CN220982384U - 一种冷却液的液位检测装置以及车辆系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种冷却液的液位检测装置以及车辆系统，涉及电子技术领域，解决了液体的静压强的机械(或电子式)压力液位传感器，或者是采用基于液体的反射率的昂贵的光纤传感器进行冷却液液位测量时，冷却液液位检测不准确的问题。该检测装置包括：控制电路、信号放大电路和双极性电流检测电路。其中，控制电路，被配置为向双极性电流检测电路输出第一检测信号。信号放大电路，被配置为对第一检测信号进行放大，得到第二检测信号。控制电路，还被配置为根据第二检测信号，确定冷却液的余量。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种冷却液的液位检测装置以及车辆系统。
背景技术
目前主要是通过液体的静压强的机械(或电子式)压力液位传感器，或者是采用基于液体的反射率的昂贵的光纤传感器进行冷却液液位测量。然而，当被检测的冷却液具有导电性或者腐蚀性时，或者车辆在行驶过程中，由于冷却液处于动态过程，会产生加速度以及额外的压强，导致冷却液液位测量不准确。
实用新型内容
本实用新型提供了一种冷却液的液位检测装置以及车辆系统，用于解决液体的静压强的机械(或电子式)压力液位传感器，或者是采用基于液体的反射率的昂贵的光纤传感器进行冷却液液位测量时，冷却液液位检测不准确的问题。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
第一方面，本实用新型提供了一种冷却液的液位检测装置，该液位检测装置包括控制电路、信号放大电路和双极性电流检测电路。控制电路的输出端与信号放大电路的输入端耦合，信号放大电路的输出端与控制电路的输入端耦合，双极性电流检测电路的两极耦合在控制电路的输出端与信号放大电路的输入端之间，且双极性电流检测电路的两极置于冷却液中。控制电路，被配置为向双极性电流检测电路输出第一检测信号。信号放大电路，被配置为对第一检测信号进行放大，得到第二检测信号。控制电路，还被配置为根据第二检测信号，确定冷却液的余量。
由此，本申请将双极性电流检测电路置于冷却液中，通过控制电路向双极性电流检测电路输出第一检测信号，信号放大电路对第一检测信号进行放大得到第二检测信号。控制电路根据第二检测信号，确定冷却液的余量。相比于现有技术，采用液体的静压强的机械(或电子式)压力液位传感器，或者是采用基于液体的反射率的昂贵的光纤传感器进行冷却液液位测量。本申请采用双极性电流检测电路可以抑制冷却液的电解，而且双极性电流检测电路的阻抗不受冷却液波动的影响，从而提高了冷却液液位检测的准确性。
在一些实施例中，双极性电流检测电路包括双极性液位传感器。双极性液位传感器包括第一金属探针和第二金属探针。其中，第一金属探针和第二金属探针分别位于盛装冷却液的容器内两侧，且第一金属探针和第二金属探针置于冷却液中，冷却液为导电液体。
在一些实施例中，双极性电流检测电路还包括第一电容、第二电容和第三电容，第一电容的第一端和第三电容的第一端耦合在控制电路的输出端和信号放大电路的输入端间，第一电容的第二端与双极性电流检测电路的正极耦合，第二电容的第一端与双极性电流检测电路的负极耦合，第二电容的第二端和第三电容的第二端与液位检测装置的接地端耦合。第一电容和第二电容，用于隔断第一检测信号中的直流分量。第三电容，用于滤除第一检测信号中的交流分量。
在一些实施例中，控制电路包括PWM信号发生器，PWM信号发生器用于向双极性电流检测电路输出第一检测信号，第一检测信号为脉冲宽度调制PWM信号。
在一些实施例中，控制电路，被配置为：对第二检测信号进行模数转换。根据模数转换后的数字信号确定冷却液的余量。
在一些实施例中，液位检测装置还包括开关电路，开关电路的输入端与控制电路的输出端耦合，开关电路的输出端与信号放大电路的输入端耦合。开关电路，用于调节PWM信号发生器输出的基准电压，得到第一PWM信号，第一PWM信号的电压大于基准电压。
在一些实施例中，液位检测装置还包括分压电路，分压电路的输入端和开关电路的输出端耦合，分压电路的输出端和信号放大电路的输入端耦合。分压电路，用于对第一PWM信号进行分压，得到第一检测信号。
在一些实施例中，液位检测装置还包括调节电路，调节电路包括第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻的第一端与信号放大电路的输出端耦合，第一分压电阻的第二端和第二分压电阻的第一端与控制电路的输入端耦合，第二分压电阻的第二端与接地端耦合。调节电路，被配置为对信号放大电路输出的第三检测信号进行分压，得到第二检测电压，第三检测信号，为对第一检测信号进行放大得到的放大信号。
第二方面，本实用新型提供了一种车辆系统，该车辆系统包括第一方面的任一项的液位检测装置。
