DE19634813A1

DE19634813A1 - Signal from sensor filtering method for liquid level esp. motor vehicle fuel tank

Info

Publication number: DE19634813A1
Application number: DE19634813A
Authority: DE
Inventors: Nicolas Costini
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 1997-03-06
Also published as: IT1284756B1; FR2738337B1; FR2738337A1; ITTO960708A1

Abstract

The method is applied to the output of a sensor (2) connected to a display (3) which indicates the level of liquid (26) in a tank (25) containing a partly submerged U-tube (22) heated electrically from a constant-current source (21). The resistance of the tube varies with the depth of liquid. A conventional microcontroller (1) includes a digitiser (11), a low-pass filter (12) with adjustable time constant, and a digital to analogue convertor (13). The time constant is adjusted by an analyser (14) in accordance with an estimate of noise in the unfiltered signal.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Filtern eines Signals, das den Flüssigkeitsstand in einem Tank darstellt. Sie ist insbesondere für die Anzeige des Pegels des Kraftstoffs anzu wenden, der sich im Tank eines Kraftfahrzeugs befindet.The present invention relates to filtering a signal, that represents the liquid level in a tank. she is especially to indicate the level of the fuel turn that is in the tank of a motor vehicle.

Betrachtet man ein benzinbetriebenes Fahrzeug, dann wird das Benzin tendenziell bei Störungen aufgrund von Kurven, Nei gungen der Fahrbahn, Beschleunigungs- und Bremsbefehlen sowie Stößen insgesamt gegen eine Wand des Tanks verschoben, wo durch die Messung eines Pegelsensors verfälscht wird, die das verbleibende Benzinvolumen darstellen soll. If you look at a gasoline-powered vehicle, it will Gasoline tends to malfunction due to bends, nei conditions of the road, acceleration and braking commands as well Total bumps moved against a wall of the tank where is falsified by the measurement of a level sensor, which the remaining gasoline volume should represent.

Um diese Störungen wenigstens teilweise aufzuheben, wird be kanntlich eine Tiefpaßfilterung durchgeführt, wodurch rasche Meßänderungen beseitigt werden. Damit läßt sich zwar das Schlingern aufheben, aber langdauernde Störungen wie bei abfallenden Fahrspuren erfordern ein Filtern mit langer Dauer. Dann werden die Schwankungen bei dem gefilterten Signal gemessen, das die Anzeige steuert, und die Dauer oder Zeitkonstante der Tiefpaßfilterung wird verlängert, um die Entwicklung des gefilterten Signals noch weiter zu ver langsamen, also seine störenden Schwankungen aufzuheben.In order to at least partially eliminate these disorders, be known low-pass filtering, which makes it quick Measurement changes are eliminated. So that can be Stop lurching, but long-lasting disturbances as with declining lanes require filtering with long ones Duration. Then the fluctuations in the filtered Measured signal that controls the display and the duration or The time constant of the low pass filtering is extended to the Development of the filtered signal still further ver slow, so to cancel its disturbing fluctuations.

Allerdings steht außer Frage, daß der Benzinstandsanzeiger zu lange braucht, um beim Anfahren einen korrekten Pegel anzu zeigen, wenn sich das Fahrzeug ursprünglich nicht in der Horizontalen befindet, z. B. wenn die Fahrbahn abfällt oder sich das Fahrzeug in Schräglage befindet.However, there is no question that the petrol level indicator is too takes a long time to start at a correct level show if the vehicle is not originally in the Horizontal is located, e.g. B. if the road drops off or the vehicle is in an inclined position.

Ebenso ist bekannt, daß das Signal gefiltert wird, um die Form des Tanks zu berücksichtigen, d. h. das Signal in Abhängigkeit von dem angezeigten Pegel zu korrigieren; allerdings ist dies nur begrenzt wirksam, und bei jedem Tanktyp muß eine Anpassung vorgenommen werden.It is also known that the signal is filtered in order to Take into account the shape of the tank, d. H. the signal in Correct depending on the displayed level; however, this is only effective to a limited extent, and for everyone Tank type must be adjusted.

Kurz gesagt, es wurde ein Verfahren zum Filtern von langen und kurzen Störungen gesucht, das von der Form des Tanks unabhängig ist und nach dem Anfahren an einer Steigung oder in Schräglage einen falschen Wert sehr rasch durch einen genauen Wert ersetzt.In short, there has been a method of filtering long ones and short glitches sought, depending on the shape of the tank is independent and after starting on an incline or in an inclined position very quickly by a wrong value exact value replaced.

Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Filtern des Signals eines Sensors für den Flüssigkeitsstand in einem Tank, bei dem nach der Schätzung der Störungen des Flüssigkeitsstandes an dem Signal vor der Auswertung eine Tiefpaßfilterung mit einer Zeitkonstante vorgenommen wird, deren Wert von der Schätzung abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schätzung der Störungen durch Analyse des ungefilterten Signals vorgenommen wird. For this purpose, the invention relates to a method for Filter the signal from a liquid level sensor in a tank in which the disturbance of the Liquid level at the signal before the evaluation Low pass filtering is done with a time constant whose value depends on the estimate, characterized, that the estimation of the disturbances by analysis of the unfiltered signal is made.

Da also das ungefilterte Signal zum Erstellen der Filterzeit konstante dient, wird eine Störung praktisch augenblicklich erfaßt, und für das ausgewertete gefilterte Signal wird dann eine höhere Filterzeitkonstante gewählt, während eine relativ kurze Beobachtung des Signals, insbesondere eine deutlich kürzere als jede Filterzeitkonstante ausreicht, um die Ab wesenheit einer Störung zu überprüfen, um wieder rasch zu einer niedrigeren Zeitkonstante zu kommen.So since the unfiltered signal to create the filter time serves constant, a fault becomes practically instantaneous is detected, and then for the filtered signal evaluated a higher filter time constant is chosen, while a relative brief observation of the signal, especially a clear one shorter than any filter time constant is sufficient to reduce the Ab check for the presence of a fault in order to quickly recover to come with a lower time constant.

Die Erfindung ist leichter mittels der folgenden Beschreibung einer Schaltung zum Filtern des Flüssigkeitsstandes in einem Tank zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung unter Be zug auf die beigefügten Zeichnungen zu verstehen; darin zeigen:The invention is easier by means of the following description a circuit for filtering the liquid level in one Tank for carrying out the method of the invention under Be train to understand the accompanying drawings; in this demonstrate:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Filterschaltung; Fig. 1 is a schematic representation of the filter circuit;

Fig. 2 eine Abfolge von Analyseperioden eines Flüssigkeits standsignals, und Fig. 2 shows a sequence of analysis periods of a liquid level signal, and

Fig. 3, die aus Fig. 3A bis Fig. 3C besteht, veranschau lichend die Filterwirkung. Fig. 3, which consists of Fig. 3A to Fig. 3C, illustrative of the filter effect.

Die dargestellte Filterschaltung 1 steuert eine Anzeige 3 in Abhängigkeit von dem Meßsignal, das ihr ein Flüssigkeits standsensor 2 liefert, der einem Tank 25 mit einer Flüssigkeit 26 zugeordnet ist, hier mit dem Benzin eines Kraftfahrzeugs.The filter circuit 1 shown controls a display 3 as a function of the measurement signal, which it supplies a liquid level sensor 2 , which is assigned to a tank 25 with a liquid 26 , here with the gasoline of a motor vehicle.

Der durch eine Batteriespannung +Vb versorgte Pegelsensor 2 besteht bei diesem Beispiel aus einem Konstantstromgenerator 21, der eine resistive Sonde 22 zur Erwärmung versorgt, die vertikal in den Tank 25 getaucht und dort befestigt ist.The level sensor 2 supplied by a battery voltage + Vb in this example consists of a constant current generator 21 which supplies a resistive probe 22 for heating, which is immersed vertically in the tank 25 and fastened there.

Der Widerstandswert der Sonde 22 ändert sich kontinuierlich mit dem Benzinstand. Deshalb stellt die Spannung an den Anschlüssen der Sonde 22 den überwachten Pegel eindeutig nach einem bekannten monotonen Gesetz dar. The resistance value of the probe 22 changes continuously with the gasoline level. Therefore, the voltage at the connections of the probe 22 clearly represents the monitored level according to a known monotonic law.

Die Filterschaltung 1 ist ein herkömmlicher Mikrosteuer baustein für die Signalverarbeitung mit einer Ver arbeitungskette, die in Folge aus einem Eingangs-Analog- Digital-Umsetzer (CAN) 11, einem Tiefpaßfilter 12 mit regelbarer Zeitkonstante K sowie einem Digital -Analog- Umsetzer (CNA) 13 gebildet ist, der die Anzeige 3 steuert.The filter circuit 1 is a conventional microcontroller module for signal processing with a processing chain, which in succession consists of an input-analog-digital converter (CAN) 11 , a low-pass filter 12 with adjustable time constant K and a digital-analog converter (CNA) 13 is formed, which controls the display 3 .

