CN206223664U - 氢气浓度检测装置及具有其的车辆 - Google Patents

氢气浓度检测装置及具有其的车辆 Download PDF

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Abstract

本实用新型提出了一种氢气浓度检测装置及具有其的车辆，其中，装置包括：氢气浓度采集装置，氢气浓度采集装置设置在车辆的待检测区域的上部，氢气浓度采集装置包括至少两个氢气浓度传感器；氢气浓度监测装置，氢气浓度监测装置与氢气浓度采集装置相连，以根据至少两个氢气浓度传感器采集到的氢气浓度信号确定氢气浓度采集装置是否故障。该检测装置不但可以检测氢气浓度值，而且可以检测氢气浓度采集装置是否故障，提高了检测的精确性和可靠性，有效保证车辆的安全性，简单易实现。

Description

氢气浓度检测装置及具有其的车辆
技术领域
本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种氢气浓度检测装置及具有其的车辆。
背景技术
相关技术中，燃料电池汽车都采用独立的氢气浓度传感器，以检测氢气浓度，其中，检测原理一般为氧化物电阻法或者热催化法。具体地，将氢气浓度传感器安装在需要检测的区域的最高点，并连接好电源线和信号线，从而由燃料电池控制器对氢气浓度传感器进行采样，以解析出氢气浓度值。
然而，相关技术中的检测方法单一，导致无法有效避免传感器失效的风险，不但无法保证检测的精确性和可靠性，而且无法有效保证车辆的安全性，存在一定隐患，有待改进。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本实用新型的一个目的在于提出一种氢气浓度检测装置，该装置可以提高检测的精确性和可靠性，简单易实现。
本实用新型的另一个目的在于提出一种车辆。
为达到上述目的，本实用新型一方面提出了一种氢气浓度检测装置，包括：氢气浓度采集装置，所述氢气浓度采集装置设置在车辆的待检测区域的上部，所述氢气浓度采集装置包括至少两个氢气浓度传感器；氢气浓度监测装置，所述氢气浓度监测装置与所述氢气浓度采集装置相连，以根据所述至少两个氢气浓度传感器采集到的氢气浓度信号确定所述氢气浓度采集装置是否故障。
根据本实用新型的氢气浓度检测装置，氢气浓度采集装置包括多个氢气浓度传感器，从而不但可以确定氢气浓度，而且可以根据采集到的氢气浓度信号确定氢气浓度采集装置是否故障，避免传感器失效的风险，以及提高了检测的精确性和可靠性，有效保证车辆的安全性，简单易实现。
可选地，所述至少两个氢气浓度传感器可以相同。
可选地，所述至少两个氢气浓度传感器分为两对，每对包括两个相同的氢气浓度传感器。
进一步地，其中，一对中的两个相同的氢气浓度传感器为热导传感器和/或光学传感器。
进一步地，还包括：报警器，所述报警器与所述氢气浓度监测装置相连，以在所述氢气浓度监测装置确定出所述氢气浓度采集装置存在故障时进行报警，以及在所述氢气浓度监测装置确定出所述氢气浓度值未达标时进行报警。
进一步地，所述报警器可以为扬声器。
另外，还包括：温度传感器，所述温度传感器与所述氢气浓度监测装置相连，以便所述氢气浓度监测装置根据所述车辆的待检测区域的温度修正所述氢气浓度值。
进一步地，所述氢气浓度监测装置包括：获取单元，用于获取所述至少两个氢气浓度传感器采集到的氢气浓度信号；控制器，用于判断所述至少两个氢气浓度传感器采集到的氢气浓度信号之间的差值是否大于预设阈值，并且当所述差值大于所述预设阈值时，确定所述氢气浓度采集装置故障。
为达到上述目的，本实用新型另一方面提出了一种车辆，其包括上述的氢气浓度检测装置。该车辆的氢气浓度采集装置包括多个氢气浓度传感器，从而不但可以确定氢气浓度，而且可以根据采集到的氢气浓度信号确定氢气浓度采集装置是否故障，避免传感器失效的风险，以及提高了检测的精确性和可靠性，有效保证车辆的安全性，简单易实现。
