は、ベース１２２、２つのポスト１２４、およびヒンジ１２６を備える。図示されたベース１２２は、平面構造である。しかし、これは単なる実施例である。ベース１２２は、任意の適切な形状を有しており、リザーバー１１２を閉塞するのに適した機構を有してもよい。２つのポスト１２４は、ベース１２２から外側へ延びており、ヒンジ１２６を担持する。ヒンジ１２６は、２つのスリーブ１２８を備え、１つのスリーブ１２８は、ポスト１２４のそれぞれの先端に配置され接続されている。加えて、２つのスリーブ１２８は、互いに軸方向に整列しており、ロッド１３２は、スリーブ１２８間を貫通して延びている。ロッド１３２は、中央部１３４においてより大きな直径を有しており、該中央部はスリーブ間に受け入れられ、軸方向の動きは制限されるか、またはスリーブ１２８間で自由に動く。ロッド１３２の端部１３６は、スリーブ１２８内の軸まわりに自由に回転するような寸法で作られる。このように、ヒンジ１２６は、スリーブ１２８、ポスト１２４およびベース１２２に対して回転する。中空コネクタ１３８は、検知機構１２０（例えば、ここではロッド１３２およびコネクタ１３８がＴ字形を形成する）を担持するためのロッド１３２の中央部１３４から半径方向外向きに延びてもよい。コネクタ１３８の先端１４０は、コネクタを貫通して長手方向に延びる通路１４４に通じる開口（opening）を有してもよい。コネクタ１３８の開口１４６は、通路１４４を介して該開口と連通してもよい。コネクタは、代わりに、ロッド１３２の中央部１３４の空洞（cavity）であってもよく、また、開口は、該開口に連通したロッド１３２に備えることができる。
【００１７】
少なくともある実施形態では、検知機構１２０は、剛性フロートアーム１５０、該フロートアームに結合されたフロート１５２、および、前記フロートに担持されたセンサ装置１５４を含む。フロートアーム１５０は、第１の端部１５８から反対側の第２の端部１６０へ延びる通路１５６を有する中空のチューブであってもよい。図示された実施形態によれば、第１の端部１５８は、コネクタ１３８の通路１４４内に圧入されているか、あるいは他の方法で固定されるような寸法とされる。フロートアームの第２の端部１６０は、フロート１５２に結合される。フロートアーム１５０は、（図示のように）真っ直ぐであってもよいし、タンク１００の形状および／またはレベルセンダ１０２の位置に対応するように傾斜していてもよいし、湾曲していてもよく、このようにタンク１００内の液体のレベルの変化に応じた検知機構１２０の全範囲での作動を可能にする。フロートアーム１５０は、タンク１００内の流体と接触して使用するための任意の適切な材料から構成することができる。
【００１８】
フロート１５２は、エンクロージャ（enclosure，筐体）の少なくとも１部を規定する本体であってもよく、タンク内の液体中で少なくとも多少浮力を有する任意の適切な材料から形成されていてもよく、また、タンク１００内に収容される液体の表面で浮くように適合していてもよい。フロート１５２は、本体１６２の一方の側に結合され、かつ該一方の側から延びるコネクタ１６４を有する本体１６２を含んでもよい。コネクタ１６４は、圧入、または、接着剤、機械的締結具、溶接、熱かしめ（heat staking）など、これらには限定されない他の適切な取付手段で、フロートアーム１５０の第２の端部１６０を受け入れるように寸法決めされた通路１６８を備える。
【００１９】
フロート本体１６２は、任意の適切な形状であってもよい。図２は、本体１６２が概ね長方形である実施例を示す。他の形状もまた可能である。１実施形態によれば、本体１６２は、内部容積を規定する中空領域１７０を含む。中空領域１７０は、センサ装置１５４を担持するように構成されている。さらに、中空領域１７０およびコネクタ通路１６８は、互いに連通している。
【００２０】
