CN109115308B

CN109115308B - 一种车辆油量检测装置及方法

Info

Publication number: CN109115308B
Application number: CN201811118672.7A
Authority: CN
Inventors: 聂照庭; 李炳光; 邱逸炜
Original assignee: Huizhou Foryou General Electronics Co Ltd
Current assignee: Huizhou Foryou General Electronics Co Ltd
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-11-06
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: CN109115308A

Abstract

本发明提供车辆油量检测装置及方法，方法包括：步骤1、初始化的步骤；步骤2、AD采样获取初始油量值的步骤；步骤3、检测油面抖动的步骤；步骤4、修正初始油量值的步骤；步骤5、滤波得到最终油量值的步骤。本发明实现了油量的准确检测，并提高检测装置的可靠性。

Description

一种车辆油量检测装置及方法

技术领域

本发明涉及油量检测技术领域，尤其涉及一种车辆油量检测装置及方法。

背景技术

目前车辆油量检测技术主要有机械浮标检测、超声波传感器检测。机械浮标检测的优点是方案简单、成本低，但是准确度欠佳，尤其车辆处于上下坡或者颠簸状态时；而超声波传感器检测则需要在油箱中安装超声波传感器，方案复杂，成本也较高。这两者还存在一个共同的问题，即在电源逆接试验时，都因为没有很好的保护电路而不能通过，影响了产品可靠性，或者其保护电路非常复杂，增加了产品成本，降低了产品的竞争力。

因此，现有技术有待进一步改进。

发明内容

本发明提供一种车辆油量检测装置及方法，旨在解决现有技术中的缺陷，实现了油量的准确检测，并提高检测装置的可靠性。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

本发明一方面提供一种车辆油量检测装置，包括：油量检测模块、AD采集模块、控制模块、显示模块、运动检测模块；

所述油量检测模块，用于检测当前的油量信息，并输出一油量电压值；

所述AD采集模块，用于对所述油量检测模块输出的油量信息进行采样；

所述控制模块，用于对所述AD采集模块输出的采样值进行修正，得到最终的油量值；

所述显示模块，用于对当前油量值进行显示；

所述运动检测模块，用于检测车辆的当前运动状态；

所述油量检测模块与所述AD采集模块连接，所述控制模块与所述AD采集模块、所述显示模块、所述运动检测模块连接。

具体地，所述AD采集模块，包括采集控制单元、采集输入单元、采集保护单元，所述采集控制单元与所述控制模块的采样控制端口连接，所述采集输入单元与所述控制模块的采样端口连接，所述采集输入单元与所述采集控制单元、所述采集保护单元连接。

具体地，所述采集控制单元包括第一电阻、第一场效应管，所述采集输入单元包括第二电阻、第三电阻、第一电容，所述采集保护单元包括第四电阻、第二场效应管；

所述第一电阻的一端与所述第一场效应管的栅极连接，另一端与所述控制模块的采样控制端口连接，所述第一场效应管的源极与第一供电电源连接，漏极与所述第二电阻连接；所述第二电阻的另一端与所述第二电阻、第一电容、第二场效应管的源极连接，所述第二电阻的另一端与所述控制模块的采样端口连接，所述第一电容的另一端接地，所述第二场效应管的栅极与第二供电电源连接，漏极与油量检测模块输出端连接。