可选地，车辆可以为电动汽车或者混合动力汽车。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本实用新型一个实施例的氢气浓度检测装置的结构示意图；
图2为根据本实用新型一个实施例的氢气浓度检测点示意图；
图3为根据本实用新型一个具体实施例的氢气浓度检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
下面在描述根据本实用新型实施例提出的氢气浓度检测装置及具有其的车辆之前，先来简单描述一下准确检测氢气浓度的重要性。
燃料电池电动汽车使用高压储氢瓶存储氢气，以作为燃料电池堆的燃料。因为常温常压下，氢气是一种易燃易爆的气体，尤其是氢气纯度不高的情况下(要求氢气浓度＜25ppm)，所以需要对氢气浓度进行检测，避免发生氢气的泄漏引发燃烧或爆炸事故。然而，又因为氢气具有无色透明、无臭无味，密度小的特性，所以氢气泄漏无法被人体感知，必须使用专用的检测装置。
相关技术中，现有方式在一个检测点只安装一个氢气浓度传感器，检测单一，缺少校验装置，并且无法判断传感器是否失效，以及只提供一种氢气浓度检测方式，对氢气浓度的检测误差大。
另外，现有的氢气浓度检测方法使用燃料电池控制器来对氢气浓度传感器进行供电和信号采样及信号解析。然是，因为各厂家开发的燃料电池控制器硬件和软件存在差异的原因和设计人员对氢气浓度传感器性能理解的不同，导致最终解析出来的氢气浓度信号在精度和反应时间及误报率上都无法发挥出传感器本身的设计能力，存在一定缺陷。
本实用新型正是基于上述问题，而提出了一种氢气浓度检测装置和一种车辆。
下面参照附图描述根据本实用新型实施例提出的氢气浓度检测装置及具有其的车辆，首先将参照附图描述根据本实用新型实施例提出的氢气浓度检测装置。
图1是本实用新型一个实施例的氢气浓度检测装置的结构示意图。
如图1所示，该氢气浓度检测装置10包括：氢气浓度采集装置100和氢气浓度监测装置200。
其中，如图2所示，氢气浓度采集装置100设置在车辆的待检测区域的上部，如密闭空间的最高点作为氢气浓度检测点，其中，氢气浓度采集装置100包括至少两个氢气浓度传感器(如氢气浓度传感器101和氢气浓度传感器102所示)。氢气浓度监测装置200与氢气浓度采集装置100相连，以根据至少两个氢气浓度传感器采集到的氢气浓度信号确定氢气浓度采集装置100是否故障。本实用新型实施例的检测装置10不但可以检测氢气浓度值，而且可以检测氢气浓度采集装置100是否故障，提高了检测的精确性和可靠性，有效保证车辆的安全性，简单易实现。
可选地，在本实用新型的一个实施例中，至少两个氢气浓度传感器可以相同。
可以理解的是，可以设置多个相同类型的氢气浓度传感器，如每种氢气浓度传感器均采用2个，可以作失效检验检测(下面会进行详细描述)，从而有效解决了单一浓度传感器引起的无法有效判断传感器是否失效，造成的维保难，检修频次高的缺陷。
可选地，在本实用新型的一个实施例中，至少两个氢气浓度传感器分为两对，每对包括两个相同的氢气浓度传感器。
需要说明的是，每对可以包括两个相同的氢气浓度传感器，并且不同对中的氢气浓度传感器可以不同，从而不但可以检测氢气浓度值，而且可以检测氢气浓度采集装置是否故障，提高了检测的精确性和可靠性。
