CN102359803A - 汽车燃油表指示控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种汽车燃油表指示控制方法，通过采用分时采样、阀值控制、指针角度记忆、阻值记忆、指针响应时间控制等策略,实现了在连续点火、信号突变或丢失、急加速、上下坡等特定路况或车况条件下的准确采样和平稳指示,解决了诸多燃油表在实际使用过程中指示异常的问题，使产品性能和使用效果均达到了汽车行业标准要求。

Description

汽车燃油表指示控制方法

技术领域

本发明属于汽车电子技术领域，具体涉及一种汽车燃油指示控制方法。

背景技术

汽车燃油表是实现汽车燃油箱油量在不同工况下正确、平稳指示的装置。目前, 随着电子技术的发展，汽车仪表也广泛采用电子技术实现。电子式燃油表由于信号处理以及控制方法的不完善，造成燃油表在实际使用过程很多问题，如：

（1）连续点火启动时燃油指示位置不一致；

（2）信号急剧变化时，会出现指针摆动现象；

（3）点火启动及驻车带电加油时，指针运行速度的控制；

（4）急刹车、急减速或S路面后重新点火，指针摆动或指示位置不一致；

（5）车辆驻坡时的油表指示在熄火后再点火指示有变化；

（6）在行驶过程中, 燃油表指示晃动。

当仪表出现以上指示不准确的问题时，就会引起驾驶人员的极大抱怨。

发明内容

本发明的目的是解决现有汽车燃油表在不同工况下指示值不准确的问题。

本发明具体的技术方案如下：

一种汽车燃油表指示控制方法，通过AD(模数转换器)采样电路对燃油传感器信号进行采样，然后对采样值进行算术平均滤波和一阶滤波的方法进行处理，以消除燃油传感器信号剧烈变化对燃油表指示值的影响。在采样时间上，燃油表每次启动后的0s～1s时间内为燃油传感器阻值采集计算时间；而燃油表启动后1s～3s时间段是油表指针快速运行到指示值所需时间。此外，本发明通过“阻值记忆”与“燃油表指针角度记忆”方法来记录上一次燃油表关闭前的指示值，然后通过与所设置的“阀值”进行对比判断，实现燃油表的正确指示。

所述算术平均滤波法为连续取N个采样值进行算术平均运算，本发明中N选择10，即对连续10次采样的燃油信号求出算数平均值。

所述一阶滤波方法为每次采样，取其有效值为:                                                

 其中Vd 为当前值指示对应值，Vn 为新采样值, f 为采样滤波时间常数。

所述阻值方法为：当车速为零或者车速丢失时，燃油表MCU开始计时，计时截止点为油表再次启动的时刻。若计时时间达到10S，则燃油表记忆此刻燃油传感器阻值信息。

所述燃油表指针角度记忆为：当燃油表断电后，燃油表MCU记忆当前指针角度信息。

所述阀值为：其值为10%油箱容积所对应的燃油传感器阻值。

通过灵活运用算术平均滤波方法、一阶滤波方法、阻值记忆方法、燃油表指针角度记忆方法、“阀值”控制方法解决现有汽车燃油表不同工况下所存在的下述指示值不准确的问题：

（1）连续点火启动时燃油指示位置不一致；

（2）信号急剧变化时，会出现指针摆动现象；

（3）点火启动及驻车带电加油时，指针运行速度的控制；

（4）急刹车、急减速或S路面后重新点火，指针摆动或指示位置不一致；

（5）车辆驻坡时的油表指示在熄火后再点火指示有变化；

（6）在行驶过程中，燃油表指示晃动。

本发明的积极效果是：

解决了汽车燃油表在实际使用过程中指示异常的问题，使产品性能和使用效果均达到了汽车行业标准要求。

附图说明

图1为本发明的原理图。

图2为燃油表采样的原理框图。

图3为点火启动时燃油指示的算法处理流程图。

图4 为本发明的总控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。

汽车燃油指示系统原理

图1为汽车燃油指示系统的原理图。燃油传感器的变化的阻值信号连接到燃油表的燃油测试端口，燃油表的采样电路通过向燃油传感器提供上拉电压，从而将变化的阻值转化为变化的电压。变化的电压信号输入给燃油表的微处理器的A /D（模数转换）端口转化为数字采样信号，微处理器通过预置的系统软件，根据输入燃油信号变化来控制步进电机的运动方式和速度，从而带动燃油表指针指示正确的燃油位置。

