燃料計

自動車および航空宇宙工学では、 燃料計は燃料タンク内の燃料量を示すために使用される計器です。^{[ 1 ]}電気工学では、この用語はバッテリーの充電状態を決定する集積回路（IC）に使用されます。

このゲージは2つの部分から構成されています。

• タンク内の送信ユニット
• ダッシュボード上のインジケーター

燃料レベルセンサーは通常、現代の自動車ではポテンショメータに接続されたフロートを使用しており、一般的にはインクで印刷されたデザインが用いられています。燃料タンクが空になると、フロートが下がり、可動接点が抵抗器に沿ってスライドし、抵抗値が増加します。 ^{[ 2 ]}さらに、抵抗値が一定の値に達すると、一部の車両では「燃料残量低下」ランプが点灯します。^{[ 3 ]}

一方、インジケーターユニット（通常はダッシュボードに取り付けられている）は、送信ユニットを流れる電流の量を測定して表示します。タンクレベルが高く、最大電流が流れているときは、針は「F」を指し、満タンであることを示します。タンクが空で、最小電流が流れているときは、針は「E」を指し、空であることを示します。一部の車両では、代わりにインジケーター「1」（満タン）と「0」（空）または「R」（予備）を使用します。^{[ 4 ]}

このシステムはフェイルセーフです。電気的な故障が発生した場合、電気回路は、燃料計が満タンではなく空であると表示します（理論的には、ドライバーに燃料を補充するよう促します）。満タンと表示されると、ドライバーは事前の通知なしに燃料切れになる可能性があります。ポテンショメータの腐食や摩耗は、燃料レベルの誤った読み取り値をもたらします。ただし、このシステムには潜在的なリスクが伴います。フロートが接続されている可変抵抗器に電流が流れるため、抵抗値は燃料レベルに依存します。ほとんどの自動車用燃料計では、このような抵抗器はゲージの内側、つまり燃料タンクの内側にあります。このような抵抗器に電流を流すと、火災の危険性と爆発の危険性があります。これらの抵抗センサーは、自動車用ガソリン燃料にアルコールが徐々に添加されるにつれて、故障率が上昇していることも示されています。アルコールは水のように電流を流すことができるため、ポテンショメータの腐食速度を速めます。アルコール燃料用のポテンショメータは、パルスホールド方式を採用しており、周期的な信号を送信して燃料レベルを測定するため、腐食の可能性が低くなります。そのため、より安全な非接触式の燃料レベル測定方法が求められています。

磁気抵抗式燃料レベルセンサーは小型航空機で普及しつつあり、自動車用途にも有望な代替品として期待されています。これらの燃料レベルセンサーはポテンショメータ式と同様の動作原理ですが、フロートピボット部の密閉型検出器が、フロートアームのピボット端にある磁石ペアの角度位置を検出します。これらのセンサーは非常に高精度で、電子回路は燃料から完全に隔離されています。非接触式であるため、火災や爆発の危険性がなく、アルコール燃料混合物など、ガソリンへの燃料混合や添加剤に関連する問題も回避できます。磁気抵抗式センサーは、LPGやLNGを含むあらゆる燃料や流体の組み合わせに適しています。これらのセンサーの燃料レベル出力は、レシオメトリック電圧またはCANバスデジタルが望ましいです。また、これらのセンサーは、レベル出力があるか、何も出力されないかのどちらかであるため、フェイルセーフ設計となっています。

大型燃料タンク（地下貯蔵タンクを含む）を測定するシステムは、同じ電気機械原理を使用するか、圧力センサー^{[ 10 ]}（水銀マノメーターまたは超音波プローブに接続されている場合もある）を使用する場合があります。

多くの大型輸送機は、異なる燃料計設計を採用しています。航空機は、燃料が誘電体となる低電圧管状コンデンサプローブを複数個（A320では約30個）使用しています。燃料レベルが異なると静電容量の値も異なるため、燃料レベルを判定できます。初期の設計では、燃料タンクの形状や機体のピッチおよびロール姿勢を補正するために、個々のプローブの形状と値が選択されていました。より現代的な航空機では、プローブは線形（静電容量が燃料の高さに比例）である傾向があり、燃料コンピュータが燃料量を算出します（メーカーによって若干異なります）。この方式の利点は、故障したプローブを特定して燃料計算から除外できることです。このシステム全体では、99%以上の精度を実現できます。ほとんどの商用航空機は、予定されている飛行に必要な燃料（適切な安全マージンを含む）のみを搭載するため、このシステムでは燃料搭載量を事前に選択でき、予定の搭載量に達した時点で燃料供給を停止することができます。

車両の燃料計からのデータは、最新の車両管理システムや燃料管理システムにおけるテレマティクスのテレメトリとして使用されます。工場出荷時に取り付けられたテレマティクス制御ユニットまたはアフターマーケットのGPS追跡ユニットは、燃料レベルデータとその他の情報を収集し、車両追跡システムの中央ソフトウェアに送信します。この統合は、車両デジタル化、つまり単純な追跡からビジネスインテリジェンスへの進化の一側面です。 ^{[ 11 ]}これにより、車両管理者は次のことが可能になります。

• 車両全体の燃料消費量と効率を追跡する。
• ガソリン盗難の可能性のある事例を監視する。
• 旅程プランナーの一部として給油地点を計画しましょう。

しかし、多くの車両に搭載されている標準のOEM燃料計は、高精度の測定用に設計されていません。多くの場合、ドライバーに大まかな目安を示すように作られており、特に路面が不均一な場合や燃料タンクの形状が不規則な場合は、不正確になる可能性があります。^{[ 12 ]}

このような精度不足のため、多くの商用フリートオペレーターは、高精度のアフターマーケット燃料レベルセンサー（例えば、静電容量式または超音波式センサー）を燃料タンクに直接取り付けます。これらの特殊なセンサーはより正確なデータを提供し、フリートテレマティクスシステムが給油中に追加された燃料の1リットルごとに正確に追跡し、燃料の抜き取りや盗難を示す燃料レベルの急激な低下を検出できるようにします。^{[ 13 ]}

電子機器には、蓄電池の現在の充電状態を制御するさまざまな集積回路があります。 ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}これらのデバイスは「燃料計」とも呼ばれます。

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