液位推定装置
【課題】液面に振動が生じたときに液位を正確に推定することのできる液位推定装置を提供する。
【解決手段】液位推定装置は、液体の貯留される燃料タンク２の底面から液面までの距離である液位Ｈを推定するものであり、液面に発生した波の伝播速度Ｖに基づいて、液面に波が発生していないときの液位Ｈを推定する推定手段を備える。
【解決手段】液位推定装置は、液体の貯留される燃料タンク２の底面から液面までの距離である液位Ｈを推定するものであり、液面に発生した波の伝播速度Ｖに基づいて、液面に波が発生していないときの液位Ｈを推定する推定手段を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体の貯留される容器の底面から液面までの距離である液位について、これを推定する液位推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液位推定装置では、液位に応じた電圧を出力する液位センサにより液位を検出するようにしている。なお、その他の液位推定装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
【特許文献１】特開２０００−６５６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の装置によれば、液面に振動が生じた場合にはセンサの出力値がこれに応じて変動するため、正確な液位を推定することが困難となる。すなわち、センサによる液位の検出対象となる液面の振動の振幅が増大した場合には、本来の液位、すなわち振動が生じていないときの液位に応じた電圧よりも大きな電圧が出力されるため、検出される液位も本来の液位よりも高いものとなる。
【０００４】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液面に振動が生じたときに液位を正確に推定することのできる液位推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、液体の貯留される容器の底面から液面までの距離である液位について、これを推定する液位推定装置において、液面に発生した波の伝播速度に基づいて、液面に波が発生していないときの液位を推定する推定手段を備えることをその要旨としている。
【０００６】
上記発明によれば、液面に発生した波の挙動を積極的に利用した液位の推定を行っているため、液面に振動が発生したときに液位を正確に推定することができるようになる。
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、波の伝播速度を「Ｖ」とし、重力加速度を「ｇ」とし、波が発生していないときの液位を「Ｈ」として、下記演算式（Ａ）により液位を算出することをその要旨としている。
Ｈ＝Ｖ２ ／ｇ …（Ａ）
上記発明によれば、波の伝播速度及び重力加速度を把握しさえすれば液位の推定を行うことが可能となるため、液位の推定にかかる処理を簡易なものにすることができるようになる。
【０００７】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、波の伝播速度を「Ｖ」とし、波の振幅を「ｈ」とし、重力加速度を「ｇ」とし、波が発生していないときの液位を「Ｈ」として、下記演算式（Ｂ）により液位を算出することをその要旨としている。
Ｈ＝（Ｖ２ ／ｇ）−ｈ …（Ｂ）
上記演算式（Ａ）によれば、波が発生していないときの液位に対する実際の波の振幅が大きいときには、これに起因して液位の推定精度が大きく低下することが確認されている。この点、上記発明ではこうした波の振幅が推定精度に及ぼす影響が上記演算式（Ａ）よりも小さくなる上記演算式（Ｂ）により液位の推定を行うようにしているため、波が発生していないときの液位に対する実際の波の振幅が大きい場合にあっても液位を正確に推定することができるようになる。
【０００８】
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、波の伝播速度を「Ｖ」とし、波の振幅を「ｈ」とし、重力加速度を「ｇ」とし、波が発生していないときの液位を「Ｈ」として、まずは下記演算式（Ａ）により液位を算出し、
Ｈ＝Ｖ２ ／ｇ …（Ａ）
次に、ここで算出した「Ｈ」を用いて、下記演算式（Ｃ）の「ｈ／Ｈ」の項が「１」よりも小さな値として設定される所定値未満か否かを判定し、
Ｖ＝（Ｈ・ｇ（１＋ｈ／Ｈ））１／２ …（Ｃ）
この判定により所定値未満である旨の結果が得られるときには前記演算式（Ａ）による「Ｈ」を最終的な液位の推定値とし、前記判定により所定値以上である旨の結果が得られるときには下記演算式（Ｂ）により「Ｈ」を算出してこれを最終的な液位の推定値とすることをその要旨としている。
Ｈ＝（Ｖ２ ／ｇ）−ｈ …（Ｂ）
ここで上記演算式（Ｃ）は、波の伝播速度と液位との関係を示す演算式としての基本的なものであって、上記演算式（Ｂ）はこれを変形して左辺に液位のみを存在させたものに相当し、また上記演算式（Ａ）は「ｈ／Ｈ」の項を「０」に置き換えたうえでこれを変形して左辺に液位のみを存在させたものに相当する。そして上記発明では、「ｈ／Ｈ」の項が上記所定値未満のとき、すなわち「ｈ／Ｈ」の項を「０」とみなして上記演算式（Ａ）による液位の推定を行ってもその精度に大きな影響がないときには、同式（Ａ）により液位を算出し、また「ｈ／Ｈ」の項を無視することのできないときには上記演算式（Ｂ）により液位を算出するようにしているため、上記演算式（Ａ）のみにより液位の推定を行うときに比べて推定精度を高めることができるようになる。
【０００９】
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、前記容器の代表長さを「Ｌ」とし、液面の波がこの代表長さを伝播するために要する時間である伝播時間を「Ｔ」として、下記演算式（Ｄ）により前記波の伝播速度を算出することをその要旨としている。
Ｖ＝Ｌ／Ｔ …（Ｄ）
上記発明によれば、容器の代表長さ及び伝播時間を把握しさえすれば波の伝播速度を算出することが可能となるため、波の伝播速度の算出にかかる処理を簡易なものにすることができるようになる。なお、容器の代表長さは容器固有のものであり、これを予め設定すれば、液位の推定に際してモニタする必要のあるパラメータは伝播時間のみとなり、これによって波の伝播速度の算出にかかる処理をより簡易なものにすることができるようになる。
【００１０】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、実際の液位に応じた信号を出力するセンサからの出力信号に基づいて液面に発生した波の１周期を算出し、これを前記伝播時間とすることをその要旨としている。
【００１１】
（７）請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、実際の液位に応じた信号を出力するセンサからの出力信号に基づいて液面に発生した波のＮ周期（Ｎは２以上の整数）を算出し、これを前記伝播時間とし、これに併せて前記代表長さをＮ倍し、これら伝播時間及び代表長さを前記演算式（Ｄ）に適用して前記波の伝播速度を算出することをその要旨としている。
【００１２】
上記発明によれば、液面に発生した波のＮ周期を算出し、これを伝播時間とし、これに併せて代表長さを上記Ｎ倍し、これら伝播時間及び代表長さを上記演算式（Ｄ）に適用して波の伝播速度を算出している。このため、請求項６に記載の発明、すなわち液面の波の１周期を伝播時間とし、同伝播時間と代表長さとに基づいて波の伝播速度を算出するものと比較して、液面の波の１周期である伝播時間のばらつきの影響が小さくなるため、波の伝播時間ひいては液位をより正確に推定することができるようになる。
【００１３】
（８）請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、複数の振動成分を含む波について最も大きい振動成分からなる波の固有振動数を「Ｆ」とし、実際の液位に応じた信号を出力するセンサからの出力信号を周波数解析して前記固有振動数を算出し、そのうえで下記演算式（Ｅ）により前記伝播時間を算出することをその要旨としている。
Ｔ＝１／Ｆ …（Ｅ）
上記発明によれば、実際の液位に応じた信号を出力するセンサからの出力信号を周波数解析し、複数の振動成分を含む波について最も大きい振動成分からなる波の固有振動数を算出し、そのうえでこの固有振動数の逆数により波の伝播時間を算出している。このため、液面に生じる波が複数の振動成分を含む波であることに起因して液面の波の伝播時間を正確に算出することが困難な状況においても、これを正確に算出することができる。従って、複数の振動成分を含む波が生じたときに液位を正確に推定することができるようになる。
【００１４】
（９）請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の液位推定装置において、前記推定手段を第１の推定手段とし、この推定手段による液位の推定とは別に、液面に波が発生していないときの液位の推定を行う第２の推定手段をさらに備えることをその要旨としている。
【００１５】
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の液位推定装置において、前記第１の推定手段による液位の推定値と前記第２の推定手段による液位の推定値との乖離度合が所定の度合よりも大きいことに基づいて、当該推定装置に異常が生じている旨判定することをその要旨としている。
【００１６】
液位推定装置が正常であるときには、それぞれの推定手段による液位の推定値は近い値を示すため、それぞれの推定手段による推定値の乖離度合が所定の度合よりも大きいときにはこれをもって液位推定装置のいずれかの部位に異常が生じている旨判定することができる。
【００１７】
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０に記載の液位推定装置において、前記第２の推定手段は、前記第１の推定手段とは異なる手法により液位の推定を行うことをその要旨としている。
