CN105136250A - 一种燃油箱的油位检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种燃油箱的油位检测装置及检测方法，该燃油箱的油位检测装置包括：油箱、滑动变阻器、电阻一、电阻二、ECU和仪表，所述油箱中燃油表面漂浮有浮子，所述浮子与所述滑动变阻器上的滑片相连，所述滑动变阻器的一端通过串联的电阻一接电压V，所述滑动变阻器上的滑片通过并联的电阻二接地，所述滑动变阻器与电阻一串联的一端连接到ECU并输出电压V₁，所述滑动变阻器的另一端连接到ECU并输出电压V₂，所述仪表连接于所述ECU的输出端。本发明车用油位传感器及其实现方法采集两路电压输入V₁和V₂，通过计算得到油箱中的燃油容量，排除了滑动变阻器的接触电阻的干扰，并可获得更为准确的计算结果。

Description

一种燃油箱的油位检测装置及检测方法

技术领域

本申请涉及一种燃油箱的油位检测装置及检测方法。

背景技术

车用油位传感器为驾驶员提供机动车燃油箱中的油量信息，便于驾驶员在燃油耗尽前适时加注燃油。

请参阅图1，现有的车用油位传感器包括油箱13、滑动变阻器10、电阻一12、ECU(电子控制单元)15和仪表16。其中油箱13的高度(其中盛放燃油的容置空间的高度)为H，其中燃油的高度为Hm。油箱13中具有一浮子14漂浮在燃油表面。滑动变阻器10的一端接地，另一端通过串联的电阻一12接电压V。滑动变阻器10的总电阻为R，由滑片11得到的可变电阻为Rm，滑片11在滑动变阻器10上的位置受到浮子14的控制。电阻一的电阻为Rc。通常，滑动变阻器10的总长度等于油箱13的高度，这样便使得浮子14位置与滑片11位置一一对应。滑片11向ECU15输出可变的电压Vm。ECU经过运算得到油箱13中的油量信息，并反映在仪表16上。

请参阅图2，现有的车用油位传感器中的ECU15包括依次相连的模数转换器151、运算单元152和滤波器153。其中，模数转换器151将可变电压Vm进行模数转换。运算单元152根据Vm计算油箱153中的燃油油量Vol。在车辆加速、路面颠簸等情况下油箱153中的油位会产生波动，滤波器153根据当前车速和加速度对计算出的燃油容积进行时间滤波，可消除瞬时油位跳变的影响。

所述运算单元152根据Vm计算Vol分为两步：首先是根据Vm计算Rm，然后是根据Rm查表得到Vol。在理想情况下，通过Vm计算Rm的公式为：该公式的来源是流经电阻一12的电流应与流经滑动变阻器10的电流相等，即由于Vm通路连接到ECU15的高阻抗模数转换器中，因此认为Vm通路上没有电流经过。

虽然图1中油箱13显示为截面积相等，但实际应用中油箱13可能为不规则形状，因此每个油位传感器都有一个Vol与Rm之间的表格可供查询，即知道Rm即可换算出Vol。ECU15得到Rm之后，根据内置的Rm与Vol之间的换算表格，即可查询得到Vol。

实际应用中，滑动变阻器是由一个滑点在电阻带上滑动，从而实现电阻可变的效果。由于燃油中的杂质和腐蚀的影响，滑动变阻器的滑点和电阻带之间会产生有一定阻抗的杂质，称为接触电阻Re。考虑接触电阻Re之后，通过Vm计算Rm的公式为：是难以测量的，因此实际计算的滑动变阻器的有效电阻中包含了接触电阻，这会导致计算出的油量Vol低于真实油量。极端情况下，在车辆刚启动时仪表上就显示空油箱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃油箱的油位检测装置及检测方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开了一种燃油箱的油位检测装置，包括：油箱、滑动变阻器、电阻一、电阻二、ECU和仪表，所述油箱中燃油表面漂浮有浮子，所述浮子与所述滑动变阻器上的滑片相连，所述滑动变阻器的一端通过串联的电阻一接电压V，所述滑动变阻器上的滑片通过并联的电阻二接地，所述滑动变阻器与电阻一串联的一端连接到ECU并输出电压V₁，所述滑动变阻器的另一端连接到ECU并输出电压V₂，所述仪表连接于所述ECU的输出端。

