车用油位传感器及其实现方法.pdf

1、10申请公布号CN102338655A43申请公布日20120201CN102338655ACN102338655A21申请号201010233626922申请日20100722G01F23/3020060171申请人联合汽车电子有限公司地址201206上海市浦东新区榕桥路555号72发明人秦文刚陈侠谭超高丹李君习纲丁锋潘文朱振华鹿洪芳74专利代理机构上海浦一知识产权代理有限公司31211代理人丁纪铁54发明名称车用油位传感器及其实现方法57摘要本发明公开了一种车用油位传感器，包括油箱、滑动变阻器、电阻一、电阻二、ECU和仪表。所述ECU又包括两个模数转换器、V1和V2采样模块、V1和V2备份

2、模块、V1和V2诊断模块、两个运算单元、RM备份模块、RM默认模块、RM诊断模块、滤波器。本发明还公开了所述车用油位传感器的实现方法。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，尽可能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。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图3页CN102338668A1/2页21一种车用油位传感器，其特征是，油箱、滑动变阻器、电阻一、电阻二、ECU和仪表；所述油箱中具有浮子漂浮在燃油表面，所述浮子控制滑动变阻器上的滑片位置；所述滑动变阻器的一端通过串联的

3、电阻一接电压V，滑动变阻器上的滑片通过并联的电阻二接地；滑动变阻器与电阻一串联的一端连接到ECU并输出电压V1，滑动变阻器的另一端连接到ECU并输出电压V2；所述ECU又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、二个运算单元、RM备份模块、RM默认模块、RM诊断模块、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，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

4、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RM；所述RM诊断模块判断运算单元一计算出的RM值是否合理；当合理，将运算单元一计算出的RM值输出给运算单元二；当不合理，将RM备份模块中存储的上一次判断为合理的RM值或者RM默认模块预存的RM默认值输出给运算单元二；所述运算单元二根据RM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，并输出给仪表。2如权利要求1所述的车用油位传感器的实现方法，其特征是，包括如下步骤第1步，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；第2步，滑动变阻

5、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；第3步，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；第4步，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VVV1；V1V2；V20；所述0V05伏；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

6、判断为合理的V1和V2值输出给运算单元一；第5步，运算单元一根据公式计算滑动变阻器的可变电阻值RM，其中RC为电阻一的电阻值；第6步，RM诊断模块判断运算单元一计算的RM值，当0RMR，即认为合理，否则即权利要求书CN102338655ACN102338668A2/2页3认为不合理当RM诊断模块判断运算单元一计算的RM值合理，则将运算单元一计算出的RM值输出给运算单元二，同时将该RM值保存在RM备份模块中；当RM诊断模块判断运算单元一计算的RM值不合理且持续时间小于第一阈值，则将RM备份模块中存储的上一次判断为合理的RM值输出给运算单元二；当RM诊断模块判断运算单元一计算的RM值不合理且持续时

7、间大于或等于第一阈值，则将RM默认模块中预存的RM默认值输出给运算单元二；0第一阈值600秒；第7步，运算单元二查表得到油箱中燃油量VOL并输出给滤波器；第8步，滤波器对所述VOL值进行时间滤波，并输出给仪表；第9步，仪表使用VOL值显示油箱中的燃油容量。3根据权利要求2所述的车用油位传感器的实现方法，其特征是，所述V为05伏。4根据权利要求2所述的车用油位传感器的实现方法，其特征是，所述第一阈值为2秒。权利要求书CN102338655ACN102338668A1/5页4车用油位传感器及其实现方法技术领域0001本发明涉及一种机动车燃油箱的油位检测装置及其检测方法。背景技术0002车用油位传感