【００１８】
上記発明によれば、第１の推定手段と第２の推定手段とが異なる手法により液位の推定を行うため、当該推定装置のいずれかの部位に異常が生じているときには、これが第１の推定手段による推定値と第２の推定手段による推定値とのずれとしてより顕著に反映されるようになる。従って、第１の推定手段及び第２の推定手段が同一の手法により液位の推定を行うものと比較して、当該装置の異常をより的確に判定することができるようになる。
【００１９】
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の液位推定装置において、前記第２の推定手段は、液位を検出するセンサの出力信号をなまし処理して液位を推定することをその要旨としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１〜図５を参照して、本発明にかかる液位推定装置を車載内燃機関の燃料タンクの液位推定装置として具体介した第１実施形態について説明する。
【００２１】
図１に示すように、車両には燃料タンク２、及びこのタンク２内の燃料の液位、すなわち燃料タンク２の底面から燃料の液面までの距離を推定する電子制御装置６、及び車両の加速度Ｇに応じた信号を出力する加速度センサ８が設けられている。
【００２２】
燃料タンク２は直方体形状をなし、その長手方向が車両の前後方向に一致するように設けられている。ここで、燃料タンク２における車両の前後方向の長さを「代表長さＬ」とする。また、燃料タンク２の内部には、実際の液位に応じた信号を出力する液位センサ４が設けられている。液位センサ４は、液面に浮揚するフロート４２を備えており、同フロート４２の鉛直方向の位置に応じた信号、すなわち液位に応じた信号を出力する。
【００２３】
電子制御装置６は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース及び出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。
【００２４】
そして、液位センサ４の出力信号Ｓに基づいて液面に発生した波の伝播速度Ｖを算出し、同伝播速度Ｖに基づいて、液面に波が発生していないときの液位Ｈを推定する。
次に、図２〜図４を参照して液位の推定方法の詳細について説明する。なお図２は、液面に波が発生しているときのフロート４２及び波の様子を模式的に示し、また図３は、液位センサ４による出力信号Ｓの時間変化の一例を示している。また図４は、液面に波が発生したときのフロート４２及び波の様子であって、（ａ）は振幅ｈに対して液位Ｈが大きいときの様子を、（ｂ）は振幅ｈに対して液位Ｈが小さいときの様子をそれぞれ示している。
【００２５】
図２に示されるように、車両の前進時において前側に進行する波が液面に発生したとき、波の伝播にともないフロート４２は上下方向に変位するようになる。このため、図３に示されるように、液位センサ４からの出力信号Ｓは、フロート４２の上下方向への変位に応じて所定値Ｓ０、すなわち液面に波が生じていないときの出力信号を中心に最大値Ｓ１から最小値Ｓ２までの間で変動するようになる。
【００２６】
ここで液位の推定に際しては、出力信号が最大値Ｓ１に達したときの時刻を「ｔ１」とし、その後に再び最大値Ｓ１に達したときの時刻を「ｔ２」とし、その後に再び最大値Ｓ１に達したときの時刻を「ｔ３」とするとき、これらのうち時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間、すなわち液面に発生した波の２周期を算出し、これを伝播時間２Ｔとして採用する。また、これに併せて上記代表長さＬを２倍し、この２倍された代表長さ２Ｌ及び上記伝播時間２Ｔを、下記演算式（Ｄ）に適用して波の伝播速度Ｖを算出する。
Ｖ＝Ｌ／Ｔ …（Ｄ）
そして、このように算出された伝播速度Ｖと、重力加速度ｇとを下記演算式（Ａ）に適用して波が発生していないときの液位Ｈを算出する。
Ｈ＝Ｖ２ ／ｇ …（Ａ）
また、図３に示されるように、出力信号Ｓの最小値Ｓ２を検出し、この最小値Ｓ２と上記最大値Ｓ１とを下記演算式（Ｆ）に適用して波の振幅ｈを算出する。
ｈ＝（Ｓ１−Ｓ２）／２…（Ｆ）
ここで、上記演算式（Ａ）により算出される液位Ｈと、上記演算式（Ｆ）により算出される振幅ｈとの関係が、下記関係式（Ｇ）を満たすとき、すなわち実際の液位Ｈと振幅ｈとの関係が図４（ａ）に示される状態にあると推定されるときには、上記演算式（Ａ）により算出される値を最終的な液位Ｈとする。
ｈ／Ｈ＜Ｃ （Ｃ＜１）…（Ｇ）
一方、上記演算式（Ａ）により算出される液位Ｈと、上記演算式（Ｆ）により算出される振幅ｈとの関係が、上記関係式式（Ｇ）を満たさないとき、すなわち実際の液位Ｈと振幅ｈとの関係が図４（ｂ）に示される状態にあると推定されるときには、上記演算式（Ａ）により算出される値に代えて、下記演算式（Ｂ）により算出される値を最終的な液位Ｈとする。
Ｈ＝（Ｖ２ ／ｇ）−ｈ …（Ｂ）
上記関係式（Ｇ）は、下記演算式（Ｃ）における「ｈ／Ｈ」の項が波の伝播速度Ｖに及ぼす影響の大小について判別するものである。なお、上記演算式（Ｂ）は波の伝播速度と液位との関係を示す演算式としての基本的なものである下記演算式（Ｃ）の変形により得られるものである。
Ｖ＝（Ｈ・ｇ（１＋ｈ／Ｈ））１／２ …（Ｃ）
上記演算式（Ｃ）において、上記関係式（Ｇ）が満たされる場合には上記「ｈ／Ｈ」の項が波の伝播速度Ｖ（液面Ｈ）に及ぼす影響が小さく、上記関係式（Ｇ）が満たされない場合には上記「ｈ／Ｈ」の項が波の伝播速度Ｖ（液面Ｈ）に及ぼす影響が大きいものとなる。従って、「ｈ／Ｈ」の項が上記所定値Ｃ未満のときには、「ｈ／Ｈ」の項を「０」に置き換えたうえで上記演算式（Ｃ）を変形して得られる上記演算式（Ａ）により液位の推定を行い、また「ｈ／Ｈ」の項が上記所定値Ｃ以上のときにはこれを維持したうえで上記演算式（Ｂ）により液位の推定を行うようにしている。
【００２７】
図５を参照して、上述した液位の推定方法を電子制御装置６による処理として具体化した「液位推定処理」の処理手順について説明する。なお、この処理は、電子制御装置６により所定の周期をもって繰り返し実行される。なお、電子制御装置６によるこの液位推定処理が推定手段（第１の推定手段）に相当する。
【００２８】
この一連の処理では、まず、車両の加速度Ｇが所定値Ｇ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、車両の加速度Ｇが所定値Ｇ１未満である場合（ステップＳ１：「ＮＯ」）には液面に波が発生していないものとして、この処理を一旦終了する。一方、車両の加速度Ｇが所定値Ｇ１以上である場合（ステップＳ１：「ＹＥＳ」）には液面に波が発生しているものとして、次に、そのときの液位センサ４の出力信号Ｓから上記伝播時間２Ｔを算出する（ステップＳ２）。次に、上記演算式（Ａ）により液位Ｈ１を算出する（ステップＳ３）。次に、上記演算式（Ｆ）により振幅ｈを算出し（ステップＳ４）、この振幅ｈを上記液位Ｈ１で除した値、すなわち「ｈ／Ｈ１」が所定値Ｃ（Ｃ＜１）未満であるか否かを判断する（ステップＳ５）。
【００２９】
そしてこの結果、この除算値ｈ／Ｈ１が所定値Ｃ未満である場合（ステップＳ５：「ＹＥＳ」）には、図４（ａ）に示されるように、上記演算式（Ａ）により算出される液位Ｈ１に対して振幅ｈが無視できるほど小さいものとして、上記演算式（Ａ）により算出された液位Ｈ１を最終的な液位Ｈとして（ステップ６）、本推定処理を一旦終了する。
【００３０】
一方、先のステップＳ５の判断処理において、除算値「ｈ／Ｈ１」が所定値Ｃ以上である場合（ステップＳ５：「ＮＯ」）には、図４（ｂ）に示されるように、上記演算式（Ａ）により算出される液位Ｈ１に対して振幅ｈが無視できないほど大きいものであるとして、上記演算式（Ｂ）により液位Ｈを算出する（ステップ７）。そして、この算出した液位Ｈ２を最終的な液位Ｈとして（ステップ８）、本推定処理を一旦終了する。
【００３１】
本実施形態にかかる液位推定装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）液位推定装置は、液面に発生した波の伝播速度Ｖに基づいて、液面に波が発生していないときの液位Ｈを推定する推定手段を備えるものとした。このように、液面に発生した波の挙動を積極的に利用した液位Ｈの推定を行っているため、液面に振動が生じたときに液位Ｈを正確に推定することができるようになる。
【００３２】
（２）推定手段は、上記演算式（Ａ）により液位Ｈを算出するものとした。このように、波の伝播速度Ｖ及び重力加速度ｇを把握しさえすれば液位Ｈの推定を行うことが可能となるため、液位Ｈの推定にかかる処理を簡易なものにすることができるようになる。
【００３３】
（３）上記演算式（Ａ）によれば、波が発生していないときの液位Ｈ１に対する実際の波の振幅ｈが大きいときには、これに起因して液位Ｈ１の推定精度が大きく低下することが確認されている。この点、推定手段は、こうした波の振幅ｈが推定精度に及ぼす影響が上記演算式（Ａ）よりも小さくなる上記演算式（Ｂ）により液位Ｈ２の推定を行うものとした。このため、波が発生していないときの液位Ｈに対する実際の波の振幅ｈが大きい場合にあっても液位Ｈを正確に推定することができるようになる。
【００３４】
（４）推定手段は、上記演算式（Ｃ）の「ｈ／Ｈ」の項が上記所定値Ｃ未満のとき、すなわち「ｈ／Ｈ」の項を「０」とみなして上記演算式（Ａ）による液位Ｈ１の推定を行ってもその精度に大きな影響がないときには、同式（Ａ）により液位Ｈ１を算出し、また「ｈ／Ｈ」の項を無視することのできないときには上記演算式（Ｂ）により液位Ｈ２を算出するものとした。このため、上記演算式（Ａ）のみにより液位Ｈ１の推定を行うときに比べて推定精度を高めることができるようになる。
【００３５】