Eine Analyseschaltung 14 empfängt auch das von dem CAN 11 abgegebene Signal und steuert die Regelung der Zeitkonstante K des Filters 12.An analysis circuit 14 also receives the signal emitted by the CAN 11 and controls the regulation of the time constant K of the filter 12 .

Nun wird die Funktionsweise der Filterschaltung 1 erläutert.The operation of the filter circuit 1 will now be explained.

Die Erfindung basiert auf dem Konzept der Analyse des unge filterten Rohsignals Sb, das von dem Sensor 2 stammt, um über eine relativ kurze Analyseperiode die Stärke der Störungen des Signals Sb zu bestimmen, die auf die Hin- und Herbewegung des Benzins zurückzuführen sind, die durch die Verkehrs bedingungen verursacht wird.The invention is based on the concept of analyzing the unfiltered raw signal Sb, which comes from the sensor 2 , in order to determine, over a relatively short analysis period, the strength of the disturbances of the signal Sb which are due to the back and forth movement of the gasoline caused by the traffic conditions.

So wird sofort eine starke Dämpfung (= starke Zeitkonstante K2) des Filters 12 gesteuert, wenn eine Störung auftaucht, und wenn diese verschwindet, geht man wieder zu einer schwachen Dämpfung (K1) über. Man kehrt genauer zu dem schwachen Wert K1 zurück, sobald man sich durch Überprüfung der Abwesenheit weiterer Störungen über eine Periode nach der betrachteten Störung versichert hat, daß die Verkehrsbe dingungen verschwunden sind, die die Ursache für die erfaßte Störung waren.Thus, a strong damping (= strong time constant K2) of the filter 12 is immediately controlled when a fault occurs, and when this disappears, the damping (K1) is changed over again. One returns more precisely to the weak value K1 as soon as one has verified by checking the absence of further disturbances over a period after the disturbance under consideration that the traffic conditions that were the cause of the detected disturbance have disappeared.

Fig. 2 veranschaulicht das in der Schaltung 14 verwendete Analyseverfahren in Abhängigkeit von der Zeit t. FIG. 2 illustrates the analysis method used in the circuit 14 as a function of the time t.

Das Rohsignal Sb wird über eine Analyseperiode T0, bei diesem Beispiel von acht Sekunden analysiert, die in acht auf einanderfolgende Analyseschritte Pi von einer Sekunde unter teilt ist (i = eine ganze Zahl von 0 bis 7), die wiederum in acht Zeitintervalle ITj (j = eine ganze Zahl von 0 bis 7) von 0,125 s unterteilt sind. Die beiden ersten Schritte P0 und P1 sind auch in einem größeren Maßstab dargestellt.The raw signal Sb is used for an analysis period T0 Example of eight seconds analyzed, based on eight consecutive analysis steps Pi from one second below is divided (i = an integer from 0 to 7), which in turn is divided into eight time intervals ITj (j = an integer from 0 to 7) of 0.125 s are divided. The first two steps P0 and P1 are also shown on a larger scale.

Der CAN 11 liefert bei jedem Intervall ITj einen digitalen Wert des Signals Sb.The CAN 11 delivers a digital value of the signal Sb at every interval ITj.

Um das Hochfrequenzmeßrauschen zu beseitigen, das kein In formationsträger ist, wird das Rohsignal Sb hier einer Vor verarbeitung unterzogen, die aus einem Tiefpaßfilter besteht. Die Grenzfrequenz ist allerdings hoch genug, um jede Kompo nente durchzulassen, die eine Störung mit signifikanter Energie darstellen würde.To eliminate the high-frequency measurement noise that is not an In is raw, the raw signal Sb becomes a front here processing, which consists of a low-pass filter. However, the cut-off frequency is high enough for every compo pass through, which is a disturbance with significant Would represent energy.

Die oben beschriebene Filterung vor der Analyse wird durch geführt, indem bei jedem Analyseschritt Pi der Mittelwert Si des Benzinpegels berechnet wird, d. h. die acht Werte Sj eines Schritts Pi durch ihren Mittelwert Si ersetzt werden, um ein Quasirohsignal zu erhalten. Damit wird das Rohsignal Sb ge glättet, ohne allerdings Nutzinformation zu verlieren.The filtering described before the analysis is performed by led by the mean value Si in each analysis step Pi the gasoline level is calculated, d. H. the eight values Sj one Steps Pi to be replaced by their mean Si Get quasi raw signal. The raw signal Sb is thus generated smoothes without losing useful information.

