阅读说明：本技术 用于车辆的监测液体储罐的液位的设备及方法 (Device and method for monitoring liquid level of liquid storage tank for vehicle ) 是由 朴钟旼 孔珞敬 张承赫 李骐泓 徐永善 于 2018-12-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了用于车辆的监测液体储罐的液位的设备及方法,所述设备能够通过在包括微米螺旋碳纤维(CMC)的电动势放大层处,采用能够使由电极产生的电动势放大的结构,而改善液位传感器的感测灵敏度,并且准确地感测液体的冻结状态,以执行加热功能,从而化解液体的冻结状态。(Disclosed are an apparatus and a method for monitoring a liquid level of a liquid storage tank for a vehicle, which are capable of improving sensing sensitivity of a liquid level sensor by employing a structure capable of amplifying an electromotive force generated by an electrode at an electromotive force amplifying layer including a micro spiral carbon fiber (CMC), and accurately sensing a frozen state of a liquid to perform a heating function, thereby resolving the frozen state of the liquid.)

用于车辆的监测液体储罐的液位的设备及方法

技术领域

本申请涉及一种用于车辆的监测液体储罐的液位的设备，更具体而言涉及这样一种用于监测液体储罐的液位的设备，其能够准确地感测液体储罐中存储的液体的液位，并且通过监测液体的冻结状态来引导加热液体。

背景技术

在车辆中使用各种不同类型的液体，例如用于驱动发动机的燃料、洗涤液、制动液等等，并且改变或者补充各种液体的需要变化。

由于液体消耗，为了改变或者补充液体，使用用于感测液位的方法。

用于感测液体的液位的方法包括：使用具有浮力的杆(块)来感测液位的方法，使用电极杆(electrode rod)来感测液位的方法，使用舌簧开关来感测液位的方法，使用电容位移(capacitive displacement)来感测液位的方法等等。

使用浮力来感测液位的方法是常用方法，如图1A和图1B(现有技术)所示，使用可变电阻器来感测液位，其中，在浮力杆2安装成能够与液体储罐1中的电阻器3接触的状态下，根据液位的变化，由浮力杆2的移动引起电阻器3的触点变化。

如图2A至图2D(现有技术)所示，使用电极杆来感测液位的方法是这样的：在电极杆4在液体储罐的预定位置处布置成彼此间隔开的状态下，当向一对电极杆4施加电压的时候，基于在电极杆4之间经由液体(电导性)流动的电流来感测液位。

使用电容位移来感测液位的方法大致分为使用杆来感测液位的方法和使用电极来感测液位的方法；如图3A和图3B(现有技术)所示，使用杆来感测液位的方法是这样的：在杆5***到液体储罐1中的状态下，使用电容根据与杆5接触的液位的变化而变化的特性来感测液位；如图4A和图4B(现有技术)所示，使用电极来感测液位的方法是这样的：通过将垫片(pad)形状的单个电极6或者多个电极7附接至液体储罐1的外表面，在垫片形状的单个电极6或者多个电极7不直接与液体接触的未接触状态下，使用电容变化的特性来感测液位。

然而，上述传统的感测液位的方法具有的相同的问题在于，当液体储罐中的液体冻结的时候，不能准确地感测液位。

公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景技术的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于车辆的监测液体储罐的液位的设备，其通过在包括微米螺旋碳纤维(CMC)的电动势放大层处，采用能够使由电极产生的电动势放大的结构，能够改善液位传感器的感测灵敏度，并且准确地感测液体的冻结状态，以执行化解液体的冻结状态(即，融化)的加热功能。

在一个方面中，本发明提供一种用于车辆的监测液体储罐的液位的设备，所述设备包括：液位传感器，其包括电极以及涂覆在所述电极的一个表面上的电动势放大层，所述电动势放大层设置成放大由所述电极产生的电动势，所述液位传感器安装在所述液体储罐的内侧或者外侧，信号转换器，其配置成将所述液位传感器的感测值转换为期望的值，以及控制器，其配置成接收所述信号转换器的信号，并且以能够显示的形式输出接收的信号；其中，所述电动势放大层由多个CMC与绝缘浆料混合形成，并且导电地涂覆在所述电极的一个表面上。

