CN109870217A - 针对燃料液位传感器故障的偏移量检测 - Google Patents

针对燃料液位传感器故障的偏移量检测 Download PDF

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段时鸣
胡峣
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Abstract

提供了一种用于确定燃料液位传感器故障的偏移量检测的方法和设备。该方法包括从燃料液位传感器的电位计接收电阻读数并基于引用该电阻读数的既定燃料使用表生成估计燃料液位。基于电阻读数的变化除以估计燃料液位的变化(ΔR/ΔF)计算燃料液位敏感度。将燃料液位敏感度与预定敏感度曲线进行比较以确定相对于电阻读数的必要偏移量。最后，利用相对于电阻读数的偏移量更新燃料使用表。

Description

针对燃料液位传感器故障的偏移量检测
技术领域
本技术领域大体上涉及汽车传感器，并且更具体地，涉及用于燃料液位传感器故障的偏移量检测的设备和方法。
背景技术
燃料液位传感器提供对用于车辆或其他类似机器的燃料箱中燃料量的读数。与燃料液位传感器有关的错误读数或者故障可能导致意外地消耗掉箱中的所有燃料。因此，燃料液位传感器的准确度是特别重要的，尤其是当燃料液位达到较低液位时。经过一段时间以后，在燃料液位传感器中可能出现不准确和错误并且因此提供不准确的读数。
相应地，希望能够提供对燃料液位传感器故障的偏移量检测。此外，通过随后的详细描述和所附权利要求书并结合附图以及前述技术领域和背景技术，本发明的其他期望特征和特性将变得显而易见。
发明内容
提供了一种用于确定燃料液位传感器故障的偏移量检测的方法。在一个实施例中，该方法包括：从燃料液位传感器的电位计接收电阻读数；基于引用该电阻读数的既定燃料使用表生成估计燃料液位；基于电阻读数的变化除以估计燃料液位的变化(ΔR/ΔF)计算燃料液位敏感度；通过将燃料液位敏感度与预定敏感度曲线进行比较来确定相对于电阻读数的任何必要偏移量；以及利用相对于电阻读数的偏移量更新燃料使用表。
提供了一种用于计算燃料液位传感器故障的偏移量检测的***。在一个实施例中，设备包括：燃料液位传感器，该燃料液位传感器包括，浮动臂，该浮动臂根据燃料液位的变化枢转；电位计，该电位计连接至浮动臂的基座，从而电位计的连接器端点根据浮动臂的位置旋转；可变电阻器，该可变电阻器与电位计的连接器端点相接触，其中可变电阻器生成基于连接器端点的位置而变化的电阻读数；电子数据存储装置，该电子数据存储装置包含燃料使用表，该燃料使用表通过引用来自燃料液位传感器的电阻来估计燃料液位；以及电子微处理器，该电子微处理器基于电阻读数的变化除以估计燃料液位的变化(ΔR/ΔF)计算燃料液位敏感度；通过将燃料液位敏感度与存储在电子数据存储装置中的预定敏感度曲线进行比较来确定相对于电阻读数的任何必要偏移量；并且利用相对于电阻读数的偏移量更新燃料使用表。
提供了一种用于计算燃料液位传感器故障的偏移量检测的车辆。在一个实施例中，设备包括：燃料液位传感器，该燃料液位传感器包括，浮动臂，该浮动臂根据用于车辆的燃料箱的燃料液位的变化枢转；电位计，该电位计连接至浮动臂的基座，从而电位计的连接器端点根据浮动臂的位置旋转；可变电阻器，该可变电阻器与电位计的连接器端点相接触，其中可变电阻器生成基于连接器端点的位置而变化的电阻读数；电子数据存储装置，该电子数据存储装置包含燃料使用表，该燃料使用表通过引用来自燃料液位传感器的电阻来估计燃料箱中燃料液位；以及电子微处理器，该电子微处理器基于电阻读数的变化除以估计燃料液位的变化(ΔR/ΔF)计算燃料液位敏感度；通过将燃料液位敏感度与存储在电子数据存储装置中的预定敏感度曲线进行比较来确定相对于电阻读数的任何必要偏移量；并且利用相对于电阻读数的偏移量更新燃料使用表。
附图说明
下文中将结合以下附图来描述示范性实施例，其中相同的附图标记指代相同的元件，而且其中：
图1示出了根据各个实施例的例示说明具有用于燃料液位传感器故障的偏移量检测***的车辆的功能框图；
图2A和图2B示出了根据一实施例的处于不同位置的燃料液位传感器的示意图；
图3示出了根据一实施例的用于和燃料液位传感器一起使用的电位计的示意图；
图4示出了根据一实施例的电位计的不同区域的详细示意图；
图5示出了根据一实施例的与对应燃料液位曲线图对比的非线性燃料液位传感器敏感度曲线(ΔR/ΔF)曲线图；