センサ装置１５４は、タンク１００内の液面レベルが変化すると、フロート１５２の位置の変化を測定するのに用いられる、任意の適切な慣性モーションセンサ１７４を含んでもよい。１実施形態によれば、慣性モーションセンサ１７４は、プリント回路基板（ＰＣＢ）などに固定されたマイクロエレクトロメカニカルシステム（またはＭＥＭＳ）装置である。少なくともいくつかの実施形態では、センサ１７４は、少なくとも１つの共通の軸（例えばｘ軸）における加速度と方向（または姿勢）をそれぞれ測定するための、埋め込まれた加速度センサおよび埋め込まれたジャイロセンサ（を含む。慣性モーションセンサ１７４はまた、タンク１００内の液体のレベルを判定するのに全ての軸を用いるかどうかにかかわらず、２または３軸（例えば、ｘ軸，ｙ軸および／またはｚ軸）を用いて加速度および方向を測定することができる。少なくとも１つの実施形態では、センサ１７４を車両１０に適用し、センサ１７４の１つの軸（例えばｘ軸）が（図１に示される）平面Ｘ内または平面Ｘと平行となるようにしてもよい。そのような配置の利点は、以下で詳細に議論する。
【００２１】
１つの商業的に利用可能な３軸加速度計／三軸ジャイロスコープは、インベンセンス（InvenSense，商標）のＭＰＵ６０Ｘ０である。ＭＰＵ６０Ｘ０では、加速度計の各軸は、ジャイロスコープの軸の１つと完全に一致する。さらに、センサ１７４は、加速度計およびジャイロスコープデータのためのシリアルデータインターフェース、および、センサに電力供給するための電力インターフェースを有していてもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態では、センサ装置１５４は、さらに、プロセッサまたは処理装置１７８およびメモリ１８０を含み、これらのそれぞれは、プリント回路基板（ＰＣＢ）１７６に搭載されるか、または連絡されていてもよい。このようにプロセッサ１７８およびメモリ１８０は、（例えば、中空領域１７０内で）フロート１５２によって担持されていてもよく、また、センサ１７４に（例えば、シリアルデータおよび電力インターフェースに）電気的に結合されていてもよい。
【００２３】
プロセッサ１７８は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、車両通信プロセッサおよび特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣｓ）を含む、電子命令を処理することができる任意の種類の装置を含むと広く解釈されるべきである。１実施形態では、プロセッサ１７８は、マイクロプロセッサである。このようにプロセッサ１７８は、メモリ１８０に格納されたソフトウェアまたはファームウェアなどの様々な種類のデジタル記憶された命令を実行することができる。少なくとも１つの実施形態では、プロセッサ１７８は、ここで議論した方法の少なくとも１部を実行するためにプログラムおよび処理データを実行するように構成されている。
【００２４】
また、メモリ１８０は、任意の適切な非一時的なコンピュータ使用可能または読み取り可能な媒体を含むと広く解釈すべきである。例示的なコンピュータ使用可能な記憶媒体は、いくつか例を挙げると、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラマブルＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ）を含む。
【００２５】
すべての実施形態がメモリ１８０を必要とするわけではないことを認識すべきである。いくつかの実施形態では、センサ装置１５４は、プロセッサ１７８を含まない。例えば、プロセッサ１７８は、車両１０の別の場所および／または別の装置または車両システムの１部に配置してもよい。非制限的な実施例を列挙すると、プロセッサ１７８は、燃料ポンプ上の（例えば、燃料ポンプ１１０のためのモータ制御ユニット（図示せず）と同じであってもよいし、同じでなくともよい）マウント１１８のベース１２２に配置する（また、その内部に密封する）ことができ、燃料ポンプ１１０と関連したタンクフランジ（図示せず）上に、タンク１００の外側の燃料システム電子制御ユニット（図示せず）などに配置することができる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、センサ１７４およびプロセッサ１７８間の通信は、Ｉ2Ｃ（集積回路間通信）またはＳＰＩ（シリアル・ペリフェラル・インタフェース）などを用いて、（ＰＣＢ１６８上の）ワイヤまたはトレース１８２を通じて行ってもよい。