优选的，在上述的燃油箱的油位检测装置中，所述ECU包括两个模数转换器、V₁和V₂采样模块、V₁和V₂备份模块、V₁和V₂诊断模块、运算单元一、运算单元二、R_m备份模块、R_m默认模块、R_m诊断模块和滤波器，所述两个模数转换器分别对输入的电压V₁、V₂进行模数转换并输出给V₁和V₂采样模块；所述V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值是否合理；当合理，将V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值输出给运算单元一；当不合理，则将V₁和V₂备份模块中存储的上一次判断为合理的V₁和V₂值输出给运算单元一；所述运算单元一根据V₁和V₂值计算滑动变阻器的可变电阻值R_m；所述R_m诊断模块判断运算单元一计算出的R_m值是否合理；当合理，将运算单元一计算出的R_m值输出给运算单元二；当不合理，将R_m备份模块中存储的上一次判断为合理的R_m值或者R_m默认模块预存的R_m默认值输出给运算单元二；所述运算单元二根据R_m值计算油箱中燃油量Vol并输出给滤波器；所述滤波器对所述Vol值进行滤波，去除短期跳变影响，并输出给仪表。

优选的，在上述的燃油箱的油位检测装置中，所述V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值，当出现下述情况的任何一种或多种，即认为不合理，否则即认为合理：

V-ΔV＜V₁，所述ΔV用于判断V1的合理性，0＜ΔV≤0.5伏；

V₁≤V₂；

V₂＝0。

优选的，在上述的燃油箱的油位检测装置中，所述R_m诊断模块判断运算单元一计算出的R_m值是否合理，当0≤R_m≤R，所述R为滑动变阻器的总电阻值，即认为合理，否则即认为不合理。

本申请还公开了一种燃油箱内油位的检测方法，包括步骤：

(1)、油箱中的浮子漂浮在燃油表面，跟随燃油容量的变化而改变在油箱中的高度，所述浮子带动滑动变阻器上的滑片改变位置；

(2)、滑动变阻器与电阻一串联的一端向ECU输出电压V₁，滑动变阻器的另一端向ECU输出电压V₂；

(3)、两个模数转换器分别对V₁、V₂进行模数转换并输出给V₁和V₂采样模块；

(4)、V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值，当出现下述情况的任何一种或多种，即认为不合理，否则即认为合理：

V-ΔV＜V₁，所述ΔV用于判断V₁的合理性，0＜ΔV≤0.5伏；

V1≤V₂；

V₂＝0；

当V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值合理，则将V₁和V₂采样模块中的V1和V₂值输出给运算单元一，同时将该V₁和V₂值保存在V₁和V₂备份模块中；

当V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值不合理，则将V₁和V₂备份模块中存储的上一次判断为合理的V1和V₂值输出给运算单元一；

(5)、运算单元一计算滑动变阻器的可变电阻值R_m，其中Rc为电阻一的电阻值；

(6)、R_m诊断模块判断运算单元一计算的R_m值，当0≤R_m≤R，所述R为滑动变阻器的总电阻值，即认为合理，否则即认为不合理：

当R_m诊断模块判断运算单元一计算的R_m值合理，则将运算单元一计算出的R_m值输出给运算单元二，同时将该R_m值保存在R_m备份模块中；

当R_m诊断模块判断运算单元一计算的R_m值不合理且持续时间小于第一阈值，则将R_m备份模块中存储的上一次判断为合理的R_m值输出给运算单元二；

当R_m诊断模块判断运算单元一计算的R_m值不合理且持续时间大于或等于第一阈值，则将R_m默认模块中预存的R_m默认值输出给运算单元二；

0＜第一阈值≤600秒；

(7)、运算单元二查表得到油箱中燃油量Vol并输出给滤波器；

(8)、滤波器对所述Vol值进行时间滤波，并输出给仪表；

(9)、仪表使用Vol值显示油箱中的燃油容量。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明车用油位传感器及其实现方法采集两路电压输入V₁和V₂，通过计算得到油箱中的燃油容量，排除了滑动变阻器的接触电阻的干扰，并可获得更为准确的计算结果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为现有技术中油位传感器的原理示意图；