图6示出了根据一个实施例的用于燃料液位传感器的偏移量检测***的功能的框图；
图7示出了根据一个实施例的用于检测燃料液位传感器故障的偏移量的设备的框图；
图8示出了根据一个实施例的用于和偏移量检测算法一起使用的燃料液位传感器敏感度曲线图(ΔR/ΔF)，该偏移量检测算法用于和燃料液位传感器一起使用；
图9示出了根据一个实施例的用于检测燃料液位传感器故障的偏移量的方法的流程图；以及
图10A和图10B示出了根据一个实施例的确定与对应燃料液位曲线图对比的燃料液位传感器敏感度曲线图(ΔR/ΔF)的偏移量的示例性图表。
具体实施方式
以下详细描述在本质上仅是示范性的，并且并不旨在限制应用和使用。另外，不存在被任何前述的技术领域、背景技术、发明内容或以下详细描述中提出的任何明确的或暗示的理论约束的意图。如本文所使用，术语模块是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或成组)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其他合适部件。
本公开的实施例在本文中可依据功能和/或逻辑块部件和各个处理步骤来描述。应当理解的是，这些块部件可由被配置为执行指定功能的任意数量的硬件、软件和/或固件部件来实现。例如，本公开的实施例可采用各种集成电路部件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可以在一个或多个微处理器或其他控制装置的控制下执行多种功能。另外，本领域技术人员将理解的是，本公开的实施例可结合任何数量的***来实践，并且本文所述的***仅仅是本公开的示范性实施例。
为了简洁起见，本文可以不再详细描述与信号处理、数据传输、信号发送、控制以及该***(和该***的单个操作部件)的其他功能方面有关的常规技术。另外，本文中所包含的各个图示中所示的连接线旨在表示各个元件之间的示例功能关系和/或物理联接。应当注意的是，在本公开的实施例中可以存在许多替代或附加的功能关系或物理连接。
参考图1，根据各个实施例，总体上以100示出了与车辆10相关联的燃料液位传感器偏移量检测***。一般而言，燃料液位传感器偏移量检测***100确定燃料液位传感器所需要的偏移量。
如图1中所示，车辆10通常包括底盘12、车身14、前车轮16和后车轮18。车身14被布置在底盘12上并且大体上包围车辆10的部件。车身14和底盘12可以共同形成框架。车轮16至18各自在车身14的相应拐角附近可旋转地联接到底盘12。
在各个实施例中，燃料液位传感器故障***的偏移量检测被结合到车辆10中。车辆10例如是一种被设计成将乘客从一个位置运送到另一个位置的车辆。车辆10在所示实施例中被描绘为客车，但是应当理解的是，还可以使用任何其他车辆，包括摩托车、卡车、运动型多功能车(SUV)、娱乐车辆(RV)、船舶、飞行器等。
如图所示，车辆10一般包括推进***20、变速器***22、转向***24、制动***26、传感器***28、致动器***30、至少一个数据存储装置32、至少一个控制器34，以及通信***36。在各个实施例中，推进***20可以包括内燃机、诸如牵引电动机的电机和/或燃料电池推进***。变速器***22被配置为根据可选速度比将来自推进***20的动力传递到车辆车轮16至18。根据各个实施例，变速器***22可包括分级传动比自动变速器、无级变速器或其他适当的变速器。制动***26被配置为向车轮16至18提供制动转矩。在各个实施例中，制动***26可包括摩擦制动器、线控制动器、诸如电机等再生制动***，和/或其他适当的制动***。转向***24影响车辆车轮16至18的位置。虽然为了说明目的而被描绘为包括方向盘，但是在本公开的范围内设想的一些实施例中，转向***24可不包括方向盘。
