CN109084867A - 一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统，包括：传感器阻值模拟模块和仿真控制模块；所述传感器阻值模拟模块用于将仿真控制模块生成的阻值参数转化为模拟阻值信号输出；所述传感器阻值模拟模块使用MOS管模拟电阻方式；所述仿真控制模块用于模拟汽车燃油参数状态，从而进行燃油余量标定；所述仿真控制模块包括阻值模拟子模块、油量模拟子模块、阻值回放子模块以及油箱仿真子模块。本发明能够简化汽车的燃油余量标定过程，提高标定精度，同时也可用于汽车仪表的检测，包括开发过程中的功能测试，生产过程中的品质检测与老化等，提高检测精度，加快检测速度，降低测试系统成本。

Description

一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车仪表盘燃油信号检测标定相关技术领域，具体而言，涉及一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统及方法。

背景技术

汽车的燃油余量是由组合仪表负责测量的。多数的汽车使用的是浮子式传感器，其工作原理是油浮子带动一个绕线式滑动电阻，油位的高低引起滑动电阻阻值的变化。汽车的油箱会因汽车的造型不同而有不同的形状，而且通常情况下油箱并不是规则的立方体，这导致了燃油余量与油浮子的高度并不是线性关系。而不同的厂家生产的油箱内置的燃油量传感器参数也各不一致，即使是同一厂家生产的不同型号的燃油量传感器也会有差异。综合这些因素，每一个车型的燃油量传感器输出特性都不相同，更有甚者，如果某一车型下存在不同的油箱配置，那么这一车型下的燃油传感器输出特性也会有所不同。

传统方式下燃油余量的标定，分为静态标定和动态标定，用以使汽车组合仪表在特定的燃油传感器与油箱组合情况下能够准确指示燃油余量。静态标定是在汽车静止的情况下，在汽车油箱内注入不同的油量同时测量不同的燃油传感器输出阻值，从而获得在特定油箱与特定燃油量传感器条件下，燃油余量与传感器输出的对应关系。动态标定则是需要在实车中，加入特定数量的燃油，驾驶汽车至燃油消耗完毕，在驾驶过程中记录燃油的各项参数，而后分析调整再标定，直至燃油余量显示准确为止。这种标定方式不仅非常耗费人力物力，而且由于标定的次数有限，仪表样本数量有限，会导致标定准确性低，甚至导致交付时间延长。

传统的汽车组合仪表的燃油指示检测是使用继电器切换电阻阵列的方法，电阻阵列中的电阻值样本有限，通常只有几个至十几个阻值，而且受限于继电器本身的速度特性，这种方式不能够再现实车情况下阻值连续快速变化的特性。因此传统的检测电路不能够直接用于模拟实车上的燃油参数状态，无法用于燃油余量的标定；即使只是用于燃油指示检测，也存在样本量小，精度有限，反应速度慢的缺点，同时，由于不同组合仪表对应的传感器不同，针对每个仪表型号还需要单独设计电阻阵列，增加了测试设备成本，拖慢了测试平台搭建速度。

发明内容

本发明提供一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统及方法，主要用于真实再现汽车中的燃油参数状态，用于简化汽车的燃油余量标定过程，提高标定精度，同时也可用于汽车仪表的检测，包括开发过程中的功能测试，生产过程中的品质检测与老化等，提高检测精度，加快检测速度，降低测试系统成本。

一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统，包括：传感器阻值模拟模块和仿真控制模块；所述传感器阻值模拟模块用于将仿真控制模块生成的阻值参数转化为模拟阻值信号输出；所述传感器阻值模拟模块使用MOS管模拟电阻方式；所述仿真控制模块用于模拟汽车燃油参数状态，从而进行燃油余量标定；所述仿真控制模块包括阻值模拟子模块、油量模拟子模块、阻值回放子模块以及油箱仿真子模块；

所述阻值模拟子模块，用于对采样阻值进行标定；所述标定具体为：阻值模拟子模块将预设阻值与传感器阻值模拟模块输出的阻值进行匹配，根据匹配结果判断是否对传感器阻值模块和仿真控制模块进行整定；

