CN111551230A - 倾斜状态下油箱液位检测方法、系统及车载终端 - Google Patents

倾斜状态下油箱液位检测方法、系统及车载终端 Download PDF

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蔡继业
陈一平
蔡敏
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    • G01F23/80—Arrangements for signal processing
    • G01F23/802—Particular electronic circuits for digital processing equipment
    • G01F23/804—Particular electronic circuits for digital processing equipment containing circuits handling parameters other than liquid level

Abstract

本发明涉及一种倾斜状态下油箱液位检测方法，包括：计算车辆倾斜角度α；通过所述α计算油箱液位。本发明通过车辆倾斜角度对液位传感器的检测值进行修正，提高了检测精确度，并且无需人工干预，抗干扰能力强。

Description

倾斜状态下油箱液位检测方法、系统及车载终端
技术领域
本发明涉及油箱液位检测技术领域，尤其涉及倾斜状态下油箱液位检测方法、系统及车载终端。
背景技术
在科技水平和交通事业高速发展的今天，建立智能化交通运输管理体系成为了现代交通运输业发展的必然趋势。对于商用车来说，实现实时监控车辆油箱液位，有助于帮助司机更好的了解油箱油量的实时状况，减少因油位报警异常而导致的行驶故障乃至交通事故，提高运输效率和运输安全性。
如图6所示，目前行业中最常用的油箱液位监控方式为油箱内置的干簧管式液位传感器21。此类传感器直接固定在油箱20中，通过利用铁氧体磁铁21a产生的磁场控制干簧管的通断的原理，将被测油位的变化转化成电阻电压信号输出，将测得信号输入到二次仪表，从而检测出油箱油位高度。
但由于车辆运行工况及路况的复杂性，车辆行驶过程中并非一直处于水平状态，也会出现车身倾斜的情况(上下坡、转弯等)，而油箱与车架为刚性连接，这就使得在车辆本体倾斜时，油箱及油面也会随之倾斜。此时油箱液位传感器由于不再与油面垂直，导致测得数据并不是油液真实高度，检测值不准确。
我们选取某一款油箱，油箱液位传感器位置固定，按照25％为梯度进行加注燃油，在同一加注量状态下，分别测试水平状态、前倾状态、后倾状态下传感器输出电压值，倾斜角度为20°和30°，得到测试结果参见表1。从表1中我们不难看出，不同倾斜角度下的传感器输出电压值与水平工况下的输出电压值有很大差异，这就会导致实际情况中，仪表会显示错误的液位状态。
Figure BDA0002501893760000021
表1
发明内容
基于此，针对上述技术问题，提供一种倾斜状态下油箱液位检测方法、系统及车载终端。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种倾斜状态下油箱液位检测方法，包括：
计算车辆倾斜角度α；
通过所述α计算油箱液位：
当液位面低于油箱底面最高点且低于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：2L(H-H1)＝[(H-H2)/tanα+L-Z]*[(H-H2)/tanα+L-Z]*tanα；
当液位面高于油箱底面最高点且高于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：2LH1＝(H2/tanα+Z)(H2+Z*tanα)；
当液位面低于油箱底面最高点且高于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：(H-H1)*L＝(L-Z)*H+1/2H(H/H2-2)*H2/tanα；
当液位面高于油箱底面最高点且低于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：2(H2-H1)＝tanα*(L-2Z)；
其中，H2为通过所述油箱内液位传感器得到的液位高度检测值，L为所述油箱的长度，H为所述油箱的高度。
通过加速度传感器计算车辆倾斜角度α。
通过陀螺仪计算车辆倾斜角度α。