图2所示为现有技术中ECU的原理示意图；

图3所示本发明具体实施例中油位传感器的原理示意图；

图4所示本发明具体实施例中油位传感器中电阻部分的等效电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参图3至图4所示，燃油箱的油位检测装置包括：油箱23、滑动变阻器20、电阻一22、电阻二27、ECU25和仪表26，油箱中燃油表面漂浮有浮子24，浮子24与滑动变阻器20上的滑片21相连，滑动变阻器20的一端通过串联的电阻一22接电压V，滑动变阻器20上的滑片21通过并联的电阻二27接地，滑动变阻器20与电阻一22串联的一端连接到ECU并输出电压V₁，滑动变阻器20的另一端连接到ECU并输出电压V₂，仪表26连接于ECU的输出端。

ECU包括两个模数转换器、V₁和V₂采样模块、V₁和V₂备份模块、V₁和V₂诊断模块、运算单元一、运算单元二、R_m备份模块、R_m默认模块、R_m诊断模块和滤波器，两个模数转换器分别对输入的电压V₁、V₂进行模数转换并输出给V₁和V₂采样模块；V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值是否合理；当合理，将V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值输出给运算单元一；当不合理，则将V₁和V₂备份模块中存储的上一次判断为合理的V₁和V₂值输出给运算单元一；运算单元一根据V₁和V₂值计算滑动变阻器的可变电阻值R_m；R_m诊断模块判断运算单元一计算出的R_m值是否合理；当合理，将运算单元一计算出的R_m值输出给运算单元二；当不合理，将R_m备份模块中存储的上一次判断为合理的R_m值或者R_m默认模块预存的R_m默认值输出给运算单元二；运算单元二根据R_m值计算油箱中燃油量Vol并输出给滤波器；滤波器对Vol值进行滤波，去除短期跳变影响，并输出给仪表。

V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值，当出现下述情况的任何一种或多种，即认为不合理，否则即认为合理：

V-ΔV＜V₁，ΔV用于判断V1的合理性，0＜ΔV≤0.5伏；

V₁≤V₂；

V₂＝0。

R_m诊断模块判断运算单元一计算出的R_m值是否合理，当0≤R_m≤R，R为滑动变阻器的总电阻值，即认为合理，否则即认为不合理。

燃油箱内油位的检测方法，包括步骤：

(1)、油箱中的浮子漂浮在燃油表面，跟随燃油容量的变化而改变在油箱中的高度，浮子带动滑动变阻器上的滑片改变位置；

(2)、滑动变阻器与电阻一串联的一端向ECU输出电压V₁，滑动变阻器的另一端向ECU输出电压V₂；

(3)、两个模数转换器分别对V₁、V₂进行模数转换并输出给V₁和V₂采样模块；

(4)、V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值，当出现下述情况的任何一种或多种，即认为不合理，否则即认为合理：

V-ΔV＜V₁，ΔV用于判断V₁的合理性，0＜ΔV≤0.5伏；

V1≤V₂；

V₂＝0；

当V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值合理，则将V₁和V₂采样模块中的V1和V₂值输出给运算单元一，同时将该V₁和V₂值保存在V₁和V₂备份模块中；

当V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值不合理，则将V₁和V₂备份模块中存储的上一次判断为合理的V1和V₂值输出给运算单元一；

(5)、运算单元一计算滑动变阻器的可变电阻值R_m，其中Rc为电阻一的电阻值；

(6)、R_m诊断模块判断运算单元一计算的R_m值，当0≤R_m≤R，R为滑动变阻器的总电阻值，即认为合理，否则即认为不合理：

当R_m诊断模块判断运算单元一计算的R_m值合理，则将运算单元一计算出的R_m值输出给运算单元二，同时将该R_m值保存在R_m备份模块中；

当R_m诊断模块判断运算单元一计算的R_m值不合理且持续时间小于第一阈值，则将R_m备份模块中存储的上一次判断为合理的R_m值输出给运算单元二；

当R_m诊断模块判断运算单元一计算的R_m值不合理且持续时间大于或等于第一阈值，则将R_m默认模块中预存的R_m默认值输出给运算单元二；

0＜第一阈值≤600秒；

(7)、运算单元二查表得到油箱中燃油量Vol并输出给滤波器；

(8)、滤波器对Vol值进行时间滤波，并输出给仪表；

(9)、仪表使用Vol值显示油箱中的燃油容量。

综上所述，本发明可以实现对物流车辆油箱油位高精度测量，并排除了滑动变阻器的接触电阻的干扰。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种燃油箱的油位检测装置，其特征在于，包括：油箱、滑动变阻器、电阻一、电阻二、ECU和仪表，所述油箱中燃油表面漂浮有浮子，所述浮子与所述滑动变阻器上的滑片相连，所述滑动变阻器的一端通过串联的电阻一接电压V，所述滑动变阻器上的滑片通过并联的电阻二接地，所述滑动变阻器与电阻一串联的一端连接到ECU并输出电压V₁，所述滑动变阻器的另一端连接到ECU并输出电压V₂，所述仪表连接于所述ECU的输出端。