ワイヤ、ワイヤハーネスまたはバス１８４は、プロセッサ１７８に電気的に結合されて図示され、フロート１５２のコネクタ通路１６８、フロートアーム通路１５６およびコネクタ通路１４４を通じて延び、スルーホール１４６を介してコネクタ１３８から出ている。そこから、ハーネス１８４は、下流のコントローラ（例えば、電子制御ユニットまたはＥＣＵ）または燃料計電子機器（図示せず）に続いていてもよい。プロセッサ１７８と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）などとの間のハーネス１８４を通じた通信プロトコルは、ＣＡＮ（コントローラアクセスネットワーク）またはＰＷＭ（パルス幅変調）を含む。すべてのプロトコル（Ｉ2Ｃ，ＳＰＩ，ＣＡＮ，ＰＷＭ）は、実施例としてのみ提示されている。別のプロトコルを使用することができる。
【００２７】
検知機構１２０は、使用中、タンク１００内の燃料レベルが変化すると、ヒンジ１２６を軸として回転する。例えば、ロッド１３２は、タンク１００内の燃料によってフロート１５２が上下に移動するのにしたがって、マウント１１８のスリーブ１２８内で軸回転する。１実施形態では、フロート１５２は、（検知機構１２０が）ヒンジ１２６を軸として回転するとき、フロートアーム１５０によって規定される平面Ｘ（図１参照）内の弧状経路に沿って移動する。この弧状経路に沿って、フロート１５２内の慣性モーションセンサ１７４は、傾斜の度合い（degrees of tilt）の変化を受ける。すなわち、センサ１７４のｙ軸が平面Ｙに平行のまま移動し、そして、ｘ軸の方向が変化する。よりよく示すために、公称位置（nominal position）（例えば、車両１０下の地面に対して概ね同じ基準面または水平）におけるｘ軸、ｙ軸を想定する。フロート１５２が上向きに移動するとき、センサ１７４の＋ｘ軸は、下向きに（例えば、平面Ｘ内で）再び向きを変える。同様に、公称位置から、フロート１５２が下向きに移動するとき、センサ１７４の＋ｘ軸は同じ平面内で上向きに再び向きを変える。このように、慣性モーションセンサ１７４は、フロート１５２の回転運動に関して傾斜する。公称位置からの移動において、この傾斜について異なる説明をすると、ロール（roll）がｘ軸に関連し、ピッチ（pitch）がｙ軸と関連し、ヨー（yaw）がｚ軸と関連する場合は、フロートが上向きに移動すると、ｙ軸は、負のピッチを経験する。フロートが公称位置から下向きに移動すると、＋ｙ軸は、正のピッチを受ける。ｙ軸のピッチの増加量（increment）など、これら傾斜の度合いのそれぞれは、タンク１００内の燃料の液面レベルに相関させることができる。部分的には、これらの相関は、具体的なタンクの形状および容積に依存し、製造時に較正し、メモリ１８０に格納してもよい（例えば、これらは、１または複数の計算および／またはルックアップテーブルの使用に関連した所定の係数を含んでもよい。）。
【００２８】
とりわけ、プロセッサ１７８は、慣性モーションセンサ１７４の１軸加速度データおよびジャイロデータ（例えば、ｙ軸のピッチに関連したデータ）を受け取り、このデータに基づいてチルト値（tilt value，傾斜値）を判定するように構成されていてもよい。プロセッサ１７８は、メモリ１８０に格納された予め構成されたアプリケーションソフトウェアを実行することによってチルト値を判定してもよい。チルト判定ソフトウェアの商品例の１つは、ＣｏｒｅＭｏｔｉｏｎ（商標）によって提供されている。このソフトウェアはスマートフォンおよび他のモバイルコンピューティング装置に関連して使用されており、このソフトウェアまたは他の適切な同様のソフトウェアは、本レベル検出方法を実施するために格納し実行することができる。慣性モーションセンサ１７４の単一の共通の軸の加速度データおよびジャイロデータを用いてチルトを判定するための他の技術および計算は、当業者によって理解されるであろう。
【００２９】
このように、使用中において、加速度データおよびジャイロデータを用いてチルト値が判定された後は、プロセッサ１７８は、タンク１００内の燃料のレベルを示す信号を下流の電子制御ユニット（ＥＣＵ）または燃料計に提供してもよい。最終的には、タンク１００に残っている燃料の表示を、信号を用いて車両のユーザーに提供してもよい。
