一种车载氢气浓度检测系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种车载氢气浓度检测系统包括主控制芯片、以及与主控制芯片通讯连接的传感器模组、CAN网络通讯芯片和电源模块；传感器模组包括催化燃烧式氢浓度传感器和半导体式氢浓度传感器，传感器模组的输出信号由主控制芯片采集，在传感器模组和主控制芯片之间设有放大电路，主控芯片根据收到的催化燃烧式氢浓度传感器和半导体式氢浓度传感器的反馈信号解析对应的浓度，并由此分别控制两组传感器的供电使能；整车端远程监控模块可通过CAN网络通讯芯片唤醒电源模块使氢气浓度检测系统进入短时启动模式；电源模块与主控制芯片、传感器模组和CAN网络通讯芯片电连接。感器模组和CAN网络通讯芯片电连接。感器模组和CAN网络通讯芯片电连接。

【技术实现步骤摘要】
一种车载氢气浓度检测系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及氢能源领域，尤其涉及到一种车载氢气浓度检测系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]燃料电池汽车作为氢能源在交通领域的重要应用方向，近年得到了快速发展。整车氢安全是燃料电池汽车得以发展的基石，因此，需要一款车载氢浓度传感器，以保障燃料电池汽车的氢安全。
[0003]为了解决上述技术问题，专利号为202221290292.3的专利文件公开了一种车载氢安全监测系统，包括安全控制器，以及与所述安全控制器连接的热导式氢浓度传感器、碰撞传感器、红外加氢模块、压力传感器、温度传感器、氢瓶瓶阀及燃料电池主控制器；所述燃料电池主控制器与所述安全控制器通过CAN总线连接，所述热导式氢浓度传感器与所述安全控制器通过CAN总线、PWM或电连接。
[0004]上述专利方案采用热导式氢浓度传感器，其具有成本低，不需要定期维护更换，稳定可靠的优点。但是，热导式氢浓度传感器在气体检测中也存在检测精度差、灵敏度低、温漂大等缺陷，将其运用至氢燃料电池汽车中，其仍存在以下问题：
[0005]1)目前行业内的车载氢浓度传感器存在检测盲区，即无法探测低浓度(低于500ppm)氢泄漏，对于微量氢泄漏无法做到早发现、早预警、早干预。
[0006]2)整车电源关闭后，氢浓度传感器无法工作。一旦整车在停放时出现氢气泄漏，氢浓度传感器无法检测报警输出，存在一定安全隐患。
[0007]3)氢浓度传感器寿命无法保障。目前行业内氢浓度传感器只是作为信号采集发送装置，无相关保护装置。氢浓度传感器在高浓度氢环境中，会过早出现失效情况。
[0008]因此，有必要对这样上述结构进行改善，以克服以上缺陷。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种车载氢气浓度检测系统及其控制方法，旨在满足不同浓度段氢的高精度测量需求，满足全时域的氢浓度监测，满足长寿命的使用，保障氢能车辆的氢安全性。
[0010]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案实现的：
[0011]一种车载氢气浓度检测系统，包括主控制芯片、以及与所述主控制芯片通讯连接的传感器模组、CAN网络通讯芯片和电源模块；
[0012]所述传感器模组包括用于高浓度检测的催化燃烧式氢浓度传感器和用于低浓度检测的半导体式氢浓度传感器，传感器模组的输出信号由主控制芯片采集，在传感器模组和主控制芯片之间设有放大电路，主控芯片根据收到的催化燃烧式氢浓度传感器和半导体式氢浓度传感器的反馈信号解析对应的浓度，并由此分别控制两组传感器的供电使能；
[0013]所述CAN网络通讯芯片用于与远程监控模块通讯连接，远程监控模块通过其CAN网络通讯芯片向浓度检测系统发送唤醒信号，浓度检测系统中的CAN网络通讯芯片收到唤醒
信号后使能电源模块使其提供主控制芯片供电，主控制芯片得电开始工作，控制传感器模组进入短时启动模式；
[0014]所述电源模块与所述主控制芯片、传感器模组和CAN网络通讯芯片电连接。
[0015]一种车载氢气浓度检测系统的控制方法，包括如下步骤：
[0016]1)主控制芯片通电后，控制电源模块传感器模组供电，催化燃烧式氢浓度传感器和半导体式氢浓度传感器开始工作，进行气体的检测，并通过采样电路输出对应的电压值到主控制芯片；
[0017]2)主控制芯片将催化燃烧式氢浓度传感器发送的电压值转换成氢气浓度信号Y1，将半导体式氢浓度传感器发送的电压值转换成氢气浓度信号Y2；
[0018]3)当氢气浓度信号Y1小于1000ppm时，主控制芯片采用氢气浓度信号Y2作为基准值，处理后对外输出浓度信号；
[0019]4)当氢气浓度信号Y1大于等于1000ppm，主控制芯片采用Y1信号值作为基准值，处理后对外输出浓度信号；主控制芯片控制电源模块停止给半导体式氢浓度传感器供电，传感器模组进入催化燃烧式氢浓度传感器单独检测模式；当氢气浓度信号Y1小于1000ppm时，主控制芯片控制电源模块给半导体式氢浓度传感器供电，半导体式氢浓度传感器开始工作，主控制芯片采用氢气浓度信号Y2作为基准值，处理后对外输出浓度信号。