所述油量模拟子模块，包括燃油余量阻值转化计算子模块，用于将预设静态燃油余量转化为静态阻值参数；

所述阻值回放子模块，用于回放已录制的动态变化的阻值参数；

所述油箱仿真子模块，包括多种随机过程发生模拟子模块，用于模拟多种随机过程中油箱内的各种动态变化情况下对应的动态阻值参数；

进一步地，所述多种随机过程发生模拟子模块包括模拟燃油平稳消耗模型、斜坡停车模型、颠簸路面模型、传感器故障模型。

本发明还提供一种汽车组合仪表燃油仿真测试方法，包括：

步骤一、单片机通过USB接口与上位机进行通信，接收上位机发送来的阻值数据；

步骤二、MCU根据接收到的阻值数据进行运算，控制DAC生成一个基于模拟电阻两端电压V的参考电压k·V送至运放的同相端，运放反相端则是电流采样转换得到的电压信号I·Rs；运放将会调整输出控制MOS管使同反相两端电压相等：

k·V＝I·Rs

输出电阻＝V/I＝Rs/k，其中，采样电阻值Rs是常数，输出电阻取决于DAC所控制的系数k，从而实现单片机对输出电阻的连续控制。

综上，本发明提供了一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统，包括：传感器阻值模拟模块和仿真控制模块；所述传感器阻值模拟模块用于将仿真控制模块生成的阻值参数转化为模拟阻值信号输出；所述传感器阻值模拟模块使用MOS管模拟电阻方式；所述仿真控制模块用于模拟汽车燃油参数状态，从而进行燃油余量标定；所述仿真控制模块包括阻值模拟子模块、油量模拟子模块、阻值回放子模块以及油箱仿真子模块。本发明能够简化汽车的燃油余量标定过程，提高标定精度，同时也可用于汽车仪表的检测，包括开发过程中的功能测试，生产过程中的品质检测与老化等，提高检测精度，加快检测速度，降低测试系统成本。

本发明的有益效果为：

1.减少了燃油余量标定过程的人力物力消耗，提高开发效率，节约了燃油资源；

2.燃油余量标定过程不再受路况，驾驶员个人情况的制约，能够快速完成标定；

3.标定过程中可以有多块组合仪表同时进行标定，样本量大，标定结果准确；

4.在应用于仪表测试领域时，由于其阻值可以随意设置，可通用于各型号仪表，不仅降低了测试设备的成本，也可以使测试平台更快的搭建，还可以使得测试结果更为准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统结构示意图；

图2是根据本发明实施例的传感器阻值模拟模块的工作流程步骤图；

图3是根据本发明实施例的传感器阻值模拟器硬件原理框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和有点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书记上述附图中的术语“进一步”、“下一个”、“后续”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或者描述的那些以外的顺序实施。此外，属于“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本发明给出了一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统的实施例，为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明中技术方案作进一步详细的说明：

本发明提供了一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统，如图1所示，包括：传感器阻值模拟模块10和仿真控制模块20；所述传感器阻值模拟模块10用于将仿真控制模块20生成的阻值参数转化为模拟阻值信号输出；

所述传感器阻值模拟模块10使用MOS管模拟电阻方式；由于在行车过程中，燃油量传感器的输出阻值一方面随油位连续变化，另一方面也会随车辆颠簸进行变化，导致燃油量在当前油位阻值附近上下波动，这就要求燃油量传感器阻值模拟器的阻值是必须是连续的并且能够以较快的速度变化。传统的使用继电器切换电阻阵列的方法并不能满足阻值连续快速可变的要求，因此，油量传感器阻值模拟模块采取了使用MOS管模拟电阻的方式。

所述仿真控制模块20用于模拟汽车燃油参数状态，从而进行燃油余量标定；所述仿真控制模块20包括阻值模拟子模块201、油量模拟子模块202、阻值回放子模块203以及油箱仿真子模块204；