Durch den Vergleich der acht Mittelwerte Si der Analyse periode T0 wird es dann möglich, die Änderungen des Quasi rohsignals zu berechnen und sie mit einem Schwellenwert zu vergleichen. Dann wird die Zeitkonstante K des Filters 12 auf den Minimalwert K1, hier 40 Sekunden geregelt, falls diese Änderungen nicht einen vorbestimmten Schwellenwert über schreiten; ansonsten wird die Zeitkonstante K erhöht, um hier auf einen Wert K2 von sechs Minuten zu kommen.By comparing the eight mean values Si of the analysis period T0, it is then possible to calculate the changes in the quasi raw signal and to compare them with a threshold value. Then the time constant K of the filter 12 is regulated to the minimum value K1, here 40 seconds, if these changes do not exceed a predetermined threshold value; otherwise the time constant K is increased to come to a value K2 of six minutes.

Die Zeitkonstante K des Filters 12 könnte auch kontinuierlich und nicht diskret in Abhängigkeit von der Amplitude der Änderungen des Signals bezüglich eines bestimmten Schwellen wertgesetzes geregelt werden.The time constant K of the filter 12 could also be regulated continuously and not discretely depending on the amplitude of the changes in the signal with respect to a certain threshold value law.

Die Berechnung dieser Änderungen, die zur Schätzung der Störungen bestimmt ist, kann verschiedenen Gesetzen folgen. Auf herkömmliche Weise kann eine quadratische Kombinationsbe rechnung durchgeführt werden, indem eine Standardabweichung der acht Mittelwerte Si bezüglich ihres Durchschnitt s be rechnet wird.The calculation of these changes, which is used to estimate the Disruption is determined, can follow different laws. In a conventional manner, a square combination can be used calculation can be done by a standard deviation of the eight mean values Si with respect to their average s be is calculated.

Nach einem anderen linearen Gesetz ohne die globale Kombi nation, die hier verwendet wird, werden die aufeinander folgenden Pegelmittelwerte Si paarweise verglichen, um die Ableitung oder die Zeitsteigung zwischen ihnen zu berechnen und diese Steigungen mit einem Schwellenwert zu vergleichen.According to another linear law without the global combination nation that is used here are the consecutive compared the following average level values Si in pairs to obtain the Derivative or to calculate the time slope between them and compare these slopes with a threshold.

Ein aus den beiden obengenannten Gesetzen zusammengesetztes Gesetz (Integration von mehreren Ergebnissen; Ableitung des letzten Ergebnisses) besitzt den Vorteil, acht Messungen Si zu integrieren, also überdies die relativ hochfrequenten Komponenten zu filtern (erstes Gesetz), wobei sie allerdings gleichzeitig rasch durch das zweite Gesetz berücksichtigt werden, um augenblicklich jede Störung nach der Zeitsteigung des eben empfangenen Signals und nicht durch Integration der von allen zuletzt empfangenen Signalen gelieferten In formationen zu erfassen.One composed of the two above-mentioned laws Law (integration of multiple results; derivation of the last result) has the advantage of eight measurements Si to integrate, so also the relatively high-frequency Filter components (first law), however at the same time quickly taken into account by the second law be instantly any disturbance after the time slope of the signal just received and not by integrating the of all recently received signals formations.

Bei diesem Beispiel wird überprüft, ob die Zeitsteigung zwischen zwei Werten Si nicht einen Schwellenwert übersteigt, und man läßt jedesmal einen Zähler weiterlaufen, der bei Erreichen des Wertes 8 blockiert und den Übergang zum niedrigen Wert K1 steuert. Der Zähler wird bei jeder Er fassung einer Überschreitung des Schwellenwerts auf null gestellt; er steuert den Übergang zum hohen Wert K2. Zur Verdeutlichung der Zeichnung sind die Analyseperioden T0 nebeneinander dargestellt. Allerdings wird bei diesem Beispiel die Durchführung einer gleitenden Analyse bevorzugt, d. h. die betreffende Periode T0 wird alle Sekunden um einen Schritt Pi versetzt.This example checks whether the time slope Si does not exceed a threshold between two values, and each time a counter is run, which at Reaching the value 8 blocked and the transition to controls low value K1. The counter is every Er detection of the threshold being exceeded at zero posed; it controls the transition to the high value K2. For The analysis periods T0 illustrate the drawing shown side by side. However, with this Preferred to perform a running analysis, d. H. the relevant period T0 becomes one every second Step Pi offset.