燃料液位传感器偏移量检测***28包括感测车辆10的燃料***的可观察状况的一个或多个感测装置40a至40n。数据存储装置32存储用于自动控制车辆10的数据。如可以理解的，数据存储装置32可为控制器34的一部分，与控制器34分开，或作为控制器34的一部分以及单独***的一部分。控制器34包括至少一个处理器44和计算机可读存储装置或介质46。处理器44可为任何定制的或商业上可获得的处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、与控制器34相关联的若干处理器中的辅助处理器、基于半导体的微处理器(采用微芯片或芯片组的形式)、宏处理器、它们的任何组合或通常用于执行指令的任何装置。计算机可读存储装置或介质46可包括例如以只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)形式的易失性和非易失性存储装置。KAM是一种持久或非易失性存储器，其可在处理器44断电时用于存储各种操作变量。计算机可读存储装置或介质46可使用诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪速存储器或能够存储数据的任何其他电、磁、光学或组合存储器装置的许多已知存储器中的任何一种来实施，其中的一些数据表示由控制器34用于控制自主车辆10的可执行指令。
指令可包括一个或多个单独的程序，每个程序包括用于实施逻辑功能的可执行指令的有序列表。指令在由处理器44执行时接收并处理来自传感器***28的信号，执行用于自动控制车辆10的部件的逻辑、计算、方法和/或算法，并且向致动器***30产生控制信号以基于逻辑、计算、方法和/或算法来自动地控制车辆10的部件。虽然图1中仅示出了一个控制器34，但是车辆10的实施例可包括通过任何合适的通信介质或通信介质的组合进行通信并且协作以处理传感器信号、执行逻辑、计算、方法和/或算法且产生控制信号以自动控制车辆10的特征的任意数量的控制器34。在各个实施例中，控制器34的一个或多个指令在燃料液位传感器偏移量检测***100中实现，且当由处理器44执行时，可以检测燃料液位传感器中的偏移量误差并补偿该误差。
参考图2A和图2B，示出了根据一实施例的燃料液位传感器204和212的示意图202和210。如图2A中所示，燃料液位传感器204被显示为具有处于“空”位置的浮动臂206和电位计208。如图2B中所示，燃料液位传感器212被显示为具有处于“满”位置的浮动臂214和电位计216。在正常操作期间，浮动臂将根据燃料箱中的液位移动。浮动臂的基座连接至电位计，其将旋转以反映浮动臂的位置和对应的燃料液位。
参考图3，示出了根据一实施例的和燃料液位传感器一起使用的电位计302的示意图300。如之前图2A和图2B中所示，随着燃料传感器的浮动臂旋转，电位计302反映燃料箱中的液位。电位计包括连接器端点304，其与可变电阻器306电接触。随着电位计302旋转，连接器端点304沿可变电阻器306移动到不同位置。沿可变电阻器的不同位置在每个位置处形成不同的电阻读数，其反映燃料箱中的液位。
参考图4，示出了根据一实施例的电位计的可变电阻器404的不同区域406、408和410的详细示意图400。如之前图3中所示及所描述的，电位计的连接器端点402沿可变电阻器404旋转以形成反映燃料箱中液位的不同电阻。在该实施例中，可变电阻器被划分成三个不同区域，同时每个区域具有不同的电阻敏感度。更具体地，可变电阻器具有：初始区域410；中间区域408；以及最后区域406。初始区域近似代表燃料箱容量第一四分之一的液位，而中间区域近似代表燃料箱容量的中间一半。最后区域近似代表燃料箱容量的第四四分之一的液位。电阻敏感度可以在区域之间不同，同时最后区域是最敏感的。在该实施例中，针对最后区域使用更大的敏感度是因为对于避免用尽燃料箱容量的最后四分之一来说正确读数的关键性。在所示的该实施例中，当燃料箱的液位为满时可变电阻器将处于最小电阻值(Rmin)且当燃料箱的液位为空时处于最大电阻值(Rmax)。
参考图5，显示了根据一个实施例的用来测量可变电阻器的不同区域上的燃料液位读数的线性和非线性曲线图500。线性曲线图502描绘了来自预定燃料使用表的值，该预定燃料使用表被存储在电子数据存储装置上并被用于基于来自电位计的电阻读数估计燃料液位。曲线图502显示了所测量的以欧姆(Ω)为单位的电阻值相对于所测量的以反映燃料液位(0＝空；1＝满)十进制值为单位的燃料液位的关系。两条分开的线501和502被显示为反映燃料液位读数中的不同读数。第一条线501代表“标称”或反映的电阻值，而第二条线502代表减小后的或实际的电阻值。
仅依赖于标称值可能导致车辆的操作员相信燃料液位高于其实际。在一段时间之后可能出现电阻的错误读数，并且其可能由于可变电阻器板上的氧化、局部短路、破损，部件温度或者其他制造偏差引起。错误读数可能需要相对于电阻值的一定偏移量来反映燃料箱的真实液位。然而，由于没有参考点偏移的量可能难以检测，除非箱体完全为空或恰好在满的位置。
