一种燃料电池氢气泄露检测报警装置的制作方法

本实用新型属于燃料电池泄露检测报警技术领域，具体涉及一种燃料电池氢气泄露检测报警装置。

背景技术：

氢燃料汽车(fcv)正处于加速发展的时期，越来越多的氢燃料汽车将投入使用，但由于氢气分子的超活跃性能，导致在安全方面，存在如储氢罐泄漏，加氢时泄漏，碰撞时泄漏的可能，这些都可能导致因泄漏，以至于氢气在密封环境堆积发生爆炸，往往氢燃料汽车上缺乏独立的氢气浓度检测装置。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种燃料电池氢气泄露检测报警装置，用于解决燃料电池出现氢气泄露，不能第一时间接收到泄露报警信息的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种燃料电池氢气泄露检测报警装置，包括壳体和设置在所述壳体内部的单片机，以及与所述单片机相连的探测器、电源转换模块、声光报警器、电源输出模块和ntc检测模块，所述探测器用于检测空气中氢气浓度，所述电源转换模块设置在所述壳体内部用于将外部不稳定电源转化为稳定的5v电源，所述ntc检测模块设置在所述壳体内部用于对所述探测器输出信号进行温度补偿克服温度漂移，所述单片机设置在所述壳体内部与所述电源输出模块和声光报警器连接，用于将所述探测器采集的信号进行处理并控制所述声光报警器和电源输出模块报警信号的输出。

进一步地，所述探测器包括相互连接的氢气传感器和精密放大电路模块。

进一步地，还包括设置在所述壳体内部且与所述单片机相连的can控制收发器，用于与外部设备的can总线连接交换数据。

进一步地，还包括设置在所述壳体内部且与所述单片机相连的433m无线模块，用于实现与外部设备无线数据信号的收发。

进一步地，所述电源输出模块设置在所述壳体内部且包括低电平输出电路和高电平输出电路，用于输出高低电平报警信号给外部电路。

进一步地，所述声光报警器包括蜂鸣器和指示灯，所述蜂鸣器与指示灯分别与所述单片机相连。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型可以通过can总线与外部设备连接，实现数据交互，也可以通过无线模块与外部设备连接实现无线化数据交互，方便可靠，降低了故障率；

2、本实用新型连接有电源转换模块，可以将外部输入的18-36v不稳定的电压转换为内部使用的5v电源信号；

3、蜂鸣器和指示灯能够第一时间提供声光报警信号，提醒司乘人员；

4、内置独立单片机芯片，不依赖整车控制系统进行判断控制；

5、本实用新型均采用车规级别的芯片和元器件，具有可靠性高、抗干扰性强。

6、本实用新型设置有ntc检测模块，能够克服环境温度对测量范围和工作精度的影响，实现在不同环境温度下，系统都能够准确测量环境中氢气浓度，实现整个系统工作的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施例所述的系统框图；

图2为本实用新型具体实施例所述的单片机的电路原理图；

图3为本实用新型具体实施例所述的氢气传感器的侧视图和俯视图；

图4为本实用新型具体实施例所述的报警装置的三视图；

图5为本实用新型具体实施例所述的精密放大电路模块的电路图；

图6为本实用新型具体实施例所述的ntc检测模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本申请中，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。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。

实施例

如图1所示，本实用新型所提供的一种燃料电池氢气泄露检测报警装置，以下简称报警装置，包括壳体和设置在壳体内部的单片机，以及与单片机相连的探测器、电源转换模块、声光报警器、电源输出模块和ntc检测模块，探测器包括相互连接的氢气传感器和精密放大电路模块，其中，氢气传感器采用电化学型氢气传感器，具体型号为ze07-h2-a，用于检测空气中氢气浓度，精密放大电路模块设置在壳体内部且与单片机相连，其中，氢气传感器透气口外部设置有一张防水透气膜，减少外部粉尘、颗粒物的影响，将接收到的氢气浓度信号转变成电流信号，其中电流大小与氢气浓度信号成正比并遵循法拉第定律；如图5所示，精密放大电路模块为一个二级运放电路，对氢气传感器输入的电信号进行转换和放大，电路中设计了一颗型号为mmbfj176的mos管，能够有效地放大传感器给出的na级电流，实现信号的采集，同时消除电化学型氢气传感器不供电时产生的极化现象，实现上电快速自检；电源转换模块设置在壳体内部其芯片型号为xl1509-5.0e1，其中最大电流为2a，最大工作电压为45v，电源转换模块内部输入电路串联有二极管，起到防电源接反的保护功能，该电源转换模块用于将外部不稳定的18-36v电源转化为稳定的5v电源，该5v电源供整个报警装置使用，为了防止5v电源输出异常，损坏探测器的主控芯片和精密的氢气传感器、放大电路，在5v电源输出端还并联了一个小功率的tvs，其型号为smaj5.0a，功率400w，用于钳制输出异常；ntc检测模块设置在壳体内部，采用一个ntc热敏电阻采集传感器周围的温度对传感器输出信号提供一个随环境温度而变化的偏移量进行温度补偿克服温度漂移,其中ntc热敏电阻型号为mf58-103f-3950，具体电路如图6所示，通过软件的查表法查询得到当前环境温度，实现在不同环境温度下，传感器的输出偏移都能得到ntc热敏电阻的温度补偿，确保探测器的工作温度范围的广度，实现整个系统工作的稳定性，单片机设置在壳体内部，与电源输出模块和声光报警器连接，用于将探测器采集的信号进行处理并控制声光报警器和电源输出模块报警信号的输出，其中单片机采用st32位arm芯片，本实施例中单片机具体采用型号为st32f030c8t6，电源输出模块包括低电平输出电路和高电平输出电路，接收到氢气浓度电信号后对信息进行处理，控制电源输出模块输出高低压报警信号给外部电路。

进一步地，还包括与单片机相连的can控制收发器，can控制收发器设置于壳体内部，具体型号为mcp2515，该can控制收发器完全支持canv2.0b技术规范，能够发送和接收标准和扩展数据帧以及远程帧，实现与外部设备的can总线连接交换数据，信息传递和共享更加实时、可靠、高效。

进一步地，还包括与单片机相连的433m无线模块，433m无线模块设置于壳体内部，具体型号为srf4432，通过spi高速总线控制，接收灵敏度最高为-121dbm，发射功率最大+20dbm，实现与外部设备的无线收发数据信号，信息传输可以通过无线传播，减少硬线连接，提高可靠性和安全性，减少故障率。

进一步地，声光报警器包括蜂鸣器和指示灯，蜂鸣器设置在壳体内部与单片机连接，指示灯设置在壳体表面与单片机连接，当氢气传感器检测到氢气时，即接收到氢气泄露信号后，能够迅速通过单片机控制指示灯闪烁和蜂鸣器响声报警，方便驾乘人员快速发现问题，采取紧急措施。

具体工作流程，将本申请所述的报警装置在靠近燃料电池加氢口、氢瓶、燃料电池发动机进气口等易泄漏位置安装，通过电化学型氢气传感器检测空气中的氢气浓度，再通过ntc温度检测模块对氢气传感器输出的电信号进行温度偏移补偿，再通过精密放大电路将补偿后的电信号放大，在通过单片机处理该放大信号，最后单片机控制指示灯和蜂鸣器报警，同时控制电源输出模块通过接插件对外输出高低压电平信号。整个系统结构清晰，成本较低，能够实时有效的检测氢燃料电池客车氢气泄漏的情况，及时向驾乘人员报警，保障驾乘人员的生命安全。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。