專利名稱：車用油位傳感器及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機動車燃油箱的油位檢測裝置及其檢測方法。
背景技術(shù)：
車用油位傳感器為駕駛員提供機動車燃油箱中的油量信息，便于駕駛員在燃油耗盡前適時加注燃油。請參閱圖1，現(xiàn)有的車用油位傳感器包括油箱10、滑動變阻器20、電阻一 22、 ECU(電子控制單元)30和儀表40。其中油箱10的高度(其中盛放燃油的容置空間的高度)為H，其中燃油的高度為Hm。油箱10中具有一浮子11漂浮在燃油表面?；瑒幼冏杵?20的一端接地，另一端通過串聯(lián)的電阻一 22接電壓V?；瑒幼冏杵?0的總電阻為R，由滑片21得到的可變電阻為Rm，滑片21在滑動變阻器20上的位置受到浮子11的控制。電阻一的電阻為R。。通常，滑動變阻器20的總長度等于油箱10的高度，這樣便使得浮子11位置與滑片21位置一一對應(yīng)?；?1向E⑶30輸出可變的電壓Vm。E⑶經(jīng)過運算得到油箱 10中的油量信息，并反映在儀表40上。請參閱圖2，現(xiàn)有的車用油位傳感器中的E⑶30包括依次相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換器31、運算單元32和濾波器33。其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器31將可變電壓￥111進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。運算單元32 根據(jù)Vm計算油箱10中的燃油油量Vol。在車輛加速、路面顛簸等情況下油箱10中的油位會產(chǎn)生波動，濾波器33根據(jù)當(dāng)前車速和加速度對計算出的燃油容積進(jìn)行時間濾波，可消除瞬時油位跳變的影響。所述運算單元32根據(jù)Vm計算Vol分為兩步首先是根據(jù)Vm計算Rm，然后是根據(jù)Rm 查表得到Vol。
R xV在理想情況下，通過Vm計算Rm的公式為 凡=yZjT。該公式的來源是流經(jīng)電
V-V V
阻一 22的電流應(yīng)與流經(jīng)滑動變阻器20的電流相等，即= f。由于Vm通路連接到
KcKm
E⑶30的高阻抗模數(shù)轉(zhuǎn)換器中，因此認(rèn)為Vm通路上沒有電流經(jīng)過。雖然圖1中油箱10顯示為截面積相等，但實際應(yīng)用中油箱10可能為不規(guī)則形狀， 因此每個油位傳感器都有一個Vol與Rm之間的表格可供查詢，即知道Rm即可換算出Vol。 E⑶30得到Rm之后，根據(jù)內(nèi)置的Rm與Vol之間的換算表格，即可查詢得到Vol。實際應(yīng)用中，滑動變阻器是由一個滑點在電阻帶上滑動，從而實現(xiàn)電阻可變
的效果。由于燃油中的雜質(zhì)和腐蝕的影響，滑動變阻器的滑點和電阻帶之間會產(chǎn)生有
一定阻抗的雜質(zhì)，稱為接觸電阻民?？紤]接觸電阻民之后，通過Vm計算艮的公式為 R xV
Wm +凡產(chǎn)。Re是難以測量的，因此實際計算的滑動變阻器的有效電阻中包含了接
觸電阻，這會導(dǎo)致計算出的油量Vol低于真實油量。極端情況下，在車輛剛啟動時儀表上就顯示空油箱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種車用油位傳感器，可以盡可能避免滑動變阻器的接觸電阻對油位測量產(chǎn)生不利影響。