一种基于陀螺仪的液位显示装置及方法

技术领域

本发明涉及智能汽车技术领域，尤其涉及一种基于陀螺仪的液位显示装置及方法。

背景技术

智能汽车中，有多种液位容器，如汽油、柴油、LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然气)、尿素等，形状一般都不规则，需要传感器对液位信号进行转换。

现有技术是通过电阻传感器将液体高度转换成电阻信号，通过整车线束传送至显示装置。显示装置首先对上述信号进行滤波处理，并实时显示，供司机了解液位变化情况。

现有技术的这种液位检测方法对车辆停止状态、平路匀速行驶状态的液位采集和显示比较准确，但是当车辆急加速、急减速、急转弯等动态工况下，会出现液位显示值异常波动，比如出现下降速度时快时慢、先下降后上升等，不能真实反应液体剩余量的变化。司机无法准确判断当前液体剩余量对续航里程的影响，产生驾驶焦虑感。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于陀螺仪的液位显示装置及方法，巧妙利用车辆自带的陀螺仪坡度数据来识别车辆是在坡上还是平路，为液位显示更新提供判断的子条件，解决了现有技术无法识别车辆在平路还是在坡上从而将上坡、下坡、驻坡时液位变化当作添加液体或者液体泄露来处理的问题，可有效解决特殊工况下车辆液位波动的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种基于陀螺仪的液位显示装置，包括：

电压诊断电路、模数转换电路、转速采集电路、车速采集电路、坡度信号采集电路和微控制器；

所述电压诊断电路采集整车的电源信号，得到当前整车电源种类作为第一输入信号发送给所述微控制器；

所述模数转换电路采集液位传感器信号，得到当前液位值作为第二输入信号发送给所述微控制器；

所述转速采集电路采集发动机的当前转速信号，解析得到发动机是否启动的第三输入信号发送给所述微控制器；

所述车速采集电路采集当前车速信号作为第四输入信号发送给所述微控制器；

所述坡度信号采集电路采集陀螺仪的角度数据，解析得到当前车辆位于坡上或者平路的第五输入信号发送给所述微控制器；

所述微控制器根据所述第一输入信号、第三输入信号和第四输入信号判定整车当前工作模式，采集多个第二输入信号分别计算不同工作模式下车辆位于坡上或者平路时的液位值进行输出。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，所述转速采集电路为CAN转换电路；所述车速采集电路为频率采集转换电路或者CAN转换电路。

可选的，所述微控制器根据所述第一输入信号、第三输入信号和第四输入信号判定整车当前工作模式包括：

所述第一输入信号为当前整车电源种类为OFF档电时，判定为第一模式；

所述第一输入信号为当前整车电源种类为ON档电，所述第三输入信号为发动机未启动，且所述第四输入信号为车辆停止时，判定为第二模式；

所述第一输入信号为当前整车电源种类为ON档电，所述第三输入信号为发动机启动，且所述第四输入信号为车辆停止时，判定为第三模式；

所述第一输入信号为当前整车电源种类为ON档电，且所述第四输入信号为车辆运动时，判定为第四模式。

可选的，所述采集多个第二输入信号包括：

所述第一输入信号为ON档电后到T2时刻的时间范围内，以t1为周期采集N1个所述第二输入信号的液位值数据，计算该N1个液位值数据去掉最小值和最大值后的平均值，输出该平均值为液位值的上电初始值AD0；

T2时刻之后，以T3时间为一个区间，每个区间采集N2个数据，以该N2个液位值数据去掉最小值和最大值后计算得到的平均值为稳定值。

可选的，所述稳定值在设定的正常范围内时，取三个连续的T3时间区间的所述稳定值；

所述工作模式为第四模式，三个所述稳定值的大小为递增时，不改变所述微处理器输出的液位值；三个所述稳定值的大小为递减，每个所述稳定值比当前输出的所述液位值均小ΔV以上，且所述第五输入信号中的陀螺仪的角度数据大于预设的最大角度时，延时设定时长后将所述微处理器输出的液位值降低一个单位；