燃油信号采集

2.1 A/D 采样原理

本发明的燃油表通过一般MCU（微处理器）的AD口进行AD采样，采样电压在（0～5）V之间。当输入信号燃油信号，燃油电阻信号转换成电压信号，被MCU A/D口捕获，再由A/D采样电路将模拟的电压信号转换为数字信号进行后续的处理。A/D转换的基准电压使用点火电压，燃油表采样的原理框图如图2所示；

2.2 采样信号滤波

A/D采样的电压多少有点起伏波动，经运放放大后电压的波动如果超过ADC的分辩率，则显示的值会出现波动，因此需要通过软件滤波方法解决此问题。目前软件滤波方法很多，本发明通过测试选用算术平均滤波法。该方法的优点是适用于对具有随机干扰的信号进行滤波，计算后的信号是一个平均值，其只在某一数值范围附近上下波动。缺点是对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用。但考虑到汽车燃油传感器的测量是实时的，不会出现满足不了MCU计算速度的问题，因此选择采用算数平均滤波法。

具体方法为连续取N个采样值进行算术平均运算。

当N值较大时，信号平滑度较高，但灵敏度较低；当N值较小时，信号平滑度较低，但灵敏度较高，在本发明中N选择10，即对连续10次采样的燃油信号求出平均值。

采样时间

本发明将油位信号采集周期设定为100ms。

燃油表每次启动后的0s～1s时间内为燃油传感器阻值采集计算时间；而燃油表启动后1s～3s时间段是燃油表指针快速运行到指示值所需时间。在这段时间内，仪表采集到的燃油传感器阻值信息无效。

燃油表启动3s之后，燃油表按照正常采样周期进行采样。

控制方法

（1）连续点火启动时燃油指示位置不一致

在某相同条件下，如顾客频繁启动点火开关，由于“快速响应”的要求，在点火启动时仪表指针没有采取滤波处理，指针会在很短时间(一般为5s以内)指示到特定位置，在连续点火启动的情况下，会出现指针或上或下的情况，引起顾客的疑惑。由于在每次点火后，要求燃油表能快速指示到正确的位置，此时对燃油采样值不进行一阶滞后滤波处理以保证其快速反应，但为了保证每次点火时指示的一致性，采用燃油指针位置记忆法，即每次熄火后，记录下此时燃油表指示的角度位置，下次点火后，先计算采样新值，并与上一次的记忆的指示角度进行比较, 如果差值在一特定的范围内（阀值以内），则保持原记忆数据，否则认为熄火后汽车有加油等情况，燃油表指示到新计算的位置。点火启动时燃油指示的算法处理流程如图3所示。

（2）信号急剧变化时，会出现指针摆动现象

传统的仪表主要是通过在执行机构上增加阻尼油滞针措施消除由于车辆转弯、急加速、减速、斜坡停车等情况引起的传感器信号快速变化而导致的指针摆动，电子燃油表由于采用的驱动机构多为步进电机，无法在执行机构上采用滞针的措施，且滞针的措施也一直未能解决因燃油表指针运行过慢而无法快速指示的固有缺陷。由于运行状态突变导致传感器信号快速变化的问题，本发明主要通过数字滤波的方式解决，即在正常行车过程中通过一阶滤波方法，克服传感器信号突变带来的采样信号变化对指示平稳性的影响。具体的作法是每次采样，取其有效值为：

 

其中V_d 为当前值指示对应值, V_n 为新采样值，f 为采样滤波时间常数；

这样通过试验设置合理的滤波常数，就可将突变的信号影响消除，使燃油表指针在信号突变等不同的运行条件下保持平稳运行，满足顾客的要求。

（3）点火启动及驻车带电加油时，指针运行速度的控制

由于行业标准及顾客的习惯，一般要求在点火启动或驻车带电加油时，燃油表指针能迅速指示到对应位置。此时采用无滤波处理的“快速响应”方式。一般流程是：先判断是否点火启动，判断方法为通过测量点火电压确定是否有点火。如果有点火信号再判断是否加油，判断方法为是否同时满足“车速信号为零和燃油采样信号变化较大”两个条件；

