一种氢燃料汽车的加氢控制装置
技术领域
本实用涉及红外通信领域，更具体地说，涉及利用红外通信技术，实现氢燃料汽车加氢口与加氢站加氢枪进行数据通讯，保证氢燃料汽车能安全可靠准确完成加氢操作，为氢燃料汽车补给氢气。
背景技术
氢燃料电池汽车是最广为人知的氢能产业应用之一。氢作为汽车代用燃料具有良好的行进加速性、燃料适应性、低温起动性、超低排放性和全工况高效率等优点，并且其体积小容量大，没有污染，零排放。
根据汽车工程协会《节能与新能源汽车技术路线图》提出，到2030年，中国氢燃料电池汽车将超过百万辆，但是随着需求量的增加，和无线通讯技术的发展，如何有效的将无线通信技术应用到氢燃料电池汽车中，也是目前改研发领域所要克服的技术难点。
实用新型内容
本实用要解决的技术问题在于，为了实现氢燃料汽车加氢口与加氢枪的信息传输，提供一种氢燃料汽车的加氢控制装置，保证氢燃料汽车加氢过程顺利进行。
本实用解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种氢燃料汽车的加氢控制装置，所述加氢控制装置安装在氢燃料汽车的加氢口处，所述加氢控制装置内设有中央控制模块、红外收发模块、编码解码模块和CAN传输模块；所述中央控制模块分别连接编码解码模块和CAN传输模块，所述编码解码模块连接到红外收发模块；其中：
所述CAN传输模块，用于接收并传输由氢控制管理器传输的数据到中央控制模块；所述氢控制管理器设于储氢瓶上，用于监测储氢瓶内剩余的氢气量及氢气浓度压力值；所述储氢瓶设于燃料汽车内，且靠近加氢口的位置；
所述中央控制模块，用于将接收到数据转换为二进制信号，并进一步传输到编码解码模块；
所述编码解码模块，用于根据接收到的二进制信号，驱动红外收发模块进入工作模式；
所述红外收发模块，用于在处于工作模式时，将氢控制管理器监测到的加氢信息以光信号的形式，发射到加氢枪，由加氢枪进一步将信息反馈到加氢装置，通过加氢装置上设有的显示屏对其进行实时显示；其中，操作员根据显示屏上的提示信息，在选择相应的加氢量后，操作加氢装置为燃料汽车加氢。
进一步的，所述编码解码模块包括红外调制模块，所述红外调制模块一端连接到中央控制模块，另一端连接到红外收发模块；其中：
所述红外调制模块，用于采用脉冲调制的方法，将接收到的二进制信号调制成红外探测信号，其中，生成的红外探测信号将进一步传输到红外收发模块。
进一步的，所述红外收发模块包括红外发射装置和信号发送模块；所述信号发送模块一端连接到红外调制模块，另一端连接到红外发射装置；其中：
所述信号发送模块，用于对接收到的红外探测信号进行放大和滤波处理，并驱动所述红外发射装置将处理后的红外探测信号以光信号的形式发射到氢瓶。
进一步的，所述编码解码模块采用TIR1000IPSR芯片；所述中央控制模块采用MC9S08DZ60处理器；所述红外收发模块低功耗的FIR器件TFDU4301 芯片；其中：
利用将MC9S08DZ60的UART口与TIR1000IPSR的串口相连进行通信；
TIR1000IPSR的工作频率为16倍的系统时钟，其输出口直接连接到 TFDU4301的控制器串口，驱动红外收发模块进入到工作模式；
47Ω限流电阻一端连接到供电接口端，另一端连接到TFDU4301的电源引脚，通过供电接口对TFDU4301由进行供电；
所述红外收发模块还包括用于发射红外光线的发光二极管，所述发光二极管一端通过4.7K电阻连接到TFDU4301的IREDA引脚，由TFDU4301对其进行控制，另一端连接到电源；电容C17和C18均一端连接到TFDU4301的 VCC引脚，另一端接地，所述电容C17和C18为滤波电容，其对电路中产生的高频尖峰信号进行滤波处理，进一步保证了电路的稳定运行。
进一步的，所述中央控制模块连接到云服务器，通过所述云服务器将所述中央控制模块生成的加氢控制信息进行保存与更新。
进一步的，所述加氢装置和加氢枪之间的连通通路内设有电磁阀，当电磁阀打开时，加氢装置处于供氢状态；当电磁阀关闭时，加氢装置处于非工作状态。
进一步的，所述中央控制模块连接到电磁阀，根据计算得到当前氢瓶内剩余的氢气供应量和氢气浓度压力值，以及加氢装置的供氢速度，来控制电磁阀的开启和关闭时间。