在另一个方面中，本发明提供一种用于车辆的监测液体储罐的液位的方法，所述方法包括：在液位传感器安装在所述液体储罐的内侧或者外侧的状态下，由所述液位传感器感测液体的液位，在所述液位传感器中，电动势放大层涂覆在电极的一个表面上；确定由所述液位传感器感测的感测值是感测液体状态下液体的液位的正常值，还是感测冻结状态下液体的液位的异常值；在由所述液位传感器感测的感测值确定为异常值的时候，由控制器驱动用于化解液体的冻结的加热装置；以及在驱动所述加热装置以后，由所述液位传感器感测的感测值确定为正常值的时候，中断所述加热装置的驱动。

下面讨论本发明的其它方面和优选的具体实施方案。

附图说明

现在将参考由所附附图示出的本发明的某些示例性实施方案来详细地描述本发明的以上及其它特征，这些附图在下文中仅以示例的方式给出，因而对本发明是非限制性的，在这些附图中：

图1A至图4B(现有技术)为示出传统的感测液位的方法的示意图；

图5为示出根据本发明的用于车辆的监测液体储罐的液位的设备的框图；

图6A至图6E为示出根据本发明的液位传感器的平面图；

图7为示出根据本发明的液位传感器的安装方法的示意图；

图8A至图8C为示出根据本发明的液位传感器安装在液体储罐内侧的示例的示意图；

图9A至图9C为示出根据本发明的液位传感器安装在液体储罐外侧的示例的示意图；

图10A1至图10B4为示出根据本发明的液位传感器的感测特性的示意图，其中，图10A1至图10A4示出了根据介电常数的变化感测液位，图10B1至图10B4示出了感测液体是否存在；

图11A1至图11B2为示出根据本发明的液位传感器的放大效果的示意图，其中，图11A1和图11B1示出了传统的电容传感器，图11A2和图11B2示出了本发明的CMC电容传感器的CMC放大效果；

图12为示出根据本发明的液位传感器的准确感测的结构的示意图；

图13A和图13B为示出根据本发明的液位传感器的简化感测的结构的示意图；

图14为示出用于执行加热的配置的框图，所述用于执行加热的配置进一步连接至根据本发明的用于监测液位的设备。

图15为示出本发明的用于监测液位的设备的操作控制的示例的流程图；

图16A至图16B2为显示下述示例的曲线图，其中当检测液体(水)和冰的时候，传统的电容传感器输出不同的感测值。

图17A至图17D为示出根据本发明的液位传感器的布置结构的示意图，其中，图17A示出了电极1，图17B示出了电极2，图17C示出了电极3，图17D示出了电极4；

图18A和图18B为显示液体的冻结过程状态与燃料补充状态的比较的曲线图；

图19和图20为示出根据本发明的液位传感器感测液体的冻结状态的原理的视图；以及

图21至图23为示出通过向液位传感器施加高频率，使根据本发明的液位传感器的微米螺旋碳纤维(CMC)产生热量的原理的示意图，其中，图21示出了液位传感器运行的时候，图22示出了加热功能运行的时候。

应当了解，附图不一定是按比例的，而是显示了说明本发明的基本原理的各种优选特征的略微简化的画法。本发明所公开的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

本文所用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本申请。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚的说明。还将理解当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，指明存在所述特征、数值、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其他的特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或其群体。正如本文所述的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有组合。在整个说明书中，除非明确地相反描述，术语“包括”和变化形式例如“包含”或“包括有”应被理解为意指包含所述元件但是不排除任何其它元件。此外，在说明书中描述的术语“单元”，“器件”，“部件”和“模块”意为用于执行至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件组件或者软件组件以及它们的组合来实现。

此外，本发明的控制逻辑可以实施为计算机可读介质上的非瞬态计算机可读介质，其包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光碟(CD)-ROM、磁带、软盘、闪盘驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读介质还可以分布在网络连接的计算机系统上，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(Controller Area Network，CAN)以分布方式存储和执行。

下面将参考所附附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。

图5示出根据本发明的用于车辆的监测液体储罐的液位的设备，附图标记10表示液位传感器，其为一种类型的用于感测液位的电容传感器。

虽然液位传感器的结构和感测方法根据车辆中不同种类的液体的液位的测量而变化，但本发明的液位传感器基本上配置有包括微米螺旋碳纤维(carbon micro coil，CMC)或者纳米螺旋碳纤维(carbon nano coil，CNC)的电容型传感器。

