一种车载储供氢系统的红外通讯模块的制作方法

1.本发明涉及氢燃料电池汽车技术领域，具体为一种车载储供氢系统的红外通讯模块。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.氢燃料电池汽车在高压氢气加注过程中，氢瓶温度会迅速增加，氢瓶温度的增加伴随着氢瓶压力的增加，引发氢气泄漏的风险。目前所使用的方法是在加氢口附近安装一个控制器，该控制器含mcu芯片以及配套的电源电路、can通讯电路等，形成一个完整的能够对外发射红外信息的控制器，该控制器通过can通讯与氢系统控制器进行通讯对加氢过程中的温度和压力进行监控，而此种方式中形成的控制器独立于车载氢系统，结构复杂且成本较高，


技术实现要素：

4.为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明提供一种车载储供氢系统的红外通讯模块，通过串口电路和电压比较器将获取的温度和压力信息转换为红外信号并发送或接收，利用车载氢控制器内部的电路形成红外通讯模块，由于用于接收控制器发来的串口信息所用的电压比较器是常用的电子器件，故价格低廉，进而在满足加氢过程监控的基础上降低红外通讯模块的成本。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.本发明的第一个方面提供一种的红外通讯模块，包括连接在车载氢系统控制器串口电路上的第一电压比较器和第二电压比较器，第一电压比较器通过三极管连接红外发射二极管，第二电压比较器连接红外接收二极管。
7.第一电压比较器接收车载氢系统控制器串口发来的数据信息，经三极管放大后通过红外发射二极管发送。
8.红外接收二极管将接收到的信息通过第二电压比较器发送给车载氢系统控制器的串口接收端。
9.本发明的第二个方面提供一种车载储供氢系统，安装了上述红外通讯模块；车载储供氢系统包括通过线束连接的氢系统控制单元、红外通讯单元和燃料电池系统，氢系统控制单元包括车载氢系统控制器，红外通讯单元包括红外通讯模块。
10.氢系统控制单元均与氢浓度传感器、温度传感器和压力传感器连接。
11.氢系统控制单元通过红外通讯单元与加氢站控制系统连接，加氢站控制系统连接加氢枪。
12.加氢站控制系统通过红外通讯单元和氢系统控制单元获取加氢过程中的温度、压力和氢气浓度，产生控制加氢枪的指令，并将加氢枪的状态信息经红外通讯单元发送给氢
系统控制单元。
13.氢系统控制单元将接收到的加氢枪状态信息通过红外通讯单元发送给车载氢系统控制器，实现车载氢系统与加氢站控制系统的信息交互。
14.燃料电池系统通过管道连接至少一组高压储氢瓶，高压储氢瓶具有集成瓶口阀，管道上设有压力传感器、减压阀和开关阀。
15.管道上还设有单向截止阀和加氢口。
16.与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
17.1、红外通讯模块中，利用车载氢控制器内部的串口电路配合电压比较器和三极管形成，相较于目前采用的带mcu芯片的独立控制器而言，控制器内部电路更加简单，能够集成在车载氢控制器内部。
18.2、在满足加氢过程监控功能同时，利用电压比较器、三极管以及红外接收/发送二极管形成的红外通讯模块，能够代替目前带mcu芯片的独立控制器，价格低廉，能够降低红外通讯模块的成本。
19.3、车载储供氢系统将加氢过程中车载氢系统的压力、温度、氢泄露浓度等信息进行实时采集并发送给加氢站，加氢站根据车载氢系统信息可灵活调整加氢速度或停止加氢，通过监控加氢过程的信息增加了加氢过程的安全性。
附图说明
20.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
21.图1为本发明一个或多个实施例提供的车载储供氢系统与加氢站进行红外通讯的结构示意图；
22.图2为本发明一个或多个实施例提供的车载储供氢系统结构示意图；
23.图3为本发明一个或多个实施例提供的车载储供氢系统加氢速度控制逻辑流程图；
24.图1中：1、车载氢系统控制器，2、红外通讯模块，3、第一电压比较器，4、三极管，5、红外发射二极管，6、红外接收二极管，7、第二电压比较器，8、加氢站控制系统，9、加氢枪的红外通讯接收单元；
25.图2中：21、氢系统控制单元，22、氢系统线束，23、高压储氢瓶，24、集成瓶口阀，25、压力传感器，26、减压阀，27、开关阀，28、红外通讯单元，29、燃料电池系统或整车控制系统，210、单向截止阀，211、加氢口，212、氢浓度传感器。
具体实施方式
26.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
27.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
28.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
29.正如前文所描述的，针对氢燃料电池汽车加氢过程中温度和压力的监控问题，目前所使用的方法是在加氢口附近安装一个控制器，该控制器含mcu芯片以及配套的电源电路、can通讯电路等，形成一个完整的能够对外发射红外信息的控制器，该控制器通过can通讯与氢系统控制器进行通讯对加氢过程中的温度和压力进行监控，而此种方式中形成的控制器独立于车载氢系统，结构复杂且成本较高；与此同时，此种方式中，控制器内部的mcu芯片只发挥了很少的功能，造成mcu芯片计算资源的浪费。
