車載低溫壓力容器內(nèi)燃料的計量方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及車載燃料測量的方法，具體地說是一種車載低溫壓力容器內(nèi)燃料的計 量方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，車載低溫壓力容器內(nèi)燃料的計量通常采用單一傳感器的計量方法。
[0003] 如利用電容式的液位傳感器進行計量； 其工作原理是利用燃料液位變化引起的電容介電常數(shù)變化來計算燃料容積。此種計 量方法誤差大，傳感器性能不穩(wěn)定，同時傳感器無法計量容器內(nèi)的氣態(tài)燃料，顯示的燃料余 量與實際值偏差較大，無法準確引導駕駛員判斷燃料剩余量。目前車載液態(tài)低溫燃料的交 易結(jié)算通常采用重量為計量單位，而車載液態(tài)低溫燃料的儀表顯示通常采用容積為計量單 位，計量方法不統(tǒng)一造成信息不對稱，導致客戶無法準確判斷加氣站的實際加氣量。
[0004] 又如利用稱重式傳感器進行計量： 其工作原理是通過測量容器內(nèi)燃料的重力，計算燃料質(zhì)量，此種計量方法在車輛處于 垂直地面方向存在加速度的情況下計量誤差較大，而且易超限損壞。若稱重式傳感器增加 超限保護機構(gòu)，會出現(xiàn)在車輛行駛過程中無法稱重的情況，無法準確引導駕駛員判斷。
[0005] 隨著微機電系統(tǒng)（MEMS)技術(shù)的成熟，成本的降低，本發(fā)明基于此項技術(shù)使用由多 軸巧螺儀和多軸加速度計組成的慣性測量單元，綜合車輛本身提供的行駛信息，對車輛的 工況和路面情況進行判斷，進而到達預期的技術(shù)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，旨在提供一種車輛在復雜工況下可W準確計量的 車載低溫壓力容器內(nèi)燃料的計量方法和裝置。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包含如下步驟： 步驟一，預先測定對象車輛在不同狀態(tài)下燃料物理量信息和實際剩余燃料值的對應計 算關(guān)系； 步驟二，自車輛發(fā)動起，根據(jù)需要設(shè)定一個周期值，在若干個周期內(nèi)連續(xù)獲取車輛行駛 狀態(tài)； 步驟=，在所述若干個周期內(nèi)連續(xù)獲取燃料的若干物理量信息；并通過計算獲取燃料 的基準值； 步驟四，根據(jù)車輛行駛狀態(tài)并結(jié)合預先測量的對應計算關(guān)系，通過燃料的物理量信息 計算得出剩余燃料值。
[0008] 其中，所述車輛行駛狀態(tài)包括車速、豎直方向加速度和車與水平方向夾角。
[0009] 其中，所述燃料的物理量信息包括液位和/或重量，W及燃料消耗量。
[0010] 其中，所述對應計算關(guān)系分別是靜止、勻速運動、變速行駛和豎直方向存在加速度 的狀態(tài)。
[0011] 步驟二中，從車輛點火信號ACC狀態(tài)開始，WT秒為讀取周期，每個讀取周期內(nèi)連 續(xù)讀取M秒的車輛車速信息和道路狀況信息，Wt毫秒為采樣間隔并進行車輛狀態(tài)判斷。
[0012] 步驟=中，根據(jù)檢測得到的車輛狀態(tài)判斷的結(jié)果，采用液位或稱重計量方式計量 燃料；在讀取周期剩余的T-M秒采用液位計量方式，計算燃料的消耗。
[0013] 其中在整個采樣周期中，T-M時間段采用液位計量單元獲取的計量信息，計算得到 燃料變化量，進而獲得計量結(jié)果。
[0014] 本發(fā)明還提供一種車載低溫壓力容器燃料檢測處理裝置，包括檢測處理模塊、燃 料計量模塊、人機交互模塊和車輛工況路況信息模塊；其中，檢測處理模塊依次與燃料計量 模塊、人機交互模塊、車輛工況路況信息模塊通過接口連接；車輛工況路況信息模塊用于獲 取車輛工況和道路狀況信息，燃料計量模塊獲取車載低溫壓力容器內(nèi)燃料計量信息；前述 信息傳遞給檢測處理模塊之后由其進行處理，并發(fā)送至人機交互模塊。