为此，根据本发明的液位传感器10配置成具有电动势放大层14的结构，在电动势放大层14中CMC 16和浆料(paste)18混合，电动势放大层14以预定的厚度涂覆在电极12的一个表面上。

换而言之，液位传感器10配置有形成电容的电极12以及电动势放大层14；电动势放大层14涂覆在电极12的一个表面上，并且配置成放大由电极12产生的电动势。特别地，电动势放大层14由绝缘浆料18与多个CMC 16的混合物制成，用于放大由电极12产生的电动势，并且电动势放大层14涂覆在电极12的一个表面上。

在这种情况下，如图6A至图6E所示，平面形状的液位传感器10可以形成为能够产生电动势的各种形状，例如圆形或四边形垫片、天线形状、Z字形状和梳形形状等。

优选地，具有电极12和电动势放大层14的液位传感器10可以设置为单个传感器或者分成多个通道的多个传感器。

同时，根据本发明的用于监测液位的设备包括信号转换器20和控制器30；所述信号转换器20用于将液位传感器10的感测值转换为期望值的形式；所述控制器30用于接收信号转换器20的转换的期望值，并且以可在显示器等上显示的信号的形式输出转换的期望值。

如图7所示，上述液位传感器10可以安装在能够感测液体储罐40的液位的位置处，例如，液位传感器10可以通过传统的粘合剂安装在液体储罐40的内壁或者外壁处，或者可以***并且布置在液体储罐40内侧。

当根据本发明的液位传感器10安装在液体储罐40内侧的时候，电极12与液体储罐40的内壁紧密接触，同时处于由电动势放大层14的浆料18覆盖并且保护的状态。

优选地，当根据本发明的液位传感器10安装在液体储罐40内侧的时候，涂覆在电极12的一个表面上的电动势放大层14代替电极12与液体直接接触，使得电动势放大层14的浆料18用于保护CMC 16免受液体的影响同时用于保护电极12免受液体的影响，从而可以防止由电极12与液体的直接接触引起的电极12的氧化，以延长电极12的寿命。

优选地，液位传感器10可以与印制电路板(PCB)一起模块化，印制电路板(PCB)包括构成信号转换器20和控制器30的电路部件，以安装在液体储罐40的内侧或者外侧。

优选地，如图8A所示，当液位传感器10安装在液体储罐40内侧的时候，基底(PCB)可以堆叠于并附接至配置有电极12和电动势放大层14的液位传感器10，然后液位传感器10可以安装在液体储罐40的内壁处。可选择地，如图8B所示，基底(PCB)可以堆叠于并且附接至配置有电极12和电动势放大层14的液位传感器10，然后可以通过***到形成在液体储罐40处的孔中，来安装液位传感器10。可选择地，如图8C所示，可以仅将配置有电极12和电动势放大层14的液位传感器10***到液体储罐40中，并且能够以可信号交换的方式将基底(PCB)连接至液位传感器10，使得液位传感器10可以布置在液体储罐40外侧。

另外，如图9A所示，当液位传感器10安装在液体储罐40外侧的时候，基底(PCB)可以堆叠于并且附接至包括电极12和电动势放大层14的液位传感器10，然后可以通过模制或熔合等使液位传感器10安装在液体储罐40的外壁处。可选择地，如图9B所示，配置有电极12和电动势放大层14的液位传感器10可以安装在液体储罐40的外表面的部分处；并且，具有较大面积的基底(PCB)可以堆叠于液位传感器10的外表面，并且可以附接至液位传感器10的外表面。可选择地，如图9C所示，配置有电极12和电动势放大层14的液位传感器10可以附接至液体储罐40的外表面；同样地，基底(PCB)可以与显示器一起模块化，并且可以布置在液位传感器10的侧部分处。

同时，液位传感器10是一种类型的电容型传感器；介电常数和电容值的变化根据电极12的尺寸或者形状相对于液体变化，并且进一步，介电常数和电容值的变化根据各种液体变化。

根据本发明的的液位传感器10可以执行至少两个功能：(1)根据水位，基于水的介电常数的变化来感测水位(参见图10A1至图10A4)，以及(2)感测液体储罐40中的水的存在(参见图10B1至图10B4)。