2.根据权利要求1所述的燃油箱的油位检测装置，其特征在于：所述ECU包括两个模数转换器、V₁和V₂采样模块、V₁和V₂备份模块、V₁和V₂诊断模块、运算单元一、运算单元二、R_m备份模块、R_m默认模块、R_m诊断模块和滤波器，所述两个模数转换器分别对输入的电压V₁、V₂进行模数转换并输出给V₁和V₂采样模块；所述V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值是否合理；当合理，将V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值输出给运算单元一；当不合理，则将V₁和V₂备份模块中存储的上一次判断为合理的V₁和V₂值输出给运算单元一；所述运算单元一根据V₁和V₂值计算滑动变阻器的可变电阻值R_m；所述R_m诊断模块判断运算单元一计算出的R_m值是否合理；当合理，将运算单元一计算出的R_m值输出给运算单元二；当不合理，将R_m备份模块中存储的上一次判断为合理的R_m值或者R_m默认模块预存的R_m默认值输出给运算单元二；所述运算单元二根据R_m值计算油箱中燃油量Vol并输出给滤波器；所述滤波器对所述Vol值进行滤波，去除短期跳变影响，并输出给仪表。

3.根据权利要求2所述的燃油箱的油位检测装置，其特征在于：所述V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值，当出现下述情况的任何一种或多种，即认为不合理，否则即认为合理：

V-ΔV＜V₁，所述ΔV用于判断V1的合理性，0＜ΔV≤0.5伏；

V₁≤V₂；

V₂＝0。

4.根据权利要求2所述的燃油箱的油位检测装置，其特征在于：所述R_m诊断模块判断运算单元一计算出的R_m值是否合理，当0≤R_m≤R，所述R为滑动变阻器的总电阻值，即认为合理，否则即认为不合理。

5.一种燃油箱内油位的检测方法，其特征在于，包括步骤：

(1)、油箱中的浮子漂浮在燃油表面，跟随燃油容量的变化而改变在油箱中的高度，所述浮子带动滑动变阻器上的滑片改变位置；

(2)、滑动变阻器与电阻一串联的一端向ECU输出电压V₁，滑动变阻器的另一端向ECU输出电压V₂；

(3)、两个模数转换器分别对V₁、V₂进行模数转换并输出给V₁和V₂采样模块；

(4)、V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值，当出现下述情况的任何一种或多种，即认为不合理，否则即认为合理：

V-ΔV＜V₁，所述ΔV用于判断V₁的合理性，0＜ΔV≤0.5伏；

V1≤V₂；

V₂＝0；

当V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值合理，则将V₁和V₂采样模块中的V1和V₂值输出给运算单元一，同时将该V₁和V₂值保存在V₁和V₂备份模块中；

当V₁和V₂诊断模块判断V₁和V₂采样模块中的V₁和V₂值不合理，则将V₁和V₂备份模块中存储的上一次判断为合理的V1和V₂值输出给运算单元一；

(5)、运算单元一计算滑动变阻器的可变电阻值R_m，其中Rc为电阻一的电阻值；

(6)、R_m诊断模块判断运算单元一计算的R_m值，当0≤R_m≤R，所述R为滑动变阻器的总电阻值，即认为合理，否则即认为不合理：

当R_m诊断模块判断运算单元一计算的R_m值合理，则将运算单元一计算出的R_m值输出给运算单元二，同时将该R_m值保存在R_m备份模块中；

当R_m诊断模块判断运算单元一计算的R_m值不合理且持续时间小于第一阈值，则将R_m备份模块中存储的上一次判断为合理的R_m值输出给运算单元二；

当R_m诊断模块判断运算单元一计算的R_m值不合理且持续时间大于或等于第一阈值，则将R_m默认模块中预存的R_m默认值输出给运算单元二；

0＜第一阈值≤600秒；

(7)、运算单元二查表得到油箱中燃油量Vol并输出给滤波器；

(8)、滤波器对所述Vol值进行时间滤波，并输出给仪表；

(9)、仪表使用Vol值显示油箱中的燃油容量。