[0015] 其中，所述車輛工況路況信息模塊包括傳感單元和通訊接口。
[0016] 其中，所述傳感單元采用車輛行駛速度傳感器、多軸巧螺儀和多軸加速度傳感器 中的一種或組合。
[0017] 其中，所述燃料計量模塊包括車載低溫壓力容器內(nèi)燃料計量信息的液位傳感器和 /或低溫壓力容器外的稱重傳感器、流量傳感器。
[0018] 其中，人機交互模塊包括信息顯示模塊、人機交互接口和通訊接口。
[0019] 其中，所述液位傳感器為電容式液位傳感器、壓差式液位傳感器、磁浮式液位傳感 器、超聲波式液位傳感器、磁板式液位傳感器或音叉振動式液位傳感器中的一種或組合。
[0020] 其中，所述稱重傳感器為電阻應變式傳感器、電壓式傳感器、光電式傳感器、液壓 式傳感器、電容式傳感器、電磁力式傳感器、磁極變形式傳感器、振動式傳感器、巧螺儀式傳 感器、板環(huán)式傳感器或數(shù)字式傳感器中的一種或組合。
[0021] 其中，所述流量傳感器為壓差式流量傳感器、容積式流量傳感器、葉輪式流量傳感 器、變面積式流量傳感器、動量式流量傳感器、沖量式流量傳感器、電磁式流量傳感器、超聲 波式流量傳感器、流體振蕩式流量傳感器或質(zhì)量式流體傳感器中的一種或組合。
[0022] 本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于不改變車載低溫壓力容器原有結(jié)構(gòu)，由檢測 處理模塊、車輛工況路況信息模塊、燃料計量模塊和人機交互模塊組成。通過車輛的工況路 況信息模塊判斷車輛狀態(tài)，采集多種燃料計量傳感器的信息，運用非線性方程交互驗證的 計算方法來實現(xiàn)車載低溫壓力容器內(nèi)燃料的準確計量。該種計量方法適應車輛的各種工作 狀況，計量精度優(yōu)于單一種類傳感器方式的測量精度。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[00巧]現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地說明。
[0026] 參見圖1，圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，其中信息判斷處理的檢測處理模塊1-1， 用于獲取車輛工況和道路狀況的車輛工況路況信息模塊1-2,安裝在低溫壓力容器內(nèi)部或 外部機構(gòu)上的燃料計量模塊1-3,主要用于顯示計量結(jié)果的人機交互模塊1-4。
[0027] 所述檢測處理模塊1-1包括主控制單元MCU;與車輛工況路況信息模塊1-2的接 口；與燃料計量模塊1-3的接口；與人機交互模塊1-4的接口。主控制單元MCU負責處理來 自車輛工況路況信息模塊1-2和燃料計量模塊1-3的信息，并將處理后的結(jié)果發(fā)送給人機 交互模塊1-4。
[0028] 所述車輛工況路況信息模塊1-2包括用于獲取車輛工況和道路狀況的傳感器單 元，W及用于獲取車輛工況和道路狀況信息的車載有線或無線通訊接口。車輛工況和道路 狀況的傳感器單元可W采用車輛行駛速度傳感器、多軸巧螺儀和多軸加速度傳感器，用來 反映車輛的行駛速度、行駛方向、豎直地面方向和兩側(cè)方向的加速度、反映車輛主體與水平 的夾角。
[0029] 所述燃料計量模塊1-3包括獲取車載低溫壓力容器內(nèi)燃料計量信息的液位傳感 器，低溫壓力容器外的稱重傳感器、流量傳感器等。
[0030] 所述人機交互模塊1-4包括信息顯示模塊，人機交互接口和通訊接口。人機交互 模塊1-4支持人機交互，實現(xiàn)對檢測處理模塊的設(shè)置。優(yōu)選的，所述人機交互模塊預設(shè)有移 動無線通訊接口。
