一种检测氢燃料汽车尾气中残余氢气的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种检测残余氢气在氢燃料汽车尾气中含量的装置，改变了催化燃烧传感器结构和工作方式，使用辅助加热的方式消除低温结冰的影响，使用电阻分压的方式代替电桥，降低了功耗，采用间歇检测的方式进一步降低功耗。本申请为氢燃料汽车在低温情况下安全工作提供了保障，提高了在低温环境下的寿命，具有功耗低，结构简单的优点。结构简单的优点。结构简单的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种检测氢燃料汽车尾气中残余氢气的装置


[0001]本专利技术涉及到气体检测
，特别是涉及一种氢燃料汽车尾气中残余氢气的检测装置。

技术介绍

[0002]以氢燃料为动力的新能源汽车使用氢燃料时会排放出氢气，一定浓度的氢气与汽车用电设备产生的电火花接触会发生爆炸，车载氢气检测装置直接关系到使用氢燃料的汽车安全性，然而现有的车载氢气检测装置仍然存在着一定的不足。
[0003]公开的技术中，氢燃料汽车的氢气检测装置主要布置在汽车内部，对汽车内部氢气的浓度进行检测。但是，氢气泄露、排放等情况常常发生在汽车外部，一旦发生供氢系统故障，车内的氢气检测装置不能及时有效的对车外的氢气浓度的情况进行检测，存在安全隐患。
[0004]国内外报道的汽车中的氢气检测装置适合用在汽车内部，在汽车外部环境中使用时故障率偏高。在公开的技术中，常采用催化燃烧传感器作为氢燃料汽车的氢气检测装置，在室外环境中催化燃烧传感器寿命短，在低温环境下容易损坏，如何提供一种满足汽车外部环境的氢气检测装置成为本领域的技术人员需要解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种检测氢燃料汽车尾气中残余氢气的装置，能够安装在汽车外部，解决在低温环境下残余氢气检测的问题，本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的。
[0006]一种检测氢燃料汽车尾气中残余氢气的装置，含有电子控制单元和敏感元件，待测气体流过所述的敏感元件；所述的敏感元件表面有催化剂，催化剂使氢气和氧气在敏感元件表面发生化学反应，使敏感元件的温度上升；所述的装置含有辅助加热元件，电子控制单元接收环境温度数据；所述的敏感元件内部是热敏电阻；通过热敏电阻的电阻值得到敏感元件的温度t1；开始工作时，给辅助加热元件通电，使敏感元件的温度t1上升，等到敏感元件的温度t1超过了在敏感元件表面的催化作用下氢和氧反应的最低温度，并且t1超过0℃后，停止辅助加热，获取氢气浓度信息；在获取氢气浓度信息时，采用电阻分压的方式，所述的敏感元件与电阻串联成为测量电路，在测量电路两端加上电压，电子控制单元通过模数转换器检测敏感元件两端的电压，根据电压得到敏感元件的温度；敏感元件的温度t1减去环境温度t2得到
△
t，根据
△
t得到氢气的浓度。
[0007]优选的，所述的热敏电阻是铂热电阻。
[0008]优选的，电子控制单元间歇性的检测氢气浓度，在相邻的两次检测氢气浓度之间，
电子控制单元处于低功耗状态或者电子控制单元处理其它车载装置的事务。
[0009]优选的，所述的电子控制单元通过CAN总线发送氢气浓度信息。
[0010]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术可以避免低温环境损坏氢气检测装置。在现有的技术方案中，开始工作时，直接给敏感元件通电，流经敏感元件的电流较大，让敏感元件的温度快速升高，超过了敏感元件表面氢气和氧气反应的最低温度，通过敏感元件表面的氢氧反应产生的热效应检测氢气浓度，但是在低于0℃的环境下停止工作时，水汽会在催化剂的表面凝结成冰，冰包裹了催化剂和敏感元件，再次开始工作时，敏感元件内部的电流使敏感元件温度快速上升，而敏感元件外部的冰层的温度仍然较低，敏感元件不能自由膨胀，冰和敏感元件之间的催化剂受到热应力，破坏了催化剂内部的微孔结构，导致催化剂性能永久性的下降。而本专利技术中，开始工作时，辅助加热元件从敏感元件外部加热，先消除冰层再加热敏感元件，使敏感元件温度t1高于0℃，避免了冰和敏感元件之间的催化剂受到热应力，保护了催化剂内部的微孔结构，延长了敏感元件的使用寿命。