【００３０】
図３は、従来のレベルセンダ（図示せず）およびレベルセンダ１０２間の比較試験データを示す。従来のレベルセンダは、一端にフロートを、他端にワイパー（wiper）を有するフロートアームを用いる。ワイパーは、タンク内の変化する燃料レベルとともにフロートが動くのにしたがって、抵抗アレイ（resistive array）を横切る。図３は、時間（水平軸）に対して振幅（amplitude）（垂直軸）をプロットしたグラフを示す。試験中、従来のレベルセンダとレベルセンダ１０２の両者は、同じ空の試験タンクに配置されていた。液体が試験タンクに供給され、このように、液面レベルが時間の経過とともに徐々に上昇した。各装置の電気的振幅データが記録された。まず、図３は、原理の証明（proof-of-principle）を示す。すなわち、慣性モーションセンサ１７４を用いるレベルセンダ１０２の振幅データＡは、試験タンク内の液体レベル変化に適切に応答している。第二に、図３は、レベルセンダ１０２が、従来システムと比較してより正確である可能性を示している。（従来システムの）振幅データＢは、振幅が増加するにしたがって多数の階段（steps）を有していることが見て取れる。これらの階段は、ワイパーがアレイを横断するときに遭遇する抵抗アレイの素子間の間隙によって生じる。したがって、素子間の間隙は、出力Ｂに好ましくないヒステリシスを誘発する。しかしながら、出力Ａは階段がないか、あっても比較的少なく、その結果、そのようなヒステリシスに誘発される誤差は含まれていないか、または、非常に少ない誤差を含むだけである。さらに、レベルセンダ１０２は、抵抗素子のアレイおよびワイパーを使用しないので、摩耗する素子やワイパーが存在せず、これら素子間の腐食は、従来システムのように問題とはならない。
【００３１】
１実施形態によれば、レベルセンダ１０２は、また、車両の傾斜を補償するために用いることができる。図１に示すように、１実施形態では、レベルセンダ１０２は、フロートアーム１５０、フロート１５２および慣性モーションセンサ１７４のｘ軸の弧状経路が、鉛直面Ｘと一致する、および／または、鉛直面Ｘと平行であるように（車両１０の長手方向の平面Ｙに対して、横断方向または垂直方向、すなわち、平面Ｙは、車両１０の前方向／後方向に延びる中心線を通って垂直方向に延びる。）、車両１０に対してタンク１００内に配置される。この平面Ｘとの一致、および／または平面Ｘとの平行には何ら必要とされていないが、この方向付けによって、慣性モーションセンサ１７４のｙ軸は、長手方向のＹ平面と平行になり、加速度データおよびジャイロデータ（すなわち、車両の傾斜データ）が（センサ１７４の）１軸と関連してすぐに判定されて、その後、他の軸の誤差を解消するために使用できる。
【００３２】
例えば、車両１０の前部が、陸上地形の変化によって車両の後部よりも高くなったり、低くなったりするとき、車両の傾斜が生じる。車両１０が、公称の向き（例えば、平らな地面上）から下落（下り坂）へ再び方向が変わるとき、慣性モーションセンサ１７４の＋ｘ軸は、正のロールを経験し、車両１０が、公称の向きから傾斜（上り坂）へ再び方向が変わるとき、慣性モーションセンサ１７４の＋ｘ軸は、負のロールを経験する。したがって、図１の実施形態では、（ｙ軸の）ピッチデータはタンク１００内の燃料レベルを判定するのに用いてもよいし、（ｘ軸の）ロールデータはこの判定における誤差を解消するのに用いてもよい。もちろん、この判定は、タンク１００の大きさおよびその形状などの他の要因を含んでもよい。このように、単一の２軸の慣性モーションセンサ１７４を用いて、改善された燃料レベル判定を提供することができる。
【００３３】