（５）推定手段は、上記演算式（Ｄ）により波の伝播速度Ｖを算出するものとした。これにより、燃料タンク２の代表長さＬ及び伝播時間Ｔを把握しさえすれば波の伝播速度Ｖを算出することが可能となるため、波の伝播速度Ｖの算出にかかる処理を簡易なものにすることができるようになる。なお、燃料タンク２の代表長さＬはタンク２固有のものであり、これを予め設定すれば、液位Ｈの推定に際してモニタする必要のあるパラメータは伝播時間Ｔのみとなり、これによって波の伝播速度Ｖの算出にかかる処理をより簡易なものにすることができるようになる。
【００３６】
（６）推定手段は、実際の液位に応じた信号を出力する液位センサ４からの出力信号Ｓに基づいて液面に発生した波の２周期を算出し、これを伝播時間２Ｔとし、これに併せて代表長さＬを２倍し、これら伝播時間２Ｔ及び代表長さ２Ｌを上記演算式（Ｄ）に適用して波の伝播速度Ｖを算出するものとした。これにより、液面の波の１周期を伝播時間Ｔとし、同伝播時間Ｔと代表長さＬとに基づいて波の伝播速度Ｖを算出するものと比較して、液面の波の１周期である伝播時間Ｔのばらつきの影響が小さくなるため、波の伝播時間Ｔひいては液位Ｈをより正確に推定することができるようになる。
【００３７】
（７）従来の液位推定装置としては、液位を正確に把握するために、液位センサ４の出力信号Ｓをなまし処理するようにしたものも提案されている。しかし、こうした推定装置によれば、それぞれ異なるタイミングで行われた液位の推定による複数の推定結果について、その推定精度が波の振幅の変動の影響を受けて大きく異なることもあるため、推定精度の信頼性に過度のばらつきが生じることが避けられないものとなる。
【００３８】
ここで、上記従来の液体推定装置により２回の液位推定が行われた場合を想定する。この２回の推定について、最初の推定を第１の推定とし、次の推定を第２の推定とする。また第２の推定は、第１の推定よりも波の振幅が十分に大きい期間において得られた液位センサ４の出力信号Ｓに基づいて行われたものとする。
【００３９】
上記想定した状況によれば、第１の推定により得られた推定結果である液位Ｘ１について、その推定精度（液面に波が発生していないときの液位Ｈからの乖離度合を示すもの）を基準精度としたとき、第２の推定により得られた推定結果である液位Ｘ２について、その推定精度のレベルは波の振幅の影響を上記基準精度よりも過度に大きく受けたものとなる。
【００４０】
一方で、上述したような推定精度のばらつきを極力小さなものとするうえで、例えば液位センサ４による液位のサンプリング期間を十分に大きく設定することも考えられるが、この場合には推定精度の維持と引き替えに１回の推定に必要となる時間の増大が避けられないものとなる。
【００４１】
このように、上記推定装置によれば、推定精度のレベルを極力一定に維持することと、１回の推定に必要となる時間を小さなものに設定することとの両立を図ることが困難となる。
【００４２】
これに対して本実施形態の液位推定装置では、液位センサ４の出力信号Ｓにより波の２周期２Ｔを算出し、これに基づいて液位Ｈを推定するようにしているため、波の振幅の変動度合が大きい状況においてもこれに起因して推定精度のばらつきが増大することが抑制される。また、車両の走行時に発生する液面の波の２周期２Ｔは比較的短いものとなるため、液位の１回の推定に必要となる時間もこれに応じて短くなる。すなわち、推定精度を極力一定に維持することと、１回の推定に必要となる時間を短くすることとの両立を図ることができるようになる。
【００４３】
＜第２実施形態＞
図６及び図７を参照して、本発明にかかる液位推定装置の第２実施形態について説明する。
【００４４】
本実施形態は、先の第１実施形態に対して主に次の変更を加えたものとなっている。すなわち、液位センサ４とは別に、液面に応じた信号を出力する液位センサ５を備え、電子制御装置６は先の「液位推定処理」とは別途の処理である「なまし推定処理」においてその出力信号Ｘをなまし処理し、これによって液面に波が発生していないときの液位Ｈｂを推定する。
【００４５】
そして、第１の推定手段としての「液位推定処理」による液位の推定値Ｈａと、第２の推定手段としての「なまし推定処理」による液位の推定値Ｈｂとの乖離度合が所定の度合よりも大きいことに基づいて、液位センサ４及びその周辺装置及び液位センサ５及びその周辺装置をはじめとした当該液位推定装置のいずれかの部位に異常が生じている旨判定する。なお、本実施形態では、「なまし推定処理」により推定される液位Ｈｂを運転者に報知する燃料タンク２の液位とし、「液位推定処理」により推定される液位Ｈａは上記異常判定にのみ用いるものとしている。
【００４６】
図６に示されるように、燃料タンク２の内部には、実際の液位に応じた信号Ｘを出力する液位センサ５が設けられている。液位センサ５も液位センサ４と同様に、液面に浮揚するフロート５２を備えており、同フロート５２の鉛直方向の位置に応じた信号すなわち液位に応じた信号を出力する。
【００４７】
電子制御装置６は、「液位推定処理」と「なまし推定処理」とを並行して実行し、後者においては液位センサ５の出力信号Ｘをなまし処理し、すなわち出力信号Ｘを所定の期間にわたりサンプリングしてそれら複数の出力信号Ｘの平均値を算出することにより液位を推定する。また、上記各処理に併せて「異常判定処理」を実行し、この処理においては「液位推定処理」による液位の推定値Ｈａと「なまし推定処理」による液位の推定値Ｈｂとを比較し、この結果に基づいて当該推定装置に異常が生じているか否かを判定する。
【００４８】
図７を参照して「異常判定処理」の具体的な処理手順について説明する。この処理は、電子制御装置６によって所定の周期をもって繰り返し実行される。
この一連の処理では、まず、「液位推定処理」により推定されたそのときの液位Ｈａを読み込む（ステップＳ１１）。次に、「なまし推定処理」により推定されたそのときの液位Ｈｂを読み込む（ステップＳ１２）。次に、「液位推定処理」による推定値Ｈａと「なまし推定処理」による推定値Ｈｂとの差の絶対値｜Ｈａ−Ｈｂ｜が予め設定された判定値Ｄよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１３）。
【００４９】
そしてこの結果、上記絶対値｜Ｈａ−Ｈｂ｜が予め設定された判定値Ｄよりも大きい場合（ステップＳ１３：「ＹＥＳ」）には、当該装置に異常が生じている旨判定して、本異常判定処理を一旦終了する。一方、ステップＳ１３の判断処理において、上記絶対値｜Ｈａ−Ｈｂ｜が予め設定された判定値Ｄ以下である場合（ステップＳ１３：「ＮＯ」）には、当該装置に格別の異常は生じていない旨判定して、本異常判定処理を一旦終了する。
【００５０】
本実施形態にかかる液位推定装置によれば、上記第１実施形態の効果（１）〜（７）に加えて、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（８）「液位推定処理」による液位の推定値Ｈａと「なまし推定処理」による液位の推定値Ｈｂとの乖離度合である差の絶対値｜Ｈａ−Ｈｂ｜が所定の判定値Ｄよりも大きいことに基づいて、当該推定装置のいずれかの部位に異常が生じている旨判定するものとした。液位推定装置が正常であるときには、それぞれの推定処理による液位の推定値Ｈａ，Ｈｂは近い値を示すため、それぞれの推定処理による推定値Ｈａ，Ｈｂの差の絶対値｜Ｈａ−Ｈｂ｜が所定の判定値Ｄよりも大きいときにはこれをもって液位推定装置のいずれかの部位に異常が生じている旨判定することができる。
【００５１】
（９）第２の推定手段である「なまし推定処理」は、第１の推定手段である「液位推定処理」とは異なる手法により液位の推定を行うものとした。これにより、当該推定装置のいずれかの部位に異常が生じているときには、これが「液位推定処理」による推定値Ｈａと「なまし推定処理」による推定値Ｈｂとのずれとしてより顕著に反映されるようになる。従って、第１の推定手段及び第２の推定手段が同一の手法により液位の推定を行うものと比較して、当該装置の異常をより的確に判定することができるようになる。
【００５２】
＜その他の実施形態＞
なお、本発明にかかる液位推定装置の実施態様は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００５３】
・上記第２実施形態では、「液位推定処理」の役割を、当該液位推定装置に異常が生じていることを判定するものに設定し、同処理による液位Ｈａは燃料タンク２の燃料の残量を運転者に報知するためのものとして用いない構成としたが、「液位推定処理」の役割を例えば次のように変更することもできる。すなわち、車両の走行時に「液位推定処理」及び「なまし推定処理」による液位推定を並行して実行し、これらによる液位の推定結果を加味して最終的な液位の推定値を算出し、これに基づいて燃料タンク２内の燃料の残量を運転者に報知することもできる。またあるいは、「液位推定処理」及び「なまし推定処理」による推定結果のいずれか一方を選択し、これに基づいて燃料タンク２内の燃料の残量を運転者に報知することもできる。
【００５４】
・上記第２実施形態にさらに以下の構成を採用することもできる。すなわち、「液位推定処理」は、液面に生じる波の挙動を積極的に利用して液位の推定を行うものであること、及び「なまし推定処理」は、液面に波が発生していないときに最も正確に液位を推定することができるものであることの双方に鑑み、燃料タンク２の振動態様に応じてそのときどきに液位Ｈの推定に用いる推定処理を切り替えることもできる。換言すると、推定または検出した燃料タンク２の振動態様に基づいて、「液位推定処理」と「なまし推定処理」とのいずれを用いればより高い推定精度を確保できるかについて判定し、この判定結果に応じてそのときどきにいずれか一方のみの推定処理を通じて液位の推定を行うこともできる。
【００５５】
より具体的には、車両の走行状態に基づいて燃料タンク２に過度に大きな振動が生じているか否かを判定し、すなわち燃料タンク２の振動に起因して「なまし推定処理」による液位の推定精度が許容範囲よりも低いものとなるか否かを判定し、許容判定より低い旨の判定結果が得られたときには「液位推定処理」による液位の推定を行い、許容判定よりも高い旨の判定結果が得られたときには「なまし推定処理」による液位の推定を行うこともできる。