[0011] 本专利技术更省电，在公知的技术中，通过电桥检测敏感元件的温度和电阻变化，计算出氢气的浓度，在测量过程中，敏感元件始终流过大电流，如MC106 型催化燃烧式气体传感器产品中，敏感元件的电流始终是150毫安，电压达到2.5V，功率达到0.375瓦。而本申请中，使用的电子控制单元检测敏感元件的电阻，检测时总电流只有几十毫安，这些电流主要是电子控制单元的工作电流，敏感元件内部的电流仅用来检测敏感元件的电阻，敏感元件内部的电流非常小，电子控制单元可以间歇性的工作，过一段时间测量一次，每次测量时，让电子控制单元工作几个毫秒，其余时间电子控制单元都在休眠中，可以将平均电流降到几毫安，达到省电的效果；也可以与其它车载装置共用电子控制单元，达到省电的效果。
[0012]本申请中，由电子控制单元直接输出浓度的数值，便于使用。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例中检测氢燃料汽车尾气中残余氢气的装置的整体结构图。
[0014]图2是本专利技术实施例中的敏感元件。
[0015]图3是本专利技术实施例中的敏感元件和辅助加热元件。
[0016]图4是传统的使用催化燃烧传感器的车载氢气检测装置的敏感元件周边电路图。
[0017]图5是本专利技术实施例中敏感元件与电阻串联成为测量电路的示意图。
[0018]图中，1. 电子控制单元，2.敏感元件，21. 催化剂，22. 热敏电阻，3. 辅助加热元件，4.环境温度数据，5.CAN总线。
实施方式
[0019]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0020]参考图1和图2，实施例中的一种检测氢燃料汽车尾气中残余氢气的装置，含有电子控制单元1和敏感元件2；待测气体流过所述的敏感元件2；所述的敏感元件表面有催化剂21，催化剂使氢气和氧气在敏感元件表面发生化学反应，使得敏感元件的温度上升。实施例中电子控制单元是单片机。
[0021]在图1的实施例中，一种检测氢燃料汽车尾气中残余氢气的装置中还含有辅助加热元件3；电子控制单元接收环境温度数据4，用辅助加热元件加热敏感元件。在实施例中，汽车上有环境温度检测模块，本申请的检测装置与其它车载设备共同使用环境温度检测模块，电子控制单元接受环境温度数据。
[0022]图2是实施例中的敏感元件，敏感元件内部是热敏电阻22；热敏电阻的电阻值随着温度而变化；通过热敏电阻的电阻值检测敏感元件的温度t1。在图2的实施例中，A和B是敏感元件的电路引线，AB之间的电阻值随着温度而变化，催化剂21在热敏电阻22表面形成多孔结构，氢和氧在多孔结构的表面发生催化燃烧反应，催化燃烧反应没有火焰，并且即便发生催化燃烧反应，多孔结构的电阻值仍然远远大于热敏电阻，敏感元件的电阻就是热敏电阻。热敏电阻选择的是PT1000，PT1000属于铂热电阻，具有体积小、功耗低、测量的温度范围广的优点，适合本申请。根据热敏电阻的电阻值得到温度数值是本领域公开的技术，使用PT1000测量温度是本领域公开的技术。催化剂使氢气和氧气在敏感元件表面发生化学反应，使得敏感元件的温度t1上升。
[0023]参考图3，实施例中的一种检测氢燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测氢燃料汽车尾气中残余氢气的装置，含有电子控制单元和敏感元件，待测气体流过所述的敏感元件；所述的敏感元件表面有催化剂，催化剂使氢气和氧气在敏感元件表面发生化学反应，使敏感元件的温度上升；其特征是：所述的装置含有辅助加热元件，电子控制单元接收环境温度数据；所述的敏感元件内部是热敏电阻；通过热敏电阻的电阻值得到敏感元件的温度t1；开始工作时，给辅助加热元件通电，使敏感元件的温度t1上升，等到敏感元件的温度t1超过了在敏感元件表面的催化作用下氢和氧反应的最低温度，并且t1超过0℃后，停止辅助加热，获取氢气浓度信息；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱向冰，卢萍，许子豪，朱俊峰，柏香虎，程芳芳，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：