使用玻璃纤维的光学燃料加注通信架构

摘要

本发明涉及使用玻璃纤维的光学燃料加注通信架构。具体地，描述了一种用于在存储罐和加油站之间进行通信的通信接口。所述通信接口的一个实施例包括：控制单元；包括IR-LED的光发送器，该光发送器直接集成到所述控制单元中或者安装到所述控制单元上；以及光学前端，所述光学前端光学地连接到所述光发送器。

权利要求

1.一种用于在车辆的存储罐和加油站之间进行通信的通信接口，包括：车辆发动机控制单元；

包括IR-LED的光发送器，所述光发送器直接集成到所述车辆发动机控制单元中或者安装在所述车辆发动机控制单元上；以及光学前端，所述光学前端光学地连接到所述光发送器。

2.根据权利要求1所述的通信接口，其中，所述光学前端使用玻璃纤维光学地连接到所述光发送器。

3.根据权利要求2所述的通信接口，其中，存在多于一根的玻璃纤维。

4.根据权利要求2所述的通信接口，其中，所述玻璃纤维是偏振的。

5.根据权利要求1所述的通信接口，其中，所述光发送器还包括可见光LED。

6.根据权利要求1所述的通信接口，其中，所述光学前端包括透镜。

7.一种用于在车辆和加油站之间进行通信的通信接口，包括：车辆发动机控制单元；

包括IR-LED的光发送器，所述光发送器直接集成到所述车辆发动机控制单元中或者安装在所述车辆发动机控制单元上；以及光学前端，所述光学前端使用玻璃纤维光学地连接到所述光发送器。

8.根据权利要求7所述的通信接口，其中，存在多于一根的玻璃纤维。

9.根据权利要求7所述的通信接口，其中，所述玻璃纤维是偏振的。

10.根据权利要求7所述的通信接口，其中，所述光发送器还包括可见光LED。

11.根据权利要求7所述的通信接口，其中，所述光学前端包括透镜。

说明书

使用玻璃纤维的光学燃料加注通信架构

技术领域

[0001] 本发明一般涉及对压缩气罐的燃料添加，具体而言，涉及用于对压缩气罐的燃料添加进行控制的方法和设备。

背景技术

[0002] 典型地，驾驶员在加油站对车辆进行燃料添加。氢动力车辆具有在加油站和车辆之间的限定的红外通信协议。这是基于红外信号的单向通信（车辆至加油站）（SAE J 2601，SAE J 2799）。与车辆控制器通信的红外（IR）LED和RDI控制器与接受器相邻安装。也可以安装额外的LED，用于显示关于燃料加注过程的状态的信息。

[0003] 图1显示了车辆10和加油站15之间标准通信接口。车辆发动机控制单元（ECU）20具有至RDI控制器30的电连接，所述RDI控制器30与燃料加注喷嘴被连接到的所述接受器相邻安装，典型地朝向车辆的后部。用于电连接25的布线电气配线具有四根至五根单独的导线，例如，用于电源、地、使能管脚、通信等。导线的数目根据被使用的特定系统而变化。RDI-控制器30具有至光学前端40的电连接35，所述光学前端40安装在所述接受器周围。IR-LED 45和可见状态LED 50被位于光学前端40中。可见光LED 50给驾驶员显示了燃料加注/车辆的状态。电连接35具有例如四根单独的导线。来自IR-LED 45的信号由燃料加注喷嘴55接收，燃料加注喷嘴55是加油站15的一部分。

[0004] 包括IR-LED和状态LED的光学前端具有低的可靠性。贴近所述接受器所致的高温变化和高的温度梯度导致了有关二极管的高的热应力。并且还可能发生冷凝，从而导致腐蚀并减小接触阻抗。另外，由热膨胀所导致的机械应力可能折断二极管的触点。此外，独立的RDI控制器需要CAN节点，由此增加了不期望的总线流量。

发明内容

[0005] 本发明的一个方面是一种用于在存储罐和加油站（或燃料加注站）之间进行通信的通信接口。所述通信接口的一个实施例包括：控制单元；包括IR-LED的光发送器，所述光发送器直接集成到所述控制单元中或者安装在所述控制单元上；以及光学前端，所述光学前端光学地连接到所述光发送器。

[0006] 本发明的另一个方面是一种用于在车辆和加油站之间进行通信的通信接口。所述通信接口的一个实施例包括：车辆发动机控制单元；包括IR-LED的光发送器，所述光发送器直接集成到所述车辆发动机控制单元中或者安装在所述车辆发动机控制单元上；以及光学前端，所述光学前端使用玻璃纤维光学地连接到所述光发送器。