為此，本發(fā)明還要提供所述車用油位傳感器的實現(xiàn)方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明車用油位傳感器包括油箱、滑動變阻器、電阻一、電阻二、ECU和儀表；所述油箱中具有浮子漂浮在燃油表面，所述浮子控制滑動變阻器上的滑片位置；所述滑動變阻器的一端通過串聯(lián)的電阻一接電壓V，滑動變阻器上的滑片通過并聯(lián)的電阻二接地；滑動變阻器與電阻一串聯(lián)的一端連接到E⑶并輸出電壓V1,滑動變阻器的另一端連接到ECU并輸出電壓V2;所述E⑶又包括兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器、V1和V2采樣模塊、V1和V2備份模塊、V1和V2診斷模塊、二個運算單元、Rffl備份模塊、Rffl默認(rèn)模塊、Rffl診斷模塊、濾波器；所述兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別對輸入的電壓\、V2進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出給V1和V2采樣模塊；所述V1和V2診斷模塊判斷V1和V2采樣模塊中的V1和V2值是否合理；當(dāng)合理，將 V1和V2采樣模塊中的V1和V2值輸出給運算單元一；，當(dāng)不合理，則將V1和V2備份模塊中存儲的上一次判斷為合理的V1和V2值輸出給運算單元一；所述運算單元一根據(jù)V1和V2值計算滑動變阻器的可變電阻值Rm ；所述Rm診斷模塊判斷運算單元一計算出的Rm值是否合理；當(dāng)合理，將運算單元一計算出的Rm值輸出給運算單元二 ；當(dāng)不合理，將Rm備份模塊中存儲的上一次判斷為合理的 Rffl值或者Rm默認(rèn)模塊預(yù)存的Rm默認(rèn)值輸出給運算單元二 ；所述運算單元二根據(jù)Rm值計算油箱中燃油量Vol并輸出給濾波器；所述濾波器對所述Vol值進(jìn)行濾波，去除短期跳變影響，并輸出給儀表。本發(fā)明車用油位傳感器的實現(xiàn)方法包括如下步驟第1步，油箱中的浮子漂浮在燃油表面，跟隨燃油容量的變化而改變在油箱中的高度，所述浮子帶動滑動變阻器上的滑片改變位置；第2步，滑動變阻器與電阻一串聯(lián)的一端向E⑶輸出電壓V1,滑動變阻器的另一端向E⑶輸出電壓V2 ；第3步，兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別對\、\進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出給V1和V2采樣模塊；第4步，V1和V2診斷模塊判斷V1和V2采樣模塊中的V1和V2值，當(dāng)出現(xiàn)下述情況的任何一種或多種，即認(rèn)為不合理，否則即認(rèn)為合理V- Δ V < V1 ；V1 ^ V2 ；V2 = 0 ；所述0< AV 彡 0.5伏；當(dāng)V1和V2診斷模塊判斷V1和V2采樣模塊中的V1和V2值合理，則將V1和V2采樣模塊中的V1和V2值輸出給運算單元一，同時將該V1和V2值保存在V1和V2備份模塊中；
5
當(dāng)V1和V2診斷模塊判斷V1和V2采樣模塊中的V1和V2值不合理，則將V1和V2備
份模塊中存儲的上一次判斷為合理的V1和V2值輸出給運算單元一；
R X (V, - V7)第5步，運算單元一根據(jù)公式凡,=計算滑動變阻器的可變電阻值Rm， 其中R。為電阻一的電阻值；第6步，Rm診斷模塊判斷運算單元一計算的Rm值，當(dāng)0 < Rm < R，即認(rèn)為合理，否則即認(rèn)為不合理當(dāng)Rm診斷模塊判斷運算單元一計算的Rm值合理，則將運算單元一計算出的Rm值輸出給運算單元二，同時將該Rm值保存在Rm備份模塊中；當(dāng)Rm診斷模塊判斷運算單元一計算的Rm值不合理且持續(xù)時間小于第一閾值，則將 Rffl備份模塊中存儲的上一次判斷為合理的Rm值輸出給運算單元二 ；當(dāng)Rm診斷模塊判斷運算單元一計算的Rm值不合理且持續(xù)時間大于或等于第一閾值，則將Rm默認(rèn)模塊中預(yù)存的Rm默認(rèn)值輸出給運算單元二 ；0 <第一閾值彡600秒；第7步，運算單元二查表得到油箱中燃油量Vol并輸出給濾波器；第8步，濾波器對所述Vol值進(jìn)行時間濾波，并輸出給儀表；第9步，儀表使用Vol值顯示油箱中的燃油容量。本發(fā)明車用油位傳感器及其實現(xiàn)方法采集兩路電壓輸入V1和V2，通過計算得到油箱中的燃油容量，排除了滑動變阻器的接觸電阻的干擾，并可獲得更為準(zhǔn)確的計算結(jié)果。


