[发明专利]用于燃料箱的电容式液位计

说明书

本发明涉及一种具有电子电路并使用电荷转移方法的用于燃料箱的电容式液位计(capacitive gauge)、以及该电容式液位计作为燃料箱中液位计的应用。

迄今为止，已经提出了许多用于测量箱体中并且尤其是机动车辆的燃料箱中的液位的装置。这些已知装置通常使用液位传感器或液位计来发送表示箱体中燃料液位的信号。

这些液位传感器或液位计中的某些包括测量电容器和参考(参比)电容器，其中测量电容器用于被放置(设置，place)在箱体的整个高度范围内(over)并且被设计成其电容随箱体中的液位而可重复地变化，而所述参考电容器用于定位在箱体的底部以便始终被浸没。

因此，申请WO 01/02817披露了这样一种液位计，其中测量电容器和参考电容器由电子解释电路(电子译码电路，electronicinterpretation circuit)供电(feed)并被连接至该电子解释电路，该电子解释电路包括以某一频率对电容器进行充电和放电的开关、和积分器、比较器以及计数器。在每次充电时，电容器(测量或参考)被升至给定的电压(V)，由该给定的电压得到给定的电量(电荷)(Q＝V·C_测量，其中C_测量是测量电容器的电容)。该电荷被转移至积分器，将该积分器的输出值与预先设定的阈值进行比较。只要积分器的输出值保持小于该阈值，则积分器就通过电容器(测量或参考)继续接收在每次充电时的电量Q＝V·C_测量。当超过该阈值时，积分器放电到标准电容器中，使其升至相同的电压(V)，并且循环重新开始。计数器计算在给定的测量周期(测量时间段，measurementperiod)期间超过阈值时的次数、或n。该次数与被测量的电容(测量或参考电容)成比例。目前，该电容本身或者与箱体中的液位成比例(测量电容)，或者取决于液体的性质(参考电容)，除了所述电容“(在箱体)为空(empty)时”以外。最终获得以下关系：

h＝[n_参考，空/(n_参考-n_参考，空)]·[(n_测量-n_测量，空)/n_测量，空]，

其中，n为由计数器读出的数值，分别是参考电容器(在箱体)为空时的电容(n_参考，空)、参考电容器浸没在燃料中的电容(n_参考)、测量电容器(在箱体)为空时的电容(n_测量，空)以及测量电容器的电容(n_测量)，并且这是针对给定的测量周期而言的(对于更多的细节，参见有关的专利，其在这方面的教导以引用形式并入本申请中)。

已经观察到，当标准电容器的电容接近于“目标”电容器(测量电容器或参考电容器)的电容时，这样的液位计的精度更好。

目前，通常使用的燃料具有从小于3％(对于在欧洲使用的“特级”型燃料)变化至100％(对于特别是在巴西使用的纯乙醇)的乙醇含量。已知水可溶于乙醇中，则这些燃料也可以包含一定量的水。要记住，燃料的介电常数通常具有至少为1.6的数值，乙醇的介电常数通常位于24和25之间，以及水的介电常数通常大于或等于70，现有技术的液位计的测量电容可以在约50pF至2500pF范围的区域(带，band)范围内变化。

上述根据现有技术的液位计的缺点在于以下事实：即测量精度仅对于有限范围的燃料来说是良好的。

本申请设法通过提供一种“通用的(万能的)”电容式液位计来解决这个问题，该电容式液位计可以用来精确地测量箱体中燃料的液位，而与容纳在所述箱体中的燃料的类型无关。

为此目的，本发明涉及一种用于燃料箱的电容式液位计，包括：测量电容器、参考电容器以及至少一个标准电容装置(capacitivedevice)，它们由电子解释电路供电并被连接至该电子解释电路，该电子解释电路包括以某一频率对电容器和电容装置充电和放电的开关；积分器，测量电容器或参考电容器的电荷在被放电到标准电容装置中之前可以被传送和积累至该积分器；比较器，用于将积分器的输出值与阈值进行比较；计数器；以及处理器或计算单元(运算部件，computation unit)，用于根据以下公式计算燃料箱中的液位：

h＝[n_参考，空/(n_参考-n_参考，空)]·[(n_测量-n_测量，空)/n_测量，空]，