【００５６】
・上記各実施形態では、加速度センサ８により車両の加速度Ｇを検出し、これに基づいて液面に振動が生じているか否かを判断するようにしているが、液面に振動が生じているか否かを判断するための構成はこれに限られるものではない。例えば、液面に生じている振動を直接的に検出するセンサを用いることもできる。
【００５７】
・上記各実施形態では、そのときの液位センサ４の出力信号Ｓの変化態様から上記伝播時間２Ｔを直接的に算出するようにしているが、これに代えて、液位センサ４からの出力信号Ｓを周波数解析して固有振動数Ｆを算出し、その上で、下記演算式（Ｅ）により伝播時間Ｔを間接的に算出するようにしてもよい。
Ｔ＝１／Ｆ …（Ｅ）
ここで、液面に発生する波が複数の振動成分を含むものである場合には、最も大きい振動成分からなる波の固有振動数Ｆを採用すればよい。これにより、液面に生じる波が複数の振動成分を含む波であることに起因して液面の波の伝播時間Ｔを正確に算出することが困難な状況においても、これを正確に算出することができる。従って、複数の振動成分を含む波が生じたときに液位Ｈを正確に推定することができるようになる。
【００５８】
・上記各実施形態では、液位センサ４からの出力信号Ｓに基づいて液面に発生した波の２周期を算出し、これを伝播時間２Ｔとしているが、これに代えて、波のＮ周期（Ｎは３以上の整数）を算出し、これを伝播時間３Ｔとしてもよい。また、これに代えて、波の１周期を算出し、これを伝播時間Ｔとしてもよい。
【００５９】
・上記各実施形態では、液面に浮揚するフロート４２，５２の鉛直方向の位置、すなわち液位に応じた信号を出力する液位センサ４，５について例示しているが、液位センサはこれに限られるものではなく、他に例えば、超音波や光波を利用して液面に接触することなく液位を検出するものなどに変更することも可能である。
【００６０】
・上記第１実施形態では、燃料タンク２の代表長さＬと波の伝播時間Ｔとを上記演算式（Ｄ）に適用することより、波の伝播速度Ｖを間接的に算出するようにしているが、これとは異なる手法により波の伝播速度Ｖを検出するようにしてもよい。
【００６１】
・上記各実施形態では、上記関係式（Ｇ）が満たされるときには上記演算式（Ａ）による液位Ｈ１を最終的な液位Ｈとし、上記関係式（Ｇ）が満たされないときには上記演算式（Ｂ）による液位Ｈ２を最終的な液位とする推定態様を採用したが、これに代えて、上記関係式（Ｇ）を満たすか否かに拘わらず、常に、上記演算式（Ｂ）による液位Ｈ２を最終的な液位Ｈとする推定態様に変更することもできる。
【００６２】
・上記各実施形態では、上記演算式（Ａ）及び上記演算式（Ｂ）のいずれか一方により波が発生していないときの液位Ｈを推定するようにしているが、液位の推定方法はこれに限られるものではない。要するに、液面に発生した波の伝播速度Ｖに基づいて、液面に波が発生していないときの液位を推定する方法であればその具体的な態様は適宜変更することができる。
【００６３】
・上記各実施形態では、直方体形状の燃料タンク２について例示しているが、燃料タンクの形状はこれに限られるものではなく、他に例えば円柱形状などこれを任意の形状に変更することも可能である。
【００６４】
・上記各実施形態では、液面に浮揚するフロート４２，５２の鉛直方向の位置、すなわち液位に応じた信号を出力する液位センサ４，５について例示しているが、液位の検出方法はこれに限られるものではなく、他に例えば、超音波や光波を利用して液面に接触することなく液位を検出するものなどに変更することも可能である。
【００６５】
・上記各実施形態では、本発明の液位推定装置を車載内燃機関の燃料タンク２に貯留される燃料の液位を推定する液位推定装置に具体化したものについて例示しているが、本発明の液位推定装置の適用対象は燃料タンク２に貯留される燃料の液位に限られるものではなく、液体の貯留される容器の底面から液面までの距離である液位であればこれを任意に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる液位検出装置の概略構成を示す模式図。
【図２】同実施形態の液位検出装置について、液面に波が発生しているときのフロート及び波の様子を示す模式図。
【図３】同実施形態の液検出装置について、センサによる出力信号の時間変化の一例を示すタイムチャート。
【図４】同実施形態の液位検出装置について、液面に波が発生しているときのフロート及び波の様子を示す模式図であって、（ａ）振幅と比較して液位が大きいときの模式図、及び（ｂ）振幅と比較して液位が小さいときの模式図。
【図５】同実施形態の液位検出装置による液位推定処理について、その具体的な処理手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる液位検出装置の概略構成を示した模式図。
【図７】同実施形態の液位検出装置による異常判定処理について、その具体的な処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６７】
２…燃料タンク、４，５…液位センサ、４２，５２…フロート、６…電子制御装置、８…加速度センサ。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体の貯留される容器の底面から液面までの距離である液位について、これを推定する液位推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液位推定装置では、液位に応じた電圧を出力する液位センサにより液位を検出するようにしている。なお、その他の液位推定装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
【特許文献１】特開２０００−６５６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の装置によれば、液面に振動が生じた場合にはセンサの出力値がこれに応じて変動するため、正確な液位を推定することが困難となる。すなわち、センサによる液位の検出対象となる液面の振動の振幅が増大した場合には、本来の液位、すなわち振動が生じていないときの液位に応じた電圧よりも大きな電圧が出力されるため、検出される液位も本来の液位よりも高いものとなる。
【０００４】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液面に振動が生じたときに液位を正確に推定することのできる液位推定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、液体の貯留される容器の底面から液面までの距離である液位について、これを推定する液位推定装置において、液面に発生した波の伝播速度に基づいて、液面に波が発生していないときの液位を推定する推定手段を備えることをその要旨としている。
【０００６】
上記発明によれば、液面に発生した波の挙動を積極的に利用した液位の推定を行っているため、液面に振動が発生したときに液位を正確に推定することができるようになる。
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、波の伝播速度を「Ｖ」とし、重力加速度を「ｇ」とし、波が発生していないときの液位を「Ｈ」として、下記演算式（Ａ）により液位を算出することをその要旨としている。
Ｈ＝Ｖ２ ／ｇ …（Ａ）
上記発明によれば、波の伝播速度及び重力加速度を把握しさえすれば液位の推定を行うことが可能となるため、液位の推定にかかる処理を簡易なものにすることができるようになる。
【０００７】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、波の伝播速度を「Ｖ」とし、波の振幅を「ｈ」とし、重力加速度を「ｇ」とし、波が発生していないときの液位を「Ｈ」として、下記演算式（Ｂ）により液位を算出することをその要旨としている。
Ｈ＝（Ｖ２ ／ｇ）−ｈ …（Ｂ）
上記演算式（Ａ）によれば、波が発生していないときの液位に対する実際の波の振幅が大きいときには、これに起因して液位の推定精度が大きく低下することが確認されている。この点、上記発明ではこうした波の振幅が推定精度に及ぼす影響が上記演算式（Ａ）よりも小さくなる上記演算式（Ｂ）により液位の推定を行うようにしているため、波が発生していないときの液位に対する実際の波の振幅が大きい場合にあっても液位を正確に推定することができるようになる。
【０００８】
（４）請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、波の伝播速度を「Ｖ」とし、波の振幅を「ｈ」とし、重力加速度を「ｇ」とし、波が発生していないときの液位を「Ｈ」として、まずは下記演算式（Ａ）により液位を算出し、
Ｈ＝Ｖ２ ／ｇ …（Ａ）
次に、ここで算出した「Ｈ」を用いて、下記演算式（Ｃ）の「ｈ／Ｈ」の項が「１」よりも小さな値として設定される所定値未満か否かを判定し、
Ｖ＝（Ｈ・ｇ（１＋ｈ／Ｈ））１／２ …（Ｃ）
この判定により所定値未満である旨の結果が得られるときには前記演算式（Ａ）による「Ｈ」を最終的な液位の推定値とし、前記判定により所定値以上である旨の結果が得られるときには下記演算式（Ｂ）により「Ｈ」を算出してこれを最終的な液位の推定値とすることをその要旨としている。
Ｈ＝（Ｖ２ ／ｇ）−ｈ …（Ｂ）
ここで上記演算式（Ｃ）は、波の伝播速度と液位との関係を示す演算式としての基本的なものであって、上記演算式（Ｂ）はこれを変形して左辺に液位のみを存在させたものに相当し、また上記演算式（Ａ）は「ｈ／Ｈ」の項を「０」に置き換えたうえでこれを変形して左辺に液位のみを存在させたものに相当する。そして上記発明では、「ｈ／Ｈ」の項が上記所定値未満のとき、すなわち「ｈ／Ｈ」の項を「０」とみなして上記演算式（Ａ）による液位の推定を行ってもその精度に大きな影響がないときには、同式（Ａ）により液位を算出し、また「ｈ／Ｈ」の項を無視することのできないときには上記演算式（Ｂ）により液位を算出するようにしているため、上記演算式（Ａ）のみにより液位の推定を行うときに比べて推定精度を高めることができるようになる。