圖1是現(xiàn)有車用油位傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有車用油位傳感器中E⑶的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明車用油位傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明車用油位傳感器中ECU的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明車用油位傳感器中電阻部分的等效電路圖。圖中附圖標(biāo)記說明10為油箱；11為浮子；20為滑動變阻器；21為滑片；22為串聯(lián)電阻；23為并聯(lián)電阻；30為ECU ；31,311,312為模數(shù)轉(zhuǎn)換器；32,321,322為運算單元；33為濾波器；341為V1 和V2采樣模塊；342為V1和V2備份模塊；35為V1和V2診斷模塊；361為Rm備份模塊；362 為Rm默認(rèn)模塊；37為Rm診斷模塊；40為儀表。
具體實施例方式請參閱圖3，本發(fā)明車用油位傳感器包括油箱10、滑動變阻器20、電阻一 22、電阻二 23、E⑶30和儀表40。其中，油箱10中具有浮子11漂浮在燃油表面，浮子11控制滑動變阻器20上的滑片21位置?；瑒幼冏杵?0的一端串聯(lián)電阻一 22并通過該電阻一 22連接電源V，滑動變阻器20上的滑片21并聯(lián)電阻二 23并通過該電阻二 23接地?；瑒幼冏杵?0的總電阻為R，滑片21得到的有效電阻為Rm,電阻一 22的電阻為R。，電阻二 23的電阻為&?；瑒幼冏杵?0與電阻一 22串聯(lián)的一端連接到E⑶30并向E⑶30輸出電壓V1，滑動變阻器20的另一端連接到E⑶30并向E⑶30輸出電壓V2。E⑶30根據(jù)V1和V2得到油箱 10中的燃油量Vol，并輸出給儀表40。儀表40將燃油量Vol顯示出來。請參閱圖4，ECU30又包括兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器311、312，V1和V2采樣模塊341 ,V1和V2 備份模塊342，V1和％診斷模塊35，兩個運算單元321、322，Rm備份模塊361，Rm默認(rèn)模塊 362,Rffl診斷模塊37，濾波器33。其中，兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器分311、312分別對輸入的電壓V1J2 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出給V1和V2采樣模塊；341。V1和V2診斷模塊35判斷V1和V2采樣模塊 341中的V1和V2值是否合理；當(dāng)合理，將V1和V2采樣模塊341中的V1和V2值輸出給運算單元一 321 ；當(dāng)不合理，將V1和V2備份模塊342中存儲的上一次判斷為合理的V1和V2值輸出給運算單元一 321。運算單元一 321根據(jù)V1和V2值計算滑動變阻器20的可變電阻值Rm。 Rffl診斷模塊37判斷運算單元一 321計算出的Rm值是否合理；當(dāng)合理，將運算單元一 321計算出的Rm值輸出給運算單元二 322 ；當(dāng)不合理，將Rm備份模塊361中存儲的上一次判斷為合理的Rm值或者Rm默認(rèn)模塊362預(yù)存的Rm默認(rèn)值輸出給運算單元二 322。運算單元二 322 根據(jù)Rm值計算油箱10中燃油油量Vol值并輸出給濾波器33。濾波器33對所述Vol值進(jìn)行濾波，去除短期跳變影響，并輸出給儀表40。本發(fā)明車用油位傳感器的實現(xiàn)方法包括如下步驟第1步，油箱10中的浮子11漂浮在燃油表面，跟隨燃油容量的變化而改變在油箱 10中的高度，浮子10帶動滑動變阻器20上的滑片21改變位置。