阅读说明：本技术 一种高精度汽车燃油表指示系统及其燃油量计算方法 (High-precision automobile fuel gauge indicating system and fuel quantity calculating method thereof ) 是由 季昱 李晶 何志宇 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高精度汽车燃油表指示系统,包括燃油泵(2)、角度传感器和组合仪表(3),所述的燃油泵(2)在油箱(1)中设置的数量为三个,分别为第一燃油泵、第二燃油泵和第三燃油泵；各燃油泵浮子测得燃油泵阻值；所述的第一燃油泵和第二燃油泵按车辆的前后方向分布,第二燃油泵和第三燃油泵按车辆的左右方向分布。采用上述技术方案,通过增加燃油浮子数量,获得多组数据判断燃油量,提高汽车燃油表指示系统的燃油量指示的精度,同时通过算法,可以判断出车辆的坡驻、加油状态,满足了车辆操作人员对油箱中燃油量掌控并采取相应措施的要求。(The invention discloses a high-precision automobile fuel gauge indicating system which comprises three fuel pumps (2), three angle sensors and a combined instrument (3), wherein the three fuel pumps (2) are respectively a first fuel pump, a second fuel pump and a third fuel pump; each fuel pump floater measures the resistance value of the fuel pump; the first fuel pump and the second fuel pump are distributed according to the front-back direction of the vehicle, and the second fuel pump and the third fuel pump are distributed according to the left-right direction of the vehicle. By adopting the technical scheme, the fuel quantity is judged by obtaining multiple groups of data by increasing the number of the fuel floats, the fuel quantity indicating precision of the automobile fuel gauge indicating system is improved, meanwhile, the slope parking and refueling states of the automobile can be judged by an algorithm, and the requirements of vehicle operators on controlling the fuel quantity in the fuel tank and taking corresponding measures are met.)

一种高精度汽车燃油表指示系统及其燃油量计算方法

技术领域

本发明属于汽车燃油计量指示的技术领域。更具体地说，本发明涉及一种高精度汽车燃油表指示系统。通过增加燃油传感器，可以实现相对高精度的燃油指示。同时可以通过一定的算法，区分坡驻等状态。

背景技术

燃油表的指示原理是仪表读取燃油泵阻值并将根据阻值与升数对应关系，显示燃油量。为了保证燃油指示的及时性，油泵浮子通常阻尼极低，微小的燃油液位波动均可以改变浮子高度进而改变燃油阻值。

车辆行驶过程中，由于惯性、颠簸的存在，燃油液位时刻处于上下波动的状态中，导致燃油阻值也随之不断波动。燃油表若直接按照阻值显示燃油量，将会导致燃油表指示不断波动。为解决该问题，通常的做法是在算法上对阻值数据施加大阻尼，使用高阶的过滤算法过滤掉波动。由于波动十分剧烈，经算法处理后，只能得到燃油大致的变化趋势，同时也会存在较大的滞后。同时，由于油箱与油泵的结构所限，当油箱存在倾角时，油泵浮子相对应的燃油液位不可不免会发生变化，从而导致燃油阻值发生变化。坡驻与长时间在坡道上行驶导致的燃油阻值变化与加油、消耗燃油导致的燃油阻值变化对于传统燃油表而言是无法快速便捷地分辨的。

为了解决此问题，传统的做法是增加对燃油变化量与变化时间的判断。即需要在停车后进行延迟判断参考燃油液位。加油时需要燃油量持续上升5-6L，持续时间超过10s左右，才认为进入加油模式，进行改变燃油量。实际上这种逻辑无法从根本上解决问题。在实际操作中，尤其加油燃油量比较少，或处于特定坡度下，仍然会存在误判加油或误判坡驻导致燃油量变化错误。

现有技术中检索到以下专利文献：

CN201711129476.5汽车燃油表的显示控制系统；

CN201710923224.3一种汽车燃油表指示方法及其验证装置与方法；

CN201510163266.2一种汽车燃油表的指示方法及装置。

汽车燃油表通过浮子指示液位高度，转化成对应的阻值，再通过模数转换，转换为对应的燃油量。任何颠簸均会使燃油液位产生波动，导致燃油表指示系统不能精准指示油箱中燃油量数值。