【０００９】
（５）請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、前記容器の代表長さを「Ｌ」とし、液面の波がこの代表長さを伝播するために要する時間である伝播時間を「Ｔ」として、下記演算式（Ｄ）により前記波の伝播速度を算出することをその要旨としている。
Ｖ＝Ｌ／Ｔ …（Ｄ）
上記発明によれば、容器の代表長さ及び伝播時間を把握しさえすれば波の伝播速度を算出することが可能となるため、波の伝播速度の算出にかかる処理を簡易なものにすることができるようになる。なお、容器の代表長さは容器固有のものであり、これを予め設定すれば、液位の推定に際してモニタする必要のあるパラメータは伝播時間のみとなり、これによって波の伝播速度の算出にかかる処理をより簡易なものにすることができるようになる。
【００１０】
（６）請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、実際の液位に応じた信号を出力するセンサからの出力信号に基づいて液面に発生した波の１周期を算出し、これを前記伝播時間とすることをその要旨としている。
【００１１】
（７）請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、実際の液位に応じた信号を出力するセンサからの出力信号に基づいて液面に発生した波のＮ周期（Ｎは２以上の整数）を算出し、これを前記伝播時間とし、これに併せて前記代表長さをＮ倍し、これら伝播時間及び代表長さを前記演算式（Ｄ）に適用して前記波の伝播速度を算出することをその要旨としている。
【００１２】
上記発明によれば、液面に発生した波のＮ周期を算出し、これを伝播時間とし、これに併せて代表長さを上記Ｎ倍し、これら伝播時間及び代表長さを上記演算式（Ｄ）に適用して波の伝播速度を算出している。このため、請求項６に記載の発明、すなわち液面の波の１周期を伝播時間とし、同伝播時間と代表長さとに基づいて波の伝播速度を算出するものと比較して、液面の波の１周期である伝播時間のばらつきの影響が小さくなるため、波の伝播時間ひいては液位をより正確に推定することができるようになる。
【００１３】
（８）請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の液位推定装置において、前記推定手段は、複数の振動成分を含む波について最も大きい振動成分からなる波の固有振動数を「Ｆ」とし、実際の液位に応じた信号を出力するセンサからの出力信号を周波数解析して前記固有振動数を算出し、そのうえで下記演算式（Ｅ）により前記伝播時間を算出することをその要旨としている。
Ｔ＝１／Ｆ …（Ｅ）
上記発明によれば、実際の液位に応じた信号を出力するセンサからの出力信号を周波数解析し、複数の振動成分を含む波について最も大きい振動成分からなる波の固有振動数を算出し、そのうえでこの固有振動数の逆数により波の伝播時間を算出している。このため、液面に生じる波が複数の振動成分を含む波であることに起因して液面の波の伝播時間を正確に算出することが困難な状況においても、これを正確に算出することができる。従って、複数の振動成分を含む波が生じたときに液位を正確に推定することができるようになる。
【００１４】
（９）請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の液位推定装置において、前記推定手段を第１の推定手段とし、この推定手段による液位の推定とは別に、液面に波が発生していないときの液位の推定を行う第２の推定手段をさらに備えることをその要旨としている。
【００１５】
（１０）請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の液位推定装置において、前記第１の推定手段による液位の推定値と前記第２の推定手段による液位の推定値との乖離度合が所定の度合よりも大きいことに基づいて、当該推定装置に異常が生じている旨判定することをその要旨としている。
【００１６】
液位推定装置が正常であるときには、それぞれの推定手段による液位の推定値は近い値を示すため、それぞれの推定手段による推定値の乖離度合が所定の度合よりも大きいときにはこれをもって液位推定装置のいずれかの部位に異常が生じている旨判定することができる。
【００１７】
（１１）請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０に記載の液位推定装置において、前記第２の推定手段は、前記第１の推定手段とは異なる手法により液位の推定を行うことをその要旨としている。
【００１８】
上記発明によれば、第１の推定手段と第２の推定手段とが異なる手法により液位の推定を行うため、当該推定装置のいずれかの部位に異常が生じているときには、これが第１の推定手段による推定値と第２の推定手段による推定値とのずれとしてより顕著に反映されるようになる。従って、第１の推定手段及び第２の推定手段が同一の手法により液位の推定を行うものと比較して、当該装置の異常をより的確に判定することができるようになる。
【００１９】
（１２）請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の液位推定装置において、前記第２の推定手段は、液位を検出するセンサの出力信号をなまし処理して液位を推定することをその要旨としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１〜図５を参照して、本発明にかかる液位推定装置を車載内燃機関の燃料タンクの液位推定装置として具体介した第１実施形態について説明する。
【００２１】
図１に示すように、車両には燃料タンク２、及びこのタンク２内の燃料の液位、すなわち燃料タンク２の底面から燃料の液面までの距離を推定する電子制御装置６、及び車両の加速度Ｇに応じた信号を出力する加速度センサ８が設けられている。
【００２２】
燃料タンク２は直方体形状をなし、その長手方向が車両の前後方向に一致するように設けられている。ここで、燃料タンク２における車両の前後方向の長さを「代表長さＬ」とする。また、燃料タンク２の内部には、実際の液位に応じた信号を出力する液位センサ４が設けられている。液位センサ４は、液面に浮揚するフロート４２を備えており、同フロート４２の鉛直方向の位置に応じた信号、すなわち液位に応じた信号を出力する。
【００２３】
電子制御装置６は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、タイマカウンタ、入力インターフェース及び出力インターフェース等を備えたマイクロコンピュータを中心に構成されている。
【００２４】
そして、液位センサ４の出力信号Ｓに基づいて液面に発生した波の伝播速度Ｖを算出し、同伝播速度Ｖに基づいて、液面に波が発生していないときの液位Ｈを推定する。
次に、図２〜図４を参照して液位の推定方法の詳細について説明する。なお図２は、液面に波が発生しているときのフロート４２及び波の様子を模式的に示し、また図３は、液位センサ４による出力信号Ｓの時間変化の一例を示している。また図４は、液面に波が発生したときのフロート４２及び波の様子であって、（ａ）は振幅ｈに対して液位Ｈが大きいときの様子を、（ｂ）は振幅ｈに対して液位Ｈが小さいときの様子をそれぞれ示している。
【００２５】
図２に示されるように、車両の前進時において前側に進行する波が液面に発生したとき、波の伝播にともないフロート４２は上下方向に変位するようになる。このため、図３に示されるように、液位センサ４からの出力信号Ｓは、フロート４２の上下方向への変位に応じて所定値Ｓ０、すなわち液面に波が生じていないときの出力信号を中心に最大値Ｓ１から最小値Ｓ２までの間で変動するようになる。
【００２６】
ここで液位の推定に際しては、出力信号が最大値Ｓ１に達したときの時刻を「ｔ１」とし、その後に再び最大値Ｓ１に達したときの時刻を「ｔ２」とし、その後に再び最大値Ｓ１に達したときの時刻を「ｔ３」とするとき、これらのうち時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間、すなわち液面に発生した波の２周期を算出し、これを伝播時間２Ｔとして採用する。また、これに併せて上記代表長さＬを２倍し、この２倍された代表長さ２Ｌ及び上記伝播時間２Ｔを、下記演算式（Ｄ）に適用して波の伝播速度Ｖを算出する。
Ｖ＝Ｌ／Ｔ …（Ｄ）
そして、このように算出された伝播速度Ｖと、重力加速度ｇとを下記演算式（Ａ）に適用して波が発生していないときの液位Ｈを算出する。
Ｈ＝Ｖ２ ／ｇ …（Ａ）
また、図３に示されるように、出力信号Ｓの最小値Ｓ２を検出し、この最小値Ｓ２と上記最大値Ｓ１とを下記演算式（Ｆ）に適用して波の振幅ｈを算出する。
ｈ＝（Ｓ１−Ｓ２）／２…（Ｆ）
ここで、上記演算式（Ａ）により算出される液位Ｈと、上記演算式（Ｆ）により算出される振幅ｈとの関係が、下記関係式（Ｇ）を満たすとき、すなわち実際の液位Ｈと振幅ｈとの関係が図４（ａ）に示される状態にあると推定されるときには、上記演算式（Ａ）により算出される値を最終的な液位Ｈとする。
ｈ／Ｈ＜Ｃ （Ｃ＜１）…（Ｇ）
一方、上記演算式（Ａ）により算出される液位Ｈと、上記演算式（Ｆ）により算出される振幅ｈとの関係が、上記関係式式（Ｇ）を満たさないとき、すなわち実際の液位Ｈと振幅ｈとの関係が図４（ｂ）に示される状態にあると推定されるときには、上記演算式（Ａ）により算出される値に代えて、下記演算式（Ｂ）により算出される値を最終的な液位Ｈとする。
Ｈ＝（Ｖ２ ／ｇ）−ｈ …（Ｂ）
上記関係式（Ｇ）は、下記演算式（Ｃ）における「ｈ／Ｈ」の項が波の伝播速度Ｖに及ぼす影響の大小について判別するものである。なお、上記演算式（Ｂ）は波の伝播速度と液位との関係を示す演算式としての基本的なものである下記演算式（Ｃ）の変形により得られるものである。