浮子10的高度(即油箱 10中的燃油量Vol)與滑動變阻器10的有效電阻值Rm —一對應(yīng)。第2步，滑動變阻器20與電阻一 22串聯(lián)的一端向E⑶30輸出電壓V1，滑動變阻器的另一端向E⑶30輸出電壓V2。第3步，兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器311、312分別對VpV2進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出給V1和V2采樣模塊341。第4步，V1和V2診斷模塊35判斷V1和V2采樣模塊341中的V1和V2值，當(dāng)出現(xiàn)下述情況的任何一種或多種，即認(rèn)為不合理，否則即認(rèn)為合理V- Δ V < V1 ；V1 ^ V2 ；V2 = 0 ；所述0< AV 彡 0.5伏；當(dāng)V1和V2診斷模塊35判斷V1和V2采樣模塊341中的V1和V2值合理，則將V1和 V2采樣模塊341中的V1和V2值輸出給運算單元一 321，同時將該V1和V2值保存在V1和V2 備份模塊342中。 當(dāng)V1和V2診斷模塊35判斷V1和V2采樣模塊341中的V1和V2值不合理，則將V1 和V2備份模塊342中存儲的上一次判斷為合理的V1和V2值輸出給運算單元一 321。V1和V2備份模塊342存儲最新一個判斷為合理的V1和V2值。理論上，當(dāng)出現(xiàn)V < V1則說明V1可能短路到電源V，這樣的V1顯然是不合理的。 實際上當(dāng)V > V1但兩者非常接近時已經(jīng)說明V1出錯，因此設(shè)定一個Δν。Δν的取值范圍可以是0 0. 5伏，優(yōu)選為0. 5伏。當(dāng)出現(xiàn)V1 ( V2,說明V1可能短路到地、或V1斷路、或V2短路到電源V。當(dāng)出現(xiàn)V2 =0，說明V2短路到地，或V2斷路。這些都屬于錯誤情況，因此判斷時予以排除。
第5步，運算單元一 321根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種車用油位傳感器，其特征是，油箱、滑動變阻器、電阻一、電阻二、ECU和儀表； 所述油箱中具有浮子漂浮在燃油表面，所述浮子控制滑動變阻器上的滑片位置； 所述滑動變阻器的一端通過串聯(lián)的電阻一接電壓V，滑動變阻器上的滑片通過并聯(lián)的電阻二接地；滑動變阻器與電阻一串聯(lián)的一端連接到ECU并輸出電壓V1，滑動變阻器的另一端連接到ECU并輸出電壓V2 ；所述ECU又包括兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器、V1和V2采樣模塊、V1和V2備份模塊、V1和V2診斷模塊、二個運算單元、Rffl備份模塊、Rffl默認(rèn)模塊、Rffl診斷模塊、濾波器；所述兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別對輸入的電壓\、V2進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出給V1和V2采樣模塊；所述V1和V2診斷模塊判斷V1和V2采樣模塊中的V1和V2值是否合理；當(dāng)合理，將V1和 V2采樣模塊中的V1和V2值輸出給運算單元一；當(dāng)不合理，將V1和V2備份模塊中存儲的上一次判斷為合理的V1和V2值輸出給運算單元一；所述運算單元一根據(jù)V1和V2值計算滑動變阻器的可變電阻值Rm ； 所述Rm診斷模塊判斷運算單元一計算出的Rm值是否合理；當(dāng)合理，將運算單元一計算出的Rm值輸出給運算單元二 ；當(dāng)不合理，將Rm備份模塊中存儲的上一次判斷為合理的Rm值或者Rm默認(rèn)模塊預(yù)存的Rm默認(rèn)值輸出給運算單元二 ；所述運算單元二根據(jù)Rm值計算油箱中燃油量Vol并輸出給濾波器； 所述濾波器對所述Vol值進(jìn)行濾波，并輸出給儀表。