本发明另一方面提供一种车辆油量检测方法，包括：

步骤1、初始化的步骤；

步骤2、AD采样获取初始油量值的步骤；

步骤3、检测油面抖动的步骤；

步骤4、修正初始油量值的步骤；

步骤5、滤波得到最终油量值的步骤。

具体地，所述步骤3如下步骤：

步骤301、与所述AD采样同步，控制单元实时采集运动检测模块检测的车辆运动参数；

步骤302、与所述AD采样同步，获取车辆与地平线的夹角；

步骤303、所述控制单元根据所述车辆运动参数及所述车辆与地平线的夹角，确定油面抖动方向及油面抖动幅度。

具体地，所述步骤4包括：

若车辆X轴加速度方向为正，修正油量值等于初始油量值与所述油面抖动幅度的绝对值之差；

若车辆X轴加速度方向为负，修正油量值等于初始油量值与所述油面抖动幅度的绝对值之和。

具体地，所述油面抖动幅度d＝L*tan{arctan[a(x)/(a(y)+a(g))]+α}，

其中，L为油量检测浮标到油箱中心点的距离，a(x)表示车辆在X轴方向的加速度，a(y)表示车辆纵向加速度，a(g)表示重力加速度，α表示车辆与地平线的夹角。

本发明的有益效果在于：本发明通过运动检测模块确定车辆的运动状态，从而确定油面的修正量，并增加了采样保护单元，实现了油量的准确检测，并提高检测装置的可靠性。

附图说明

图1是本发明的车辆油量检测装置的结构示意图；

图2是本发明的油量检测装置的AD采集模块的结构示意图；

图3是本发明的模拟油面抖动的示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

如图1所示，本发明一方面提供一种车辆油量检测装置，包括：油量检测模块、AD采集模块、控制模块、显示模块、运动检测模块；

所述显示模块，用于对当前油量值进行显示；

所述运动检测模块，用于检测车辆的当前运动状态；

如图2所示，是本发明的油量检测装置的AD采集模块，包括采集控制单元、采集输入单元、采集保护单元，所述采集控制单元与所述控制模块的采样控制端口连接，所述采集输入单元与所述控制模块的采样端口连接，所述采集输入单元与所述采集控制单元、所述采集保护单元连接。

所述采集控制单元包括第一电阻R1、第一场效应管M1，所述采集输入单元包括第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1，所述采集保护单元包括第四电阻R4、第二场效应管M2；

所述第一电阻R1的一端与所述第一场效应管M1的栅极连接，另一端与所述控制模块的采样控制端口连接，所述第一场效应管M1的源极与第一供电电源VCC1连接，漏极与所述第二电阻R3连接；所述第二电阻R3的另一端与所述第二电阻R2、第一电容C1、第二场效应管M2的源极连接，所述第二电阻R2的另一端与所述控制模块的采样端口连接，所述第一电容C1的另一端接地，所述第二场效应管M2的栅极与第二供电电源VCC2连接，漏极与油量检测模块输出端连接。

所述第一场效应管M1的栅极与所述控制模块的采样控制端口连接，由所述控制模块控制，以预设采样周期(例如5秒)控制所述第一场效应管M1开关，从而控制AD采集模块以预设采样时间(例如500ms)对油量检测模块的输出进行采样。在预设采样时间里，第三电阻R3和油量检测模块(浮标变阻器Rz)构成分压电路，所述控制模块的采样端口检测出油量检测模块(浮标变阻器Rz)的电压值，进而检测出初始油量值。

不同车辆的油箱浮标变阻器Rz的规格不同，取值范围相差很大，为兼顾油箱浮标变阻器的最小值和最大值，使AD检测更准确，所述第三电阻R3的阻值根据如下公式选择：

R3＝sqr[Rz(min)*Rz(max)]，

其中，Rz(min)表示油箱浮标变阻器的最小值，Rz(max)表示油箱浮标变阻器的最大值，sqr[]表示开方运算。

在图2中，还包括逆接试验电路，具体包括第五电阻R10、第六电阻R20，第一开关K1。

逆接试验是为了防止接线错误时或因为接入高压而烧毁内部电路，或因为对地短接导致大电流而烧毁内部电路而做的试验。试验方法是将所述采集保护单元的第二场效应管M2的漏极连接到12V以上的电压(图中BAT)，或将所述第二场效应管M2的漏极对地短路，从而模拟对AD采集模块过压及过流冲击的情形。所述采集保护单元正是为了在逆接实验中保护所述AD采集模块而设置的。

正常使用时，所述第二场效应管M2导通，其导通内阻很小，不影响AD检测；逆接实验时，所述第二场效应管M2的漏极被连接到12V以上的电压(图中BAT)，所述第二场效应管M2导通瞬间，其漏极电压也随之被抬高到12V以上，所述第二场效应管M2立即截止，从而保护所述采集输入模块及所述控制模块的采样端口。

逆接实验时，进入所述第二场效应管M2源极的电压大小与所述第二场效应管M2导通的Vgs门限值及栅极电压选取有关，最高不超过Vg-Vgs。例如，在本电路中，所述第二场效应管M2导通的Vgs门限值为1.7V，栅极电压为5V，因此，所述第二场效应管M2的源极的电压最高不超过3.3V。

所述采集保护单元电路元件少，结构简单，构思巧妙，可以提高电路的可靠性。

本发明还提供一种基于所述车辆油量检测装置的油量检测方法，包括：

步骤1、初始化的步骤。

步骤2、AD采样获取初始油量值的步骤。

具体包括：以预设采样周期、预设采样时间对油量检测模块的电压值进行采样，得到初始油量值。

通过控制模块控制AD采集模块的采样周期(例如5s)，对所述控制模块的采样端口进行采样。在AD采样时间内(例如500ms)，采样n次(例如12次)，得到n个AD采样值，相应地，得到n个初始油量值。