现在返回到图5，显示了根据一个实施例的作为敏感度曲线的非线性曲线图504，该敏感度曲线表示可变电阻器的不同区域上电阻值的变化除以燃料液位变化。在该曲线图504中，电阻值的变化除以燃料液位变化(ΔR/ΔT)反映了线性曲线图502的值的数学导数(dR/dF)。非线性曲线图504的关键点是，其值并不随任何电阻误差而改变，因为其基于电阻值的变化率相对于燃料液位的变化率。标称电阻值读数的误差将不会影响对应的敏感度值。敏感度曲线的非线性特征可以通过改变可变电阻器的物理厚度来导出，其允许在最后区域中有更为敏感的电阻。另外，非线性敏感度曲线可以通过电位计的可旋转连接器端点导出，该可旋转连接器端点形成臂的高度(H)和臂的角度(θ)之间的固有正弦函数映射，即臂的高度(H)等于角度的正弦乘以臂的长度(L)(H＝L*sinθ)。
当使用预定燃料使用表来生成线性曲线图501时，非线性曲线图504的敏感度曲线的值也被存储在电子数据存储装置中以用于随后引用。在实践中，将敏感度曲线504与线性曲线图502的标称读数501进行比较。如果在标称读数中检测到误差，则确定用来使标称读数与通过敏感度曲线所确定的预期燃料液位读数相一致的偏移量。
现在转向图6，示出了根据一个实施例的代表偏移量检测***的功能的框图600。如图所示，过程以通过对由燃料使用表生成的曲线图引用电阻读数来检测燃料读数602开始。接下来，引用经计算的燃料液位敏感度曲线604并将其与估计的燃料液位进行比较。如果估计的燃料液位并不符合敏感度曲线，则计算606该燃料液位的偏移量并将其提供作为正确的燃料液位读数。随后将该偏移量值添加为对燃料使用表608的更新以对接下来的燃料液位读数使用该更新。如图所示，计算偏移量并更新燃料使用表的过程可以是连续的并在燃料液位传感器的整个操作过程中不间断地进行。
现在转向图7，其关于根据一个实施例的用于检测燃料液位传感器故障的偏移量的设备的框图700。在该实施例中，燃料液位传感器702利用电位计704采集代表液位水平的读数。来自电位计704的电阻读数被提供给处理器和电子数据存储装置703，该处理器和电子数据存储装置703基于既定模型燃料使用表706生成估计的燃料液位。估计的燃料液位被绘制在敏感度曲线708上以确定任何偏移量计算712。该偏移量随后被用来更新燃料使用表710，其计算出正确的偏移量燃料液位输出714。偏移量燃料液位输出714通常被提供给车辆的燃料液位指示器。在各个实施例中，燃料液位指示器可是模拟的或数字的计量器。在替代实施例中，燃料使用表710可以实际上是两个单独的表。第一表具有高分辨率但是可能受制于各种错误。第二表可以用作备份或“补充”表。第二表通常可以具有比第一表更低的分辨率。在其他实施例中，第一表的偏移量值可以基于第二表的偏移量值进行更新。
现在转向图8，根据一个实施例，燃料液位敏感度曲线的曲线图800被显示为具有用于计算偏移量值的参考点。在一些实施例中，敏感度曲线可以用于在电位计的可变电阻器区域之间的边缘点802或者“边界”处进行偏移量检测。边缘点可以用作里程碑检查以用于更佳的检测准确度，因为电阻器的敏感度在这些边界处改变。在替代实施例中，可以基于电阻器的各个区域内的预定轨迹804连续地监测并检查燃料率。
现在转向图9，示出了根据一个实施例的用于检测燃料液位传感器故障的偏移量的方法的流程图900。在该实施例中，采集燃料液位传感器读数被作为来自燃料传感器902的电位计的电阻读数。通过从电子数据存储装置检索获得的燃料使用表905，使用该电阻读数以生成燃料液位估计904。基于从燃料使用表导出的预定敏感度曲线906计算燃料液位敏感度。将燃料液位估计与敏感度曲线908进行比较以确定是否需要偏移量910。如果需要偏移量，则添加该偏移量作为对燃料估计表912的更新并存储在电子数据存储装置905中。
现在转向图10A和图10B，在一个实施例的示例中示出了用来确定偏移量值的燃料使用曲线1002和敏感度曲线1004。在该示例中，图10A和图10B显示了燃料使用曲线1002，其中标称电阻读数为150欧姆。其指示约33％容量的燃料液位。在敏感度曲线上对应的所测量的ΔR/ΔT值为-260，其指示约25％容量的燃料液位。该值与标称值相矛盾(23％相对于33％)，这表明燃料箱中存在的燃料少于标称值所指示的燃料。因此确认需要一定偏移量并在燃料使用表上测量25％燃料容量的值。在该示例中，在燃料使用图表上的与25％燃料容量交叉引用的150欧姆电阻值需要将-20欧姆的偏移量值1006应用于标称读数以便提供准确的燃料液位值。随后将该-20欧姆的偏移量1006更新到燃料使用表以用于使用该燃料使用表的全部未来估计。