Ｖ＝（Ｈ・ｇ（１＋ｈ／Ｈ））１／２ …（Ｃ）
上記演算式（Ｃ）において、上記関係式（Ｇ）が満たされる場合には上記「ｈ／Ｈ」の項が波の伝播速度Ｖ（液面Ｈ）に及ぼす影響が小さく、上記関係式（Ｇ）が満たされない場合には上記「ｈ／Ｈ」の項が波の伝播速度Ｖ（液面Ｈ）に及ぼす影響が大きいものとなる。従って、「ｈ／Ｈ」の項が上記所定値Ｃ未満のときには、「ｈ／Ｈ」の項を「０」に置き換えたうえで上記演算式（Ｃ）を変形して得られる上記演算式（Ａ）により液位の推定を行い、また「ｈ／Ｈ」の項が上記所定値Ｃ以上のときにはこれを維持したうえで上記演算式（Ｂ）により液位の推定を行うようにしている。
【００２７】
図５を参照して、上述した液位の推定方法を電子制御装置６による処理として具体化した「液位推定処理」の処理手順について説明する。なお、この処理は、電子制御装置６により所定の周期をもって繰り返し実行される。なお、電子制御装置６によるこの液位推定処理が推定手段（第１の推定手段）に相当する。
【００２８】
この一連の処理では、まず、車両の加速度Ｇが所定値Ｇ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ１）。ここで、車両の加速度Ｇが所定値Ｇ１未満である場合（ステップＳ１：「ＮＯ」）には液面に波が発生していないものとして、この処理を一旦終了する。一方、車両の加速度Ｇが所定値Ｇ１以上である場合（ステップＳ１：「ＹＥＳ」）には液面に波が発生しているものとして、次に、そのときの液位センサ４の出力信号Ｓから上記伝播時間２Ｔを算出する（ステップＳ２）。次に、上記演算式（Ａ）により液位Ｈ１を算出する（ステップＳ３）。次に、上記演算式（Ｆ）により振幅ｈを算出し（ステップＳ４）、この振幅ｈを上記液位Ｈ１で除した値、すなわち「ｈ／Ｈ１」が所定値Ｃ（Ｃ＜１）未満であるか否かを判断する（ステップＳ５）。
【００２９】
そしてこの結果、この除算値ｈ／Ｈ１が所定値Ｃ未満である場合（ステップＳ５：「ＹＥＳ」）には、図４（ａ）に示されるように、上記演算式（Ａ）により算出される液位Ｈ１に対して振幅ｈが無視できるほど小さいものとして、上記演算式（Ａ）により算出された液位Ｈ１を最終的な液位Ｈとして（ステップ６）、本推定処理を一旦終了する。
【００３０】
一方、先のステップＳ５の判断処理において、除算値「ｈ／Ｈ１」が所定値Ｃ以上である場合（ステップＳ５：「ＮＯ」）には、図４（ｂ）に示されるように、上記演算式（Ａ）により算出される液位Ｈ１に対して振幅ｈが無視できないほど大きいものであるとして、上記演算式（Ｂ）により液位Ｈを算出する（ステップ７）。そして、この算出した液位Ｈ２を最終的な液位Ｈとして（ステップ８）、本推定処理を一旦終了する。
【００３１】
本実施形態にかかる液位推定装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）液位推定装置は、液面に発生した波の伝播速度Ｖに基づいて、液面に波が発生していないときの液位Ｈを推定する推定手段を備えるものとした。このように、液面に発生した波の挙動を積極的に利用した液位Ｈの推定を行っているため、液面に振動が生じたときに液位Ｈを正確に推定することができるようになる。
【００３２】
（２）推定手段は、上記演算式（Ａ）により液位Ｈを算出するものとした。このように、波の伝播速度Ｖ及び重力加速度ｇを把握しさえすれば液位Ｈの推定を行うことが可能となるため、液位Ｈの推定にかかる処理を簡易なものにすることができるようになる。
【００３３】
（３）上記演算式（Ａ）によれば、波が発生していないときの液位Ｈ１に対する実際の波の振幅ｈが大きいときには、これに起因して液位Ｈ１の推定精度が大きく低下することが確認されている。この点、推定手段は、こうした波の振幅ｈが推定精度に及ぼす影響が上記演算式（Ａ）よりも小さくなる上記演算式（Ｂ）により液位Ｈ２の推定を行うものとした。このため、波が発生していないときの液位Ｈに対する実際の波の振幅ｈが大きい場合にあっても液位Ｈを正確に推定することができるようになる。
【００３４】
（４）推定手段は、上記演算式（Ｃ）の「ｈ／Ｈ」の項が上記所定値Ｃ未満のとき、すなわち「ｈ／Ｈ」の項を「０」とみなして上記演算式（Ａ）による液位Ｈ１の推定を行ってもその精度に大きな影響がないときには、同式（Ａ）により液位Ｈ１を算出し、また「ｈ／Ｈ」の項を無視することのできないときには上記演算式（Ｂ）により液位Ｈ２を算出するものとした。このため、上記演算式（Ａ）のみにより液位Ｈ１の推定を行うときに比べて推定精度を高めることができるようになる。
【００３５】
（５）推定手段は、上記演算式（Ｄ）により波の伝播速度Ｖを算出するものとした。これにより、燃料タンク２の代表長さＬ及び伝播時間Ｔを把握しさえすれば波の伝播速度Ｖを算出することが可能となるため、波の伝播速度Ｖの算出にかかる処理を簡易なものにすることができるようになる。なお、燃料タンク２の代表長さＬはタンク２固有のものであり、これを予め設定すれば、液位Ｈの推定に際してモニタする必要のあるパラメータは伝播時間Ｔのみとなり、これによって波の伝播速度Ｖの算出にかかる処理をより簡易なものにすることができるようになる。
【００３６】
（６）推定手段は、実際の液位に応じた信号を出力する液位センサ４からの出力信号Ｓに基づいて液面に発生した波の２周期を算出し、これを伝播時間２Ｔとし、これに併せて代表長さＬを２倍し、これら伝播時間２Ｔ及び代表長さ２Ｌを上記演算式（Ｄ）に適用して波の伝播速度Ｖを算出するものとした。これにより、液面の波の１周期を伝播時間Ｔとし、同伝播時間Ｔと代表長さＬとに基づいて波の伝播速度Ｖを算出するものと比較して、液面の波の１周期である伝播時間Ｔのばらつきの影響が小さくなるため、波の伝播時間Ｔひいては液位Ｈをより正確に推定することができるようになる。
【００３７】
（７）従来の液位推定装置としては、液位を正確に把握するために、液位センサ４の出力信号Ｓをなまし処理するようにしたものも提案されている。しかし、こうした推定装置によれば、それぞれ異なるタイミングで行われた液位の推定による複数の推定結果について、その推定精度が波の振幅の変動の影響を受けて大きく異なることもあるため、推定精度の信頼性に過度のばらつきが生じることが避けられないものとなる。
【００３８】
ここで、上記従来の液体推定装置により２回の液位推定が行われた場合を想定する。この２回の推定について、最初の推定を第１の推定とし、次の推定を第２の推定とする。また第２の推定は、第１の推定よりも波の振幅が十分に大きい期間において得られた液位センサ４の出力信号Ｓに基づいて行われたものとする。
【００３９】
上記想定した状況によれば、第１の推定により得られた推定結果である液位Ｘ１について、その推定精度（液面に波が発生していないときの液位Ｈからの乖離度合を示すもの）を基準精度としたとき、第２の推定により得られた推定結果である液位Ｘ２について、その推定精度のレベルは波の振幅の影響を上記基準精度よりも過度に大きく受けたものとなる。
【００４０】
一方で、上述したような推定精度のばらつきを極力小さなものとするうえで、例えば液位センサ４による液位のサンプリング期間を十分に大きく設定することも考えられるが、この場合には推定精度の維持と引き替えに１回の推定に必要となる時間の増大が避けられないものとなる。
【００４１】
このように、上記推定装置によれば、推定精度のレベルを極力一定に維持することと、１回の推定に必要となる時間を小さなものに設定することとの両立を図ることが困難となる。
【００４２】
これに対して本実施形態の液位推定装置では、液位センサ４の出力信号Ｓにより波の２周期２Ｔを算出し、これに基づいて液位Ｈを推定するようにしているため、波の振幅の変動度合が大きい状況においてもこれに起因して推定精度のばらつきが増大することが抑制される。また、車両の走行時に発生する液面の波の２周期２Ｔは比較的短いものとなるため、液位の１回の推定に必要となる時間もこれに応じて短くなる。すなわち、推定精度を極力一定に維持することと、１回の推定に必要となる時間を短くすることとの両立を図ることができるようになる。
【００４３】
＜第２実施形態＞
図６及び図７を参照して、本発明にかかる液位推定装置の第２実施形態について説明する。
【００４４】
本実施形態は、先の第１実施形態に対して主に次の変更を加えたものとなっている。すなわち、液位センサ４とは別に、液面に応じた信号を出力する液位センサ５を備え、電子制御装置６は先の「液位推定処理」とは別途の処理である「なまし推定処理」においてその出力信号Ｘをなまし処理し、これによって液面に波が発生していないときの液位Ｈｂを推定する。
【００４５】
そして、第１の推定手段としての「液位推定処理」による液位の推定値Ｈａと、第２の推定手段としての「なまし推定処理」による液位の推定値Ｈｂとの乖離度合が所定の度合よりも大きいことに基づいて、液位センサ４及びその周辺装置及び液位センサ５及びその周辺装置をはじめとした当該液位推定装置のいずれかの部位に異常が生じている旨判定する。なお、本実施形態では、「なまし推定処理」により推定される液位Ｈｂを運転者に報知する燃料タンク２の液位とし、「液位推定処理」により推定される液位Ｈａは上記異常判定にのみ用いるものとしている。
【００４６】
図６に示されるように、燃料タンク２の内部には、実際の液位に応じた信号Ｘを出力する液位センサ５が設けられている。液位センサ５も液位センサ４と同様に、液面に浮揚するフロート５２を備えており、同フロート５２の鉛直方向の位置に応じた信号すなわち液位に応じた信号を出力する。
【００４７】
電子制御装置６は、「液位推定処理」と「なまし推定処理」とを並行して実行し、後者においては液位センサ５の出力信号Ｘをなまし処理し、すなわち出力信号Ｘを所定の期間にわたりサンプリングしてそれら複数の出力信号Ｘの平均値を算出することにより液位を推定する。また、上記各処理に併せて「異常判定処理」を実行し、この処理においては「液位推定処理」による液位の推定値Ｈａと「なまし推定処理」による液位の推定値Ｈｂとを比較し、この結果に基づいて当該推定装置に異常が生じているか否かを判定する。