8、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。0003请参阅图1，现有的车用油位传感器包括油箱10、滑动变阻器20、电阻一22、ECU电子控制单元30和仪表40。其中油箱10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10中具有一浮子11漂浮在燃油表面。滑动变阻器20的一端接地，另一端通过串联的电阻一22接电压V。滑动变阻器20的总电阻为R，由滑片21得到的可变电阻为RM，滑片21在滑动变阻器20上的位置受到浮子11的控制。电阻一的电阻为RC。通常，滑动变阻器20的总长度等于油箱10的高度，这样便使得浮子11位置与滑片21位置一一对应。滑片2

9、1向ECU30输出可变的电压VM。ECU经过运算得到油箱10中的油量信息，并反映在仪表40上。0004请参阅图2，现有的车用油位传感器中的ECU30包括依次相连的模数转换器31、运算单元32和滤波器33。其中，模数转换器31将可变电压VM进行模数转换。运算单元32根据VM计算油箱10中的燃油油量VOL。在车辆加速、路面颠簸等情况下油箱10中的油位会产生波动，滤波器33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。0005所述运算单元32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。0006在理想情况下，通过VM计算RM的公式为该

10、公式的来源是流经电阻一22的电流应与流经滑动变阻器20的电流相等，即由于VM通路连接到ECU30的高阻抗模数转换器中，因此认为VM通路上没有电流经过。0007虽然图1中油箱10显示为截面积相等，但实际应用中油箱10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。ECU30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。0008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

11、后，通过VM计算RM的公式为RE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。说明书CN102338655ACN102338668A2/5页5发明内容0009本发明所要解决的技术问题是提供一种车用油位传感器，可以尽可能避免滑动变阻器的接触电阻对油位测量产生不利影响。为此，本发明还要提供所述车用油位传感器的实现方法。0010为解决上述技术问题，本发明车用油位传感器包括油箱、滑动变阻器、电阻一、电阻二、ECU和仪表；0011所述油箱中具有浮子漂浮在燃油表面，所述浮子控制滑动变阻器上的滑片位置；

12、0012所述滑动变阻器的一端通过串联的电阻一接电压V，滑动变阻器上的滑片通过并联的电阻二接地；0013滑动变阻器与电阻一串联的一端连接到ECU并输出电压V1，滑动变阻器的另一端连接到ECU并输出电压V2；0014所述ECU又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、二个运算单元、RM备份模块、RM默认模块、RM诊断模块、滤波器；0015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；0016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；

13、，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；0017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RM；0018所述RM诊断模块判断运算单元一计算出的RM值是否合理；当合理，将运算单元一计算出的RM值输出给运算单元二；当不合理，将RM备份模块中存储的上一次判断为合理的RM值或者RM默认模块预存的RM默认值输出给运算单元二；0019所述运算单元二根据RM值计算油箱中燃油量VOL并输出给滤波器；0020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。0021本发明车用油位传感器的实现方法包括如下步骤0022第1步，油箱中的浮

14、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；0023第2步，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；0024第3步，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；0025第4步，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0026VVV1；0027V1V2；0028V20；0029所述0V05伏；0030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V

15、1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；说明书CN102338655ACN102338668A3/5页60031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；0032第5步，运算单元一根据公式计算滑动变阻器的可变电阻值RM，其中RC为电阻一的电阻值；0033第6步，RM诊断模块判断运算单元一计算的RM值，当0RMR，即认为合理，否则即认为不合理0034当RM诊断模块判断运算单元一计算的RM值合理，则将运算单元一计算出的RM值输出给运算单元二，同时将该RM值保存在

16、RM备份模块中；0035当RM诊断模块判断运算单元一计算的RM值不合理且持续时间小于第一阈值，则将RM备份模块中存储的上一次判断为合理的RM值输出给运算单元二；0036当RM诊断模块判断运算单元一计算的RM值不合理且持续时间大于或等于第一阈值，则将RM默认模块中预存的RM默认值输出给运算单元二；00370第一阈值600秒；0038第7步，运算单元二查表得到油箱中燃油量VOL并输出给滤波器；0039第8步，滤波器对所述VOL值进行时间滤波，并输出给仪表；0040第9步，仪表使用VOL值显示油箱中的燃油容量。0041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