通过角度传感器计算车辆倾斜角度α。
本方案还涉及一种倾斜状态下油箱液位检测系统，包括存储模块，所述存储模块中存储有多条指令，所述指令由处理器加载并执行：
计算车辆倾斜角度α；
通过所述α计算油箱液位：
当液位面低于油箱底面最高点且低于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：2L(H-H1)＝[(H-H2)/tanα+L-Z]*[(H-H2)/tanα+L-Z]*tanα；
当液位面高于油箱底面最高点且高于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：2LH1＝(H2/tanα+Z)(H2+Z*tanα)；
当液位面低于油箱底面最高点且高于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：(H-H1)*L＝(L-Z)*H+1/2H(H/H2-2)*H2/tanα；
当液位面高于油箱底面最高点且低于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：2(H2-H1)＝tanα*(L-2Z)；
其中，H2为通过所述油箱内液位传感器得到的液位高度检测值，L为所述油箱的长度，H为所述油箱的高度。
通过加速度传感器计算车辆倾斜角度α。
通过陀螺仪计算车辆倾斜角度α。
通过角度传感器计算车辆倾斜角度α。
本方案还涉及一种车载终端，其具有上述的油箱液位检测系统。
本发明通过车辆倾斜角度对液位传感器的检测值进行修正，提高了检测精确度，并且无需人工干预，抗干扰能力强。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：
图1为本发明的流程图；
图2为油箱处于倾斜状态1时的油箱液位计算示意图；
图3为油箱处于倾斜状态2时的油箱液位计算示意图；
图4为油箱处于倾斜状态3时的油箱液位计算示意图；
图5为油箱处于倾斜状态4时的油箱液位计算示意图；
图6为油箱处于水平状态的示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种倾斜状态下油箱液位检测方法，包括：
S101、计算车辆倾斜角度α。
S102、通过车辆倾斜角度α计算油箱液位：
如图2所示，当液位面低于油箱底面最高点a且低于油箱顶面最低点b时(倾斜状态1)，通过如下公式1计算油箱当前液位高度H1：2L(H-H1)＝[(H-H2)/tanα+L-Z]*[(H-H2)/tanα+L-Z]*tanα。
如图3所示，当液位面高于油箱底面最高点a且高于油箱顶面最低点b时(倾斜状态2)，通过如下公式2计算油箱当前液位高度H1：2LH1＝(H2/tanα+Z)(H2+Z*tanα)。
液位面与a和b齐平时，可以用公式1或者公式2进行计算。
如图4所示，当液位面低于油箱底面最高点a且高于油箱顶面最低点b时(倾斜状态3)，通过如下公式3计算油箱当前液位高度H1：(H-H1)*L＝(L-Z)*H+1/2H(H/H2-2)*H2/tanα。
如图5所示(倾斜状态4)，当液位面高于油箱底面最高点a且低于油箱顶面最低点b时，通过如下公式4计算油箱当前液位高度H1：2(H2-H1)＝tanα*(L-2Z)。
其中，L、W、H分别为油箱20的长宽高，Z为液位传感器21上端与油箱长度方向的侧面的距离，H2为通过油箱内液位传感器21得到的液位高度检测值。
可以在图2-5中油箱的a、b、c、d四个位置设置水感应器，如水浸传感器，根据水感应器的检测数据可以判断上述倾斜状态1、倾斜状态2、倾斜状态3以及倾斜状态4。
本发明通过车辆倾斜角度对液位传感器21的检测值进行修正，提高了检测精确度，并且无需人工干预，抗干扰能力强。
上述4个公式的推导过程如下:
1、公式1
如图2以及图6所示，油箱水平状态燃油量记为Vh，倾斜状态燃油量记为Vs，可知：
Vh＝Vs，Vh＝L*W*(H-H1)，x1＝(H-H2)/tanα，y1＝(x1+L-Z)*tanα，
Vs＝1/2*(x1+L-Z)*y1*W，
由上式可得：2L(H-H1)＝[(H-H2)/tanα+L-Z]*[(H-H2)/tanα+L-Z]*tanα。
其中，x1为液位传感器下端与液位面的距离，y1为液位面与油箱底面的距离。
2、公式2
如图3以及图6所示，油箱水平状态燃油量记为Vh，倾斜状态燃油量记为Vs，可知：
Vh＝Vs，Vh＝L*W*(H-H1)，x2＝H2/tanα，y2＝(x2+Z)*tanα，