本实用公开的一种氢燃料汽车的加氢控制装置，利用红外通信作为无连接导线传输方式，提高了整个装置的安全性和数据传输效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用作进一步说明，附图中：
图1是本实用实施例1红外通信装置系统结构图；
图2是本实用实施例1红外通信装置中红外收发模块与编码解码模块系统连接结构图；
图3是本实用实施例2实现自动化加氢操作效果图；
图4是红外收发模块的电路示意图。
具体实施方式
为了对本实用的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用的具体实施方式。
实施例1：
请参考图1，其为本实用实施例1红外通信装置系统结构图，所述加氢控制装置安装在氢燃料汽车的加氢口处；
该装置中包括了中央控制模块L1、编码解码模块L2、红外收发模块L3、 CAN传输模块L4，其中：
本实施例中，采用电源模块L5用于为整个加氢控制装置进行供电，所述电源模块L5连接到中央控制模块L1；本实施例中，所述电源模块采用 TPS5430-Q1 DCDC电源管理芯片，TPS5430-Q1是一种高输出电流PWM转换器，其中，集成了低电阻高侧N沟道MOSFET和高性能电压误差放大器，使得在TPS5430-Q1的作用下，可以在瞬态条件下提供紧密的电压调节精度，确保给系统提供稳定电源电压。
所述CAN传输模块L4用于接收并传输由氢控制管理器传输的数据到中央控制模块L1；所述氢控制管理器设于储氢瓶上，用于监测储氢瓶内剩余的氢气量及氢气浓度压力值；所述储氢瓶设于燃料汽车内，且靠近加氢口的位置。
所述中央控制模块L1分别连接到编码解码模块L2和CAN传输模块L4，用于将接收到的数据处理成二进制信号，并将所述二进制信号进一步传输到编码解码模块；本实施例中，所述中央控制模块采用MC9S08DZ60处理器，具有ADC、ACMPx、MSCAN、SCIx、SPI、IIC、TPMx和RTC外围设备丰富的资源。
所述编码解码模块L2的另一端连接到所述红外收发模块L3，用于根据接收到的二进制信号，驱动红外收发模块L3进入工作模式；本实施例中，所述编码解码模块采用TIR1000IPSR芯片；其中，TIR1000IPSR是一个8管脚的芯片，利用MC9S08DZ60的UART口与TIR1000IPSR的串口相连进行通信，其工作频率为16倍的系统时钟，其输出口连接到红外收发模块，驱动红外收发模块进入到工作模式。
所述红外收发模块L3用于在处于工作模式时，将氢控制管理器监测到的加氢数据以光信号的形式，发射到加氢枪，由加氢枪将其进一步反馈到加氢装置，由设于加氢装置上的显示屏进行实时的显示；本实施例中，所述红外收发模块采用Vishay生产的低功耗FIR器件TFDU4301，其最高传输速率达到 4Mbit/s；TFDU4301的电路图可见图4，其中：
47Ω限流电阻一端连接到VDD5V电源端，另一端连接到TFDU4301的 VCC电源引脚6；由5V的VCC电源对TFDU4301进行供电；
用于发射红外光线的发光二极管，其一端通过4.7K电阻连接到TFDU4301 的IREDA引脚，由TFDU4301对发光二极管进行控制，另一端连接到VDD5V 电源端；
电容C17和C18均一端连接到TFDU4301的VCC引脚6，另一端接地 DGND，所述电容C17和C18为滤波电容，其对产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用，进一步保证了电路的稳定运行。
请参考图2，其为本实用实施例1红外通信装置中红外收发模块与编码解码模块系统连接结构图，本实施例中，所述红外收发模块L3包括红外发射装置L31和信号接收模块L32；所述编码解码模块L2包括红外调制模块L21，其中，所述红外调制模块L21一端连接到中央控制模块L1，另一端分别连接到信号发射模块L31；上述每个模块的功能作用分别为：
所述红外调制模块L21用于采用脉冲调制的方法，将接收到的控制信号调制成红外探测信号，其中，生成的红外探测信号将进一步传输到信号发送模块L31；所述信号发送模块L31连接到红外发射装置L32用于对接收到的红外探测信号进行放大和滤波处理，并驱动所述红外发射装置L32将处理后的红外探测信号以光信号的形式发射到氢瓶。