第三方面，本申请中第二方面及其各种实现方式的具体描述，可以参考第一方面及其各种实现方式中的详细描述。并且，第二方面及其各种实现方式的有益效果，可以参考第一方面及其各种实现方式中的有益效果分析，此处不再赘述。
本申请的这些方面或其他方面在以下的描述中会更加简明易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种液位检测装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种双极性液位传感器的示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种双极性液位传感器的等效电路图；
图4为本实用新型实施例提供的一种双极性电流检测电路的结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供的一种控制电路的内部结构示意图；
图6为本实用新型实施例提供的一种开关电路的结构示意图；
图7为本实用新型实施例提供的一种分压电路的结构示意图；
图8为本实用新型实施例提供的一种信号放大电路的内部电路示意图；
图9为本实用新型实施例提供的一种调节电路的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
为了便于清楚描述本申请实施例的技术方案，在本申请实施例中，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不是在对数量和执行次序进行限定。
如图1所示，为本申请提供的一种液位检测装置100的结构示意图。该液位检测装置100包括控制电路101、信号放大电路102和双极性电流检测电路103。其中，控制电路101的输出端a与信号放大电路102的输入端b耦合，信号放大电路102的输出端c与控制电路101的输入端d耦合，双极性电流检测电路103的两极耦合在控制电路101的输出端与信号放大电路102的输入端之间，且双极性电流检测电路103的两极置于冷却液中。
控制电路101，被配置为向双极性电流检测电路103输出第一检测信号。
信号放大电路102，被配置为对第一检测信号进行放大，得到第二检测信号。
控制电路101，还被配置为根据第二检测信号，确定冷却液的余量。
这里的第一检测信号例如可以是一个脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号。控制电路101，可以理解为是一个微控制单元(microcontroller unit，MCU)。
示例性的，控制电路101通过输出端a向双极性电流检测电路103发送第一检测信号。信号放大电路102的输入端b接收第一检测信号，并对第一检测信号进行放大得到第二检测信号，通过信号放大电路的输出端c向控制电路的输入端d发送第二检测信号。控制电路101根据接收到的第二检测信号确定冷却液的余量。
由此，本申请将双极性电流检测电路置于冷却液中，通过控制电路向双极性电流检测电路输出第一检测信号，信号放大电路对第一检测信号进行放大得到第二检测信号。控制电路根据第二检测信号，确定冷却液的余量。相比于现有技术，采用液体的静压强的机械(或电子式)压力液位传感器，或者是采用基于液体的反射率的昂贵的光纤传感器进行冷却液液位测量。本申请采用双极性电流检测电路可以抑制冷却液的电解，而且双极性电流检测电路的阻抗不受冷却液波动的影响，从而提高了冷却液液位检测的准确性。
在一些实施例中，双极性电流检测电路103包括双极性液位传感器。双极性液位传感器包括第一金属探针和第二金属探针。其中，第一金属探针和第二金属探针分别位于盛装冷却液的容器内两侧，且第一金属探针和第二金属探针置于冷却液中，冷却液为导电液体。
如图2所示，为本申请提供的一种双极性液位传感器的示意图。
其中，该双极性液位传感器的等效电路图可以如图3所示。
由图3可知，该等效电路图包括一个等效电容Cx、一个等效电阻RX和一个等效电阻Ro。
可知，Cx和Rx的串联阻抗其中/>其中f为下文中第二PWM信号的频率，例如f可以是50。等效电路的总阻抗/>
例如，当Cx＝5uf，Rx＝3KΩ，Ro＝1MΩ时，
在一些实施例中，双极性电流检测电路103还包括第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3，第一电容C1的第一端i和第三电容C3的第一端j耦合在控制电路101的输出端a和信号放大电路的输入端b间，第一电容C1的第二端k与双极性电流检测电路103的正极耦合，第二电容C2的第一端l与双极性电流检测电路103的负极耦合，第二电容C2的第二端m和第三电容的第二端n与液位检测装置的接地端耦合。第一电容C1和第二电容C2，用于隔断第一检测信号中的直流分量。第三电容，用于滤除第一检测信号中的交流分量。
如图4所示，为本申请提供的一种双极性电流检测电路103的结构示意图。