Vs＝L*W*H-1/2*(x2+Z)*y2*W，
由上式可得：2LH1＝(H2/tanα+Z)(H2+Z*tanα)。
其中，x2为液位传感器上端与液位面的距离，y2为液位面与油箱顶面的距离。
3、公式3
如图4以及图6所示，油箱水平状态燃油量记为Vh，倾斜状态燃油量记为Vs，可知：
Vh＝Vs，Vh＝L*W*(H-H1)，x2＝H2/tanα，x2/x1＝H2/(H-H2)，
Vs＝H*W*(L-Z)+1/2H*W(x1-x2)，
由上式可得：(H-H1)*L＝(L-Z)*H+1/2H(H/H2-2)*H2/tanα。
其中，x1为液位传感器下端与液位面的距离，x2为液位传感器上端与液位面的距离。
4、公式4
如图5以及图6所示，油箱水平状态燃油量记为Vh，倾斜状态燃油量记为Vs，可知：
Vh＝Vs，Vh＝L*W*(H-H1)，tanα＝(y2-y1)/L＝(H-H1-y1)/Z，
Vs＝1/2L*W(y1+y2)，
由上式可得：2(H2-H1)＝tanα*(L-2Z)。
其中，y1为液位面与油箱底面最低点c的距离，y2为液位面与油箱底面最高点a的距离。
在本实施例中，步骤S102通过加速度传感器(三轴)或者陀螺仪或者角度传感器计算车辆倾斜角度α。
其中，加速度传感器可以通过如下公式计算出车辆倾斜角度α：
Figure BDA0002501893760000061
其中，g为加速度，AX、AY、AZ为加速度在X轴、Y轴以及Z轴的分量。
本方案还涉及一种倾斜状态下油箱液位检测系统，包括存储模块，存储模块中存储有多条指令，指令由处理器加载并执行：
S101、计算车辆倾斜角度α。
S102、通过车辆倾斜角度α计算油箱液位：
如图2所示，当液位面低于油箱底面最高点a且低于油箱顶面最低点b时(倾斜状态1)，通过如下公式1计算油箱当前液位高度H1：2L(H-H1)＝[(H-H2)/tanα+L-Z]*[(H-H2)/tanα+L-Z]*tanα。
如图3所示，当液位面高于油箱底面最高点a且高于油箱顶面最低点b时(倾斜状态2)，通过如下公式2计算油箱当前液位高度H1：2LH1＝(H2/tanα+Z)(H2+Z*tanα)。
液位面与a和b齐平时，可以用公式1或者公式2进行计算。
如图4所示，当液位面低于油箱底面最高点a且高于油箱顶面最低点b时(倾斜状态3)，通过如下公式3计算油箱当前液位高度H1：(H-H1)*L＝(L-Z)*H+1/2H(H/H2-2)*H2/tanα。
如图5所示(倾斜状态4)，当液位面高于油箱底面最高点a且低于油箱顶面最低点b时，通过如下公式4计算油箱当前液位高度H1：2(H2-H1)＝tanα*(L-2Z)。
其中，L、W、H分别为油箱20的长宽高，Z为液位传感器21上端与油箱长度方向的侧面的距离，H2为通过油箱内液位传感器21得到的液位高度检测值。
可以在图2-5中油箱的a、b、c、d四个位置设置水感应器，如水浸传感器，根据水感应器的检测数据可以判断上述倾斜状态1、倾斜状态2、倾斜状态3以及倾斜状态4。
本发明通过车辆倾斜角度对液位传感器21的检测值进行修正，提高了检测精确度，并且无需人工干预，抗干扰能力强。
上述4个公式的推导过程如下:
1、公式1
如图2以及图6所示，油箱水平状态燃油量记为Vh，倾斜状态燃油量记为Vs，可知：
Vh＝Vs，Vh＝L*W*(H-H1)，x1＝(H-H2)/tanα，y1＝(x1+L-Z)*tanα，
Vs＝1/2*(x1+L-Z)*y1*W，
由上式可得：2L(H-H1)＝[(H-H2)/tanα+L-Z]*[(H-H2)/tanα+L-Z]*tanα。
其中，x1为液位传感器下端与液位面的距离，y1为液位面与油箱底面的距离。
2、公式2
如图3以及图6所示，油箱水平状态燃油量记为Vh，倾斜状态燃油量记为Vs，可知：
Vh＝Vs，Vh＝L*W*(H-H1)，x2＝H2/tanα，y2＝(x2+Z)*tanα，
Vs＝L*W*H-1/2*(x2+Z)*y2*W，
由上式可得：2LH1＝(H2/tanα+Z)(H2+Z*tanα)。
其中，x2为液位传感器上端与液位面的距离，y2为液位面与油箱顶面的距离。
3、公式3
如图4以及图6所示，油箱水平状态燃油量记为Vh，倾斜状态燃油量记为Vs，可知：
Vh＝Vs，Vh＝L*W*(H-H1)，x2＝H2/tanα，x2/x1＝H2/(H-H2)，
Vs＝H*W*(L-Z)+1/2H*W(x1-x2)，
由上式可得：(H-H1)*L＝(L-Z)*H+1/2H(H/H2-2)*H2/tanα。