[0020]进一步的，所述电源模块包括常电单元和激活电单元；当汽车启动时，激活电为主控制芯片、传感器模组和CAN网络通讯芯片供电；当汽车熄火时，激活电断开，常电单元为主控制芯片、传感器模组和CAN网络通讯芯片供电，主控制芯片、传感器模组和CAN网络通讯芯片进入低功率模式，远程监控模块定时通过发送唤醒信号给主控制芯片，主控制芯片控制传感器模组进入短时启动模式；
[0021]在短时启动模式中，若传感器模组检测到的氢气浓度信号没有出现异常，则传感器模组在设定时长结束后进入休眠状态，等到下一次唤醒信号；若传感器模组检测到的氢气浓度信号出现异常，主控制芯片反馈异常值至远程监控模块进行报警处理，同时唤醒仪表中控平台，进行声光报警。
[0022]进一步的，所述主控制芯片内设有浓度阈值和时间阈值；
[0023]所述浓度阈值用于记录传感器模组的环境氢气浓度，浓度阈值分为三级，一级故障触发条件为氢浓度高于一级阈值5000ppm或氢浓度长时间高于800ppm且持续300s以上，其用于提示整车进行检修排查；二级报警的浓度阈值为10000ppm，其用于提示燃料电池系统关机，进行检修排查；三级报警的浓度阈值为20000ppm，其用于提示整车立即关机排查，故障锁存直至下一阶段恢复；
[0024]所述时间阈值用于分别记录传感器模组在不同浓度阈值下的工作总时间，当传感器模组在高于800ppm浓度下工作时间超过300s则报出一级故障，当传感器模组在一级浓度阈值下的工作总时间大于1h时，故障等级升级；当传感器模组在二级浓度阈值下的工作总时间大于0.5h时，故障等级升级；当传感器模组在三级浓度阈值下的工作总时间大于设定值时，主控制芯片控制电源模块停止给传感器模组供电，并记录传感器模组在断电时刻的浓度值及故障等级。
[0025]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0026]1.通过采用由催化燃烧式氢浓度传感器和半导体式氢浓度传感器构成的传感器
模组，催化燃烧式氢浓度传感器用于高浓度检测，半导体式氢浓度传感器用于低浓度检测，可解决现有车载氢浓度传感器存在的检测盲区问题。
[0027]2.设置有CAN网络通讯芯片，具备通讯网络唤醒能力，通过与整车端供电及控制的匹配，可以实现低功耗休眠与通讯网络唤醒，实时保障车辆的氢系统安全。
[0028]3.通过与整车控制单元联动，在保证安全的前提下，对传感器模组进行供电控制，避免因为传感器长时间工作在浸氢状态下提前失效，
附图说明
[0029]图1是本专利技术所述的车载氢气浓度检测系统的示意图。
[0030]图2是本专利技术所述的车载氢气浓度检测系统的内部示意图。
[0031]图3是本专利技术所述的车载氢气浓度检测系统的模块框图。
[0032]图4是本专利技术所述的车载氢气浓度检测系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载氢气浓度检测系统，其特征在于，包括主控制芯片、以及与所述主控制芯片通讯连接的传感器模组、CAN网络通讯芯片和电源模块；所述传感器模组包括用于高浓度检测的催化燃烧式氢浓度传感器和用于低浓度检测的半导体式氢浓度传感器，传感器模组的信号输出经过放大电路放大后连接至主控芯片的AD采样引脚，主控芯片根据收到的催化燃烧式氢浓度传感器和半导体式氢浓度传感器的反馈信号解析对应的浓度，并由此分别控制两组传感器的供电使能；所述CAN网络通讯芯片用于与远程监控模块通讯连接，远程监控模块通过其CAN网络通讯芯片向浓度检测系统发送唤醒信号，浓度检测系统中的CAN网络通讯芯片收到唤醒信号后使能电源模块使其提供主控制芯片供电，主控制芯片得电开始工作，控制传感器模组进入短时启动模式；所述电源模块与所述主控制芯片、传感器模组和CAN网络通讯芯片电连接。2.一种车载氢气浓度检测系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1)主控制芯片通电后，控制电源模块传感器模组供电，催化燃烧式氢浓度传感器和半导体式氢浓度传感器开始工作，进行气体的检测，并通过采样电路输出对应的电压值到主控制芯片；2)主控制芯片将催化燃烧式氢浓度传感器发送的电压值转换成氢气浓度信号Y1，将半导体式氢浓度传感器发送的电压值转换成氢气浓度信号Y2；3)当氢气浓度信号Y1小于1000ppm时，主控制芯片采用氢气浓度信号Y2作为基准值，处理后对外输出浓度信号；4)当氢气浓度信号Y1大于等于1000ppm，主控制芯片采用Y1信号值作为基准值，处理后对外输出浓度信号；主控制芯片控制电源模块停止给半导体式氢浓度传感器供电，传感器模组进入催化燃烧式氢浓度传感器单独检测模式；当氢气浓度信号Y1小于1000ppm时，主控制芯片控制电源模块给半导体式氢浓度传感器供电，半导体式氢浓度传感器开始工作，主控制芯片采用氢气浓度信号Y2作为基准值，处理后...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐煜，张乐，王惠荣，徐毅超，赵晓晓，
申请(专利权)人：上海舜华新能源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：