第２のレベルセンダ１０２’を含む別の実施形態が図１に示されており、第１のレベルセンダ１０２がメイン側コンパートメント１０８ａに配置され、第２のレベルセンダ１０２’がサブ側コンパートメント１０８ｂに配置されている。上述の技術を用いて、第２のレベルセンダ１０２’は、サブ側コンパートメント１０８ｂにおける燃料レベルを判定してもよい。加えて、レベルセンダ１０２（すなわち、その慣性モーションセンサ）が、Ｘ平面、Ｙ平面に対して方向づけられるとき、レベルセンダ１０２’のｘ軸チルトデータは（ｙ軸チルトデータに基づいて）燃料レベルの判定における誤差の解消に同様に用いることができる。１実施形態では、レベルセンダ１０２’のセンサ装置は、プロセッサを含んでいない。代わりに、（レベルセンダ１０２’の）慣性モーションセンサは、レベルセンダ１０２の慣性モーションセンサ１７４とデイジーチェーン接続（daisy-chained）され、プロセッサ１７８によって処理される。これによって、コストを削減し、ハーネスのサイズと重量を最小化することができ、これは、車両用途において好ましいことである。
【００３４】
図４は、別の燃料レベル送信（sending）の実施形態を示す。この実施形態は、タンク２００およびレベルセンダ２０２を含む。これは、同様のまたは類似の要素を説明するために同様の参照番号が使用されていることが理解されるであろう。タンク２００は、内部容積２０６を規定する２つのコンパートメント２０８ａ，２０８ｂ（例えば、前出のサドルタンク設計）を有する。多重コンパートメント構成は、必ずしも必要ではない。加えて、タンク２００は、上部域２０７内に１または複数の開口部２０５（例えば、タンクの上壁２１１の円形の貫通孔）を有する。開口部２０５は、レベルセンダ２０２の少なくとも１部を貫通して受け入れることができる。開口部２０５または他の開口部は、他の燃料システムの構成要素（例えば、図示しない燃料ポンプ）を収容してもよい。
【００３５】
図４および図５に示されるように、レベルセンダ２０２は、マウントまたはフランジ２１８、および複数の検知機構２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃを含む。１実施形態によれば、フランジ２１８は、ベース２２２、および、該ベースから下向きに延びる本体２２３を含む（図５参照）。レベルセンダ２０２がタンク２２０に組み込まれるときに、ベース２２２が開口部２０５の周りの領域に重なるように、ベース２２２は、本体２２３よりも円周方向外側へ延びている。
【００３６】
本体２２３は、円形であってもよく、開口部２０５内に嵌合するような大きさであってもよい。加えて、本体２２３は、ベース２２２とフランジ２１８の底面との間にチャンバ２２５を備える。チャンバ２２５は、センサ装置または回路カードアセンブリ（ＣＣＡ）２５４を担持する大きさを有する。
【００３７】
１実施形態によれば、センサ装置２５４は、３つの圧力センサ２７７ａ，２７７ｂ，２７７ｃ、プロセッサ２７８およびメモリ２８０を担持する基板２７６を含む。基板２７６は、プリント回路基板（ＰＣＢ）または、センサ２７７ａ，２７７ｂ，２７７ｃ、プロセッサ２７８およびメモリ２８０を担持し、それらの間に電気的接続を提供する、任意の他の適切な装置であってもよい。さらに、プロセッサ２７８は、下流の適切な（例えば、ＣＡＮ、ＰＷＭなどを介して通信するための）ＥＣＵに結合されたハーネス２８４に結合されていてもよい。基板２７６、プロセッサ２７８およびメモリ２８０の他の機能は、上述のこれらの装置に類似していてもよく、ここでは再度説明はしない。基板２７６の少なくとも１部は、タンク２００内の腐食性流体から基板を保護するためにコンフォーマルコーティング（conformal coating，絶縁保護コーティング）を有してもよい。非制限的例では、ｄｉＸ  Ｃ  Ｐａｒｙｌｅｎｅコーティング、ｄｉＸ  Ｎ  Ｐａｒｙｌｅｎｅコーティング、Ｈｕｍｉｓｅａｌ  １Ａ２７コンフォーマルコーティング、およびＨｕｍｉｓｅａｌ  １Ａ３３コンフォーマルコーティングが含まれる。１実施形態によれば、基板２７６は、３つのセンサ２７７ａ，２７７ｂ，２７７ｃを担持する領域内でコーティングがなされる。
【００３８】