【００４８】
図７を参照して「異常判定処理」の具体的な処理手順について説明する。この処理は、電子制御装置６によって所定の周期をもって繰り返し実行される。
この一連の処理では、まず、「液位推定処理」により推定されたそのときの液位Ｈａを読み込む（ステップＳ１１）。次に、「なまし推定処理」により推定されたそのときの液位Ｈｂを読み込む（ステップＳ１２）。次に、「液位推定処理」による推定値Ｈａと「なまし推定処理」による推定値Ｈｂとの差の絶対値｜Ｈａ−Ｈｂ｜が予め設定された判定値Ｄよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１３）。
【００４９】
そしてこの結果、上記絶対値｜Ｈａ−Ｈｂ｜が予め設定された判定値Ｄよりも大きい場合（ステップＳ１３：「ＹＥＳ」）には、当該装置に異常が生じている旨判定して、本異常判定処理を一旦終了する。一方、ステップＳ１３の判断処理において、上記絶対値｜Ｈａ−Ｈｂ｜が予め設定された判定値Ｄ以下である場合（ステップＳ１３：「ＮＯ」）には、当該装置に格別の異常は生じていない旨判定して、本異常判定処理を一旦終了する。
【００５０】
本実施形態にかかる液位推定装置によれば、上記第１実施形態の効果（１）〜（７）に加えて、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（８）「液位推定処理」による液位の推定値Ｈａと「なまし推定処理」による液位の推定値Ｈｂとの乖離度合である差の絶対値｜Ｈａ−Ｈｂ｜が所定の判定値Ｄよりも大きいことに基づいて、当該推定装置のいずれかの部位に異常が生じている旨判定するものとした。液位推定装置が正常であるときには、それぞれの推定処理による液位の推定値Ｈａ，Ｈｂは近い値を示すため、それぞれの推定処理による推定値Ｈａ，Ｈｂの差の絶対値｜Ｈａ−Ｈｂ｜が所定の判定値Ｄよりも大きいときにはこれをもって液位推定装置のいずれかの部位に異常が生じている旨判定することができる。
【００５１】
（９）第２の推定手段である「なまし推定処理」は、第１の推定手段である「液位推定処理」とは異なる手法により液位の推定を行うものとした。これにより、当該推定装置のいずれかの部位に異常が生じているときには、これが「液位推定処理」による推定値Ｈａと「なまし推定処理」による推定値Ｈｂとのずれとしてより顕著に反映されるようになる。従って、第１の推定手段及び第２の推定手段が同一の手法により液位の推定を行うものと比較して、当該装置の異常をより的確に判定することができるようになる。
【００５２】
＜その他の実施形態＞
なお、本発明にかかる液位推定装置の実施態様は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００５３】
・上記第２実施形態では、「液位推定処理」の役割を、当該液位推定装置に異常が生じていることを判定するものに設定し、同処理による液位Ｈａは燃料タンク２の燃料の残量を運転者に報知するためのものとして用いない構成としたが、「液位推定処理」の役割を例えば次のように変更することもできる。すなわち、車両の走行時に「液位推定処理」及び「なまし推定処理」による液位推定を並行して実行し、これらによる液位の推定結果を加味して最終的な液位の推定値を算出し、これに基づいて燃料タンク２内の燃料の残量を運転者に報知することもできる。またあるいは、「液位推定処理」及び「なまし推定処理」による推定結果のいずれか一方を選択し、これに基づいて燃料タンク２内の燃料の残量を運転者に報知することもできる。
【００５４】
・上記第２実施形態にさらに以下の構成を採用することもできる。すなわち、「液位推定処理」は、液面に生じる波の挙動を積極的に利用して液位の推定を行うものであること、及び「なまし推定処理」は、液面に波が発生していないときに最も正確に液位を推定することができるものであることの双方に鑑み、燃料タンク２の振動態様に応じてそのときどきに液位Ｈの推定に用いる推定処理を切り替えることもできる。換言すると、推定または検出した燃料タンク２の振動態様に基づいて、「液位推定処理」と「なまし推定処理」とのいずれを用いればより高い推定精度を確保できるかについて判定し、この判定結果に応じてそのときどきにいずれか一方のみの推定処理を通じて液位の推定を行うこともできる。
【００５５】
より具体的には、車両の走行状態に基づいて燃料タンク２に過度に大きな振動が生じているか否かを判定し、すなわち燃料タンク２の振動に起因して「なまし推定処理」による液位の推定精度が許容範囲よりも低いものとなるか否かを判定し、許容判定より低い旨の判定結果が得られたときには「液位推定処理」による液位の推定を行い、許容判定よりも高い旨の判定結果が得られたときには「なまし推定処理」による液位の推定を行うこともできる。
【００５６】
・上記各実施形態では、加速度センサ８により車両の加速度Ｇを検出し、これに基づいて液面に振動が生じているか否かを判断するようにしているが、液面に振動が生じているか否かを判断するための構成はこれに限られるものではない。例えば、液面に生じている振動を直接的に検出するセンサを用いることもできる。
【００５７】
・上記各実施形態では、そのときの液位センサ４の出力信号Ｓの変化態様から上記伝播時間２Ｔを直接的に算出するようにしているが、これに代えて、液位センサ４からの出力信号Ｓを周波数解析して固有振動数Ｆを算出し、その上で、下記演算式（Ｅ）により伝播時間Ｔを間接的に算出するようにしてもよい。
Ｔ＝１／Ｆ …（Ｅ）
ここで、液面に発生する波が複数の振動成分を含むものである場合には、最も大きい振動成分からなる波の固有振動数Ｆを採用すればよい。これにより、液面に生じる波が複数の振動成分を含む波であることに起因して液面の波の伝播時間Ｔを正確に算出することが困難な状況においても、これを正確に算出することができる。従って、複数の振動成分を含む波が生じたときに液位Ｈを正確に推定することができるようになる。
【００５８】
・上記各実施形態では、液位センサ４からの出力信号Ｓに基づいて液面に発生した波の２周期を算出し、これを伝播時間２Ｔとしているが、これに代えて、波のＮ周期（Ｎは３以上の整数）を算出し、これを伝播時間３Ｔとしてもよい。また、これに代えて、波の１周期を算出し、これを伝播時間Ｔとしてもよい。
【００５９】
・上記各実施形態では、液面に浮揚するフロート４２，５２の鉛直方向の位置、すなわち液位に応じた信号を出力する液位センサ４，５について例示しているが、液位センサはこれに限られるものではなく、他に例えば、超音波や光波を利用して液面に接触することなく液位を検出するものなどに変更することも可能である。
【００６０】
・上記第１実施形態では、燃料タンク２の代表長さＬと波の伝播時間Ｔとを上記演算式（Ｄ）に適用することより、波の伝播速度Ｖを間接的に算出するようにしているが、これとは異なる手法により波の伝播速度Ｖを検出するようにしてもよい。
【００６１】
・上記各実施形態では、上記関係式（Ｇ）が満たされるときには上記演算式（Ａ）による液位Ｈ１を最終的な液位Ｈとし、上記関係式（Ｇ）が満たされないときには上記演算式（Ｂ）による液位Ｈ２を最終的な液位とする推定態様を採用したが、これに代えて、上記関係式（Ｇ）を満たすか否かに拘わらず、常に、上記演算式（Ｂ）による液位Ｈ２を最終的な液位Ｈとする推定態様に変更することもできる。
【００６２】
・上記各実施形態では、上記演算式（Ａ）及び上記演算式（Ｂ）のいずれか一方により波が発生していないときの液位Ｈを推定するようにしているが、液位の推定方法はこれに限られるものではない。要するに、液面に発生した波の伝播速度Ｖに基づいて、液面に波が発生していないときの液位を推定する方法であればその具体的な態様は適宜変更することができる。
【００６３】
・上記各実施形態では、直方体形状の燃料タンク２について例示しているが、燃料タンクの形状はこれに限られるものではなく、他に例えば円柱形状などこれを任意の形状に変更することも可能である。
【００６４】
・上記各実施形態では、液面に浮揚するフロート４２，５２の鉛直方向の位置、すなわち液位に応じた信号を出力する液位センサ４，５について例示しているが、液位の検出方法はこれに限られるものではなく、他に例えば、超音波や光波を利用して液面に接触することなく液位を検出するものなどに変更することも可能である。
【００６５】
・上記各実施形態では、本発明の液位推定装置を車載内燃機関の燃料タンク２に貯留される燃料の液位を推定する液位推定装置に具体化したものについて例示しているが、本発明の液位推定装置の適用対象は燃料タンク２に貯留される燃料の液位に限られるものではなく、液体の貯留される容器の底面から液面までの距離である液位であればこれを任意に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる液位検出装置の概略構成を示す模式図。
【図２】同実施形態の液位検出装置について、液面に波が発生しているときのフロート及び波の様子を示す模式図。
【図３】同実施形態の液検出装置について、センサによる出力信号の時間変化の一例を示すタイムチャート。
【図４】同実施形態の液位検出装置について、液面に波が発生しているときのフロート及び波の様子を示す模式図であって、（ａ）振幅と比較して液位が大きいときの模式図、及び（ｂ）振幅と比較して液位が小さいときの模式図。
【図５】同実施形態の液位検出装置による液位推定処理について、その具体的な処理手順を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる液位検出装置の概略構成を示した模式図。
【図７】同実施形態の液位検出装置による異常判定処理について、その具体的な処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６７】
２…燃料タンク、４，５…液位センサ、４２，５２…フロート、６…電子制御装置、８…加速度センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の貯留される容器の底面から液面までの距離である液位について、これを推定する液位推定装置において、