根据液位传感器10的这种感测特性，可以使用单个的电容传感器或者多个电容传感器作为液位传感器10；并且进一步，液位传感器10可以根据用途(例如精确测量、简化测量和结构特定测量)以各种尺寸和形状制造和使用。

可选择地，根据本发明的液位传感器10可以采用能够产生电动势的任何形状的电极，但是为了改善感测性能，液位传感器10应当配置成包括具有如上所述的CMC 16的电动势放大层14。

同时，如在传统的电容传感器的基本工作中，根据本发明的液位传感器10是电容型传感器，其中电流在电极中流动以产生电动势，并且在物体接近传感器的时候感测电动势的变化。

然而，参考图11A1至图11B2，与传统的电容传感器相比，由于根据本发明的液位传感器10除了电极12之外还包括电动势放大层14(其中CMC 16和浆料18混合)，因此由电极12产生的电动势被放大(实际上，电动势被CMC 16放大)，从而可以改善感测灵敏度。

另外，根据本发明的液位传感器10包括多个传感器，并且沿高度方向以规则的间隔安装在液体储罐40的内侧或者外侧，从而可以改善液位感测的精度。

换而言之，如图12所示，当根据本发明的液位传感器10安装在液体储罐40处的时候，多个液位传感器S1至Sn以规则的间隔安装成列，通过多个液位传感器S1至Sn的每一个来感测电容的变化，并且验证多个液位传感器S1至Sn的每一个的感测值，从而可以提供更准确和高精度的液位感测性能。

另外，根据本发明的液位传感器10可以使用于执行简化的感测功能(低成本传感器)，以通过安装在液体储罐40的低水位位置来提醒液体补充。

例如，如图13A和图13B所示，液位传感器10可以安装在液体储罐40的低水位参考位置处，并且可以用于通过感测到达低水位参考位置的液体来提醒驾驶员。可选择地，液位传感器10可以安装在形成在液体储罐40的底部处的阶梯水平部分或者弯曲部分处，并且可以用于通过感测到达低水位参考位置的液体来提醒驾驶员。

同时，根据本发明的液位传感器10的特征在于，不仅通过感测液位经由显示装置来提醒驾驶员液位，而且还使液体加热控制能够检测液体的冻结状态，从而化解冻结状态，即解冻液体。

为此目的，如图14所示，显示装置31连接至控制器30的输出侧，控制器30经由信号转换器20接收液位传感器10的信号，并且进一步，环境温度传感器33以及加热装置32(其能够融化液体储罐40中的冻结的液体)连接至控制器30的输出侧，以使控制信号能够传输。

例如，当控制器30接收来自液位传感器10的指示液体的冻结状态的信号的时候，控制器30将向显示装置31以及蜂鸣声发送部件34传输信号，以提醒驾驶员，同时，将驱动信号传输至加热装置32，加热装置32能够融化液体并且包括洗涤器喷嘴加热器32-1、软管处安装的加热器32-2和储罐加热器32-3。

在下文中，将描述根据本发明的液位传感器10中的用于感测的液体的冻结状态的配置。

当液位传感器10与冻结的液体一起使用的时候并且当液体保持冷冻状态的时候，发生液位传感器10的工作中的最显著的问题之一，液体不能排出到期望的使用位置，进一步，由液体的冻结状态导致液位传感器10失效。

在这种情况下，由于电容传感器检测液体的介电常数的变化，因此电容传感器可以基于水和冰的不同的介电常数来确定液体的冻结，但是传统的电容传感器至少由于以下原因不能确定液体的冷冻状态。

如图16A所示，假设在传统的电容传感器C1、C2和C3安装于液体储罐40的状态下发生液位的变化，由于液位没有到达(达到)电容传感器C1处，因此，电容传感器C1处于具有基本感测值的状态，从而输出基本感测值(见图16A的曲线图中的实线)。

同时，当液位位于电容传感器C2的中间高度的时候，电容传感器C2输出某些变化值(图16A的曲线图中的虚线)，并且不输出最大值(液位的饱和状态)。

然而，当液位位于电容传感器C2的中间高度并且液体处于冷冻状态的时候，由于冰的介电常数大于液体的介电常数(例如，冰与液体(水)的介电常数比为100比80)因此，电容传感器C2将最大值(液位的饱和状态)作为感测值输出。