圧力センサ２７７ａ，２７７ｂ，２７７ｃは、任意の適切な圧力検知装置であってもよい。１実施形態によれば、圧力センサ２７７ａ，２７７ｂ，２７７ｃのそれぞれは、高分解能ピエゾ抵抗マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）装置であってもよい。１つの適切な商業的実施は、ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓによるＬＰＳ３３１ＡＰシリーズである。このシリーズは、絶対気圧２６０〜１２６０ミリバールの範囲の測定が典型的である車両タンクの用途に適している。さらに、このシリーズは、より高いレベルの検知精度を可能にする高分解能モード（例えば、０．０２０ミリバールＲＭＳ）を含む。さらに、圧力センサ２７７ａ，２７７ｂ，２７７ｃは、プロセッサ２７８に結合されたシリアルデータインターフェースおよび電力インターフェース（センサ１７５に関連して上記で説明したインターフェースに類似した）を有していてもよい。加えて、シリアルデータインターフェースは、ＳＰＩプロトコル、Ｉ2Ｃプロトコルまたは任意の他の適切なプロトコルにしたがって通信してもよい。
【００３９】
検知機構２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃは、基板２７６から、フランジ本体２２３の底面２２７を貫通して延びる。１実施形態によれば、チューブ２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃは、フランジ２１８と同じ材料片で形成することができる。例えば、１実施態様では、検知機構２２０ａは、基板２７６の下向きの面２８１に結合された第１の端部２７９ａを有する一次またはメインチューブである（図５参照）。チューブは、タンク２００の下部域２８３、より具体的には、第１のコンパートメント２０８ａへ下向きに延びる（図４参照）。チューブ２２０ａの第２の端部２８５ａは、タンク２００の底壁２８７から所定の距離（ｄ1）に配置される。この同じ実施態様では、検知機構２２０ｂは、基板２７６の下向きの面２８１に結合された第１の端部２７９ｂを有する参照チューブである（図５参照）。第１のコンパートメント２０８ａの下部域２８３内へタンク２００の底壁２８７から所定の距離（ｄ2）の第２の端部２８５ｂへ下向きに延びる。距離（ｄ2）は、距離（ｄ1）と異なっていてもよい。本実施態様では、検知機構２２０ｃは、基板２７６の下向きの面２８１に結合された第１の端部２７９ｃを有する補正チューブである（図５参照）。チューブ２２０ｃは、タンク２００の上部域２０７内で終わる第２の端部２８５ｃへ下向きに延びる。このように、検知機構２２０ａおよび２２０ｂは、おおむね燃料中に沈むように構成され、検知機構２２０ｃは、おおむね、燃料タンクの上部付近の蒸気ドーム領域内など、燃料レベル面の上に位置するように構成される。
【００４０】
図５に最もよく示されるように、検知機構２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃの第１の端部２７９ａ，２７９ｂ，２７９ｃは、チャンバ２２５内へ延び、圧力センサ２７７ａ，２７７ｂ，２７７ｃの周囲をそれぞれ取り囲む。センサ２７７ａ，２７７ｂ，２７７ｃから受け取った圧力測定が、それぞれのチューブ内の圧力とのみ関連するように、第１の端部２７９ａ，２７９ｂ，２７９ｃのそれぞれは、基板２７６と係合し、かつ、基板２７６に密封される。使用中は、空気および／または燃料の蒸気が、センサ２７７ａ，２７７ｂ，２７７ｃへ圧力を加えることを理解すべきである。例えば、センサ２７７ｃは蒸気ドーム内にあり、蒸気ドームの圧力はセンサ２７７ｃにおいて測定される。センサ２７７ａ，２７７ｂについては、空気／蒸気バブルまたは領域は、検知機構２２０ａおよび２２０ｂのそれぞれの内部に閉じ込められる。タンク２００の下部域２８３内の液体燃料は、空気／蒸気バブルのそれぞれに圧力を加える。（ｄ1）が（ｄ2）と異なる場合は、加えられた圧力も同様に異なる。このように、センサ２７７ａ，２７７ｂ，２７７ｃは、燃料中に浸漬されておらず、これらは、燃料レベル面の上にある。
【００４１】
プロセッサ２７８は、圧力センサ２７７ａ，２７７ｂ，２７７ｃの電気的出力（例えば、電流または電圧）を受け取り、タンク２００内の燃料レベルを判定するように構成されていてもよい。燃料レベルは、センサ２７７ａ，２７７ｂのみを用いて判定することができるが、以下に説明するように、圧力センサ２７７ａ，２７７ｂ，２７７ｃを用いて、より正確な燃料レベルを判定することもできる。
【００４２】
