汽车续航里程变化过快问题及剩余油量滤波方法讨论

成 瀚， 邱 涛， 毛晓栋

（1.上汽通用汽车有限公司武汉分公司，湖北 武汉 430000；2.泛亚汽车技术中心有限公司，上海 201201）

汽车仪表是整车与驾驶员间沟通的桥梁，车辆信息如发动机转速、水温、车速等信息均会在汽车仪表上显现。续航里程作为汽车仪表显示主要的组成部分，一直受到驾驶员重点关注，续航里程计算的不准确性，将直接影响驾驶员对车辆状态的判断，引起驾驶员很大的抱怨。

针对某造车过程中出现了续航里程变化过快的情况，通过录取问题时CAN总线数据加以分析。本文将从续航里程定义、油量油耗对比和剩余油量滤波3个方面对续航里程变化过快的问题进行分析，并讨论了一阶滤波是否可以弥补极端工况下油量快速变化的情况。

1 续航里程

车辆续航里程决定于整车剩余油量除以百公里平均油耗，驾驶员的行驶习惯对续航里程也有一定影响。百公里平均油耗是根据车辆累计行驶里程除以累计油量消耗计算得出的［1，2］。整车剩余油量等于剩余油量百分比乘以油箱容积。其中，剩余油量百分比由油箱中油位传感器采集油位电信号传给发动机控制模块，发动机控制模块通过对油位传感器电信号AD转换 （Analog-Digital），将模拟信号转换成数字信号，计算后将剩余油量百分比信号放到CAN总线上，组合仪表会对剩余油量百分比信号进行采样后参与续航里程的计算。

2 剩余油量和累计油耗对比

该项目车动态测试过程中，组合仪表上整车续航里程出现了变化过快的情况，通过对续航里程影响因素的理解，对录取到的总线报文上剩余油量百分比信号和实时喷油量信号进行了计算分析。图1为剩余油量和累计燃油消耗量的变化图，剩余油量和累计燃油消耗量没有直接的相关性，一定程度上反应了剩余油量信号的不准确性，根据实时喷油量计算出的该工况下的累计燃油消耗量约为0.15 L，该车油箱容积为36 L，实际变化率为0.4%。由于当时累计的油耗值无法得知，但以平均油耗5 L／100 km计算，1 km里程增量对应油量变化应只有0.1%，与实际接收到的信号值差异很大，剩余油量最大差异达到1.4%，150 s快速变化过程中会出现至少15~20 km的续航里程变化。

图1 剩余油量百分比和累计燃油消耗对比图

3 剩余油量滤波

从上文可以看出发动机控制模块发出的剩余油量百分比信号存在较为明显的波动，组合仪表端对于采集的剩余油量百分比信号一般不做处理。但为了消除油量波动影响，在组合仪表端增加一阶低通滤波，该滤波对周期性干扰具有良好的抑制作用，探讨该方法对剩余油量百分比信号变化过快的情况下进行滤波处理是否有效符合实际工况。

式中：Yn——本次输出值；Yn-1——上一次输出值；Xn——本次采样值；k——滤波平滑系数。

根据不同的k值对剩余油量百分比信号进行滤波处理，该段信号波动在29%~31%，波动约为2%，不同滤波系数下（k=0.35，k1=0，k8=0.7，k11=1.0），剩余油量百分比曲线差异不明显，一阶低通滤波下的曲线还是反应了整车剩余油量变化的趋势，只是对变化过快的部分情况进行了平滑，无法避免续航里程快速变化的情况 （图2），只有在电信号转换成数字信号前加上滤波处理才能从根本上解决剩余油量变化过快的问题。

图2 不同滤波系数下实车剩余油量百分比曲线图

但同时可以看出在极端情况下剩余油量快速从30.5%降到26%时，滤波系数k为0.3~0.4时，滤波后的剩余油量百分比信号比较平滑 （图3），更有利于续航里程的计算和显示，以免续航里程波动太快造成驾驶员抱怨。

图3 不同滤波系数下极端情况剩余油量百分比曲线图

为了避免剩余油量剧烈变化引起的续航里程跳变，应充分考虑整车晃动、路面不平整性引起油箱高度传感器浮子串动，滑动电阻值快速变化。建立合适燃油波动模型［3］和信号采样策略［4］，对电阻值信号到数字信号进行滤波处理，从信号源头根本上解决续航里程跳变的问题。

4 结论

剩余油量信号稳定变化是续航里程计算的根本要素，本文根据续航里程定义，对比了缺陷车剩余油量和累计喷油量，续航里程变化过快时二者间相关性不大。剩余油量百分比信号增加一阶低通滤波后，无法改变剩余油量变化的趋势，应在油量电信号转为数字信号增加相应滤波。滤波系数在0.3~0.4间时，剩余油量信号较为平滑，更有利于续航里程的计算和显示，以免续航里程波动太快造成驾驶员抱怨。