可选择地，当电容传感器C3浸入液体中的时候，电容传感器C3根据液位的变化输出最大值(液位的饱和状态)。

可见，传统的电容传感器仅基于液位的饱和状态来确定液体的冻结状态，因此，传统的电容传感器不能准确地感测液体的当前冻结状态。

另外，参考图16B1的曲线图，当传统的电容传感器感测作为液体的冻结状态下的输出值的最大值(液位饱和状态)，然后液体通过周围环境解冻的时候，传统的电容传感器的输出值逐渐减小；而参考图16B2的曲线图，当传统的电容传感器的感测值是实际最大值(液位饱和状态)的时候，液位根据液体消耗(例如燃料消耗)而降低，同时传统的电容传感器的感测值逐渐减小；因此使得无法准确地确定传统的电容传感器是否在冻结状态下输出感测值。

为了解决该问题，本发明的特征还在于，利用液体状态与冻结状态之间的介电常数的差，可以通过液位传感器10的布置结构准确地感测液体的冻结状态，从而可以执行用于化解液体的冻结的加热控制。

为此目的，根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成列的各自具有斜线的结构的多个传感器(见图17A的[电极1])。可选择地，液位传感器10分成沿着其竖直方向布置成列的各自具有V形结构的多个传感器(见图17B的[电极2])。作为另一种选择，液位传感器10分成沿着其竖直方向交替地布置成列的各自具有梯形多边形结构的多个传感器(见图17C的[电极3])。作为又一种选择，液位传感器10分成沿着其竖直方向交错地布置成两列的各自具有矩形结构的多个传感器(见图17D的[电极4])，从而可以准确地感测液体的冻结状态。

在下文中，将描述根据本发明的液位传感器10中的用于感测的液体的冻结状态的工作。

图19为比较下述两种情况下感测液体的冻结状态的工作的视图，其中，一种情况为：根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向安装成列的各自具有斜线的结构的多个传感器；另一种情况为：根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成两列的各自具有简单的矩形结构的多个传感器。

当根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成列的各自具有简单的矩形形状的多个传感器的时候(见图19的右侧)，在液位条件1下(第一液位传感器S1没有浸入到液体中并且第二液位传感器S2半浸入到液体中的状态)和液体没有冻结的状态下，第一液位传感器S1感测液体的介电常数为0％，同时，第二液位传感器S2感测液体的介电常数为50％。

此刻，在液位条件1下(第一液位传感器S1没有浸入到液体中并且第二液位传感器S2半浸入到液体中的状态)和液体冻结的状态下，由于冰的介电常数相对高于液体(例如水)的介电常数，因此第一液位传感器S1感测液体的介电常数为0％，同时，第二液位传感器S2感测液体的介电常数为100％。

另外，当根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成列的各自具有简单的矩形形状的多个传感器的时候，在液位条件2下(第一液位传感器S1没有浸入到液体中并且第二液位传感器S2完全浸入到液体中的状态)和液体没有冻结的状态下，第一液位传感器S1感测液体的介电常数为0％，同时，第二液位传感器S2感测液体的介电常数为100％(液位的饱和状态)。

此刻，即使在液位条件2下(第一液位传感器S1没有浸入到液体中并且第二液位传感器S2完全浸入到液体中的状态)和液体冻结的状态下，由于第一液位传感器S1不与液体接触，因此第一液位传感器S1感测液体的介电常数也为0％，同时，第二液位传感器S2感测液体的介电常数为100％。

如上所述，当根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成列的各自具有简单的矩形形状的多个传感器的时候，根据液位条件1和2，在液体状态和液体的冻结状态下，第一液位传感器S1和第二液位传感器S2感测介电常数为相同的值，使得不能确定液体是否冻结，从而，可能无法准确地感测液体的冻结状态。

在另一方面，当根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成列的各自具有斜线的结构的多个传感器的时候，液位传感器10可以准确地感测液体是否处于冻结状态。

参考图19的附图的左侧，当根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成列的各自具有斜线的结构的多个传感器的时候，在液位条件1下(第一液位传感器S1没有浸入到液体中并且第二液位传感器S2半浸入到液体中的状态)和液体没有冻结的状态下，第一液位传感器S1感测液体的介电常数为0％，同时，第二液位传感器S2感测液体的介电常数为50％。