所述工作模式为第二模式或第三模式，三个所述稳定值的大小为递增且每个所述稳定值比当前输出的所述液位值均大ΔV以上，且所述第五输入信号中的陀螺仪的角度数据大于预设的最大角度时，延时设定时长后将所述微处理器输出的液位值升高一个单位；三个所述稳定值的大小为递减且每个所述稳定值比当前输出的所述液位值均小ΔV以上，且所述第五输入信号中的陀螺仪的角度数据大于预设的最大角度时，延时设定时长后将所述微处理器输出的液位值降低一个单位。

可选的，所述装置还包括液晶屏显示模块，所述微处理器输出的液位值通过所述液晶屏显示模块进行实时显示。

可选的，所述装置还包括CAN总线外发剩余液量模块、液位过低报警灯、液位过低弹窗图片/文字模块以及液位过低声音报警模块中的一个或多个。

根据本发明的第二方面，提供一种基于陀螺仪的液位显示方法，包括：

步骤1，整车的电源上ON档电后，采集液位传感器的值作为液位值的初始值进行输出显示；

步骤2，以T3为区间连续采集多组液位传感器的值，分别计算各个区间的液位传感器的多组值的平均值作为稳定值；

步骤3，依次判断各个区间的所述稳定值与当前输出显示的液位值的差值是否大于ΔV，判断连续三个所述稳定值与当前输出显示的液位值的差值均大于ΔV时，根据陀螺仪的角度数据判断车辆是否在坡上，是则延迟T7+ΔT时长，否则延迟T7时长，将所述液位值的输出显示值改变一个单位。

可选的，所述步骤2中还包括：判断所述稳定值是否在设定的正常范围内，是则执行步骤3，否则执行异常值指示。

可选的，所述步骤3中，车辆工作于行车模式下，连续三个所述稳定值均比当前输出显示的液位值小ΔV以上时，将所述液位值的输出显示值降低一个单位；

车辆工作于怠速模式下，连续三个所述稳定值均比当前输出显示的液位值大ΔV以上时，将所述液位值的输出显示值上升一个单位；连续三个所述稳定值均比当前输出显示的液位值小ΔV以上时，将所述液位值的输出显示值降低一个单位。

本发明提供的一种基于陀螺仪的液位显示装置及方法，适用于多种液位的采集，尤其是容器形状不规则、容器位置偏向车头或车尾、传感器安装位置不居中等液位波动范围大的产品，方法和思路是通用的，只需根据特定车辆进行实车标定、适应性更改即可，改善效果明显；提出的数据采集、显示处理、基准存储方法立竿见影，且实施起来也不会消耗很大的软件资源；不会增加产品的实物成本，效果显著，利用时序管理方法，进一步提高产品的可靠性；不过分依赖容器、传感器的固有结构，有利于容器整合，小型化，也可以更换通用性强的传感器，为材料降成本做贡献；可用于行业内多个领域，不会造成大量的研发投入，却有事半功倍的显著效果，通用性强，便于推广。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于陀螺仪的液位显示装置的实施例的结构框图；

图2为本发明提供的一种基于陀螺仪的液位显示方法的实施例的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

图1为本发明提供的一种基于陀螺仪的液位显示装置的实施例的结构框图，如图1所示，该装置包括：电压诊断电路、模数转换电路、转速采集电路、车速采集电路、坡度信号采集电路和微控制器；

电压诊断电路采集整车的电源信号，得到当前整车电源种类作为第一输入信号发送给微控制器；整车电源种类如常电及ON档电等。

模数转换电路采集液位传感器信号，得到当前液位值作为第二输入信号发送给微控制器。

转速采集电路采集发动机的当前转速信号，解析得到发动机是否启动的第三输入信号发送给微控制器。

车速采集电路采集当前车速信号作为第四输入信号发送给微控制器。

坡度信号采集电路采集陀螺仪的角度数据，解析得到当前车辆位于坡上或者平路的第五输入信号发送给微控制器；考虑到目前智能汽车一般都配置有陀螺仪，故本发明巧妙利用车用陀螺仪的角度数据来识别车辆是在坡上还是平路。接收解析陀螺仪的角度数据，作为控制器的第五输入信号。