可以理解的是，根据不同的氢气浓度检测原理，可以定制开发适配汽车级要求的氢气浓度传感器，并根据燃料电池汽车的氢气安全要求，匹配集成几种氢气浓度传感器，以达到报警的目的，可以实现多角度监控燃料电池汽车的氢气安全。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，其中，一对中的两个相同的氢气浓度传感器可以为热导传感器(热导传感器1和热导传感器2所示)和/或光学传感器(如光学传感器1和光学传感器2所示)。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，氢气浓度监测装置包括：获取单元和控制器。具体地，获取单元用于获取至少两个氢气浓度传感器采集到的氢气浓度信号。控制器用于判断至少两个氢气浓度传感器采集到的氢气浓度信号之间的差值是否大于预设阈值，并且当差值大于预设阈值时，确定氢气浓度采集装置故障，即差值>一定值，确定氢气浓度采集装置故障。需要说明的是，预设阈值可以根据实际情况进行设置。
可以理解的是，在每个检测点可以集成光学和热导两种氢气浓度传感器，这两种传感器的浓度检测范围精度高，＜±0.2％。热导传感器可以对He、Ar、CO、CH4等有交叉敏感的特性，但是热导传感器无中毒特性，而光学传感器无交叉敏感特性，但是对SO2，H2S有中毒特性。因此，可以利用这两种高精度氢气浓度传感器在交叉敏感特性和对其它气体的中毒特性上的互补，提高对氢气浓度检测的精确性。
也就是说，采用多个同类型传感器同时采样，可以用于检测传感器是否故障如失效，而且采用不同类型传感器同时采样，可以对采样结果精度进行优化。
可选地，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，氢气浓度采集装置可以为多个，在此不作具体限制。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型实施例的检测装置10还包括：报警器。
其中，报警器与氢气浓度监测装置200相连，以在氢气浓度监测装置200确定出氢气浓度采集装置100存在故障时进行报警，以及在氢气浓度监测装置200确定出氢气浓度值未达标时进行报警。
可以理解的是，在每个检测点，如集成两个同型号同类型的氢气浓度传感器。氢气浓度监测装置200解析两个传感器分别上报的氢气浓度数值，并进行误差分析，一旦误差超标，则通过报警器发出传感器失效报警。另外，当检测到传感器供电、信号采样、信号解析、报警阈值设置、传感器参数标定、传感器故障等故障情况时，也可以通过报警器发出报警，在此不作具体赘述。报警阈值可以根据实际情况进行设置。
进一步地，在本实用新型的一个实施例中，报警器可以为扬声器，从而对驾驶员进行声音提醒，达到及时报警的目的。
另外，在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，本实用新型实施例的检测装置10还包括：温度传感器(如温度传感器3所示)。其中，温度传感器与氢气浓度监测装置200相连，以便氢气浓度监测装置200根据车辆的待检测区域的温度修正氢气浓度值。
举例而言，首先氢气浓度的检测点可以选择半密闭或者密闭空间的最高点位置，其次氢气浓度检测装置10如由4个氢气浓度传感器集成的氢气浓度采集装置100和一个氢气浓度监测装置200组成。每个传感器集成面板可以装配有两个光学传感器和两个热导传感器。通过供电线束和信号线束与氢气浓度监测装置200连接。其中，氢气浓度监测装置200可以提供稳定的符合传感器要求的电源，并且采样传感器布置区域的温度，提供氢气浓度传感器的温度补偿，而且可以实时采样两个光学传感器和两个热导传感器的信号，从而利用两个相同类型传感器信号比较，以作传感器失效故障报警，且利用不同类型传感器采样数值的校验，减小氢气浓度检测的误差，以及可以根据使用要求设置不同的氢气浓度报警值，且可以自动校准。
需要说明的是，本实用新型提出的氢气浓度检测装置并不限定于氢气浓度传感器的数值和类型。氢气浓度传感器的数值和类型越多，则意味着检测更加可靠，但是检测装置结构比较复杂，因此，根据氢气浓度传感器的数值和类型要求不同，氢气浓度传感器的数值和类型可以根据实际情况进行设置。