此刻，当满足液位条件1(第一液位传感器S1没有浸入到液体中并且第二液位传感器S2半浸入到液体中的状态)和液体冻结的状态的时候，由于冰的介电常数相对高于液体(例如水)的介电常数，因此第一液位传感器S1感测液体的介电常数为0％，同时，第二液位传感器S2感测液体的介电常数为100％。

另外，当根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成列的各自具有斜线的结构的多个传感器的时候，在液位条件2下(第一液位传感器S1由于具有斜线的结构而半浸入到液体中并且第二液位传感器S2完全浸入到液体中的状态)和液体没有冻结的状态下，第一液位传感器S1感测液体的介电常数为大约40％，同时，第二液位传感器S2感测液体的介电常数为100％(液位的饱和状态)。

此时，当满足液位条件2(第一液位传感器S1由于具有斜线的结构而半浸入到液体中并且第二液位传感器S2完全浸入到液体中的状态)和液体冻结的时候，第一液位传感器S1与冻结的冰接触，以感测液体的介电常数为100％，同时，第二液位传感器S2也感测液体的介电常数为100％。

如上所述，当根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成列的各自具有斜线的结构的多个传感器的时候，根据液位条件1和2，在液体状态和液体的冻结状态下，第一液位传感器S1和第二液位传感器S2感测介电常数为不同的值，因此可以确定液体是否冻结，从而可以准确地感测液体的冻结状态。

参考图20，实际上当根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成列的各自具有V形结构的多个传感器的时候，以及当根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成列的各自具有梯形多边形结构的多个传感器的时候，类似于参考图19的附图的左侧所描述的原理，根据液位条件1和2，在液体状态和液体的冻结状态下，第一液位传感器S1和第二液位传感器S2感测介电常数为不同的值，使得可以确定液体是否冻结，从而，可以准确地感测液体的冻结状态。

同时，可以区分液体储罐40中的液体冻结的状态与加液(refuel)状态。

参照图18A和图18B，在液体自然冻结的状态和加液状态下，区间T2和T4中的液位可以相同。

此刻，当液位相同的时候，液位传感器10不能确定液体的冻结状态，但是如果额外地确定了感测值增加的时间，则液位传感器10可以区分冻结过程状态与加液状态。

换而言之，当比较冻结过程时间T1与加液时间T3的时候，由于冻结过程时间T1是随着周围环境的温度下降而使燃料(液体)结冰(冻结)的时间，因此，冻结过程时间T1不可能在短期时间内(例如在5分钟内)，反而加液时间T3可以在短期时间内(例如在5分钟内)。

相应地，控制器30可以通过分析液位传感器10的感测值中的上升时间差(T1与T3之间的差)来确定燃料是处于结冰(冻结)过程状态还是加液状态。

在下文中，将描述根据本发明的用于监测液位的设备的操作控制的示例。

图15为示出本发明的用于监测液位的设备的操作控制的示例的流程图。

首先，控制器30确定由液位传感器10感测的感测值(介电常数)是正常值还是异常值(S101)。

换而言之，控制器30确定由液位传感器10感测的感测值是感测液体状态下液体的液位的正常值还是感测冻结状态下液体的液位的异常值。

例如，如上所述，当根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成列的各自具有斜线的结构的多个传感器的时候，在液位条件1下(第一液位传感器S1没有浸入到液体中并且第二液位传感器S2半浸入到液体中的状态)和液体没有冻结的状态下，当第一液位传感器S1感测液体的介电常数为0％，同时第二液位传感器S2感测液体的介电常数为50％的时候，控制器30确定由液位传感器10感测的感测值(介电常数)为正常值。

在另一方面，如上所述，当根据本发明的液位传感器10分成沿着液体储罐40的竖直方向布置成列的各自具有斜线的结构的多个传感器的时候，在液位条件1下(第一液位传感器S1没有浸入到液体中并且第二液位传感器S2半浸入到液体中的状态)和液体冻结的状态下，由于冰的介电常数相对高于液体(例如水)的介电常数，因此，当第一液位传感器S1感测液体的介电常数为0％，同时第二液位传感器S2感测液体的介电常数为100％的时候，控制器30确定由液位传感器10感测的感测值(介电常数)为异常值。

