电子式压力表的制作方法

本实用新型属于汽车用仪表技术领域，更具体地，涉及一种电子式压力表，用于燃料电池汽车的高压压力监测。

背景技术：

燃料电池汽车以氢气为燃料，由氢气和氧通过燃料电池产生电能，这一过程不仅具有极高的能量利用效率，而且排放物只有水，对环境没有任何污染。但是，一种新能源系统要得到推广和应用，其安全性是人们应该首先关心的问题。由于氢气本身的特性，如泄露性、爆炸性、氢脆等现象，而使得车载氢气系统存在着一定的安全隐患。

氢气压力仪表主要用于判断气瓶中剩余的氢气量，保证车辆的正常行驶，当压力低于某值时可以提示驾驶员加注氢气。传统机械式压力仪表的接线方式如图1所示，现阶段氢燃料电池汽车所用监控气瓶压力的仪表为机械式仪表，其物理串接在单向阀与限流阀中间，管路与管路间连接通过快速接头进行拧合，但物理连接的不锈钢管件车辆在长期行驶过程中长时间振动，由于氢气的分子量较低，会形成氢泄露。因此对车载氢系统而言减少非必要的管路连接极为重要，亟需寻找一种能减少管路连接的用于燃料电池汽车的高压压力监测仪表。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种电子式压力表，其目的在于通过设置一种电子式高压压力监测仪表解决现有机械式压力仪表的接线方式复杂易造成氢泄露的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种电子式压力表，包括：数码管显示表盘，处理器；

所述处理器包括：主控模块、通信模块、电子显示模块、第一信号调理模块、第二信号调理模块；

所述第一信号调理模块的输出端连接所述主控模块的第一输入端，所述第一信号调理模块具有气压传感器连接端口；

所述主控模块的第一输出端连接所述第二信号调理模块的输入端，所述第二信号调理模块用于输出模拟量信号和/或数字量信号；

所述主控模块与所述通信模块交互连接，所述通信模块与所述电子显示模块交互连接。

优选地，所述处理器还包括电源模块，所述电源模块的输出端连接所述主控模块的第二输入端，所述电源模块的输入电压为9V～36V。

优选地，所述电源模块为稳压芯片。

优选地，所述电子显示模块包括第一量程显示模块和/或第二量程显示模块。

优选地，所述处理器还包括分别与所述主控模块交互连接的存储芯片和时钟芯片。

优选地，所述处理器还包括分别与所述主控模块的第二输出端与第三输出端分别连接的报警模块和数字IO模块。

优选地，所述数码管显示表盘是液晶或LCD屏。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本实用新型提出了一种新的电子式压力表用于燃料电池汽车的高压压力监测，电子式压力表实现了精准的数字化显示。

本实用新型提出的这种电子式压力表无需串接在管路中，可减少管路接头处因老化振动带来的氢泄露风险，且仅需与通用的车载氢系统中的高压压力传感器连接，无需额外增加成本，与原机械式仪表在氢系统的布局上明显更加安全、稳定、可靠。

附图说明

图1是传统机械式压力仪表的接线方式示意图；

图2是电子式压力表的接线方式示意图；

图3是电子式压力表的数码管显示表盘示意图；

图4是电子式压力表的液晶或LCD屏显示示意图；

图5是电子式压力表用于燃料电池汽车的高压压力监测的工作原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型提供了一种电子式压力表，如图2所示，所述电子式压力表与车载氢系统中的高压压力传感器连接。

电子式压力表包括：数码管显示表盘，处理器。

电子式压力表处理器包括:主控模块、通信模块、电子显示模块、第一信号调理模块、第二信号调理模块；电子式压力表处理器用于与气源压力变送器连接，用来检测气瓶中的压力。

所述第一信号调理模块的输出端连接主控模块的第一输入端，第一信号调理模块具有气压传感器连接端口，该端口用于与气源压力变送器中的气压传感器连接。

所述主控模块的第一输出端连接第二信号调理模块的输入端，第二信号调理模块用于输出模拟量信号和/或数字量信号。

所述主控模块与通信模块交互连接，通信模块与电子显示模块交互连接。

所述主控模块通常为微控制单元(MCU)，其为此电子式压力表的核心，第一信号调理模块将气压传感器通常为高压压力传感器输出的电压或电流信号通过信号调理滤波，便于MCU识别和读取该压力值。

MCU读取的氢气压力值经过第二信号调理模块后以PWM脉波形式进行输出数字量或模拟量。

模拟量/数字量信号输出也可同时输出，根据上位机接受数据的类型选择模拟或数字进行连接，上位机接受到该数据信息后经过解析将该值发送给驾驶室仪表进行显示。

电子式压力表中电子显示模块显示的数据来源于MCU采集压力传感器数据，经过模数转换后，将处理好的数据按照屏幕显示格式编码，此过程在MCU内部完成，通过通信模块以并行通信形式将数据发送给LCD屏或LED数码管进行显示。