其中，x1为液位传感器下端与液位面的距离，x2为液位传感器上端与液位面的距离。
4、公式4
如图5以及图6所示，油箱水平状态燃油量记为Vh，倾斜状态燃油量记为Vs，可知：
Vh＝Vs，Vh＝L*W*(H-H1)，tanα＝(y2-y1)/L＝(H-H1-y1)/Z，
Vs＝1/2L*W(y1+y2)，
由上式可得：2(H2-H1)＝tanα*(L-2Z)。
其中，y1为液位面与油箱底面最低点c的距离，y2为液位面与油箱底面最高点a的距离。
在本实施例中，步骤S102通过加速度传感器(三轴)或者陀螺仪或者角度传感器计算车辆倾斜角度α。
其中，加速度传感器可以通过如下公式计算出车辆倾斜角度α：
Figure BDA0002501893760000081
其中，g为加速度，AX、AY、AZ为加速度在X轴、Y轴以及Z轴的分量。
本发明还涉及一种车载终端，其具有上述的油箱液位检测系统。
但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种倾斜状态下油箱液位检测方法，其特征在于，包括：
计算车辆倾斜角度α；
通过所述α计算油箱液位：
当液位面低于油箱底面最高点且低于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：2L(H-H1)＝[(H-H2)/tanα+L-Z]*[(H-H2)/tanα+L-Z]*tanα；
当液位面高于油箱底面最高点且高于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：2LH1＝(H2/tanα+Z)(H2+Z*tanα)；
当液位面低于油箱底面最高点且高于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：(H-H1)*L＝(L-Z)*H+1/2H(H/H2-2)*H2/tanα；
当液位面高于油箱底面最高点且低于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：2(H2-H1)＝tanα*(L-2Z)；
其中，H2为通过所述油箱内液位传感器得到的液位高度检测值，L为所述油箱的长度，H为所述油箱的高度。
2.根据权利要求1所述的一种倾斜状态下油箱液位检测方法，其特征在于，通过加速度传感器计算车辆倾斜角度α。
3.根据权利要求1所述的一种倾斜状态下油箱液位检测方法，其特征在于，通过陀螺仪计算车辆倾斜角度α。
4.根据权利要求1所述的一种倾斜状态下油箱液位检测方法，其特征在于，通过角度传感器计算车辆倾斜角度α。
5.一种倾斜状态下油箱液位检测系统，其特征在于，包括存储模块，所述存储模块中存储有多条指令，所述指令由处理器加载并执行：
计算车辆倾斜角度α；
通过所述α计算油箱液位：
当液位面低于油箱底面最高点且低于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：2L(H-H1)＝[(H-H2)/tanα+L-Z]*[(H-H2)/tanα+L-Z]*tanα；
当液位面高于油箱底面最高点且高于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：2LH1＝(H2/tanα+Z)(H2+Z*tanα)；
当液位面低于油箱底面最高点且高于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：(H-H1)*L＝(L-Z)*H+1/2H(H/H2-2)*H2/tanα；
当液位面高于油箱底面最高点且低于油箱顶面最低点时，通过如下公式计算油箱当前液位高度H1：2(H2-H1)＝tanα*(L-2Z)；
其中，H2为通过所述油箱内液位传感器得到的液位高度检测值，L为所述油箱的长度，H为所述油箱的高度。
6.根据权利要求5所述的一种倾斜状态下油箱液位检测系统，其特征在于，通过加速度传感器计算车辆倾斜角度α。
7.根据权利要求5所述的一种倾斜状态下油箱液位检测系统，其特征在于，通过陀螺仪计算车辆倾斜角度α。
8.根据权利要求5所述的一种倾斜状态下油箱液位检测系统，其特征在于，通过角度传感器计算车辆倾斜角度α。
9.一种车载终端，其特征在于，具有权利要求5-8任意一项所述的油箱液位检测系统。
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