专利名称：汽车仪表燃油报警波动处理方法
技术领域：
本发明设计汽车全数字化仪表信号处理方法，特别涉及一种汽车仪表燃油报警波动处理方法。
背景技术：
汽车仪表全数字化后对各信号的采集与处理实时性大为提高，但由于汽车燃油表的采集主要通过汽车用燃油传感器实现，其主要作用是动态测量燃油余量。目前多采用摆杆式浮子结构]随燃油液位的变化，而在厚膜电阻器上切换不同的阻值输出实现剩余燃油的采样测量。由于这种结构的传感器器其输出信号主要是通过滑动接触片的位移切换不同位置对应的电阻值，这样就形成了输出电阻的阶跃性变化。由于汽车各种行驶状态的变化会导致油位液面处于不断的波动中，实时采样信号如果不加以处理就会导致信号的波动，从而引起汽车燃油表的指针不断上下波动，进而造
成对驾乘人员的视觉疲劳。为了及时提醒驾驶人员动态了解燃油低液位的情况，全数字式汽车电子组合仪表对燃油表增加了低燃油液位报警的功能，实现低液位燃油报警的主要方式是通过燃油报警灯实现的，其作用是在燃油箱内的燃油量少于某一定值时立即发亮报警，以引起驾驶员的注意。燃油报警点一般设在油箱最大容积的1/8附近，由于油箱底部杂质和水分较多，所以剩余燃油低于1/8点时，对于车辆的燃油泵、电喷器等发动机燃油输送系统都有不同程度的损害，所以驾驶员发现燃油报警灯报警后，应及时加油。另外，燃油报警在很多条件下都会发生误报的现象，尤其当燃油在报警点附近时，经常出现燃油报警灯循环报警解报现象。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种基于软件处理的全数字汽车组合仪表燃油报警波动处理的方法，首先利用不同的滤波方案减少燃油传感器受汽车行驶不同状态带来的信号输出波动影响，之后通过对燃油表驱动电机的防波动控制，准确控制对汽车燃油低液位报警的准确测量和判定。本发明是这样实现的
首先，对燃油余量进行多次采样测量，并根据多次采样测量的结果进行滤波计算，给出计算值；其中滤波计算采用的算法为限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、中位值平均滤波法、限幅平均滤波法、一阶滞后滤波法、加权平均滤波法、消抖滤波法和限幅消抖滤波法中的一种或几种的结合。之后，根据滤波计算得到的计算值和汽车行驶状态，对燃油表驱动电机实施防波动控制策略，由于影响燃油报警，发生误报现象的原因主要有以下三个方面
(O小型汽车在设计时存在天生的空间缺陷，这导致小型汽车的燃油油箱都有个共同特点，那就是扁、长、宽。而燃油传感器是一个由浮子高度控制的可变电阻，组合仪表对此电阻进行采样，驱动指针指向对应的刻度。这种扁平的油箱配合浮子传感器在行车时由于油位的上下晃动，会造成仪表采取的阻值波动十分严重，导致过去仪表的指针来回缓慢漂移，燃油报警灯循环报警解报。(2)汽车停车时，停车位置处在斜坡上。这样在汽车熄火后，再从新点火燃油表会进入快速响应模式。在2S钟内响应到当前燃油液位所对应的刻度位置。由于当前停车位置是在斜坡上，故燃油传感器的阻值会出现不同程度的偏高或偏低。这样就导致了燃油表指针指示位置同汽车上一次熄火前所指示的位置不一样，燃油报警灯的两灭状态也很可能不一样。(3)另外汽车长时间行驶在上坡或者下坡上、急加速、急转弯等不同状态也会引起燃油液位漂移，以及报警点出现误报。因此，可以采用以下燃油表驱动电机的防波动控制策略
(I)增加燃油记忆模式，即每次汽车熄火，汽车仪表记住上次熄火前的油量值，汽车重新点火后，比较当前值与记忆值，若两者之间的差值小于设定的阀值，则指针快速响应到记忆位置；若大于此阀值，则指针快速响应到当前值，所述阀值为满油箱的1/10。(2)加大燃油表阻尼，增加阻尼时间为2S，即增加燃油表驱动电机每走一步所需要的时间为2S。(3)在燃油报警点同解报点之间设置状态保持区域，状态保持区域为全量程的1/16。通过多次进行燃油采样测量，并通过滤波计算，能够最大限度的较少汽车行驶过程中由于车身晃动而引起的燃油测量不准确问题。再通过对燃油表驱动电机的防波动控制，能够有效消除燃油表指针波动、循环报警解报等问题。增加燃油记忆模式，并设定阀值，可以有效区分汽车加油前后的状态，同时也能消除汽车由于停靠状态而造成的燃油测量值波动问题。加大燃油表阻尼能够有效解决燃油表指针晃动问题。加大燃油报警点同解报点之间的状态保持区域可以有效解决燃油表报警灯循环报警解报问题。以上方法综合运用能够最大程度上解决由于燃油液位漂移导致燃油传感器信号波动，燃油报警灯出现误报的现象。
