提高汽车燃油表指示精度和合理性设计研究

钱慧君 涂紫鹏

摘要： 本文介绍了汽车用燃油表总成的基本组成、结构、燃油表采样原理图、参数设计及性能要求等。

Abstract： This paper introduces the basic composition， structure， sampling schematic diagram， parameter design and performance requirements of fuel gauge assembly for automobiles.

关键词： 燃油表;上拉电阻;响应

Key words： fuel gauge;pull-up resistance;response

中图分类号：U463.1                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）19-0020-02

0  引言

汽车燃油表是用于指示汽车油箱内油量的指示器，燃油表指示精度与燃油箱造型、燃油传感器、燃油表的采样电路、燃油表的软件策略、性能要求等均有着千丝万缕的关联性，这其中任何一个因素都可能造成燃油表在使用过程中有指示偏差，从而导致用户抱怨。为此，在设计之初就要对这几个方面进行设计规避验证，从而提高燃油表的指示精度和合理性，下面介绍从燃油表硬件设计及性能要求方面规避指示偏差大的风险。

1  燃油表组成

1.1 燃油指示系统由燃油表、燃油传感器组成（如图1）

1.2 燃油表结构设计（如表1）

十字线圈的结构形式基本已经淘汰，以前也仅在低端微型车用的比较多，价格非常低廉。目前市场应用较多的是步进电机和液晶数字显示形式，但随着大屏的应用越来越多性价比越来越高，未来可能趋于全液晶显示形式。

1.3 燃油表采样原理图（如图2）

从图2中可以看出，燃油表采集到的电压信号V=V2-VB，而燃油传感器实际电压值V′=V1-VA，由于V2=V1，故如果VA=VB，那么V=V′。但实际车况是虽然同是车身地但依然存在着压差。如果VB>VA，那么VV′，燃油表指示會偏低。如果VB和VA压差很大的话，那么会导致燃油表指示严重偏高或偏低。针对此风险，我们目前有3个方法进行避免：①将燃油表和燃油传感器共地;②适当减小燃油表内部的上拉电阻，从而增大燃油表采集到的燃油有效信号;③在满足燃油表指针响应的标准前提下，适当减慢燃油表的响应速度。

2  燃油表设计要求

燃油表的设计要求有环境、外观、涂覆层、结构、参数、电性能等要求，这里只介绍参数和性能两个主要的要求，这两个与硬件电路设计息息相关。

2.1 参数设计

2.1.1 燃油表设计中最重要的参数就是上拉电阻。先由燃油传感器给出特性表（如表2），燃油表根据燃油传感器在各个燃油量点的电阻值和燃油传感器测试时接的电源电压和上拉电阻来设计其本身的上拉电阻，一般会直接选用燃油传感器测试时接的上拉电阻值，在功能样件测试阶段用燃油表的功能样件与燃油传感器实物匹配，根据匹配情况对上拉电阻进行微调。

2.1.2 燃油表另一个较重要的参数是其响应速度。响应速度太快，指针会出现跳动（特别是转向或上、下坡时）;响应速度太慢，又不能真实反映油箱内的燃油量，给用户错误的指示，导致用户未开到加油站就无油。故燃油表的响应速度必须符合：当燃油传感器的浮子从空位（E）急剧地移到满位（F）时，燃油表的指针应在15秒内指示到标度尺满位值的90%以上。另外，由于燃油指示系统涉及到燃油箱总成、燃油传感器总成、燃油表总成，故在设计初期三个总成应该将燃油表各个指示点对应的燃油传感器阻值、燃油液面高度（或燃油量升数）以及误差达成一致意见后编入三个总成的技术要求中用以硬件电路设计及匹配。

2.2 性能要求

2.2.1 环境条件要求

①工作温度：

A级及以下车型：-30℃～+65℃;B级、C级、CD级及以上车型：-30℃～+85℃。

②贮存温度：

A级及以下车型：-40℃～+75℃;B级、C级、CD级及以上车型：-40℃～+95℃。

常态工作环境条件：温度18℃～28℃，相对湿度45%～75%，气压86kPa～106kPa。

2.2.2 电压要求

燃油表在按9V～16V（按整车供电电压12V计算）的工作电压范围工作，进行电压影响试验时，由此引起的指示值的变化量分别为：指针式燃油表不应超过标度全弧长的10%，数字显式燃油表不应超过被检点数值的10%;试验后组合仪表工作正常。

2.2.3 指示误差

燃油表的指示误差应符合表3的规定。

2.2.4 可动部分运动状态

①当被测燃油量变化时，燃油表指示运动应平稳，不应有明显的跳动和卡滞现象。如果是指针显示，其指针摆动量不应超过指针0.5个针尖的宽度。

②当油量表从下限值突变到上限值时，其指针应在2min内指示到标度尺全弧长的90%以上。

2.2.5 指针响应时间

当燃油传感器的浮子从空位（E）急剧地移到满位（F）时，燃油表的指针应在15秒内指示到标度尺满位值的90%以上。

2.2.6电源反向连接

燃油表需能承受1min的电源极性反接而不损坏，反接电压值（按整车供电电压是12V计算）是13.5±0.5V。在进行电源反向连接时，燃油表应无异常变化。

2.2.7 电磁兼容性

按GB 18655要求产品应达到该标准表6、表10中3级的规定;按ISO 7637-2产品应达到ISO 7637-2（2004）附件中第Ⅳ级的规定，产品应满足A级的要求。

3  结束语

汽车燃油表在设计电路初期需要充分考虑规避后期更改硬件电路的风险，随着主机厂和供应商经验的积累，这种设计及要求已基本规范化了，在设计时可直接调用模块化电路和软件包，仅做微小调动即可，极大的减少了后期风险。

参考文献：

[1]Q/SQR.04.183-2001，燃油表.

[2]陈建强.汽车电子燃油表的设计与匹配[J].汽车电器，2021.

[3]QC/T 727，汽车、摩托车用仪表.