传统机械式仪表要做到无油、高压强情况下气密性良好，且灵敏度极佳工艺难度较大，且机械式仪表通常是串接在单向阀和限流阀管路中间，但由于车辆长时间行驶振动等因素，因氢气质量较轻接头处往往存在氢泄露的风险。而本实用新型提出的监测仪表为电子式压力表，无需串接在管路中，可减少管路接头处因老化振动带来的氢泄露风险，且仅需与通用的车载氢系统中的气压传感器连接，无需额外增加成本，与原机械式仪表在氢系统的布局上明显更加安全、稳定、可靠。

所述电子压力表处理器还包括电源模块，电源模块的输出端连接主控模块的第二输入端，电源模块的输入电压为9V～36V。

电源模块为稳压芯片，通常为LM2596HVS-5.0芯片或LM2596HVS-3.3芯片，其输出电压分别为5.0V或3.3V。

此种电源模块可将乘用车或商用车所提供供电用的12VDC或24VDC电源降压至MCU模块所需的5.0V或3.3VDC，满足IC工作电压需求，使此种电子式压力表适用范围更广，乘用车或商用车均可使用。

所述电子压力表处理器的电子显示模块包括第一量程显示模块和/或第二量程显示模块；其中，第一量程显示模块为0～60MPa，第二量程显示模块为0～90MPa，且仅当主控模块采集的检测压力大于35MPa时通过通信模块启用第二量程显示模块。

设计为双量程对应分别使用35MPa的气瓶和70MPa的气瓶，当氢气气瓶选用35MPa时，启用第一量程显示模块，当氢气气瓶选用70MPa时，启用第二量程显示模块，如图3～4所示，此种双量程仪表可进一步通过仪表盘上内外圈分别表示第一量程显示模块的数据和第二量程显示模块的数据。

一款表可兼容两个平台的氢气压力显示，此种双量程压力监测仪表的硬件电路部分和机械外壳部分可以做到相统一，而传统的机械式仪表需分两次开发，从而降低了产品成本，适用范围更广。

其中，第二信号调理模块输出的模拟量信号为第一电压范围0～5V、第二电压范围0～10V、或第一电流信号4～20mA中一种；第二信号调理模块输出的数字量信号电压幅值为5V、12V或24V中的一种。

多种电流或电压输出范围兼容乘用车或商用车多个平台。

所述电子压力表处理器还包括分别与主控模块交互连接的存储芯片和时钟芯片。

存储芯片、时钟芯片用于MCU存放数据和程序用，也便于即使车辆长时间放置也能准确显示压力。

传统的机械式仪表中瓶口阀关闭后，残存在不锈钢管内的高压氢气会逃逸，车辆长时间放置机械式仪表有可能读压力值为0MPa的可能，但本实用新型的电子式监测仪表有存储芯片，因此具备记忆存储功能，可以通过程序上的处理让仪表很准确的显示压力，其精度也要远高于机械式仪表。

所述电子压力表处理器的通信模块与主控模块以CAN通信形式串行通信连接；通信模块中采用串行通信形式进行主、从设备信息交互用，车载通信形式通常为CAN。

所述电子压力表处理器还包括分别与主控模块的第二输出端与第三输出端分别连接的报警模块和数字IO模块；报警模块可用于提醒驾乘人员，车辆发生了氢泄露事故或气瓶压力高或气瓶氢气不足需要加氢，可进一步根据不同级别做不同信息告警；数字IO模块用于紧急工况下关断氢系统的如瓶口阀等的其他相关辅件。

本实用新型的电子式压力表用于燃料电池汽车的高压压力监测，如应用于氢气压力监测，其工作原理如图5所示；具体工作过程如下：

电子式压力表的第一信号调理模块端口连接气压传感器，电子式压力表内通信模块交互连接上位机，上位机可以是整车控制器(HCU)、燃料电池发动机控制器(FCU)或氢系统管理控制器(VCU)中的一种。

气压传感器采集氢气压力数据，输出到第一信号调理模块，第一信号调理模块将气压传感器输出的电压或电流信号通过信号调理滤波，然后输出到主控模块。

主控模块即MCU识别信号并读取氢气压力值后，可通过第一输出端输出到第二调理模块，第二调理模块将氢气压力值经过信号调理电路放大成标准的电压信号或电流信号然后根据上位机可读取的数据类型分别选择输出模拟量信号和/或数字量信号；

主控模块读取氢气压力值后，通过通信模块以并行通信形式将数据发送到电子显示模块，同时可根据氢气压力值判断并控制报警模块和数字IO模块以预设的方式运作，如预设压力值达到某一阈值，报警模块闪烁响起且数字IO模块控制紧急排空装置启动，从而提醒用户并降低氢气浓度，过程中主控模块可以串行通信形式与上位机实现信息交互。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。