发明内容

本发明提供一种高精度汽车燃油表指示系统，其目的是提高燃油指示精度，同时通过算法，可以判断出车辆的坡驻、加油状态。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的高精度汽车燃油表指示系统，所述的燃油表指示系统包括燃油泵、角度传感器和组合仪表；所述的燃油泵在油箱中设置的数量为三个，分别为第一燃油泵、第二燃油泵和第三燃油泵；各燃油泵浮子测得燃油泵阻值；所述的第一燃油泵和第二燃油泵按车辆的前后方向分布，第二燃油泵和第三燃油泵按车辆的左右方向分布。

所述的车辆的前后方向记为X方向，第一燃油泵和第二燃油泵阻值差值记为X；所述的车辆的前后方向记为Y方向，第二燃油泵和第三燃油泵阻值差值记为Y；竖直方向记为Z方向；

1、当X、Y值均小于规定的误差范围时，燃油表指示系统认定车辆处于平地；组合仪表3在平地上时，独立地对三个燃油泵阻值进行滤波处理，得到的三个数据平均处理后，得到当前的燃油量数据；

2、当X、Y值其中一组或两组超过规定的误差范围时，燃油表指示系统认定车辆处于坡道上；

当燃油泵阻值均在量程范围内时，根据油箱形状，可以标定出特定角度下同一方向燃油泵两个不同燃油阻值的加权值，再根据组X和组Y的数据，分别进行数据处理，然后计算出当前的燃油量；

当油量过低，或坡度过大时，一侧或两侧的燃油泵达到其量程的最大值或最小值；此时仪表需要按照记忆值进行显示，与普通燃油表逻辑一致。

本发明采用上述技术方案，通过增加燃油浮子数量，获得多组数据判断燃油量，提高汽车燃油表指示系统的燃油量指示的精度，同时通过算法，可以判断出车辆的坡驻、加油状态，满足了车辆操作人员对油箱中燃油量掌控并采取相应措施的要求。

附图说明

附图所示内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的燃油系统的结构示意图；

图2为本发明的三个燃油泵排列在油箱的位置示意图；

图3为本发明的燃油泵在空间坐标中的位置示意图；

图4为在车辆纵剖面内的坡度示意图；

图5为在车辆横剖面内的坡度示意图；

图6为本发明的流程图。

图中标记为：

1、油箱，2、燃油泵，3、组合仪表。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1、图2所示本发明的结构，为一种高精度汽车燃油表指示系统，所述的燃油表指示系统包括燃油泵2、角度传感器和组合仪表3。

为了克服现有技术的缺陷，实现提高燃油指示精度，同时通过算法，可以判断出车辆的坡驻、加油状态的发明目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的高精度汽车燃油表指示系统，所述的燃油泵2在油箱1中设置的数量为三个，分别为第一燃油泵、第二燃油泵和第三燃油泵；各燃油泵浮子测得燃油泵阻值；所述的第一燃油泵和第二燃油泵按车辆的前后方向分布，第二燃油泵和第三燃油泵按车辆的左右方向分布。

如图1所示，燃油系统硬件由三部分组成：燃油泵，角度传感器，组合仪表。如图2所示，三个燃油泵排列在油箱的位置示意。本发明通过增加传感器，即增加燃油浮子数量的方式，通过多组数据判断燃油量，提高燃油指示精度；同时可以通过算法，判断出车辆的坡驻、加油状态。

具体地，在油箱特定位置放置三个燃油浮子；根据油箱的形状、燃油浮子的位置等参数，生成算法，综合三组燃油数据，形成准确的燃油量数据。

本发明通过以上所述的方式，在油箱特定位置放置三个燃油浮子采集燃油液位信号，通过算法综合三组燃油阻值，从而相对准确地指示燃油液位。

其实施方法是：1、仪表接收三个燃油泵的阻值并对其数据处理；2、按分组，比对燃油阻值；3、在误差范围内，按照平地逻辑处理，三个数据取平均值进行显示；4、超出误差范围，按照坡道逻辑处理，数据经加权处理后得到燃油量进行显示。

在图2中，燃油泵1和燃油泵2处于同一车身纵向位置；燃油泵2和燃油泵3处于同一车身横向位置。

如图4～图6所示：

所述的车辆的前后方向记为X方向，第一燃油泵和第二燃油泵阻值差值记为X；所述的车辆的前后方向记为Y方向，第二燃油泵和第三燃油泵阻值差值记为Y；竖直方向记为Z方向；

1、当X、Y值均小于规定的误差范围时，燃油表指示系统认定车辆处于平地；组合仪表3在平地上时，独立地对三个燃油泵阻值进行滤波处理，得到的三个数据平均处理后，得到当前的燃油量数据；