如果且不是驻车加油, 则可采用“阀值”控制法来快速定位指示；

如是驻车带电加油，则可取消滤波，直接测量传感器采样值作为输入信号，控制指针快速运行到对应位置。

（4）急刹车、急减速或S路面后重新点火，指针摆动或指示位置不一致

车辆在急刹车、急减速或S路面行驶时，燃油传感器的输入有较大的变化（油量接近红线时，变化更明显）。对于这种情况，采取“指针角度记忆”以及“阀值控制”的策略来进行控制。当燃油表关闭时，记忆当前指针角度，当燃油表重新启动后，比较当前采样值与记忆值进行比较，一般此类情况，变化量不会超过的预设的阀值时，因此燃油表指示就不会发生变化。

（5）车辆驻坡时的油表指示在熄火后再点火指示有变化，（一般道路最大坡度为20%的斜坡）车停在斜坡上重新点火,指示位置会发生变化

实车测试后（1/2油量的时候），发现车辆在平地上和斜坡上的燃油传感器的输入有较大的变化（油量接近红线时，变化更明显）。对于这种情况，采取“阻值记忆”以及“阀值控制”的策略来进行控制。当燃油表关闭时，会进行当前“指针角度记忆”。此外当驻车时，车速为零10s，对当前的“阻值记忆”。此时，当燃油表重新启动后，如果在斜坡上，则对当前采样值与所记忆值进行比较，一般这两个阻值相同，不会超过的预设的阀值时，因此当车辆停在斜坡上时，重新启动燃油表，指示不会发生变化。

（6）在行驶过程中，燃油表指示晃动

当车辆行驶时，车速不为零，燃油量只会随着行驶消耗，而不会产生突变，用户也不需要此时的燃油表指示过于灵敏。本发明中，燃油表检测车速信号，当车速不为零时，燃油进入“慢速响应”过程，即忽略行驶过程中燃油表所采样的实时变化的阻值，而执行较慢的指针运动速度。

Claims (7)

1.汽车燃油表指示控制方法，其特征在于：所述汽车燃油表通过AD(模数转换器)采样电路对燃油传感器信号进行采样，然后对采样值进行算术平均滤波和一阶滤波的方法进行处理，以消除燃油传感器信号剧烈变化对燃油表指示值的影响；在采样时间上，燃油表每次启动后的0s～1s时间内为燃油传感器阻值采集计算时间；而燃油表启动后1s～3s时间段是油表指针快速运行到指示值所需时间；此外，本发明通过“阻值记忆”与“燃油表指针角度记忆”方法来记录上一次燃油表关闭前的指示值，然后通过与所设置的“阀值”进行对比判断，实现燃油表的正确指示。

2.根据权利要求1所述的汽车燃油表指示控制方法， 其特征是：所述算术平均滤波法为连续取N个采样值进行算数平均运算，本发明中N选择10，即对连续10次采样的燃油信号求出算数平均值。

3.根据权利要求1所述的汽车燃油表指示控制方法， 其特征在于：所述一阶滤波方法为每次采样，取其有效值为:                                                

， 其中Vd 为当前值指示对应值, Vn 为新采样值, f 为采样滤波时间常数。

4.根据权利要求1所述的汽车燃油表指示控制方法，其特征在于：所述阻值方法为：当车速为零或者车速丢失时，燃油表微处理器MCU开始计时，计时截止点为燃油表再次启动的时刻；若计时时间达到10S，则燃油表记忆此刻燃油传感器阻值信息。

5.根据权利要求1所述的汽车燃油表指示控制方法 ，其特征在于：所述燃油表指针角度记忆方法为：当燃油表断电后，燃油表MCU记忆当前指针角度信息。

6.根据权利要求1所述的汽车燃油表指示控制方法 其特征在于：所述“阀值”为10%油箱容积所对应的燃油传感器阻值。

7.根据权利要求1所述的汽车燃油表指示控制方法， 其特征是：通过灵活运用算术平均滤波方法、一阶滤波方法、阻值记忆方法、燃油表指针角度记忆方法、“阀值”控制方法解决现有汽车燃油表不同工况下所存在的下述指示值不准确的问题：

（1）连续点火启动时燃油指示位置不一致；

（2）信号急剧变化时, 会出现指针摆动现象；

（3）点火启动及驻车带电加油时，指针运行速度的控制；

（4）急刹车、急减速或S路面后重新点火，指针摆动或指示位置不一致；

（5）车辆驻坡时的油表指示在熄火后再点火指示有变化；

（6）在行驶过程中, 燃油表指示晃动。

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