专利名称：车用油位传感器及其实现方法
技术领域：
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：
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R。。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21向E⑶30输出可变的电压Vm。E⑶经过运算得到油箱 10中的油量信息，并反映在仪表40上。请参阅图2，现有的车用油位传感器中的E⑶30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￥111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。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。
R xV在理想情况下，通过Vm计算Rm的公式为 凡=yZjT。该公式的来源是流经电
V-V V
阻一 22的电流应与流经滑动变阻器20的电流相等，即= f。由于Vm通路连接到
KcKm
E⑶30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。 E⑶30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，称为接触电阻民。考虑接触电阻民之后，通过Vm计算艮的公式为 R xV
Wm +凡产。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。
发明内容
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。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；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E⑶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E⑶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、Rffl备份模块、Rffl默认模块、Rffl诊断模块、滤波器；所述两个模数转换器分别对输入的电压\、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 Rffl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，去除短期跳变影响，并输出给仪表。本发明车用油位传感器的实现方法包括如下步骤第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，滑动变阻器与电阻一串联的一端向E⑶输出电压V1,滑动变阻器的另一端向E⑶输出电压V2 ；第3步，两个模数转换器分别对\、\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V- Δ V < V1 ；V1 ^ V2 ；V2 = 0 ；所述0< AV 彡 0.5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；
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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；
R X (V, - V7)第5步，运算单元一根据公式凡,=计算滑动变阻器的可变电阻值Rm， 其中R。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0 < Rm < R，即认为合理，否则即认为不合理当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 Rffl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 <第一阈值彡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。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。
图1是现有车用油位传感器的结构示意图；图2是现有车用油位传感器中E⑶的结构示意图；图3是本发明车用油位传感器的结构示意图；图4是本发明车用油位传感器中ECU的结构示意图；图5是本发明车用油位传感器中电阻部分的等效电路图。图中附图标记说明10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。
具体实施例方式请参阅图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、E⑶30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R。，电阻二 23的电阻为&。滑动变阻器20与电阻一 22串联的一端连接到E⑶30并向E⑶30输出电压V1，滑动变阻器20的另一端连接到E⑶30并向E⑶30输出电压V2。E⑶30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。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％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,Rffl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V1J2 进行模数转换并输出给V1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。 Rffl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 322 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。本发明车用油位传感器的实现方法包括如下步骤第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 —一对应。第2步，滑动变阻器20与电阻一 22串联的一端向E⑶30输出电压V1，滑动变阻器的另一端向E⑶30输出电压V2。第3步，两个模数转换器311、312分别对VpV2进行模数转换并输出给V1和V2采样模块341。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V- Δ V < V1 ；V1 ^ V2 ；V2 = 0 ；所述0< AV 彡 0.5伏；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。 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V1和V2值输出给运算单元一 321。V1和V2备份模块342存储最新一个判断为合理的V1和V2值。理论上，当出现V < V1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V > V1但两者非常接近时已经说明V1出错，因此设定一个Δν。Δν的取值范围可以是0 0. 5伏，优选为0. 5伏。当出现V1 ( V2,说明V1可能短路到地、或V1断路、或V2短路到电源V。当出现V2 =0，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。
第5步，运算单元一 321根据公式
权利要求
1.一种车用油位传感器，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、Rffl备份模块、Rffl默认模块、Rffl诊断模块、滤波器；所述两个模数转换器分别对输入的电压\、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\、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 V- Δ V < V1 ； V1 ^ V2 ； V2 = O;所述0 < Δν彡0.5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判断为合理的V1和V2值输出给运算单元一；R X(V1-V2)第5步，运算单元一根据公式Am = ν _ ν 计算滑动变阻器的可变电阻值Rm，其中R。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0 < Rm < R，即认为合理，否则即认为不合理当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，则将艮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AV为0.5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，所述第一阈值为全文摘要
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。
文档编号G01F23/30GK102338655SQ20101023362
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者丁锋, 习纲, 朱振华, 李君 , 潘文, 秦文刚, 谭超, 陈侠, 高丹, 鹿洪芳 申请人:联合汽车电子有限公司