基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统及方法技术方案

本发明专利技术属于氢燃料汽车氢气泄漏检测技术领域，公开了基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统，包括用于构建密闭空间的保温舱体，保温舱体连接有进气风机、阳光模拟系统、调节气囊、定容稀释通道、充气式密封圈和闸门；定容稀释通道连接有排气阀、氢气浓度分析仪、文丘里流量计和排气风机；本发明专利技术将密闭空间内的混合物吸入定容稀释通道，在其内检测当前已泄漏氢气体积，将该体积与密度相乘为已泄漏氢气质量；接着对检测到的已泄漏氢气质量进行积分，获得全部已泄漏氢气的质量。本发明专利技术基于定容稀释的方法连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的质量，检测得到的准确度高，对于放置车辆的位置没有刻意要求，检测的重复性好。检测的重复性好。检测的重复性好。

【技术实现步骤摘要】
基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统及方法


[0001]本专利技术涉及氢燃料汽车氢气泄漏检测
，具体为一种基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统及方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，环境问题成为各行各业重点关注的问题之一，在汽车行业，新能源汽车逐渐在日常生活中被广泛应用，例如氢燃料汽车。氢燃料汽车是以35MPa或70MPa的压力将氢气存储于储氢装置中。由于氢气分子小、密度小、扩散能力强，渗透和氢淬作用强，所以极易发生泄漏；而且氢气还具有易燃、易爆等特性。因此，在高压存储的共同作用下，氢气泄漏成了氢燃料汽车的重大安全隐患。为了避免这一隐患，在现行的氢燃料汽车安全技术标准中，提出了基于氢气浓度的密闭空间内氢气泄漏试验要求；但该基于浓度的检测具有两个核心不足：
[0003]1)发生泄漏后，垂直方向上存在氢浓度梯度，可能导致对泄漏浓度的低估，即检测的准确性差；
[0004]2)氢传感器的浓度读数受到密闭空间尺寸、车辆尺寸和传感器安装位置(检测时车辆的位置)的影响，使得该方法存在不确定性和重复性较差。