根据本实用新型的氢气浓度检测装置，氢气浓度采集装置包括多个氢气浓度传感器，利用一个氢气浓度监测装置加多个氢气浓度传感器的树状结构，实现氢气浓度的多点采样，集中上报，并且通过多个相同类型传感器信号比较，可以作传感器失效故障报警，而且通过不同类型传感器采样数值进行校验，可以减小氢气浓度检测的误差，从而不但可以确定氢气浓度，而且可以根据采集到的氢气浓度信号确定氢气浓度采集装置是否故障，避免传感器失效的风险，以及提高了检测的精确性和可靠性，有效保证车辆的安全性，简单易实现。
此外，本实用新型的实施例还提出了一种，该车辆包括上述的氢气浓度检测装置。该车辆由于具有了上述的氢气浓度检测装置，氢气浓度采集装置包括多个氢气浓度传感器，利用一个氢气浓度监测装置加多个氢气浓度传感器的树状结构，实现氢气浓度的多点采样，集中上报，并且通过多个相同类型传感器信号比较，可以作传感器失效故障报警，而且通过不同类型传感器采样数值进行校验，可以减小氢气浓度检测的误差，从而不但可以确定氢气浓度，而且可以根据采集到的氢气浓度信号确定氢气浓度采集装置是否故障，避免传感器失效的风险，以及提高了检测的精确性和可靠性，有效保证车辆的安全性，简单易实现。
其中，在本实用新型的实施例中，车辆可以为电动汽车或者混合动力汽车。
另外，根据本实用新型实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种氢气浓度检测装置，其特征在于，包括：
氢气浓度采集装置，所述氢气浓度采集装置设置在车辆的待检测区域的上部，所述氢气浓度采集装置包括至少两个氢气浓度传感器；
氢气浓度监测装置，所述氢气浓度监测装置与所述氢气浓度采集装置相连，以根据所述至少两个氢气浓度传感器采集到的氢气浓度信号确定所述氢气浓度采集装置是否故障。
2.根据权利要求1所述的氢气浓度检测装置，其特征在于，所述至少两个氢气浓度传感器相同。
3.根据权利要求1所述的氢气浓度检测装置，其特征在于，所述至少两个氢气浓度传感器分为两对，每对包括两个相同的氢气浓度传感器。
4.根据权利要求3所述的氢气浓度检测装置，其特征在于，其中，一对中的两个相同的氢气浓度传感器均为热导传感器或光学传感器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的氢气浓度检测装置，其特征在于，还包括：
报警器，所述报警器与所述氢气浓度监测装置相连，以在所述氢气浓度监测装置确定出所述氢气浓度采集装置存在故障时进行报警，以及在所述氢气浓度监测装置确定出所述氢气浓度值未达标时进行报警。
6.根据权利要求5所述的氢气浓度检测装置，其特征在于，所述报警器为扬声器。
7.根据权利要求1-4任一项所述的氢气浓度检测装置，其特征在于，还包括：
温度传感器，所述温度传感器与所述氢气浓度监测装置相连，以便所述氢气浓度监测装置根据所述车辆的待检测区域的温度修正所述氢气浓度值。
8.根据权利要求1所述的氢气浓度检测装置，其特征在于，所述氢气浓度监测装置包括：
获取单元，用于获取所述至少两个氢气浓度传感器采集到的氢气浓度信号；
控制器，用于判断所述至少两个氢气浓度传感器采集到的氢气浓度信号之间的差值是否大于预设阈值，并且当所述差值大于所述预设阈值时，确定所述氢气浓度采集装置故障。
9.一种车辆，其特征在于，包括：根据权利要求1-8任一项所述的氢气浓度检测装置。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车辆为电动汽车或者混合动力汽车。
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