CN210139779U - 一种燃料电池汽车供氢系统管理装置 - Google Patents

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马天才
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徐博
刘广辉
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Abstract

本实用新型涉及一种燃料电池汽车供氢系统管理装置，包括CPU电路、电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，CPU电路分别连接电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，电源电路连接隔离电源电路，瓶阀驱动电路和模拟量输入电路均连接隔离电源电路，还包括加速度传感器电路，该加速度传感器电路分别连接CPU电路和隔离电源电路。与现有技术相比，本实用新型能够对汽车行驶过程中的加速度进行检测和监控，当加速度瞬间超过设定的范围后，及时控制氢管路控制系统关闭氢瓶阀门，保证整车安全。

Description

一种燃料电池汽车供氢系统管理装置
技术领域
本实用新型涉及燃料电池汽车安全管理领域，尤其是涉及一种燃料电池汽车供氢系统管理装置。
背景技术
氢管路控制系统(Hydrogen control unit)是对燃料电池加氢、供氢、和氢置换进行管理控制的系统，主要有高压储氢瓶，减压阀、加氢口、氢管理控制器、氢瓶温度传感器(NTC)，氢气压力传感器，氢气浓度传感器、供氢管路和执行机构(氢瓶电磁阀)等部件构成，另外HCU与燃料电池控制系统控制器(FCU)进行通讯，整车启动形式后，HCU根据整车控制系统需求，控制氢瓶阀的开关和氢管路阀的开启或关闭，向燃料电池供氢。汽车行驶过程初中，HCU不断检测氢瓶温度，氢气浓度，供氢管路压力并反馈给燃料电池控制系统控制器(FCU)，当氢瓶温度、压力、浓度超过正常范围后，HCU进入报错状态，控制器迅速向系统发出指令，关闭氢瓶阀，并将系统状态反馈给整车控制器，以化解危险，保证整车安全。但是，当燃料电池汽车发生突发性撞击时，现有的HCU无法对供氢进行及时地切断，容易发生二次爆炸，造成严重的危害。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池汽车供氢系统管理装置，实现对氢管路控制系统的控制。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种燃料电池汽车供氢系统管理装置，包括CPU电路、电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，所述的CPU电路分别连接电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，所述的电源电路连接隔离电源电路，所述的瓶阀驱动电路和模拟量输入电路均连接隔离电源电路，还包括加速度传感器电路，该加速度传感器电路分别连接CPU电路和隔离电源电路。
进一步地，所述的模拟量输入电路还连接温度传感器、压力传感器和氢气浓度传感器中的一个或多个。
进一步地，所述的加速度传感器电路采用ADI的ADXL345芯片。
进一步地，所述的CPU电路采用NXP的MC9S08DZ60处理器。
进一步地，所述的电源电路采用TPS5430-Q1DCDC电源管理芯片。
进一步地，所述的隔离电源电路采用ADI的ADUM5201W电源隔离芯片。
进一步地，所述的瓶阀驱动电路采用英飞凌的TLE6232GP芯片。
进一步地，所述的CAN通讯电路采用NXP的PCA82C250芯片的CAN收发器。
进一步地，所述的模拟量输入电路采用ADI的AD8628芯片。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型能够对汽车行驶过程中的加速度进行检测和监控，一旦汽车发生碰撞，加速度瞬间超过设定的范围后，及时控制氢管路控制系统关闭氢瓶阀门，同时，将系统状态反馈给整车控制器，以化解危险，保证整车安全。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型CPU电路示意图；
图3为本实用新型电源电路示意图；
图4为本实用新型CAN通讯电路示意图；
图5为本实用新型模拟量输入电路示意图；
图6为本实用新型瓶阀驱动电路示意图；
图7为本实用新型加速度传感器电路示意图。
附图标记：1、CPU电路，2、电源电路，3、隔离电源电路，4、瓶阀驱动电路，5、CAN通讯电路，6、模拟量输入电路，7、加速度传感器电路，8、温度传感器，9、压力传感器，10、氢气浓度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例提供了一种燃料电池汽车供氢系统管理装置，包括CPU电路1、电源电路2、隔离电源电路3、瓶阀驱动电路5、CAN通讯电路6、模拟量输入电路4和加速度传感器电路7。CPU电路1分别连接电源电路2、隔离电源电路32、瓶阀驱动电路5、CAN通讯电路6、模拟量输入电路4和加速度传感器电路7。电源电路2连接隔离电源电路3。加速度传感器电路7、瓶阀驱动电路5和模拟量输入电路4均连接隔离电源电路32。