所述阻值模拟子模块201，用于对采样阻值进行标定；所述标定具体为：阻值模拟子模块201将预设阻值与传感器阻值模拟模块10输出的阻值进行匹配，根据匹配结果判断是否对传感器阻值模块和仿真控制模块进行整定；

可选地，阻值模拟模块201可以由用户输入阻值，控制硬件产生用户所需的阻值。在组合仪表的开发过程中，通过读取连接于燃油仿真测试系统的组合仪表的内部阻值数据并与用户设置的阻值进行对比，可以知道组合仪表的传感器阻值采样是否准确。如果不准确，可以有针对性的对组合仪表的软硬件进行调整，从而完成对阻值采样功能进行标定，使仪表能够准确测量传感器输出的阻值。

所述油量模拟子模202块，包括燃油余量阻值转化计算子模块2021，用于将预设静态燃油余量转化为静态阻值参数；

其中，油量模拟子模块202需要出厂设置的传感器特性数据和油箱的建模数据导入，而后仿真控制模块根据油箱的体积形状计算出不同的燃油余量对应的燃油液面高度，再结合传感器的特性数据(即燃油液面高度与传感器输出阻值的对应关系)，即可将燃油余量转换为阻值；也可以将实车静态采样数据(即实车上测试得到的多个不同燃油余量对应的不同输出阻值)导入，仿真控制模块也可根据这些数据自动拟合燃油余量与阻值的关系曲线，根据这一曲线将燃油余量转换为阻值，而后控制硬件生成对应的阻值，即可模拟出油箱中有不同燃油余量的情况。所述油量模拟子模块可用于在实验室中对组合仪表燃油余量进行静态标定：首先，设定一个燃油余量，燃油仿真测试系统将其转换为阻值输出到组合仪表，组合仪表检测到这一阻值后计算得到的燃油量应与设定值相同，如果不同，可以调整组合仪表的控制软件使组合仪表计算得到的燃油余量准确。通过进一步扩大静态标定的仪表样本数量，可以提高标定精度。也可用于在生产测试环节，改变软件设定的燃油余量，组合仪表应依据设定值指示出相应的燃油余量，用以检测组仪表的燃油余量指示输出是否准确。

所述阻值回放子模块203，用于回放已录制的动态变化的阻值参数；

可选地，阻值回放子模块203则是将预设录制好的动态阻值数据通过硬件逐一回放出来。将动态标定过程中记录的数据导入到阻值回放模块，即可在实验室中模拟动态标定过程。由于传感器的阻值变化只与油箱形状与传感器特性有关，动态标定则只需要驾驶汽车从满油量跑到空油量一个周期，在这一周期里将传感器的阻值详细录制，而后导入到阻值回放模块后，在实验室中即可模拟实车运行时传感器的输出。工程师就可以在实验室中完成组合仪表的燃油动态标定。该阻值回访子模块203还可以用于老化测试过程，测试组合仪表燃油余量指示过程是否正确。

所述油箱仿真子模块204，包括多种随机过程发生模拟子模块2041，用于模拟多种随机过程中油箱内的各种动态变化情况下对应的动态阻值参数；通过这些模型计算出对应的阻值并控制硬件输出。用于在实验室中，人为制造油箱中的各种油量变化过程，例如可以制造出传感器接触不良，传感器阻值大范围波动，传感器卡滞等情况用于组合仪表极端情况下的测试，也可以制造出传感器平稳耗油的情况进行组合仪表老化测试等。