2、当X、Y值其中一组或两组超过规定的误差范围时，燃油表指示系统认定车辆处于坡道上；

当燃油泵阻值均在量程范围内时，根据油箱形状，可以标定出特定角度下同一方向燃油泵两个不同燃油阻值的加权值，再根据X方向和Y方向的数据，分别进行数据处理，然后计算出当前的燃油量；

当油量过低，或坡度过大时，一侧或两侧的燃油泵达到其量程的最大值或最小值；此时仪表需要按照记忆值进行显示，与普通燃油表逻辑一致。

下面对本发明的工作原理进行分析：

本发明有两个主要功能：

1、在平地通过增加数据量，综合三组数据，更加准确判断燃油量；

2、在坡道利用三个燃油泵的两对数据，判断坡度以对燃油阻值进行补偿，以达到准确判断燃油量的目的。

本发明的流程图如图6所示：

当X、Y值低于一个标定的来的误差范围时，可以认定车辆处于平地。仪表在平地上时，独立地对三个燃油泵阻值进行滤波等处理。得到的三个数据平均处理后可以得到当前燃油量。

由于整个燃油表系统中存在燃油泵阻值本身的随机误差，线路上存在的无法测量的、且会随时间变化而改变的阻抗导致的随机误差，仪表对阻值进行AD转换时导致的随机误差等，会导致通过单个燃油泵指示燃油量时，累计出较大的误差。通过采取多个泵的阻值，可以最大程度上消除标定误差范围内的误差，使仪表指示尽可能地接近实际燃油量。

当X、Y值其中一组或两组超过标定的误差范围，则整车处于坡道上。

X值超出范围，是上下坡道，有车辆前后方向的坡度，根据泵的位置和液位对应的阻值关系，大于0为下坡，小于0为上坡；

Y值超出范围，是侧坡，有车辆左右方向的坡度大于0右侧高，小于0左侧高；X，Y值均超出范围，则前后，左右方向均存在坡度。

以Y方向的两个泵为例，车辆前后方向坡度变化，左右方向保持水平，燃油液位保持水平，如图3所示，可以认为液位平行于X轴，坡道发生改变，则车辆角度在X-Z平面变化。

第二燃油泵和第三燃油泵布置的位置平行于Y轴，其在X-Z平面上的投影在燃油水平面上，代表燃油量，由于其连线与X-Z平面垂直，因此无论车辆前后方向上坡度的角度如何变化，Y方向的两个泵燃油量始终一致。同理，车辆左右方向的坡度变化，也不影响X方向的两个泵参数。

由上可得，前后方向上的坡度变化，会影响X方向的参数，但不影响Y方向的参数；左右方向的坡度变化，会影响Y方向的参数，但不影响组X方向的参数。也即，X方向可以计算前后方向的坡度，Y方向可以计算左右方向的坡度。

当前后、左右均有坡度时，可以认为其是在X-Y-Z空间中的三维向量，因此可以被一个X-Z平面和一个Y-Z平面的向量分解，因而可以看做是一个前后方向的坡度和一个左右方向的坡度叠加而成。因此可以分别通过X方向和Y方向计算前后方向和左右方向的坡度，再进行叠加。

因此，车辆处于任何坡度时，均可以通过对X方向和Y方向两组数据进行独立的分析，进而独立地计算两个方向上的坡度。

如图4和图5所示：

车辆处于坡道时，可以认为车辆是以一侧车轮为轴，另一侧车轮进行旋转。

在图3和图4中，X方向或Y方向中两个泵之间行程、间距已知，则可以计算出夹角a，也即车辆与平面夹角。

当燃油泵阻值均在量程范围内时，根据油箱形状，可以标定出特定角度下同一方向燃油泵两个不同燃油阻值的加权值，再根据X和Y的数据，分别进行数据处理，然后计算出当前的燃油量。

当油量过低，或坡度过大时，一侧或两侧的燃油泵达到其量程的最大只或最小值。此时仪表需要按照记忆值进行显示，与传统燃油表逻辑一致。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。