示例性的，控制电路101向双极性电流检测电路103输出第一检测信号，第一检测信号的一部分交流分量通过第一电容C1-双极性电流检测电路103-第二电容C2-接地端。第一检测信号的另一部分交流分量通过第三电容C3-接地端。第一检测信号的直流分量输入到信号放大电路102中。
采用双极性电流检测电路103，电源的正负极交互切换，导电溶液的阴离子和阳离子也分别向两边的电极切换移动，阴离子和阳离子不会持续往固定的电极方向移动，从而抑制离子的电解析出。这样可以保证冷却液的等效阻容参数不会发生改变，预设好的参数也能准确对应液位量。
在一些实施例中，控制电路101包括PWM信号发生器，PWM信号发生器用于向双极性电流检测电路103输出第一检测信号，第一检测信号为脉冲宽度调制PWM信号。
关于第一检测信号将在下文进行介绍。
如图5所示，为本申请提供的一种控制电路101的内部结构示意图。
在一些实施例中，液位检测装置还包括开关电路，开关电路的输入端e与控制电路的输出端a耦合，开关电路的输出端f与信号放大电路的输入端b耦合。开关电路，用于调节PWM信号发生器输出的第一PWM信号，得到第二PWM信号，第二PWM信号的电压幅值大于第一PWM信号。
如图6所示，为本申请提供的一种开关电路501的结构示意图。
其中，第一PWM信号例如可以是占空比为50％，高电平为3V的PWM信号。第二PWM信号例如可以是占空比为50％，高电平为12V的PWM的信号，第二PWM信号可以定义为Upwm。
示例性的，控制电路101的PWM信号发生器向开关电路501发送第一PWM信号，开关电路501对接收到的第一PWM信号进行放大得到第二PWM信号，可知第二PWM信号的电压幅值大于第一PWM信号的电压幅值。
在一些实施例中，液位检测装置100还包括分压电路，分压电路的输入端g和开关电路的输出端f耦合，分压电路的输出端h和信号放大电路的输入端b耦合。分压电路，用于对第二PWM信号进行分压，得到第一检测信号。
这里的第一检测信号可以理解成双极性电流检测电路103两极的电压Ui。
如图7所示，为本申请提供的一种分压电路601的结构示意图。
分压电路601可以理解为是一个电阻R1，例如R1＝100kΩ。
例如/>
如图8所示，为本申请提供的一种信号放大电路102的内部电路示意图，该信号放大电路102包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和运算放大器IC，其中，第二分压电阻R2的第一端s和分压电路601的输出端h耦合，第二分压电阻R2的第二端t和第三分压电阻R3的第一端u耦合，第二分压电阻R2的第二端t还与运算放大器IC的反向输入端耦合。第三分压电阻R3的第二端v和运算放大器IC的输出端c耦合，第四分压电阻R4的第一端w和第一电压VCC1耦合，第四分压电阻R4的第二端x和第五分压电阻R5的第一端y耦合，第五分压电阻R5的第二端z和接地端耦合，运算放大器IC的正向输入端耦合在第四分压电阻的第二端x和第五分压电阻R5的第一端y之间。运算放大器IC的第一供电输入端与第二电压VCC2耦合，运算放大器IC的第二供电输入端与接地端耦合。
其中，信号放大电路102，用于对第一检测信号进行放大，得到第三检测信号Uo。
Uo可以理解成信号放大电路102输出端c的电压。
由于信号放大电路102的输入阻抗无穷大，输出阻抗无穷小，有效隔离了控制电路101和冷却液负载，实现了冷却液余量的高精度检测。
在一些实施例中，液位检测装置还包括调节电路，调节电路包括第一分压电阻R6和第二分压电阻R7，第一分压电阻R6的第一端a1与信号放大电路102的输出端c耦合，第一分压电阻R6的第二端a2和第二分压电阻R7的第一端b1与控制电路的输入端d耦合，第二分压电阻R7的第二端b2与接地端耦合。调节电路，被配置为对信号放大电路输出的第三检测信号进行分压，得到第二检测信号，第三检测信号，为对第一检测信号进行放大得到的放大信号。
如图9所示，为本申请提供的一种调节电路901的结构示意图。
第二检测信号可以理解为控制电路的输入端d的电压Uad。
例如，/>
在一些实施例中，控制电路101，被配置为：对第二检测信号进行模数转换。根据模数转换后的数字信号确定冷却液的余量。
关于控制电路101根据第二检测信号模数转换后的数字信号，确定冷却液的余量，可以如表1所示。
表1
| Tank | Cx(uF) | Rx(Ω) | Ro(Ω) | Uad(mV) | ADCval |
| full | 5 | 3000 | 1000000 | 89.0017 | 110 |
| 1/2 | 0.05 | 60000 | 5000000 | 1386.89 | 1721 |
| empty | 0.001 | 10000000 | 10000000 | 2942.54 | 3651 |
其中，Tank表示装冷却液的箱体，full表示冷却液的箱体中冷却液是满的，1/2表示冷却液的箱体中冷却液只剩一半儿，empty表示冷却液的箱体中没有冷却液。