进一步地，所述多种随机过程发生模拟子模块2041包括模拟燃油平稳消耗模型、斜坡停车模型、颠簸路面模型、传感器故障模型。

本发明还提供传感器阻值模拟模块的工作流程步骤，如图2所示，包括：

S201、单片机通过USB接口与上位机进行通信，接收上位机发送来的阻值数据；

S202、MCU根据接收到的阻值数据进行运算，控制DAC生成一个基于模拟电阻两端电压V的参考电压k·V送至运放的同相端，运放反相端则是电流采样转换得到的电压信号I·Rs；运放将会调整输出控制MOS管使同反相两端电压相等：

k·V＝I·Rs

输出电阻＝V/I＝Rs/k，其中，采样电阻值Rs是常数，输出电阻取决于DAC所控制的系数k，从而实现单片机对输出电阻的连续控制。

其中，由于输出的电阻值R＝V/I，有R＝Rs/k。由于Rs固定，从而输出电阻只与DAC所控制的系数k有关，实现了单片机对输出电阻的快速连续控制。

如上所述，所给实施例提供了一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统，包括：传感器阻值模拟模块和仿真控制模块；所述传感器阻值模拟模块用于将仿真控制模块生成的阻值参数转化为模拟阻值信号输出；所述传感器阻值模拟模块使用MOS管模拟电阻方式,使得电阻值能够快速连续可变所述仿真控制模块用于模拟汽车燃油参数状态，从而进行燃油余量标定；所述仿真控制模块依据用户需求控制硬件完成输出静态单一阻值、输出连续变化阻值、输出波动变化阻值等功能,包括阻值模拟子模块、油量模拟子模块、阻值回放子模块以及油箱仿真子模块。可以通过将传感器厂家提供的传感器特性数据、油箱的建模数据和实车采样数据导入至仿真测试系统中，由仿真系统来模拟实车燃油参数状态，这样就可以在实验室内制造实车环境进行燃油余量标定。本发明减少了燃油余量标定过程的人力物力消耗，提高开发效率，节约了燃油资源,能够简化汽车的燃油余量标定过程，提高标定精度以及标定不再受路况，驾驶员个人情况的制约，同时也可用于汽车仪表的检测，包括开发过程中的功能测试，生产过程中的品质检测与老化等，提高检测精度，加快检测速度，降低测试系统成本。

以上实施例用以说明而非限制本发明的技术方案。不脱离本发明精神和范围的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统，其特征在于，包括：传感器阻值模拟模块和仿真控制模块；所述传感器阻值模拟模块用于将仿真控制模块生成的阻值参数转化为模拟阻值信号输出；所述传感器阻值模拟模块使用MOS管模拟电阻方式；所述仿真控制模块用于模拟汽车燃油参数状态，从而进行燃油余量标定；所述仿真控制模块包括阻值模拟子模块、油量模拟子模块、阻值回放子模块以及油箱仿真子模块；

所述阻值模拟子模块，用于对采样阻值进行标定；所述标定具体为：阻值模拟子模块将预设阻值与传感器阻值模拟模块输出的阻值进行匹配，根据匹配结果判断是否对传感器阻值模块和仿真控制模块进行整定；

所述油量模拟子模块，包括燃油余量阻值转化计算子模块，用于将预设静态燃油余量转化为静态阻值参数；

所述阻值回放子模块，用于回放已录制的动态变化的阻值参数；

所述油箱仿真子模块，包括多种随机过程发生模拟子模块，用于模拟多种随机过程中油箱内的各种动态变化情况下对应的动态阻值参数。

2.如权利要求1所述的一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统，其特征在于，所述多种随机过程发生模拟子模块包括模拟燃油平稳消耗模型、斜坡停车模型、颠簸路面模型、传感器故障模型。

3.如权利要求1所述的一种汽车组合仪表燃油仿真测试系统，其特征在于，所述传感器阻值模拟模块工作流程步骤包括：

步骤一、单片机通过USB接口与上位机进行通信，接收上位机发送来的阻值数据；

步骤二、MCU根据接收到的阻值数据进行运算，控制DAC生成一个基于模拟电阻两端电压V的参考电压k·V送至运放的同相端，运放反相端则是电流采样转换得到的电压信号I·Rs；运放将会调整输出控制MOS管使同反相两端电压相等：

k·V＝I·Rs

输出电阻＝V/I＝Rs/k，其中，采样电阻值Rs是常数，输出电阻取决于DAC所控制的系数k，从而实现单片机对输出电阻的连续控制。