图I为本方法实施流程具体实施例方式下面结合实施例，对本方法进行更详尽的说明。在对燃油余量进行采样测量和滤波计算过程中，滤波计算采用的算法为限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、中位值平均滤波法、限幅平均滤波法、一阶滞后滤波法、加权平均滤波法、消抖滤波法和限幅消抖滤波法中的一种或几种的结合。这些滤波计算的具体算法以及其优点如下
(I)限幅滤波法(又称程序判断滤波法)
根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值(设为A)，每次检测到新值时判断如果本次值与上次值之差<=A，则本次值有效，如果本次值与上次值之差〉A，则本次值无效，放弃本次值，用上次值代替本次值。 优点能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰。(2)中位值滤波法
连续采样N次(N取奇数)，把N次采样值按大小排列，取中间值为本次有效值。优点能有效克服因偶然因素引起的波动干扰；对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果。( 3 )算术平均滤波法
连续取N个采样值进行算术平均运算，N值较大时信号平滑度较高，但灵敏度较低，N值较小时信号平滑度较低，但灵敏度较高，N值的选取一般流量，N=12 ;压力N=4。优点适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波，这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动。(4)递推平均滤波法(又称滑动平均滤波法)
把连续取N个采样值看成一个队列，队列的长度固定为N，每次采样到一个新数据放入队尾，并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则)，把队列中的N个数据进行算术平均运算，就可获得新的滤波结果。N值的选取流量，N=12 ;压力N=4 ;液面，Ν=Π2 ;温度，N=I 4。优点对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，适用于高频振荡的系统。(5)中位值平均滤波法(又称防脉冲干扰平均滤波法)
相当于“中位值滤波法”+ “算术平均滤波法”，连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值，然后计算Ν-2个数据的算术平均值。N值的选取3 14。
优点融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。(6)限幅平均滤波法
相当于“限幅滤波法”+ “递推平均滤波法”，每次采样到的新数据先进行限幅处理，再送入队列进行递推平均滤波处理。优点融合了两种滤波法的优点，对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。(7) —阶滞后滤波法
取a=(Tl，本次滤波结果=(I-a) *本次采样值+a*上次滤波结果 优点对周期性干扰具有良好的抑制作用，适用于波动频率较高的场合
(8)加权递推平均滤波法
是对递推平均滤波法的改进，即不同时刻的数据加以不同的权，通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越低。优点适用于有较大纯滞后时间常数的对象，和采样周期较短的系统。(9)消抖滤波法