微控制器根据第一输入信号、第三输入信号和第四输入信号判定整车当前工作模式，采集多个第二输入信号分别计算不同工作模式下车辆位于坡上或者平路时的液位值进行输出。微控制器对4种输入信号进行多时序运算处理，得到不同工作模式下液位值。

本发明提供的一种基于陀螺仪的液位显示装置，巧妙利用车辆自带的陀螺仪坡度数据来识别车辆是在坡上还是平路，为液位显示更新提供判断的子条件，解决了现有技术无法识别车辆在平路还是在坡上从而将上坡、下坡、驻坡时液位变化当作添加液体或者液体泄露来处理的问题，可有效解决特殊工况下车辆液位波动的问题。

实施例1

本发明提供的实施例1为本发明提供的一种基于陀螺仪的液位显示的实施例，结合图2可知，该实施例包括：电压诊断电路、模数转换电路、转速采集电路、车速采集电路、坡度信号采集电路、液晶屏显示模块和微控制器；转速采集电路为CAN转换电路；车速采集电路为频率采集转换电路或者CAN转换电路。

电压诊断电路采集整车的电源信号，得到当前整车电源种类作为第一输入信号发送给微控制器。

模数转换电路采集液位传感器信号，得到当前液位值作为第二输入信号发送给微控制器。

转速采集电路采集发动机的当前转速信号，解析得到发动机是否启动的第三输入信号发送给微控制器。

车速采集电路采集当前车速信号作为第四输入信号发送给微控制器。

坡度信号采集电路采集陀螺仪的角度数据，解析得到当前车辆位于坡上或者平路的第五输入信号发送给微控制器。

微控制器根据第一输入信号、第三输入信号和第四输入信号判定整车当前工作模式，采集多个第二输入信号分别计算不同工作模式下车辆位于坡上或者平路时的液位值进行输出。

在一种可能的实施例方式中，微控制器根据第一输入信号、第三输入信号和第四输入信号判定整车当前工作模式包括：

第一输入信号为当前整车电源种类为OFF档电时，判定为第一模式。

第一输入信号为当前整车电源种类为ON档电，第三输入信号为发动机未启动，且第四输入信号为车辆停止时，判定为第二模式。

第一输入信号为当前整车电源种类为ON档电，第三输入信号为发动机启动，且第四输入信号为车辆停止时，判定为第三模式。

第一输入信号为当前整车电源种类为ON档电，且第四输入信号为车辆运动时，判定为第四模式。

可以理解的是，通过电源启动、发动机启动、车辆运动子模块进行工作模式判定，分为以下4种模式：第一模式，即OFF档电模式，整车只上常电；第二模式，即ON档电模式，整车上ON档电，发动机未启动，车辆停止；第三模式，即怠速模式，仪表上ON档电，发动机启动，车辆停止；第四模式，即行车模式，仪表上ON档电，车辆运动。

在一种可能的实施例方式中，采集多个第二输入信号包括：

第一输入信号为ON档电后到T2时刻的时间范围内，以t1为周期采集N1个第二输入信号的液位值数据，计算该N1个液位值数据去掉最小值和最大值后的平均值，输出该平均值为液位值的上电初始值AD0。

T2时刻之后，以T3时间为一个区间，每个区间采集N2个数据，以该N2个液位值数据去掉最小值和最大值后计算得到的平均值为稳定值。

可以理解的是，液位传感器数据采集和处理，整车上ON档电前T1时间采集的数据丢弃，ON档电后T2时间，每t1时间采集一个数据，共采集N1个数据。这N1个数据去掉最小值、最大值后求平均值，得到上电的一个初始值AD0，并存储该初始值，用于趋势判断逻辑。