步骤3、检测油面抖动的步骤。

在本实施例中，所述运动检测模块为陀螺仪。

具体包括如下步骤：

步骤301、与所述AD采样同步，所述控制单元实时采集所述运动检测模块检测的车辆运动参数。

与所述AD采样同步，在n次AD采样的同时，所述控制单元实时采集所述陀螺仪检测的车辆n个X、Y、Z三轴的加速度a(x)、a(y)、a(z)。

步骤302、与所述AD采样同步，获取车辆与地平线的夹角。

通过安装在车内的倾角传感器即可获取车辆与地平线的夹角α。

与所述AD采样同步，在n次AD采样的同时，所述倾角传感器实时获取车辆n个车辆与地平线的夹角α。

如图3所示，以油箱中心点为原点，以车辆前进方向为X轴，以垂直向下为Z轴，以垂直X轴、Z轴方向为Y轴，建立油面测量坐标系。

所述油面抖动幅度d＝L*tan{arctan[a(x)/(a(y)+a(g))]+α}，

通过此步骤，在n次AD采样完成后，可以获得n个油面抖动幅度d。

步骤4、修正初始油量值的步骤。

具体包括：

步骤5、滤波得到最终油量值的步骤。

由于油量检测模块输出信号本身不稳定，或由于叠加了干扰信号，导致控制模块采集的初始油量值并不总是正确的，为提高数据采集的准确性，需要对控制模块采集的数据进行处理。因此，将所述油面抖动幅度d和所述修正油量值进行滤波，将所述油面抖动幅度d和所述修正油量值中明显错误的数据(例如脱离线性变化的数据)滤除，并得到最终油量值进行显示。

在本实施例中，采用中位值平均滤波法对数据进行滤波，该方法结合了“中位值滤波法”和“算术平均滤波法”两者的优点。中位值平均滤波法为现有技术，在此不再赘述。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种车辆油量检测装置，其特征在于，包括：油量检测模块、AD采集模块、控制模块、显示模块、运动检测模块；

所述运动检测模块，用于检测车辆的当前运动状态；

所述控制模块，用于对所述AD采集模块输出的采样值进行修正，得到最终的油量值；所述显示模块，用于对当前油量值进行显示；

所述油量检测模块与所述AD采集模块连接，所述控制模块与所述AD采集模块、所述显示模块、所述运动检测模块连接；

与所述AD采集模块采样同步，所述控制单元实时采集所述运动检测模块检测的车辆运动参数；与所述AD采集模块采样同步，所述控制单元实时获取运动检测模块获得的车辆与地平线的夹角；所述控制单元根据所述车辆运动参数及所述车辆与地平线的夹角，确定油面抖动方向及油面抖动幅度：若车辆X轴加速度方向为正，修正油量值等于初始油量值与所述油面抖动幅度的绝对值之差；若车辆X轴加速度方向为负，修正油量值等于初始油量值与所述油面抖动幅度的绝对值之和；

所述油面抖动幅度d＝L*tan{arctan[a(x)/(a(y)+a(g))]+α}，

2.根据权利要求1所述的车辆油量检测装置，其特征在于，所述AD采集模块，包括采集控制单元、采集输入单元、采集保护单元，所述采集控制单元与所述控制模块的采样控制端口连接，所述采集输入单元与所述控制模块的采样端口连接，所述采集输入单元与所述采集控制单元、所述采集保护单元连接。

3.根据权利要求2所述的车辆油量检测装置，其特征在于，所述采集控制单元包括第一电阻、第一场效应管，所述采集输入单元包括第二电阻、第三电阻、第一电容，所述采集保护单元包括第四电阻、第二场效应管；

所述第一电阻的一端与所述第一场效应管的栅极连接，另一端与所述控制模块的采样控制端口连接，所述第一场效应管的源极与第一供电电源连接，漏极与所述第三电阻连接；所述第三电阻的另一端与所述第二电阻、第一电容、第二场效应管的源极连接，所述第二电阻的另一端与所述控制模块的采样端口连接，所述第一电容的另一端接地，所述第二场效应管的栅极与第二供电电源连接，漏极与油量检测模块输出端连接。

4.一种车辆油量检测方法，其特征在于，包括：

步骤1、初始化的步骤；

步骤2、AD采样获取初始油量值的步骤；

步骤3、检测油面抖动的步骤，包括：

步骤302、与所述AD采样同步，获取车辆与地平线的夹角；

步骤303、所述控制单元根据所述车辆运动参数及所述车辆与地平线的夹角，确定油面抖动方向及油面抖动幅度；

步骤4、修正初始油量值的步骤，包括：

若车辆X轴加速度方向为负，修正油量值等于初始油量值与所述油面抖动幅度的绝对值之和；

所述油面抖动幅度d＝L*tan{arctan[a(x)/(a(y)+a(g))]+α}，

其中，L为油量检测浮标到油箱中心点的距离，a(x)表示车辆在X轴方向的加速度，a(y)表示车辆纵向加速度，a(g)表示重力加速度，α表示车辆与地平线的夹角；

步骤5、滤波得到最终油量值的步骤。