设置一个滤波计数器，将每次采样值与当前有效值比较如果采样值=当前有效值，则计数器清零；如果采样值〈> 当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否 >=上限N(溢出)；如果计数器溢出，则将本次值替换当前有效值，并清计数器。优点对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果，可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值抖动。(10)限幅消抖滤波法
相当于“限幅滤波法”+ “消抖滤波法”，先限幅，后消抖。优点继承了“限幅”和“消抖”的优点，改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷，避免将干扰值导入系统。之后，根据滤波计算得到的计算值和汽车行驶状态，对燃油表驱动电机实施防波
动控制策略
(I)加大燃油表阻尼的方法来解决燃油晃动的问题。增加阻尼时间为2S。(阻尼时间就是马达没走I步所需要的时间。例如I款仪表的燃油表最大刻度开角为90度，那么指针从F点行驶到E点需要行走90*12=1080步。也就是说指针从F点行驶到E点最快用时也要 2160S)。(2)增加燃油记忆模式，即每次汽车熄火，仪表会记住当前指针所指示的位置。在汽车重新点火后，对当前采样油位同记忆油位进行比较。若两者之间的差值小于某设定的阈值，则指针快速响应到记忆位置。若大于此阈值，则认为是汽车已加油。指针快速响应到当前采样位置。(阈值一般设定为满油箱的1/10左右)。(3)加大燃油报警点同解报点之间的状态保持区域。本设计当前采用状态保持区域为全量程的1/16。即若报警点所对应的报警步数为150步。全量程步数为1080步，则解报点为150+ (1080/16) =218步。如下表所示
权利要求
1.汽车仪表燃油报警波动处理方法，其特征在于包括以下步骤 步骤I，对燃油余量进行多次采样测量； 步骤2，根据多次采样测量的结果进行滤波计算，给出计算值； 步骤3，结合步骤2得到的计算值和汽车行驶状态，对燃油表驱动电机实施防波动控制策略； 步骤4，根据步骤3得到控制策略驱动燃油表电机给出当前燃油量。
2.根据权利要求I所述的汽车仪表燃油报警波动处理方法，其特征在于所述步骤2中滤波计算采用的算法为限幅滤波法、中位值滤波法、算术平均滤波法、递推平均滤波法、中位值平均滤波法、限幅平均滤波法、一阶滞后滤波法、加权平均滤波法、消抖滤波法和限幅消抖滤波法中的一种或几种的结合。
3.根据权利要求I或2所述的汽车仪表燃油报警波动处理方法，其特征在于所述步骤3中包括以下方法汽车仪表记住上次熄火前的油量值，汽车重新点火后，比较当前值与记忆值，若两者之间的差值小于设定的阀值，则指针快速响应到记忆位置；若大于此阀值，则指针快速响应到当前值。
4.根据权利要求3所述的汽车仪表燃油报警波动处理方法，其特征在于所述阀值为满油箱的1/10。
5.根据权利要求I或2所述的汽车仪表燃油报警波动处理方法，其特征在于所述步骤3中包括以下方法增加燃油表驱动电机每走一步所需要的时间为2S。
6.根据权利要求I或2所述的汽车仪表燃油报警波动处理方法，其特征在于所述步骤3中包括以下方法在燃油报警点同解报点之间设置状态保持区域。
7.根据权利要求6所述的汽车仪表燃油报警波动处理方法，其特征在于所述状态保持区域为全量程的1/16。
全文摘要
本发明提出了一种基于软件处理的全数字汽车组合仪表燃油报警波动处理的方法，首先利用不同的滤波方案减少燃油传感器受汽车行驶不同状态带来的信号输出波动影响，之后通过对燃油表驱动电机的防波动控制，准确控制对汽车燃油低液位报警的准确测量和判定；本方法能够有效的解决燃油表指针波动，燃油报警灯循环报警解报，出现误报的现象。
文档编号G01F23/00GK102879051SQ201210273329
公开日2013年1月16日 申请日期2012年8月2日 优先权日2012年8月2日
发明者宋连彬, 李国奎, 于庆伟, 陈晓春 申请人:长春启利电子科技有限公司