Fig. 3 veranschaulicht das Ergebnis der Filterung und stellt in Abhängigkeit von der Zeit t die Amplitude A des Rohsignals Sb (Fig. 3A), den Wert K1 oder K2 der Zeitkonstante K (Fig. 3B) und das gefilterte Signal Sf dar, das an die Anzeige 3 angelegt wird (Fig. 3C). FIG. 3 illustrates the result of the filtering and, depending on the time t, represents the amplitude A of the raw signal Sb ( FIG. 3A), the value K1 or K2 of the time constant K ( FIG. 3B) and the filtered signal Sf the display 3 is created ( Fig. 3C).

Das Signal Sb weist zwischen zwei Stabilitätszeitbereichen eine Störung auf, die sich in einem abrupten Abfall zeigt, auf den Schwingungen und schließlich wieder ein Anstieg folgen.The signal Sb points between two stability time ranges a disturbance that shows up in an abrupt drop, on the vibrations and finally an increase again consequences.

Die Störung wird, sobald sie sich zeigt, durch die Änderung der Zeitsteigung erfaßt, die sie nach einer Sekunde (T0/8) zwischen Mittelwerten Si induziert. Die Zeitkonstante k des Filters 12 nimmt dann den maximalen Wert K2 an und bleibt dort, solange die Schwingungen anhalten.As soon as it appears, the disturbance is detected by the change in the time slope which it induces after a second (T0 / 8) between mean values Si. The time constant k of the filter 12 then takes the maximum value K2 and remains there as long as the vibrations continue.

Das Ende des Anstiegs des Signals Sb wird mit einer Ver zögerung T0, hier von acht Sekunden erfaßt, die Zeitkonstante K nimmt wieder den minimalen Wert K1 an, so daß die leichte Abweichung des Signals Sf aufgrund der Störung rasch korrigiert wird. Zum Vergleich ist das Ergebnis einer Filterung (12) gestrichelt dargestellt, die ausgehend von der Analyse des gefilterten Signals durch Rückkopplung gesteuert würde.The end of the rise of the signal Sb is detected with a delay T0, here of eight seconds, the time constant K again assumes the minimum value K1, so that the slight deviation of the signal Sf due to the disturbance is quickly corrected. For comparison, the result of a filtering ( 12 ) is shown in dashed lines, which would be controlled by feedback based on the analysis of the filtered signal.

Es ist festzustellen, daß die Steuerung des Filters (12) zu langsam ist, da die analysierte Information, die zum Er stellen dieser Steuerung dient, selbst durch die Durchquerung des Filters (12) verzögert wurde. Deshalb wird der Wert K2 verspätet erstellt, und der Impulsbeginn ist schwach ge filtert (K1).It should be noted that the control of the filter ( 12 ) is too slow, since the analyzed information, which is used to set this control, was itself delayed by the crossing of the filter ( 12 ). Therefore, the value K2 is created late, and the start of the pulse is weakly filtered (K1).

Das gleiche Phänomen tritt am Impulsende auf, da die Zeit konstante K zu lange den Wert K2 behält und eine rasche Rückkehr zur Anzeige des korrekten Werts verhindert, der durch das Signal Sb dargestellt ist.The same phenomenon occurs at the end of the pulse since time constant K keeps the value K2 for too long and a quick one Prevents return to the display of the correct value is represented by the signal Sb.

Claims

1. A method for filtering the signal of a sensor ( 2 ) for the liquid level in a tank, in which, after estimating the disturbances of the liquid level, a low-pass filtering ( 12 ) with a time constant (K) is carried out on the signal before the evaluation, the value of which depends on the estimate, characterized in that the interference is estimated by analyzing the unfiltered signal.

2. The method of claim 1, wherein the estimate of Faults are carried out by successive Analysis periods the corresponding changes in the sensor signals are measured and a higher value (K2) for the Time constant is chosen if these changes over a predetermined threshold remain.

3. The method of claim 2, wherein a low pass filtering (Si) of the unfiltered signal (Sb) from the sensor before it Analysis is done to measure its changes.

4. The method of claim 3, wherein each analysis period (T0) for low-pass filtering before analysis in a sequence divided by analysis steps (Pi) and at each Analysis step (Pi) an average (Si) of the liquid is calculated.

5. The method of claim 4, wherein the time slope successive levels between the mean values (Si) is determined, which are compared with the threshold value.