由表1可知，以Cx＝5uf，Rx＝3KΩ，Ro＝1MΩ为例，控制电路101将第二检测信号Uad＝89mV，转换为数字信号后为110，对应的冷却液的箱体中冷却液是满的。此时，汽车仪表盘显示冷却液是满的。
在一些实施例中，根据不同车型的冷却液差异，可以适当调整运算放大器IC的放大倍数。
例如，当冷却液的等效阻抗参数即等效电路的总阻抗较小时，Ui的电压就会比较小，如果Ui的电压不放大，信号放大电路102输出端c的电压Uo以及通过调节电路901分压后给到控制电路的输入端d的电压Uad也会比较小，Uad的值如果比较小，不同冷却液余量对应的Uad值的间隔差值也会比较小，这样对控制电路101的检测精度要求也会比较高，同时也容易产生检测误差。根据将R3的电阻调大，例如将R3改为2倍的R2，Uo＝2Ui，Uad也同时放大了2倍。不同液量对应的Uad值的间隔差值也会变大，从而降低检测误差。
Claims (9)
1.一种冷却液的液位检测装置，其特征在于，所述液位检测装置包括控制电路、信号放大电路和双极性电流检测电路；
所述控制电路的输出端与所述信号放大电路的输入端耦合，所述信号放大电路的输出端与所述控制电路的输入端耦合，所述双极性电流检测电路的两极耦合在所述控制电路的输出端与所述信号放大电路的输入端之间，且所述双极性电流检测电路的两极置于所述冷却液中；
所述控制电路，被配置为向所述双极性电流检测电路输出第一检测信号；
所述信号放大电路，被配置为对所述第一检测信号进行放大，得到第二检测信号；
所述控制电路，还被配置为根据所述第二检测信号，确定所述冷却液的余量。
2.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，所述双极性电流检测电路包括双极性液位传感器；
所述双极性液位传感器包括第一金属探针和第二金属探针；
其中，所述第一金属探针和所述第二金属探针分别位于盛装所述冷却液的容器内两侧，且所述第一金属探针和所述第二金属探针置于所述冷却液中，所述冷却液为导电液体。
3.根据权利要求2所述的液位检测装置，其特征在于，所述双极性电流检测电路还包括第一电容、第二电容和第三电容，所述第一电容的第一端和所述第三电容的第一端耦合在所述控制电路的输出端和所述信号放大电路的输入端间，所述第一电容的第二端与所述双极性电流检测电路的正极耦合，所述第二电容的第一端与双极性电流检测电路的负极耦合，所述第二电容的第二端和所述第三电容的第二端与所述液位检测装置的接地端耦合；
所述第一电容和所述第二电容，用于隔断所述第一检测信号中的直流分量；
所述第三电容，用于滤除所述第一检测信号中的交流分量。
4.根据权利要求1-3任一项所述的液位检测装置，其特征在于，所述控制电路包括PWM信号发生器，所述PWM信号发生器用于向所述双极性电流检测电路输出所述第一检测信号，所述第一检测信号为脉冲宽度调制PWM信号。
5.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，所述控制电路，被配置为：
对所述第二检测信号进行模数转换；
根据模数转换后的数字信号确定所述冷却液的余量。
6.根据权利要求4所述的液位检测装置，其特征在于，所述液位检测装置还包括开关电路，所述开关电路的输入端与所述控制电路的输出端耦合，所述开关电路的输出端与所述信号放大电路的输入端耦合；
所述开关电路，用于调节所述PWM信号发生器输出的第一PWM信号，得到第二PWM信号，所述第二PWM信号的电压幅值大于所述第一PWM信号。
7.根据权利要求6所述的液位检测装置，其特征在于，所述液位检测装置还包括分压电路(R1)，所述分压电路的输入端和所述开关电路的输出端耦合，所述分压电路的输出端和所述信号放大电路的输入端耦合；
所述分压电路，用于对所述第二PWM信号进行分压，得到所述第一检测信号。
8.根据权利要求1所述的液位检测装置，其特征在于，所述液位检测装置还包括调节电路，所述调节电路包括第一分压电阻(R6)和第二分压电阻(R7)，所述第一分压电阻(R6)的第一端与所述信号放大电路的输出端耦合，所述第一分压电阻(R6)的第二端和所述第二分压电阻(R7)的第一端与所述控制电路的输入端耦合，所述第二分压电阻(R7)的第二端与接地端耦合；
所述调节电路，被配置为对所述信号放大电路输出的第三检测信号进行分压，得到第二检测信号，所述第三检测信号，为对所述第一检测信号进行放大得到的放大信号。
9.一种车辆系统，其特征在于，所述车辆系统包括如权利要求1-8任一项所述的液位检测装置。
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| GR01 | Patent grant | ||
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