距離ｄ1，ｄ2（または、少なくとも差｜ｄ1−ｄ2｜）の値は、メモリ２８０に格納してもよく、プロセッサ２７８は、下記の数式１および数式２を計算するように予め構成しておいてもよい。ＰPRIMARY、ＰREF、およびＰVAPは、圧力センサ２７７ａ、２７７ｂ、２７７ｃからそれぞれ受け取ることができる電気的出力（測定された圧力値を表わす）である。燃料レベル（ＬMS）は、タンク２００内（具体的にはコンパートメント２０８ａ内）の燃料レベルと関連する値である。単なる実施例として、メモリ２８０は、燃料タンクのレベルの範囲（例えば、１／４タンク、１／２タンクの燃料）を表わす異なる（ＬMｓ）値のルックアップテーブルを有していてもよい。任意の数の（ＬMS）値が可能である。
数式１  スケールファクタ
スケールＳ＝Δｄ／｜ＰPRIMARY−ＰREF｜  （Δｄ＝｜ｄ1−ｄ2｜）
数式２  燃料レベル（メイン側コンパートメント２０８ａ）
燃料レベルＬMS＝（ＰPRIMARY−ＰVAP）＊Ｓ
【００４３】
燃料密度のばらつき（variances）を説明するために、ＰREF値はＰPRIMARY値とともに使用される。例えば、これはスケーリングファクタ（scaling factor，縮尺係数）である。燃料密度は、タンク温度、タンク圧力および燃料組成に応じて変化することを理解されるであろう。プロセッサ２７８は、ＰVAP値なしに燃料レベルを推定することができることも理解すべきである。例えば、数式２は、「燃料レベル（ＬMS）＝ＰPRIMARY＊Ｓ」と読むことができる。しかしながら、これは、燃料蒸気圧の変化を説明するものではない。温度変化はタンク２００内の蒸気圧に影響するので（例えば、タンク２００内の放熱部品から、または車両排気システムなどのタンクなしに）、燃料蒸気圧とその変化のための説明は、車両用途において望ましいことが理解されるであろう。数式２によれば、プロセッサ２７８は、ＰVAPを説明する。したがって、レベルセンダ２０２は、燃料レベル面の上の蒸気圧に基づいてより正確な測定を提供する。
【００４４】
プロセッサ２７８が燃料レベルを判定した後、プロセッサは、ハーネス２８４を介してこのレベルを下流の構成要素（例えばＥＣＵまたは他の燃料計機器）に提供することができる。衝撃および振動が可動部品を早期に減耗させ得る車両環境において望まれる、レベルセンダ２０２が可動部品なしに作動することを理解すべきである。加えて、レベルセンダ２０２は、タンクのスロッシングや傾きによって影響を受けにくい。例えば、液体燃料の波動は、検知機構２２０ａ、２２０ｂ内で減衰させることができる。
【００４５】
レベルセンダ２０２の別の実施形態も存在する。例えば、サブ側のコンパートメント２０８ｂにおいても、正確な燃料レベルを判定することができる。この実施形態では、第４の圧力センサ２７７ｄが、基板２７６に電気的に結合され、かつ、該基板２７６に担持されており（図５参照）、第４の検知機構（スレーブチューブ）２２０ｄの第１の端部２７９ｄが、基板２７６からコンパートメント２０８ｄ内でタンク２００の下部域２８３へ延びていてもよい。検知機構２２０ｄの第２の端部２８５ｄは、底壁２８７から距離（ｄ1）だけ離間していてもよい。したがって、プロセッサ２７８は、ＰSLAVEは、圧力センサ２７７ｄから受け取ることができる電気的出力（測定された圧力値を表す）である数式１および３を用いて、サブ側コンパートメント２０８ｂの燃料レベル（Ｌｓｓ）を判定できる。
数式３  燃料レベル（サブ側コンパートメント２０８ｂ）
燃料レベルＬｓｓ＝（ＰSLAVE−ＰVAP）＊Ｓ
【００４６】
このように、タンク用の液面レベルのセンダが開示されている。本明細書で開示される本発明の形態は、現在の好ましい実施形態を構成するが、多くの他の形態も可能である。本明細書では、本発明の可能な等価な形態または効果のすべてを言及することを意図しない。本明細書で使用される用語は、限定ではなく単に説明的なものであり、本発明の精神または範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができることが理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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