[0031]所述檢測處理模塊1-1可預設(shè)有CAN總線接口、LIN總線接口、K-LI肥總線接口、 車載W太網(wǎng)接口、藍牙通訊接口、WIFI通訊接口等。所述檢測處理模塊1-1可預設(shè)有壓力 傳感器、氣體泄漏探測傳感器的接口等。
[0032] 所述液位傳感器可W靈活選擇電容式液位傳感器、壓差式液位傳感器、磁浮式液 位傳感器、超聲波式液位傳感器、磁板式液位傳感器或音叉振動式液位傳感器中的一種或 組合。
[0033] 所述稱重傳感器可W靈活選擇電阻應變式傳感器、電壓式傳感器、光電式傳感器、 液壓式傳感器、電容式傳感器、電磁力式傳感器、磁極變形式傳感器、振動式傳感器、巧螺儀 式傳感器、板環(huán)式傳感器或數(shù)字式傳感器中的一種或組合。
[0034] 所述流量傳感器可W靈活選擇壓差式流量傳感器、容積式流量傳感器、葉輪式流 量傳感器、變面積式流量傳感器、動量式流量傳感器、沖量式流量傳感器、電磁式流量傳感 器、超聲波式流量傳感器、流體振蕩式流量傳感器或質(zhì)量式流體傳感器中的一種或組合。 [00巧]參見圖2,圖2為本發(fā)明的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的系統(tǒng)組成包括檢 測處理模塊2-1、獲取車速信息的車輛總線接口 2-2-1、獲取車輛行駛和道路狀況的慣性測 量單元2-2-2、用于燃料計量的液位計量單元2-3-1、稱重計量單元2-3-2、和用于顯示運算 結(jié)果的計量顯示模塊2-4。
[0036] 本實施例中，檢測處理模塊2-1為車載電控單元ECU,其具有常規(guī)車載電控單元的 通用功能，如；車載總線通訊、多種傳感器模擬信號輸入檢測處理、分析運算、故障監(jiān)控、故 障報警等，同時還設(shè)有串行、并行通訊接口，W便根據(jù)實際需要加載不同功能模塊。
[0037] 車輛總線接口2-2-1是獲取車輛行駛速度信息的通訊接口。
[0038] 慣性測量單元2-2-2負責獲取車輛主體與水平面之間的角度和垂直方向的加速 度，由多軸巧螺儀和多軸加速度傳感器組成。
[0039] 液位計量單元2-3-1負責計量車載低溫壓力容器內(nèi)燃料的液位高度，并通過液位 變送器轉(zhuǎn)換為燃料的體積。
[0040] 稱重計量單元2-3-2負責計量車載低溫壓力容器內(nèi)燃料的質(zhì)量，并通過稱重變送 器輸出燃料的質(zhì)量。
[0041] 計量顯示模塊2-4用于顯示檢測處理模塊的運算結(jié)果，并支持人機交互、系統(tǒng)設(shè) 置等功能。
[0042] 檢測處理模塊2-1通過車輛總線接口 2-2-1、慣性測量單元2-2-2獲取車輛工況 與道路狀況信息，判斷當前車輛所處狀態(tài)，同時通過液位計量單元2-3-1、稱重計量單元 2-3-2計量車載低溫壓力容器內(nèi)燃料的體積、質(zhì)量等信息，通過W下具體步驟和算法實現(xiàn)對 車載低溫壓力容器內(nèi)燃料的準確計量。
[0043] 本實施例測試平臺為一款國產(chǎn)35座城市公交車型，配置的車載LNG氣瓶規(guī)格為 499L。在LNG氣瓶內(nèi)部安裝一只電容式液位傳感器，同時連接對應的液位變送器，液位計量 系統(tǒng)最大量程為46化。
[0044] 特別說明的是，本實施例采用蘇州賽智達智能科技有限公司的SDQ-600型電容式 液位計和SDP-I型數(shù)字式液位變送器。在LNG氣瓶鞍座底部與車廂底板之間安裝四只稱重 傳感器，同時連接對應的稱重變送器，稱重計量系統(tǒng)最大量程為560Kg，本實施例采用偉庫 信息技術(shù)(上海)有限公司W(wǎng)化T-SMS-WSOl型號的稱重傳感器和W化T-SMS-WTOl型號的稱重 變送器。
[0045] 另外，在氣瓶安裝機構(gòu)上安裝