模拟量输入电路4用于连接储氢瓶中的温度传感器8、压力传感器9和氢气浓度传感器10。瓶阀驱动电路5用于控制储氢瓶的电磁阀口。CAN通讯电路6用于连接燃料电池汽车的车辆控制系统。
如图2所示，CPU电路采用NXP的MC9S08DZ60处理器，该处理器为8位HCS08中央处理器、60KB Flash、4KB RAM支持超低功耗模式，具有ADC、ACMPx、MSCAN、SCIx、SPI、IIC、TPMx、RTC等多种接口，可以连接丰富的外围设备满足装置的要求。
如图3所示，电源电路采用TPS5430-Q1DCDC电源管理芯片，TPS5430-Q1是一种高输出电流PWM转换器，集成低电阻高侧N沟道MOSFET，包含高性能电压误差放大器可以在瞬态条件下提供紧密的电压调节精度，欠压锁定(UVLO)电路以防止启动，直到输入电压达到5.5V，其他功能包括有源高启动，过电流限制，过电压保护(OVP)，以及热关断，输出端加330Uf坦电容具有高温性能好，滤高频谐波性能好等优点，确保给装置提供稳定电源电压。
如图4所示，CAN通讯电路采用ADI的ADUM5201W电源隔离芯片给CAN收发器供电，CAN收发器采用NXP的PCA82C250芯片驱动CAN控制器与物理总线间的接口，提供对总线的差动发送和接收功能，同时该CAN收发器在CAN通讯接口增加CAN通讯静电保护芯片，可有效增强对外界电磁骚扰敏感程度，减少对元器件的损坏。
如图5所示，模拟量输入电路采用ADI的AD8628芯片，具有超低失调漂移和电流偏执特性，具有轨到轨输入和输出摆幅及低噪声特性，此电路还具有根据采集对象灵活配置的优点。选择贴R73，R74不贴，可采集NTC热敏电阻型传感器信号；选择贴R74，R73不贴，可采集电压或电流型传感器信号，适用于各类传感器。
如图6所示，瓶阀驱动电路采用英飞凌的TLE6232GP芯片，这是一款六通道SPI低边电源开关，有输出电流可达到6A,满足市场大部分阀体开启电流要求。16位SPI控制，具有过温、过压、浪涌保护，输出端加4.7Nf电容滤波及二极管续流具有保护驱动芯片的作用。
如图7所示，加速度传感器电路采用ADI的ADXL345芯片。ADXL345是一款小而薄的超低功耗3轴加速度计，分辨率最高13位，测量范围达±16g。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI接口与CPU电路通信，ADXL345可以测量车辆发生碰撞冲击导致的动态加速度。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种燃料电池汽车供氢系统管理装置，包括CPU电路、电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，所述的CPU电路分别连接电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，所述的电源电路连接隔离电源电路，所述的瓶阀驱动电路和模拟量输入电路均连接隔离电源电路，其特征在于，还包括加速度传感器电路，该加速度传感器电路分别连接CPU电路和隔离电源电路。
2.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的模拟量输入电路还连接温度传感器、压力传感器和氢气浓度传感器中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的加速度传感器电路采用ADI的ADXL345芯片。
4.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的CPU电路采用NXP的MC9S08DZ60处理器。
5.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的电源电路采用TPS5430-Q1 DCDC电源管理芯片。
6.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的隔离电源电路采用ADI的ADUM5201W电源隔离芯片。
7.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的瓶阀驱动电路采用英飞凌的TLE6232GP芯片。
8.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的CAN通讯电路采用NXP的PCA82C250芯片的CAN收发器。
9.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的模拟量输入电路采用ADI的AD8628芯片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112298087A (zh) * 2020-11-24 2021-02-02 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种氢燃料电池汽车碰撞安全控制系统和方法

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