此刻，当由液位传感器10感测的感测值(介电常数)确定为正常值的时候，控制器30将确定为正常值的感测值作为液位监测信号输出，所述液位监测信号即在显示装置31等上可显示的信号(S102)。

在另一方面，当由液位传感器10感测的感测值(介电常数)确定为异常值的时候，控制器30执行化解液体冻结的加热功能，此刻响应于控制信号通过驱动加热装置32来执行加热功能。

优选地，在执行加热功能之前，控制器30确定从环境温度传感器33接收的当前的环境温度是否为足以引起液体冻结的低温(S103)，这是因为要验证这样的感测误差：即使当前的环境温度不足以引起液体冻结，液位传感器10也输出异常值。

更优选地，在执行加热功能之前，控制器30对从环境温度传感器33接收的当前的环境温度确定为不足以引起液体冻结的高温的次数的数量进行计算(S104)，并且当计算的数量大于或者等于参考值(即参考次数的参考数量)的时候(S105)，控制器30输出液位传感器10的故障代码(S106)。

当在操作S103中当前环境温度确定为足以引起液体冻结的低温的时候，执行化解液体冻结的加热功能(S107)，此刻，通过将驱动信号从控制器30传输至加热装置32来执行加热功能。

例如，当冻结的液体是洗涤液的时候，驱动作为加热装置32的安装在洗涤器喷嘴处的洗涤器喷嘴加热器32-1、安装在洗涤液流过的软管处的加热器32-2以及安装在存储洗涤液的储罐处的储罐加热器32-3，使得液体(例如，洗涤液)可以容易地融化。

同时，在加热装置32驱动之后，当由液位传感器10感测的感测值(介电常数)确定为正常值时，或者液位传感器10单独测量温度，并且测量的温度确定为大于或者等于参考温度(S108)的时候，控制器30中断加热装置32的驱动(S109)。

可选择地，控制器30计算加热装置32的驱动时间(S110)，并且当计算的驱动时间满足参考计算的时候(S111)，控制器30中断加热装置32的驱动(S112)。

可选择地，根据本发明的液位传感器10可以直接产生热量，以化解液体的冻结状态。

换而言之，如上所述，当液体的冻结状态确定的时候，可以通过驱动加热装置32使液体融化为可使用的状态，然而液位传感器10可以直接产生热量，以更容易地化解液体的冻结状态。

为此，参考图21，控制器30在驱动加热装置32同时还将高频率施加至液位传感器10的电极12，并且，当液位传感器10执行感测操作的时候，控制器30施加低频，而仅在需要加热功能的时候施加高频。

在这种情况下，如图23所示，包括在液位传感器10的电动势放大层14中的CMC 16具有以下特征：吸收高频率，将吸收的高频率转换成热能，以及在将热能同步散发到外侧的同时产生热量。

优选地，如图22所示，除了构成液位传感器10的电极12之外，高频率电极13额外地堆叠于并且附接至电极12，以直接产生高频率，使得包括在电动势放大层14中的CMC 16可以更容易地吸收高频率，以将吸收的高频率转换成热能。

因此，根据本发明的液位传感器10可以通过高频率直接产生热量，从而更容易地化解液体的冻结。

通过上述问题解决手段，本发明提供以下效果。

第一，通过具有包括电极和微米螺旋碳纤维(CMC)的电动势放大层的结构来改善液位传感器，从而可以改善液位传感器的感测灵敏度。

第二，电动势放大层的浆料执行防止液体与电极接触的电极保护功能，从而防止由电极与液体的直接接触引起的氧化，因此可以延长电极的寿命。

第三，液位传感器可以准确地感测液体的冻结状态，以引导用于化解液体的冻结的加热，从而可以防止填充在车辆的各种液体储罐中的液体冻结。

如上所述，根据本发明的液位传感器使由包括CMC的电动势放大层处的电极产生的电动势放大，从而可以改善感测灵敏度，还可以确定液体是否冻结，同时可以准确地感测液体的冻结状态，以化解液体的冻结状态。

参考了本发明的优选实施方案详细描述本发明。然而，本领域技术人员将理解可以在这些实施方案中做出改变而不偏离本发明的原理和精神，本发明的范围在所附权利要求及其等价形式中限定。