30.因此以下实施例给出一种车载储供氢系统的红外通讯模块，通过串口电路和电压比较器将获取的温度和压力信息转换为红外信号并发送或接收，利用车载氢控制器内部的电路形成红外通讯模块，由于用于接收控制器发来的串口信息所用的电压比较器是常用的电子器件，故价格低廉，进而在满足加氢过程监控的基础上降低红外通讯模块的成本。
31.实施例一：
32.如图1所示，本实施例的目的是提供一种车载储供氢系统的红外通讯模块，包括连接在车载氢系统控制器1串口电路上的第一电压比较器3和第二电压比较器7，第一电压比较器3通过三极管4连接红外发射二极管5，第二电压比较器7连接红外接收二极管6。
33.红外发射二极管5和红外接收二极管6形成与加氢枪通讯的红外通讯模块2，红外通讯模块2通过加氢枪的红外通讯接收单元9，与加氢站控制系统8通讯连接。
34.上述车载储供氢系统的红外通讯模块2，利用车载氢系统控制器1的串口通讯原理，通过串口电路的tx信号线发送加氢过程中监测到的温度、压力以及氢浓度等信息经红外通讯模块2发送给加氢站控制系统8，通过串口电路的rx信号线接收红外通讯模块2接收加氢站控制系统8反馈的信息。
35.红外通讯模块2通过第一电压比较器3来接收车载氢系统控制器1串口发来的数据信息，在通过三极管4进行信号放大后通过红外发射二极管5将信息经加氢枪的红外通讯接收单元9发送至加氢站控制系统8中。
36.加氢站控制系统8通过接收到的信息获取加氢过程中的温度、压力以及氢气浓度，给出控制加氢枪的指令，同时将加氢枪的状态信息经红外通讯模块2发送给车载氢系统控制器1，具体的，红外接收二极管6将接收到的加氢枪状态信息以红外信号的方式通过第二电压比较器7发送给车载氢系统控制器1的串口接收端，从而实现车载氢系统与加氢站控制系统8的信息交互。
37.上述红外通讯模块2中，利用车载氢控制器内部的串口电路配合电压比较器和三极管形成，相较于目前采用的带mcu芯片的独立控制器而言，控制器内部电路更加简单，能够集成在车载氢控制器内部。
38.由于用于接收控制器发来的串口信息所用的电压比较器是常用的电子器件，故价格低廉，进而在满足加氢过程监控功能同时，能够降低红外通讯模块的成本。
39.针对加氢过程监控，目前是在加氢口附近安装一个独立的控制器，该控制器含mcu芯片以及配套的电源电路、can通讯电路等，此种独立控制器的方式通过与整车控制器或是与燃料电池控制器通讯的方式来满足加氢过程的监控，使得整车的控制系统变得复杂，也使得制造成本较高，本实施例利用原有车载氢控制器内部的串口电路，将红外通讯模块集
成在车载氢控制器内部，以低成本的方式满足加氢过程监控的功能要求。
40.实施例二：
41.如图2所示，本实施例的目的是提供一种车载储供氢系统，安装了实施例一中的红外通讯模块。
42.车载储供氢系统包括通过氢系统线束22连接的氢系统控制单元21、红外通讯单元28和燃料电池系统29(也可以为整车控制系统，取决于不同的车型，一部分车型中的电池具有单独的控制系统)，氢系统控制单元21包括实施例一中的车载氢系统控制器1，红外通讯单元28为实施例一中的红外通讯模块2。
43.氢系统控制单元21均与氢浓度传感器212、温度传感器和压力传感器25连接。
44.燃料电池系统29通过管道连接至少一组高压储氢瓶23，高压储氢瓶23具有集成瓶口阀24，管道上设有压力传感器25、减压阀26和开关阀27。
45.管道上还设有单向截止阀210和加氢口211。
46.车载储供氢系统是在带有燃料电池系统29的汽车与加氢站连接后，对加氢过程实现监控的系统，加氢过程存在加氢站与车载氢系统控制器1之间的信息交互过程，用于确保加氢过程的安全性，由于氢气易燃易爆，出于安全性考虑采取非接触的红外通讯模块2实现信息交互，避免有线连接产生火花从而引发火灾等事故。
47.本实施例中，加氢站控制系统8通过接收到的信息获取加氢过程中的温度、压力以及氢气浓度，给出控制加氢枪的指令，同时将加氢枪的状态信息经红外通讯模块2发送给车载氢系统控制器1，具体的，红外接收二极管6将接收到的加氢枪状态信息以红外信号的方式通过第二电压比较器7发送给车载氢系统控制器1的串口接收端，从而实现车载氢系统控制器1与加氢站控制系统8的信息交互。
48.如图3所示，加氢站通过接收到的加氢过程中车载氢系统发来的信息控制加氢的过程，具体如下：
49.首先，判断车载氢系统压力是否达到满氢状态的压力，如未达到，则继续加氢，反之，则表示加氢完成；
50.其次，判断加氢过程中车载氢瓶温度是否超过预设低危险温度，如未达到，则继续以加氢站额定加氢速度加氢，如超过预设低危险温度，则降速三分之一进行加氢；
51.第三，判断加氢过程中氢瓶的温度是否达到预设中危险温度，如未超过预设中危险温度，则继续以降速三分之一进行加氢，如超过预设中危险温度，则降速三分之二加氢；
52.第四，判断加氢过程中氢瓶的温度是否达到预设高危险温度，如未超过预设高危险温度，则继续以降速三分之二进行加氢，如超过预设高危险温度，停止加氢；
53.第五，判断加氢过程中氢泄露值是否达到预设值，如未达到，则继续以当前速度加氢，如超过预设值，则停止加氢。
54.上述车载储供氢系统将加氢过程中车载氢系统的压力、温度、氢泄露浓度等信息进行实时采集并发送给加氢站，加氢站根据车载氢系统信息可灵活调整加氢速度或停止加氢，通过监控加氢过程的信息增加了加氢过程的安全性。
55.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。