尽管在前面的详细描述中已经提出了至少一个示范性实施例，但是应该理解的是仍存在大量的变型。还应该理解的是，示范性实施例或多个示范性实施例仅是示例，而并非旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。而是，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实现示范性实施例或多个示范性实施例的便利路线图。应当理解的是，在不脱离如所附权利要求及其合法等同物所阐述的本公开的范围的情况下，可以在元件的功能和设置上做出各种改变。

Claims (10)

1.一种确定用于燃料液位传感器故障的偏移量检测的方法，包括：
从燃料液位传感器的电位计接收电阻读数；
基于引用所述电阻读数的既定燃料使用表生成估计燃料液位；
基于所述电阻读数的变化除以所述估计燃料液位的变化(ΔR/ΔF)计算燃料液位敏感度；
通过将所述燃料液位敏感度与预定敏感度曲线进行比较来确定相对于所述电阻读数的任何必要偏移量；以及
利用相对于所述电阻读数的所述偏移量更新所述燃料使用表。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电位计被划分成初始区域、中间区域和最后区域，并且其中每个区域具有不同的电阻敏感度范围。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述电位计的所述初始区域和所述中间区域之间的边界边缘处计算所述燃料液位敏感度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中在所述电位计的所述中间区域和所述最后区域之间的边界边缘处计算所述燃料液位敏感度。
5.根据权利要求3所述的方法，其中在所述电位计的所述初始区域中的所述估计燃料液位变化(ΔR/ΔF)的轨迹上计算所述燃料液位敏感度。
6.根据权利要求3所述的方法，其中在所述电位计的所述中间区域中的所述估计燃料液位变化(ΔR/ΔF)的轨迹上计算所述燃料液位敏感度。
7.根据权利要求3所述的方法，其中在所述电位计的所述最后区域中的所述估计燃料液位变化(ΔR/ΔF)的轨迹上计算所述燃料液位敏感度。
8.一种用于计算燃料液位传感器故障的偏移量检测的***，包括：
燃料液位传感器，所述燃料液位传感器包括：
浮动臂，所述浮动臂根据所述燃料液位的变化枢转；
电位计，所述电位计连接至所述浮动臂的基座，从而所述电位计的连接器端点根据所述浮动臂的位置旋转；
可变电阻器，所述可变电阻器与所述电位计的所述连接器端点相接触，其中所述可变电阻器生成基于所述连接器端点的所述位置而变化的电阻读数；
电子数据存储装置，所述电子数据存储装置包含燃料使用表，所述燃料使用表通过引用来自所述燃料液位传感器的所述电阻来估计所述燃料液位；以及
电子微处理器，所述电子微处理器
基于所述电阻读数的变化除以所述估计燃料液位的变化(ΔR/ΔF)计算燃料液位敏感度；
通过将所述燃料液位敏感度与存储在所述电子数据存储装置中的预定敏感度曲线进行比较来确定相对于所述电阻读数的任何必要偏移量；以及
利用相对于所述电阻读数的所述偏移量更新所述燃料使用表。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述燃料液位敏感度基于所述(ΔR/ΔF)值的变化的非线性曲线相对于所述燃料液位来计算，其中所述非线性曲线通过提供所述电阻的所述可变电阻器的可变厚度导出。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述燃料液位敏感度基于所述(ΔR/ΔF)值的变化的非线性曲线相对于所述燃料液位来计算，其中所述非线性曲线通过映射正弦波函数导出，所述映射正弦波函数通过所述浮动臂的高度(H)相对于所述臂的角度(θ)并乘以所述臂的长度(L)生成(H＝L*sinθ)。
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