结合图1和图2所示的结构图，现对加氢控制装置的工作流程，进行具体的说明：
在操作员采用加氢装置为氢燃料汽车内的氢瓶进行加氢的过程中，由于当前氢瓶内的氢气剩余量和氢气浓度压力值等氢气信息都是未知的，此时首先设于储氢瓶上的氢控制管理器监测当前瓶内的剩余的供氢量和氢气浓度压力值；其中，所述氢控制管理器监测到的数据经由CAN通讯模块L4传输到中央控制模块；所述中央控制模块L1根据接收到的数据生成二进制信号，并将所述二进制信号进一步传输红外调制模块L21，由红外调制模块L21采用脉冲调制的方法将将接收到的二进制信号调制成为红外探测信号；由红外调制模块L21 调制而成的红外探测信号将进一步传输到信号发送模块L31，当信号发送模块L31在接收到红外探测信号后，驱动红外发光二极管L32，将所述红外探测信号作为光信号发射到加氢枪，由加氢枪将信息进一步反馈到加氢装置，由设于加氢装置上的显示屏幕，进行实时显示；其中，所述红外探测信号即为氢控制管理器监测到的加氢信息。
本实施例中，生成的加氢控制信息，可根据实际需求进行调整，例如该信息可以为“当前车内剩余供氢量为90毫升”，而操作加氢装置的操作员，则根据当前在屏幕上显示的信息，在选择相应的加氢量后，操作加氢枪为燃料汽车进行加氢。
故信号的传输过程为：
氢控制管理器生成监测信号，所述监测信号进一步通过CAN通讯模块L4 传输到中央控制模块L1，由中央控制模块L1生成二进制信号，生成的二进制信号经由红外调制模块L21调制成红外探测信号，生成的红外探测信号在由发光二极管L32将其转变为光信号后，发射到加氢枪。
实施例2：
请参考图3，其为本实用实施例2在实现自动化加氢效果下的，系统结构图，与实施例1的区别在于，加氢枪与加氢装置间设有一个电磁阀，当开启电磁阀的时候，加氢装置与加氢枪连通，加氢装置内的气体进一步流通都加氢枪，通过加氢枪来为车内的氢瓶加氢，当前加氢装置处于工作状态；在关闭电磁阀的时候，加氢装置与加氢枪之间的连通通道关闭，当前加氢装置内的气体不能流通到加氢枪，当前加氢装置处于非工作状态。
而要实现自动化加氢效果，本实施例中，考虑将该电磁阀连接到中央控制模块，由中央控制模块，在相应的判决条件下，控制电磁阀的开启和关闭；其中，实现自动化加氢的具体操作为：当中央控制模块判断根据接收到的二进制信号，判断当前需要加氢的时候，一方面预先设定一个开启时间，在到达开启时间后，控制并开启电磁阀，例如该模块内设置的开启时间为“2分钟”，则代表在两分钟后将开启电磁阀，另一方面，所述中央模块将当前设定的开启时间信息通过加氢枪，由加氢枪将信息反馈到加氢装置，通过显示屏来显示开启电磁阀的时间信息，如提醒操作员在“2分钟”后将开始为汽车加氢，操作员在得到到该信息后，则提前将加氢枪放与加氢口处，等待中央控制器在到达开启时间后，通过加氢装置为燃料汽车加氢。但是还存在另外一个问题，就是电磁阀的开启时间控制，若是加氢时间过长则会导致氢气泄露，加氢时间过短，则不能满足客户的需求，因此在当前的应用场景下，还需要考虑控制电磁阀开启或关闭的加氢控制时间；
基于上述情况，本实施例中，由中央控制模块根据加氢装置的供氢速度来设定加氢时间指标，通过预设的加氢时间指标，来控制电磁阀的开启时间，当到达设定的加氢时间之后，则关闭电磁阀；例如：当车内剩余供氢量为90毫升的时候，判断当前需10分钟才能将车内的氢瓶加满气，那么当前中央控制器控制电磁阀的开启时间即为10分钟，在到达10分钟后，则关闭电磁阀，由此实现了，在车内供氢量不足的情况下，实现自动化供氢的智能化操作的应用场景。
作为一个优选的实施例，所述中央控制模块连接到云服务器，通过所述云服务器将所述中央控制模块生成的加氢控制信息进行保存与更新。用户通过连接到云服务器，即可查询到当前车内氢气的剩余量。
上面结合附图对本实用的实施例进行了描述，但是本实用并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用的启示下，在不脱离本实用宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用的保护之内。
