[发明专利]一种汽车油箱油量估算系统及方法

权利要求书

1.一种汽车油箱油量估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：系统检测当前整车所处的俯仰角、横滚角并计时或计时清零，若在连续时间T内，姿态变化很小，车辆的俯仰角和横滚角不超过系统预设的阈值时，则车辆姿态是平稳的非倾斜的，此时油杆在水平状态、时间T内的测量值已稳定且可信度高，执行步骤2；若检测到俯仰角或横滚角超过设定阈值，则计时清零，执行步骤3；

步骤二：读取油杆传感器测量值V_i，连续测量N次后，求V₁～V_N的均值或平滑滤波值得到当前液位L，通过液位L与油量Q的关系Q＝f(L)，即“油量—液位曲线”得到油量值Q₀，并保存作为步骤3的初始条件；

步骤三：实现卡尔曼滤波器：由瞬时油耗建立预测方程模型，由油杆测量数据建立量测方程模型，通过卡尔曼滤波算法融合预测值和量测值，估算出当前油量的最优值；

设系统的状态变量为X，则X(k)＝q(k)，

其中：q(k)为k时刻油量q的值；

步骤四：将步骤三中估算出的当前油量的最优值发送至油量显示模块；

步骤五：循环执行上述过程，不断更新油箱油量。

2.根据权利要求1所述的一种汽车油箱油量估算方法，其特征在于，所述步骤三中，预测模型方程为：

q(k)＝q(k-1)–r(k-1)·ΔT+W(k-1) (1)

其中，q(0)＝Q₀；r为发动机的瞬时油耗，为已知量从CAN总线上获取；ΔT为卡尔曼滤波器的计算周期；W为过程噪声。

3.根据权利要求1所述的一种汽车油箱油量估算方法，其特征在于，所述步骤三中，量测模型方程为：

Z(k)＝Q(k)+V(k) (2)

其中，Z(k)为k时刻的观测值，V(k)为测量噪声；

通过上述可得：

状态转移矩阵A＝1，输入控制矩阵B＝-ΔT，输入控制量为r(k)，观测矩阵H＝1。

4.根据权利要求1所述的一种汽车油箱油量估算方法，其特征在于，所述步骤三中，卡尔曼滤波器计算公式：

状态先验估计

X(k|k-1)＝AX(k-1|k-1)+BU(k-1) (3)

方差先验估计

P(k|k-1)＝AP(k-1|k-1)A^T+Q (4)

计算卡尔曼增益

Kg(k)＝P(k|k-1)H^T[HP(k|k-1)H^T+R]^-1 (5)

状态后验估计

X(k|k)＝X(k|k-1)+Kg(k)[Z(k)-HX(k|k-1)] (6)

方差校正

P(k|k)＝(I-Kg(k)H)P(k|k-1) (7)

上述，(3)～(7)算式中，除了矩阵Q与矩阵R，其余均为已知量或待计算量；关于Q、R：测量噪声协方差R可由有感传感器的数据手册获得，过程噪声协方差Q可取较小的值，如0.001；不断迭代上述(3)～(7)五个过程，可得到油量q的最优线性估计值。

5.根据权利要求1所述的一种汽车油箱油量估算方法，其特征在于，所述步骤四中，同步将当前油量的最优值通过远程通讯模块发送至远程车辆控制中心。