[0007] 本发明还包括以下方案：

[0008] 1. 一种用于在存储罐和加油站之间进行通信的通信接口，包括：

[0009] 控制单元；

[0010] 包括IR-LED的光发送器，所述光发送器直接集成到所述控制单元中或者安装在所述控制单元上；以及

[0011] 光学前端，所述光学前端光学地连接到所述光发送器。

[0012] 2. 根据方案1所述的通信接口，其中，所述光学前端使用玻璃纤维光学地连接到所述光发送器。

[0013] 3. 根据方案2所述的通信接口，其中，存在多于一根的玻璃纤维。

[0014] 4. 根据方案2所述的通信接口，其中，所述玻璃纤维是偏振的。

[0015] 5. 根据方案1所述的通信接口，其中，所述光发送器还包括可见光LED。

[0016] 6. 根据方案1所述的通信接口，其中，所述光学前端包括透镜。

[0017] 7. 根据方案1所述的通信接口，其中，所述存储罐位于车辆中，并且其中所述控制单元是车辆发动机控制单元。

[0018] 8. 一种用于在车辆和加油站之间进行通信的通信接口，包括：

[0019] 车辆发动机控制单元；

[0020] 包括IR-LED的光发送器，所述光发送器直接集成到所述车辆发动机控制单元中或者安装在所述车辆发动机控制单元上；以及

[0021] 光学前端，所述光学前端使用玻璃纤维光学地连接到所述光发送器。

[0022] 9. 根据方案8所述的通信接口，其中，存在多于一根的玻璃纤维。

[0023] 10. 根据方案8所述的通信接口，其中，所述玻璃纤维是偏振的。

[0024] 11. 根据方案8所述的通信接口，其中，所述光发送器还包括可见光LED。

[0025] 12. 根据方案8所述的通信接口，其中，所述光学前端包括透镜。

附图说明

[0026] 图1是车辆和加油站之间的通信接口的标准配置的图示；

[0027] 图2是根据本发明的、车辆和加油站之间的通信接口的一个实施例的图示。

具体实施方式

[0028] 尽管以下的详述为了容易讨论而指的是车辆的氢气燃料添加，但是本领域的普通技术人员将认识到，可以使用其他的压缩气体，以及其他的燃料添加应用。

[0029] 改进的通信接口将IR LED和可任选的可见光LED集成到现有的车辆控制模块中。这允许车辆控制器的处理器对定位在光发送器内的IR LED和可见光LED进行控制。使用光学连接来将IR LED和可见光LED连接到位于罐腔部的接受器（receptacle）处的光学前端。

[0030] 改进的通信接口比传统的通信接口更安全，这是因为在与接受器相邻的地方不存在可能导致火花的电气部件。此外，不存在电磁兼容性问题，这是因为没有导电电线的缘故。而且，因为在与接受器相邻的地方没有灯泡或LED，所以减小了热应力。所述灯泡和LED不影响玻璃纤维，从而导致了更高的可靠性。

[0031] 改进的通信接口还可以减少成本。不需要额外的车辆控制器，这是因为所述接口被集成到现有的车辆控制器中。该集成消除了对额外CAN节点的需求，这减小了总线流量并且降低了成本。使用一根或者两根玻璃纤维来代替采用了四至五根导线的两个电气配线，从而进一步降低了成本。更少的部件也减少了维护成本。

[0032] 图2显示了改进的通信接口的一个实施例。光发送器80可以直接集成到现有的车辆ECU 85中，或者光发送器80可以与车辆ECU 85相邻安装。当光发送器80被直接集成到车辆ECU 85中时，额外的RDI-控制器的处理器不是必需的。IR LED和可见光LED可以直接连接到车辆ECU 85的功率输出管脚。可替代地，具有IR LED和可见光LED的简单功率驱动器电路可以连接到车辆ECU 85的数字输出。如果光发送器80与车辆ECU 85相邻安装且没有集成到车辆ECU中，则其没有处理器。对燃料加注通信而言，不需要高的控制器性能，这减小了主车辆ECU功能性的性能降低。

[0033] IR LED90和可见状态LED 95安置在光发送器80中。可以存在一个或者多个IR LED90，并且可任选地可以存在一个或者多个可见光LED 95。在光发送器80和光学前端105之间存在光学连接100。来自IR LED 90的信号通过光学连接100被发送到光学前端105，以及被发送到燃料加注喷嘴110并且由燃料加注喷嘴110接收。来自可见光LED 95的光则通过光学连接被发送到光学前端，在光学前端处所述光可以被用户观察到。光学前端包括透镜等等，如本领域中普通技术人员所知道的那样，使得来自IR LED的信号可以被发送到燃料加注喷嘴，并且来自可见光LED的可见光可以被看到。光学前端与燃料加注喷嘴光学接触。

[0034] 光学连接100可以是一根或者多根玻璃纤维（或者玻璃光纤）。如果不需要可见状态LED 95，则只需要一根玻璃纤维。如果使用了可见光LED（例如，红色和绿色）和IR LED，则对每种波长都将需要一根玻璃纤维。在这种情况下，将需要三根玻璃纤维：一根用于红色，一根用于绿色，以及一根用于IR。可以采用特别偏振的玻璃纤维，所述特别偏振的玻璃纤维可以关于不同的波长来进行调整（或调制）。在这种情况下，一根玻璃纤维可以用于所有三个LED。但是，偏振玻璃纤维比非偏振玻璃纤维更昂贵。

[0035] 要注意的是，类似于“优选地”、“通常地”和“典型地”之类的术语在此处的使用不是为了对要求保护的本发明的范围进行限制，也不暗含着某些特征对于要求保护的本发明的结构或功能而言是关键的、必要的、或者甚至是重要的。而是，这些术语只是为了强调替代性特征或者附加特征，这些替代性特征或者附加特征可以用在或者可以不用在本发明的特定实施例中。

[0036] 为了描述和限定本发明的目的，必须注意的是，术语“装置”在此处被用来表示部件和单独部件的组合，而不管所述部件是否与其他部件组合。例如，根据本发明的“装置”可以包括电化学转换组件或者燃料电池，以及根据本发明的结合有电化学转换组件的车辆等。

[0037] 为了描述和限定本发明的目的，必须注意的是，术语“基本上”在此处被用来表示可能归因于任何定量比较、值、测量或者其他表示的内在的不确定性程度。术语“基本上”在此处也被用来表示所述定量表示可以从所陈述的参考值进行变化而不会导致讨论中的发明主题的基本功能发生改变的程度。

[0038] 已经参照本发明的特定实施例来对其进行了详细描述，显然的是，在不背离如所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，修改和变化都是可能的。具体而言，尽管本发明的一些方面在此处被认为是优选或者特别有利的，但要认识到的是，本发明不必局限于本发明的这些优选方面。