一种车用氢气探测器控制电路及装置的制作方法

专利2025-06-10  60


本发明涉及氢气探测器,尤其涉及一种车用氢气探测器控制电路及装置。


背景技术:

1、随着新能源汽车技术的快速发展,电池技术与电动汽车的普及速度也在加快。在电动汽车的安全检测系统中,氢气探测传感器用于电池包内部(若电池包发生热失控且产生高浓度氢气)、加氢站、制氢等场景的氢气检测。由于氢气分子体积小,容易逸出且具有易燃易爆的特性,因此需要及时发现和处理潜在的安全风险,提升电动汽车的安全性能。

2、当前用于车辆中的氢气探测模块,探测原理是基于催化和电化学,热导抗干扰性能较差,使用寿命较短,且大都采用低压供电,应用于商务车乘用车或者卡车系统时适配性较低。


技术实现思路

1、下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

2、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种车用氢气探测器控制电路及装置。

3、为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:一种车用氢气探测器控制电路,包括:

4、电源供电电路、主控芯片电路、气敏芯片采集电路、补偿电路和信号通讯电路;

5、所述电源供电电路和所述主控芯片电路电性连接,所述电源供电电路包括接口电路、输入保护电路、调节转换电路,所述电源供电电路用于调节电路输入信号;

6、所述主控芯片电路和所述电源供电电路电性连接,所述主控芯片电路用于接收检测信号和补偿信号,计算气体浓度;

7、所述气敏芯片采集电路和所述主控芯片电路电性连接,所述气敏芯片采集电路包括第一探测电路和第二探测电路,所述气敏芯片采集电路用于采集测试参数;

8、所述补偿电路和所述主控芯片电路电性连接,所述补偿电路用于采集补偿数值;

9、所述信号通讯电路和所述主控芯片电路电性连接,所述信号通讯电路用于接收气体浓度数据。

10、作为上述技术方案的进一步描述,所述接口电路包括电源接口jp2、测试接口jp4、输出接口jp5和jp6,所述接口电路连接所述输入保护电路,所述输入保护电路包括并联的防反接保护二极管d1、输入端保护二极管d2、输入端滤波电容c2与电容c3和输出端滤波电容c22和电容c25,所述输入保护电路连接调节转换电路。

11、作为上述技术方案的进一步描述,所述调节转换电路包括电平转换芯片u0,所述电平转换芯片u0的1脚连接有电容c15,所述电平转换芯片u0的4脚连接有电阻r6,所述电平转换芯片u0的6脚连接有电阻r7,所述电阻r7连接有电容c19,所述电平转换芯片u0的5脚连接有电阻r20,所述电阻r20连接有电阻r21,所述电平转换芯片u0的8脚连接有电感l1,所述电阻r21和所述电感l1连接输出端滤波电容c22和电容c25,所述电阻r21和所述电感l1输出端连接纹波电流转换芯片u1。

12、作为上述技术方案的进一步描述,所述主控芯片电路包括控制芯片ic3,所述控制芯片ic3与气敏芯片采集电路和补偿电路电性连接,所述控制芯片ic3用于接收采集电路和补偿电路信号,计算气体浓度,输出浓度数据。

13、作为上述技术方案的进一步描述,所述第一探测电路包括惠斯通电桥电路,所述惠斯通电桥电路包括第一气敏芯片us1、电阻r2、电阻r4和电阻r12,所述惠斯通电桥电路的左臂为电阻r2和电阻r4,所述惠斯通电桥电路的右臂为电阻第一气敏芯片us1和电阻r12所述第一气敏芯片us1用于采集热导信号。

14、作为上述技术方案的进一步描述,所述惠斯通电桥电路连接有差分放大电路,所述差分放大电路包括电阻r14、电阻r15、电阻r13、电阻r18和运算放大器tsv9,所述电阻r14和电阻r4连接,所述电阻r15和第一气敏芯片us1连接,所述电阻r15连接运算放大器tsv9的2脚,所述电阻r13连接运算放大器tsv9的2脚和1脚,所述电阻r14连接运算放大器tsv9的3脚。

15、作为上述技术方案的进一步描述,所述第二探测电路包括第二气敏芯片s1,所述第二气敏芯片s1和所述补偿电路电性连接,所述第二气敏芯片s1用于检测气体浓度。

16、作为上述技术方案的进一步描述,所述补偿电路包括温湿度传感器ic6,所述温湿度传感器ic6的1脚连接有电阻r17,所述温湿度传感器ic6的2脚连接有电阻r19,所述温湿度传感器ic6的3脚连接有电容c9。

17、作为上述技术方案的进一步描述,所述信号通讯电路包括接口芯片u2,所述接口芯片u2连接有输出端滤波电容c5、电容c12和电容c12,所述电容c5连接有电阻r9,所述电阻r9连接有输出保护电路,所述输出保护电路包括并联的二极管d3和二极管d4。

18、一种车用氢气探测器控制装置,其特征在于,包括设置有上述任一项所述的控制电路的电路板,还包括:传感器壳体,所述电路板设置于所述传感器壳体内部腔体,所述传感器壳体顶部设置有连接器,所述传感器壳体一端设置有固定夹,所述传感器壳体一侧设置有透过膜。

19、本发明具有如下有益效果:

20、本发明通过设计电源供电电路,对传感器电路进行电平转换和滤波保护,可以让氢气探测器适配较大范围的电压供电;通过设置主控芯片电路、气敏芯片采集电路和补偿电路,采集热导芯片的电阻值,最后加上温湿度补偿,计算出空气中氢气的浓度并通过信号通讯电路传输到车辆控制系统中,采样时不会发生化学反应,有效提升了传感器的、抗干扰性和使用寿命。



技术特征:

1.一种车用氢气探测器控制电路,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种车用氢气探测器控制电路,其特征在于,所述接口电路包括电源接口jp2、测试接口jp4、输出接口jp5和jp6,所述接口电路连接所述输入保护电路,所述输入保护电路包括并联的防反接保护二极管d1、输入端保护二极管d2、输入端滤波电容c2与电容c3和输出端滤波电容c22和电容c25,所述输入保护电路连接调节转换电路。

3.根据权利要求2所述的一种车用氢气探测器控制电路,其特征在于,所述调节转换电路包括电平转换芯片u0,所述电平转换芯片u0的1脚连接有电容c15,所述电平转换芯片u0的4脚连接有电阻r6,所述电平转换芯片u0的6脚连接有电阻r7,所述电阻r7连接有电容c19,所述电平转换芯片u0的5脚连接有电阻r20,所述电阻r20连接有电阻r21,所述电平转换芯片u0的8脚连接有电感l1,所述电阻r21和所述电感l1连接输出端滤波电容c22和电容c25,所述电阻r21和所述电感l1输出端连接纹波电流转换芯片u1。

4.根据权利要求1所述的一种车用氢气探测器控制电路,其特征在于,所述主控芯片电路(20)包括控制芯片ic3,所述控制芯片ic3与气敏芯片采集电路(30)和补偿电路(40)电性连接,所述控制芯片ic3用于接收采集电路和补偿电路(40)信号,计算气体浓度,输出浓度数据。

5.根据权利要求1所述的一种车用氢气探测器控制电路,其特征在于,所述第一探测电路(31)包括惠斯通电桥电路,所述惠斯通电桥电路包括第一气敏芯片us1、电阻r2、电阻r4和电阻r12,所述惠斯通电桥电路的左臂为电阻r2和电阻r4,所述惠斯通电桥电路的右臂为电阻第一气敏芯片us1和电阻r12所述第一气敏芯片us1用于采集热导信号。

6.根据权利要求5所述的一种车用氢气探测器控制电路,其特征在于,所述惠斯通电桥电路连接有差分放大电路,所述差分放大电路包括电阻r14、电阻r15、电阻r13、电阻r18和运算放大器tsv9,所述电阻r14和电阻r4连接,所述电阻r15和第一气敏芯片us1连接,所述电阻r15连接运算放大器tsv9的2脚,所述电阻r13连接运算放大器tsv9的2脚和1脚,所述电阻r14连接运算放大器tsv9的3脚。

7.根据权利要求1所述的一种车用氢气探测器控制电路,其特征在于,所述第二探测电路(32)包括第二气敏芯片s1,所述第二气敏芯片s1和所述补偿电路(40)电性连接,所述第二气敏芯片s1用于检测气体浓度。

8.根据权利要求1所述的一种车用氢气探测器控制电路,其特征在于,所述补偿电路(40)包括温湿度传感器ic6,所述温湿度传感器ic6的1脚连接有电阻r17,所述温湿度传感器ic6的2脚连接有电阻r19,所述温湿度传感器ic6的3脚连接有电容c9。

9.根据权利要求1所述的一种车用氢气探测器控制电路,其特征在于,所述信号通讯电路(50)包括接口芯片u2,所述接口芯片u2连接有输出端滤波电容c5、电容c12和电容c12,所述电容c5连接有电阻r9,所述电阻r9连接有输出保护电路,所述输出保护电路包括并联的二极管d3和二极管d4。

10.一种车用氢气探测器控制装置,其特征在于,包括设置有权利要求1-9任一项所述的控制电路的电路板(1),还包括:传感器壳体(2),所述电路板(1)设置于所述传感器壳体(2)内部腔体,所述传感器壳体(2)顶部设置有连接器(3),所述传感器壳体(2)一端设置有固定夹(4),所述传感器壳体(2)一侧设置有透过膜(5)。


技术总结
本发明公开了一种车用氢气探测器控制电路及装置,包括:电源供电电路、主控芯片电路、气敏芯片采集电路、补偿电路和信号通讯电路,电源供电电路包括接口电路、输入保护电路、调节转换电路,气敏芯片采集电路包括第一探测电路和第二探测电路,气敏芯片采集电路用于采集测试参数。本发明,通过设计电源供电电路,对传感器电路进行电平转换和滤波保护,可以让氢气探测器适配较大范围的电压供电;通过设置主控芯片电路、气敏芯片采集电路和补偿电路,采集热导芯片的电阻值,最后加上温湿度补偿,计算出空气中氢气的浓度并通过信号通讯电路传输到车辆控制系统中,采样时不会发生化学反应,有效提升了传感器的、抗干扰性和使用寿命。

技术研发人员:崔木棉,许大年,查仲方
受保护的技术使用者:艾知传感器(上海)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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