17、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0042图1是现有车用油位传感器的结构示意图；0043图2是现有车用油位传感器中ECU的结构示意图；0044图3是本发明车用油位传感器的结构示意图；0045图4是本发明车用油位传感器中ECU的结构示意图；0046图5是本发明车用油位传感器中电阻部分的等效电路图。0047图中附图标记说明004810为油箱；11为浮子；20为滑动变阻器；21为滑片；22为串联电阻；23为并联电阻；30为ECU；31、311、312为模数转换器；32、321、322为运算单元；33为滤波器；341为V1和V2采样模块；342为V1和V2备

18、份模块；35为V1和V2诊断模块；361为RM备份模块；362为RM默认模块；37为RM诊断模块；40为仪表。具体实施方式0049请参阅图3，本发明车用油位传感器包括油箱10、滑动变阻器20、电阻一22、电阻二23、ECU30和仪表40。其中，油箱10中具有浮子11漂浮在燃油表面，浮子11控制滑动变阻器20上的滑片21位置。滑动变阻器20的一端串联电阻一22并通过该电阻一22连接电源V，滑动变阻器20上的滑片21并联电阻二23并通过该电阻二23接地。滑动变阻器20的总电阻为R，滑片21得到的有效电阻为RM，电阻一22的电阻为RC，电阻二23的电阻为RD。滑动变阻器20与电阻一22串联的一端连接

19、到ECU30并向ECU30输出电压V1，滑说明书CN102338655ACN102338668A4/5页7动变阻器20的另一端连接到ECU30并向ECU30输出电压V2。ECU30根据V1和V2得到油箱10中的燃油量VOL，并输出给仪表40。仪表40将燃油量VOL显示出来。0050请参阅图4，ECU30又包括两个模数转换器311、312，V1和V2采样模块341，V1和V2备份模块342，V1和V2诊断模块35，两个运算单元321、322，RM备份模块361，RM默认模块362，RM诊断模块37，滤波器33。其中，两个模数转换器分311、312分别对输入的电压V1、V2进行模数转换并输出给V1

20、和V2采样模块341。V1和V2诊断模块35判断V1和V2采样模块341中的V1和V2值是否合理；当合理，将V1和V2采样模块341中的V1和V2值输出给运算单元一321；当不合理，将V1和V2备份模块342中存储的上一次判断为合理的V1和V2值输出给运算单元一321。运算单元一321根据V1和V2值计算滑动变阻器20的可变电阻值RM。RM诊断模块37判断运算单元一321计算出的RM值是否合理；当合理，将运算单元一321计算出的RM值输出给运算单元二322；当不合理，将RM备份模块361中存储的上一次判断为合理的RM值或者RM默认模块362预存的RM默认值输出给运算单元二322。运算单元二32

21、2根据RM值计算油箱10中燃油油量VOL值并输出给滤波器33。滤波器33对所述VOL值进行滤波，去除短期跳变影响，并输出给仪表40。0051本发明车用油位传感器的实现方法包括如下步骤0052第1步，油箱10中的浮子11漂浮在燃油表面，跟随燃油容量的变化而改变在油箱10中的高度，浮子10带动滑动变阻器20上的滑片21改变位置。浮子10的高度即油箱10中的燃油量VOL与滑动变阻器10的有效电阻值RM一一对应。0053第2步，滑动变阻器20与电阻一22串联的一端向ECU30输出电压V1，滑动变阻器的另一端向ECU30输出电压V2。0054第3步，两个模数转换器311、312分别对V1、V2进行模数转