液面に発生した波の伝播速度に基づいて、液面に波が発生していないときの液位を推定する推定手段を備える
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、波の伝播速度を「Ｖ」とし、重力加速度を「ｇ」とし、波が発生していないときの液位を「Ｈ」として、下記演算式（Ａ）により液位を算出する
Ｈ＝Ｖ２ ／ｇ …（Ａ）
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、波の伝播速度を「Ｖ」とし、波の振幅を「ｈ」とし、重力加速度を「ｇ」とし、波が発生していないときの液位を「Ｈ」として、下記演算式（Ｂ）により液位を算出する
Ｈ＝（Ｖ２ ／ｇ）−ｈ …（Ｂ）
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、波の伝播速度を「Ｖ」とし、波の振幅を「ｈ」とし、重力加速度を「ｇ」とし、波が発生していないときの液位を「Ｈ」として、まずは下記演算式（Ａ）により液位を算出し、
Ｈ＝Ｖ２ ／ｇ …（Ａ）
次に、ここで算出した「Ｈ」を用いて、下記演算式（Ｃ）の「ｈ／Ｈ」の項が「１」よりも小さな値として設定される所定値未満か否かを判定し、
Ｖ＝（Ｈ・ｇ（１＋ｈ／Ｈ））１／２ …（Ｃ）
この判定により所定値未満である旨の結果が得られるときには前記演算式（Ａ）による「Ｈ」を最終的な液位の推定値とし、前記判定により所定値以上である旨の結果が得られるときには下記演算式（Ｂ）により「Ｈ」を算出してこれを最終的な液位の推定値とする
Ｈ＝（Ｖ２ ／ｇ）−ｈ …（Ｂ）
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、前記容器の代表長さを「Ｌ」とし、液面の波がこの代表長さを伝播するために要する時間である伝播時間を「Ｔ」として、下記演算式（Ｄ）により前記波の伝播速度を算出する
Ｖ＝Ｌ／Ｔ …（Ｄ）
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、実際の液位に応じた信号を出力するセンサからの出力信号に基づいて液面に発生した波の１周期を算出し、これを前記伝播時間とする
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項７】
請求項５に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、実際の液位に応じた信号を出力するセンサからの出力信号に基づいて液面に発生した波のＮ周期（Ｎは２以上の整数）を算出し、これを前記伝播時間とし、これに併せて前記代表長さをＮ倍し、これら伝播時間及び代表長さを前記演算式（Ｄ）に適用して前記波の伝播速度を算出する
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項８】
請求項５に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、複数の振動成分を含む波において最も大きい振動成分からなる波の固有振動数を「Ｆ」とし、実際の液位を検出するセンサからの出力信号を周波数解析して前記固有振動数を算出し、そのうえで下記演算式（Ｅ）により前記伝播時間を算出する
Ｔ＝１／Ｆ …（Ｅ）
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液位推定装置において、
前記推定手段を第１の推定手段とし、この推定手段による液位の推定とは別に、液面に波が発生していないときの液位の推定を行う第２の推定手段をさらに備える
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の液位推定装置において、
前記第１の推定手段による液位の推定値と前記第２の推定手段による液位の推定値との乖離度合が所定の度合よりも大きいことに基づいて、当該推定装置に異常が生じている旨判定する
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の液位推定装置において、
前記第２の推定手段は、前記第１の推定手段とは異なる手法により液位の推定を行う
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の液位推定装置において、
前記第２の推定手段は、液位を検出するセンサの出力信号をなまし処理して液位を推定する
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項１】
液体の貯留される容器の底面から液面までの距離である液位について、これを推定する液位推定装置において、
液面に発生した波の伝播速度に基づいて、液面に波が発生していないときの液位を推定する推定手段を備える
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、波の伝播速度を「Ｖ」とし、重力加速度を「ｇ」とし、波が発生していないときの液位を「Ｈ」として、下記演算式（Ａ）により液位を算出する
Ｈ＝Ｖ２ ／ｇ …（Ａ）
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、波の伝播速度を「Ｖ」とし、波の振幅を「ｈ」とし、重力加速度を「ｇ」とし、波が発生していないときの液位を「Ｈ」として、下記演算式（Ｂ）により液位を算出する
Ｈ＝（Ｖ２ ／ｇ）−ｈ …（Ｂ）
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、波の伝播速度を「Ｖ」とし、波の振幅を「ｈ」とし、重力加速度を「ｇ」とし、波が発生していないときの液位を「Ｈ」として、まずは下記演算式（Ａ）により液位を算出し、
Ｈ＝Ｖ２ ／ｇ …（Ａ）
次に、ここで算出した「Ｈ」を用いて、下記演算式（Ｃ）の「ｈ／Ｈ」の項が「１」よりも小さな値として設定される所定値未満か否かを判定し、
Ｖ＝（Ｈ・ｇ（１＋ｈ／Ｈ））１／２ …（Ｃ）
この判定により所定値未満である旨の結果が得られるときには前記演算式（Ａ）による「Ｈ」を最終的な液位の推定値とし、前記判定により所定値以上である旨の結果が得られるときには下記演算式（Ｂ）により「Ｈ」を算出してこれを最終的な液位の推定値とする
Ｈ＝（Ｖ２ ／ｇ）−ｈ …（Ｂ）
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、前記容器の代表長さを「Ｌ」とし、液面の波がこの代表長さを伝播するために要する時間である伝播時間を「Ｔ」として、下記演算式（Ｄ）により前記波の伝播速度を算出する
Ｖ＝Ｌ／Ｔ …（Ｄ）
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、実際の液位に応じた信号を出力するセンサからの出力信号に基づいて液面に発生した波の１周期を算出し、これを前記伝播時間とする
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項７】
請求項５に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、実際の液位に応じた信号を出力するセンサからの出力信号に基づいて液面に発生した波のＮ周期（Ｎは２以上の整数）を算出し、これを前記伝播時間とし、これに併せて前記代表長さをＮ倍し、これら伝播時間及び代表長さを前記演算式（Ｄ）に適用して前記波の伝播速度を算出する
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項８】
請求項５に記載の液位推定装置において、
前記推定手段は、複数の振動成分を含む波において最も大きい振動成分からなる波の固有振動数を「Ｆ」とし、実際の液位を検出するセンサからの出力信号を周波数解析して前記固有振動数を算出し、そのうえで下記演算式（Ｅ）により前記伝播時間を算出する
Ｔ＝１／Ｆ …（Ｅ）
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液位推定装置において、
前記推定手段を第１の推定手段とし、この推定手段による液位の推定とは別に、液面に波が発生していないときの液位の推定を行う第２の推定手段をさらに備える
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の液位推定装置において、
前記第１の推定手段による液位の推定値と前記第２の推定手段による液位の推定値との乖離度合が所定の度合よりも大きいことに基づいて、当該推定装置に異常が生じている旨判定する
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の液位推定装置において、
前記第２の推定手段は、前記第１の推定手段とは異なる手法により液位の推定を行う
ことを特徴とする液位推定装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の液位推定装置において、
前記第２の推定手段は、液位を検出するセンサの出力信号をなまし処理して液位を推定する
ことを特徴とする液位推定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１３９２６０（Ｐ２００９−１３９２６０Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１６８５５（Ｐ２００７−３１６８５５）
【出願日】平成１９年１２月７日（２００７．１２．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月７日（２００７．１２．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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