后面以T3时间为一个区间，共采集N2个数据。这N2个数据去掉最小值、最大值后求平均值，得到一个相对稳定值。

在一种可能的实施例方式中，稳定值在设定的正常范围内时，取三个连续的T3时间区间的稳定值。

具体实施中，以上T3时间区间的平均值，如果在异常范围内，则执行异常指示；同理，如果当前为异常状态，采集到T3时间区间的平均值为正常范围，则从异常状态恢复。如果在非异常范围内，则连续取三个T3时间区间的值，判断变化趋势，并比较每个采集值与当前指示值的差值。

工作模式为第一模式时，车辆处于断电状态，此时不改变微处理器输出的液位值。

工作模式为第四模式，三个稳定值的大小为递增时，不改变微处理器输出的液位值；三个稳定值的大小为递减，每个稳定值比当前输出的液位值均小ΔV以上，且第五输入信号中的陀螺仪的角度数据大于预设的最大角度时，延时设定时长后将微处理器输出的液位值降低一个单位。

工作模式为第三模式或第二模式，三个稳定值的大小为递增且每个稳定值比当前输出的液位值均大ΔV以上，且第五输入信号中的陀螺仪的角度数据大于预设的最大角度时，延时设定时长后将微处理器输出的液位值升高一个单位；三个稳定值的大小为递减且每个稳定值比当前输出的液位值均小ΔV以上，且第五输入信号中的陀螺仪的角度数据大于预设的最大角度时，延时设定时长后将微处理器输出的液位值降低一个单位。

行车模式下，如果三组数据求得的平均值是递增的，数据丢弃，显示不变；如果三组数据求得的平均值是递减的，且每一个采集值比当前显示值均小ΔV以上，再检测陀螺仪的角度数据，如果该角度大于预设最大角度，认为在坡上行走，延迟T4时间降一个小格，同时，显示值更新为AD1，并存储该数值作为下次数据采集的判断基准。

怠速模式或ON档电模式下，如果三组数据求得的平均值是递增的，且每一个采集值比当前显示值均大ΔV以上，再检测陀螺仪的角度数据，如果该角度大于预设最大角度，认为在坡上行走，延迟T5时间升一个小格，并存储更新后的显示值作为数据采集的基准；如果三组数据求得的平均值是递减的，且每一个采集值比当前显示值均小ΔV以上，再检测陀螺仪的角度数据，如果该角度大于预设最大角度，认为在坡上行走，延迟T6时间降一个小格，并存储更新后的显示值作为数据采集的基准。

数据采集、显示更新、基准存储是同时进行的，三者是三组时序，显示装置根据数据采集、趋势判断结果来更新，更新后的显示值作为后面数据采集的基准值，通过对三组时序的时间管理，再结合多种模式智能切换，达到显示稳定、准确的目的。

在一种可能的实施例方式中，微处理器输出的液位值通过液晶屏显示模块进行实时显示。

具体实施中，液晶屏显示模块根据微处理器输出的数据处理的结果执行。上ON档电后以t2时间为步进快速指到上电初始值AD0。输出的液位值变化时，延迟设定时长后进行更新显示。

在一种可能的实施例方式中，装置还包括CAN总线外发剩余液量模块、液位过低报警灯、液位过低弹窗图片/文字模块以及液位过低声音报警模块中的一个或多个。

可以理解的是，本发明提供的一种基于陀螺仪的液位显示装置，微处理器的处理结果通过一定的装置显示或外发，通过液晶屏显示剩余液量，通过CAN总线外发剩余液量，通过液位过低报警灯、弹窗图片和文字、报警声音提醒司机关注液位变化情况和剩余液量，及时补充液体。

实施例2

本发明提供的实施例2为本发明提供的一种基于陀螺仪的液位显示方法的实施例，图2为本发明实施例提供的一种基于陀螺仪的液位显示方法的实施例的流程图，结合图2可知，该实施例包括：