2.如權(quán)利要求1所述的車用油位傳感器的實現(xiàn)方法，其特征是，包括如下步驟第1步，油箱中的浮子漂浮在燃油表面，跟隨燃油容量的變化而改變在油箱中的高度， 所述浮子帶動滑動變阻器上的滑片改變位置；第2步，滑動變阻器與電阻一串聯(lián)的一端向ECU輸出電壓V1，滑動變阻器的另一端向 ECU輸出電壓V2 ；第3步，兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別對\、V2進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并輸出給V1和V2采樣模塊； 第4步，V1和V2診斷模塊判斷V1和V2采樣模塊中的V1和V2值，當(dāng)出現(xiàn)下述情況的任何一種或多種，即認(rèn)為不合理，否則即認(rèn)為合理 V- Δ V < V1 ； V1 ^ V2 ； V2 = O;所述0 < Δν彡0.5伏；當(dāng)V1和V2診斷模塊判斷V1和V2采樣模塊中的V1和V2值合理，則將V1和V2采樣模塊中的V1和V2值輸出給運算單元一，同時將該V1和V2值保存在V1和V2備份模塊中；當(dāng)V1和V2診斷模塊判斷V1和V2采樣模塊中的V1和V2值不合理，則將V1和V2備份模塊中存儲的上一次判斷為合理的V1和V2值輸出給運算單元一；R X(V1-V2)第5步，運算單元一根據(jù)公式Am = ν _ ν 計算滑動變阻器的可變電阻值Rm，其中R。為電阻一的電阻值；第6步，Rm診斷模塊判斷運算單元一計算的Rm值，當(dāng)0 < Rm < R，即認(rèn)為合理，否則即認(rèn)為不合理當(dāng)Rm診斷模塊判斷運算單元一計算的Rm值合理，則將運算單元一計算出的Rm值輸出給運算單元二，同時將該Rm值保存在Rm備份模塊中；當(dāng)Rm診斷模塊判斷運算單元一計算的Rm值不合理且持續(xù)時間小于第一閾值，則將艮備份模塊中存儲的上一次判斷為合理的Rm值輸出給運算單元二 ；當(dāng)Rm診斷模塊判斷運算單元一計算的Rm值不合理且持續(xù)時間大于或等于第一閾值，則將Rm默認(rèn)模塊中預(yù)存的Rm默認(rèn)值輸出給運算單元二 ； 0 <第一閾值< 600秒；第7步，運算單元二查表得到油箱中燃油量Vol并輸出給濾波器； 第8步，濾波器對所述Vol值進(jìn)行時間濾波，并輸出給儀表； 第9步，儀表使用Vol值顯示油箱中的燃油容量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用油位傳感器的實現(xiàn)方法，其特征是，所述AV為0.5伏。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車用油位傳感器的實現(xiàn)方法，其特征是，所述第一閾值為全文摘要
本發(fā)明公開了一種車用油位傳感器，包括油箱、滑動變阻器、電阻一、電阻二、ECU和儀表。所述ECU又包括兩個模數(shù)轉(zhuǎn)換器、V1和V2采樣模塊、V1和V2備份模塊、V1和V2診斷模塊、兩個運算單元、Rm備份模塊、Rm默認(rèn)模塊、Rm診斷模塊、濾波器。本發(fā)明還公開了所述車用油位傳感器的實現(xiàn)方法。本發(fā)明車用油位傳感器及其實現(xiàn)方法采集兩路電壓輸入V1和V2，通過計算得到油箱中的燃油容量，盡可能排除了滑動變阻器的接觸電阻的干擾，并可獲得更為準(zhǔn)確的計算結(jié)果。
文檔編號G01F23/30GK102338655SQ20101023362
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者丁鋒, 習(xí)綱, 朱振華, 李君 , 潘文, 秦文剛, 譚超, 陳俠, 高丹, 鹿洪芳 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司