22、换并输出给V1和V2采样模块341。0055第4步，V1和V2诊断模块35判断V1和V2采样模块341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0056VVV1；0057V1V2；0058V20；0059所述0V05伏；0060当V1和V2诊断模块35判断V1和V2采样模块341中的V1和V2值合理，则将V1和V2采样模块341中的V1和V2值输出给运算单元一321，同时将该V1和V2值保存在V1和V2备份模块342中。0061当V1和V2诊断模块35判断V1和V2采样模块341中的V1和V2值不合理，则将V1和V2备份模块342中存储的上一次判断为合理的V

23、1和V2值输出给运算单元一321。0062V1和V2备份模块342存储最新一个判断为合理的V1和V2值。0063理论上，当出现VV1则说明V1可能短路到电源V，这样的V1显然是不合理的。实际上当VV1但两者非常接近时已经说明V1出错，因此设定一个V。V的取值范围可以是005伏，优选为05伏。0064当出现V1V2，说明V1可能短路到地、或V1断路、或V2短路到电源V。当出现V20，说明V2短路到地，或V2断路。这些都属于错误情况，因此判断时予以排除。说明书CN102338655ACN102338668A5/5页80065第5步，运算单元一321根据公式计算滑动变阻器20的可变电阻值RM，其中R

24、C为电阻一22的电阻值。0066请参阅图5，流经电阻RC即图3中的电阻一22的电流值由于V1和V2通路都是输出到ECU30中的高阻态模数转换器，因此V1和V2通路中通过的电流可以忽略不计。由上述公式可以得到其中RC是电阻一22的电阻值。这就是上述方法第5步中计算公式的由来。0067第6步，RM诊断模块37判断运算单元一321计算的RM值，当0RMR，即认为不合理，否则即认为合理0068当RM诊断模块37判断运算单元一321计算的RM值合理，则将运算单元一321计算出的RM值输出给运算单元二322，同时将该RM值保存在RM备份模块361中。0069当RM诊断模块37判断运算单元一321计算的RM

25、值不合理且持续时间小于第一阈值，则将RM备份模块361中存储的上一次判断为合理的RM值输出给运算单元二322。0070当RM诊断模块37判断运算单元一321计算的RM值不合理且持续时间大于或等于第一阈值，则将RM默认模块362预存的RM默认值输出给运算单元二322。0071RM备份模块361存储最新一个判断为合理的RM值。0072RM默认模块362预存有一个RM值。0073通常运算单元一311按照一定的频率计算RM，例如每秒钟计算10次。当RM诊断模块37发现运算单元一计算的RM不合理，首先以之前判断为合理的RM值存储在RM备份模块361中取代之，此时可能是偶然故障所致。但如果这种RM不合理的

26、情况持续了一段时间即第一阈值，例如持续2秒钟即连续20个计算的RM都不合理，则说明出现难以恢复的故障，以预设的RM值预存在RM默认模块362中取代之。所述0第一阈值600秒，优选为2秒。0074第7步，运算单元二根据RM值，查询内置的RMVOL换算表，得到油箱10中燃油油量VOL值，并输出给滤波器33。0075之所以采用RMVOL换算表的形式，是由于有些油箱10是不规则的形状，浮子11将油位高度一一对应地反映为滑动变阻器20的可变电阻值RM后，难以用数学公式描述油量VOL与可变电阻RM。ECU30中内置RMVOL换算表，知道RM值后查表即可得知对应的油箱VOL。0076第8步，滤波器33对所述

27、VOL值进行时间滤波，去除车辆加速、路面颠簸等情况下油位短期跳变的影响，并输出给仪表40。0077第9步，仪表40使用VOL值显示油箱10中的燃油容量。0078传统的车用油位传感器容易受到滑动变阻器的接触电阻影响，本发明采集两路电压信号，将这两路电压信号相减用于计算燃油容量，从而尽可能地减少了滑动变阻器的接触电阻产生的不利影响，可以获得更准确的油量信息。说明书CN102338655ACN102338668A1/3页9图1图2说明书附图CN102338655ACN102338668A2/3页10图3图4说明书附图CN102338655ACN102338668A3/3页11图5说明书附图CN102338655A