步骤1，整车的电源上ON档电后，采集液位传感器的值作为液位值的初始值进行输出显示；具体实施中，可以在电源上ON档电后到T2时刻的时间范围内，以t1为周期采集N1个第二输入信号的液位值数据，计算该N1个液位值数据去掉最小值和最大值后的平均值，输出显示该平均值为液位值的上电初始值AD0。

步骤2，以T3为区间连续采集多组液位传感器的值，分别计算各个区间的液位传感器的多组值的平均值作为稳定值；具体实施中，可以在每个区间采集N2个数据，以该N2个液位值数据去掉最小值和最大值后计算得到的平均值为稳定值。

在一种可能的实施例方式中，步骤2中还包括：判断稳定值是否在设定的正常范围内，是则执行步骤3，否则执行异常值指示。

步骤3，依次判断各个区间的稳定值与当前输出显示的液位值的差值是否大于ΔV，判断连续三个稳定值与当前输出显示的液位值的差值均大于ΔV时，根据陀螺仪的角度数据判断车辆是否在坡上，是则延迟T7+ΔT时长，否则延迟T7时长，将液位值的输出显示值改变一个单位。

在一种可能的实施例方式中，步骤3中，车辆工作于行车模式下，连续三个稳定值均比当前输出显示的液位值小ΔV以上时，将液位值的输出显示值降低一个单位。

车辆工作于怠速模式下，连续三个稳定值均比当前输出显示的液位值大ΔV以上时，将液位值的输出显示值上升一个单位；连续三个稳定值均比当前输出显示的液位值小ΔV以上时，将液位值的输出显示值降低一个单位。

整车上ON档电，采集得到一个初始值，也是显示的当前值和用作采集比较的基准值。接下来，以T3为区间采集一组数据计算平均值，首先判断该平均值是否在正常范围内，如果不在正常范围内，显示按异常值快速指示。如果在正常范围内，判断第一组平均值与基准值的差值是否大于ΔV，如果不是，丢弃该值继续采集，如果是，接着采集第二组平均值；同理，判断第二组平均值与基准值的差值是否大于ΔV，如果不是，丢弃该值继续采集，如果是，接着采集第三组平均值。连续三组平均值与存储的基准值的差值均大于ΔV，则是条件一，条件二是采集车用陀螺仪坡度数据，根据预设的最大坡度阈值，如果判定车辆正在坡上，则加长延时更新显示值的时间间隔。否则，当前显示值按照设定的时间间隔更新一个小格，并将所存储的采集比较的基准值更新为该显示值，以此类推。

可以理解的是，本发明提供的一种基于陀螺仪的液位显示方法与前述各实施例提供的基于陀螺仪的液位显示装置相对应，基于陀螺仪的液位显示方法的相关技术特征可参考基于陀螺仪的液位显示装置的相关技术特征，在此不再赘述。

本发明实施例提供的一种基于陀螺仪的液位显示装置及方法，巧妙利用车辆自带的陀螺仪坡度数据来识别车辆是在坡上还是平路，为液位显示更新提供判断的子条件，解决了现有技术无法识别车辆在平路还是在坡上从而将上坡、下坡、驻坡时液位变化当作添加液体或者液体泄露来处理的问题；适用于多种液位的采集，尤其是容器形状不规则、容器位置偏向车头或车尾、传感器安装位置不居中等液位波动范围大的产品，方法和思路是通用的，只需根据特定车辆进行实车标定、适应性更改即可，改善效果明显；提出的数据采集、显示处理、基准存储方法立竿见影，且实施起来也不会消耗很大的软件资源；不会增加产品的实物成本，效果显著，利用时序管理方法，进一步提高产品的可靠性；不过分依赖容器、传感器的固有结构，有利于容器整合，小型化，也可以更换通用性强的传感器，为材料降成本做贡献；可用于行业内多个领域，不会造成大量的研发投入，却有事半功倍的显著效果，通用性强，便于推广。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。