技术实现思路

[0005]本专利技术意在提供一种基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统及方法，在排气风机的带动下，密闭空间内部含有的已泄漏氢气和空气的混合物经由定容稀释通道处，其流量由文丘里流量计内部的临界文丘里管控制在设计恒定值，通过连续检测稀释通道内的氢气浓度，然后通过积分计算出已泄漏的氢气体积，与修正到测试条件下的氢气密度相乘，得到氢气泄漏质量。以解决现有技术对氢燃料汽车氢气泄漏量基于浓度的检测方法，检测准确性差、存在不确定性和重复性较差的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统，包括用于构建密闭空间的保温舱体，所述保温舱体连接有进气风机、阳光模拟系统和调节气囊；所述进气风机带有过滤装置，所述进气风机与所述保温舱体之间连接有控制气体进入所述密闭空间的进气阀；所述阳光模拟系统设于所述密闭空间的顶部，用于模拟车辆停放于室外时的光照情况；所述调节气囊用于调节其在所述密闭空间内的体积，以保持所述密闭空间内的气压保持稳定；所述保温舱体还连通有定容稀释通道，所述定容稀释通道的一端设于所述密闭空间的内侧，所述定容稀释通道的另一端连接有排气风机；所述排气风机用于排出所述密闭空间内已泄漏氢气和空气的混合物；所述定容稀释通道还连接有排气阀、氢气浓度分析仪和文丘里流量计，所述排气阀用于控制气体排出所述密闭空间；所述文丘里流量计设于所述排气阀和所述排气风机之间，所述文丘里流量计根据检测到的大气压力和温度，对通过其内侧的气体流量进行修正，并将修正后的实时气体流量以1Hz频率输出；所述氢气浓度分析仪设
于所述排气阀和所述文丘里流量计之间，所述氢气浓度分析仪用于检测所述定容稀释通道内的氢气体积分数，所述保温舱体还转动连接有开启或关闭所述密闭空间的闸门。
[0008]进一步地，所述保温舱体还连接有用于车辆进出所述闸门缝隙处密封的充气式密封圈；当车辆需要进出时，所述充气式密封圈内部不充气，以便于所述闸门的开启和关闭；当车辆进入所述密闭空间且完成内部吹扫后，所述充气式密封圈内部充气，以避免所述密闭空间内气体泄漏。
[0009]进一步地，所述保温舱体包括温度控制和热交换器，所述保温舱体的内部带有以水为工质的换热管道，使得所述保温舱体的本体和所述密闭空间内的温度控制在测试温度的许可误差范围内；所述保温舱体的内部为经过表面抛光的铝板或不锈钢板，以降低氢气在所述密闭空间内表面上的吸附。
[0010]进一步地，所述过滤装置为HEPA高效颗粒物过滤滤芯，以去除吹扫气中的颗粒物，防止颗粒物在所述进气阀处累积。
[0011]进一步地，所述文丘里流量计为一个临界文丘里管或由多个临界文丘里管周向排布所组成的阵列；在所述排气风机的抽吸作用下，所述密闭空间内的气体以当地声速流过所述临界文丘里管的喉口处，由于喉口处的截流面积是确定的，使得所述临界文丘里管和所述定容稀释通道内的气体流量是基本恒定的，仅随大气压力和温度略有波动，而且该波动的影响在试验结束后读取流量计结果时进行修正补偿。
[0012]进一步地，所述调节气囊由特氟龙材料制成，其充气管与气泵连接；当所述密闭空间内的气压由于温度上升而升高时，气泵向所述调节气囊的外侧抽气，减小体积；当所述密闭空间内的气压由于温度下降而降低时，气泵向所述调节气囊的内侧充气，增大体积，以保持所述密闭空间内的气压稳定。
[0013]利用上述的基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统检测氢气泄露的方法，包括以下步骤：
[0014]S1、打开闸门，将车辆置于保温舱体构建的密闭空间内，然后关闭闸门；
[0015]S2、打开进气阀，开启进气风机，吹扫密闭空间内的空气；吹扫完毕后，关闭进气风机和进气阀，向充气式密封圈内部充气，使其膨胀后将闸门与保温舱体之间的缝隙填充满，以避免密闭空间内气体从此处泄漏；
[0016]S3、启动保温舱体内的热交换器和阳光模拟系统，将密闭空间内的温度调整至测试温度的允许误差范围内；启动气泵对调节气囊的体积进行调节，将密闭空间内的压力调整至标准大气压；
[0017]S4、车辆在密闭空间内静置12h以上，开始泄漏试验；
[0018]S5、泄漏试验时间期满后，打开排气阀，启动排气风机；再打开进气阀，将密闭空间内的气体排出；其中，在启动排气风机的同时，以1s/次的频率读取文丘里流量计和氢气浓度分析仪的示数并记录，直至氢气浓度分析仪的示数连续10s为0时，停止记录；
[0019]S6、基于氢气泄漏质量定量方法计算氢气的泄漏量，具体计算式为：
[0020][0021]式中，为密闭空间内氢气泄漏质量g，为修正至测试温度条件下的氢气密
度kg/m3，为流经文丘里流量计的气体流速m3/s，为氢气浓度分析仪检测到的稀释通道内氢气体积分数10
‑6。
[0022]技术方案的原理及有益效果是：
[0023]本专利技术将密闭空间内已泄漏氢气与空气的混合物以基本恒定流量被排气风机吸入定容稀释通道，在通道内检测到的气体流量和氢气体积分数的乘积为当前时刻检测到的已泄漏氢气体积，由于定容稀释通道内的气体温度与密闭空间内相同且均为定值，使得氢气的密度为定值，其与已泄漏氢气体积的乘积为当前时刻检测到的已泄漏氢气质量；而当氢气浓度分析仪检测到的氢气体积分数连续10s以上为0时，表示密闭空间内已经没有氢气残余；此时，对已检测到的已泄漏氢气质量进行积分，可获得密闭空间内全部已泄漏氢气的质量；由于定容稀释通道内的气体流量和氢气体积分数均是以1Hz的频率进行检测，因此该积分值可由记录的全部逐秒已泄漏氢气质量叠加近似求解。本专利技术基于定容稀释的方法连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的质量，检测得到的准确度高，对于放置车辆的位置没有刻意要求，检测的重复性好。
附图说明
[0024]图1为本专利技术将车辆设于基于定容稀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统，其特征在于：包括用于构建密闭空间的保温舱体，所述保温舱体连接有进气风机、阳光模拟系统和调节气囊；所述进气风机带有过滤装置，所述进气风机与所述保温舱体之间连接有控制气体进入所述密闭空间的进气阀；所述阳光模拟系统设于所述密闭空间的顶部，用于模拟车辆停放于室外时的光照情况；所述调节气囊用于调节其在所述密闭空间内的体积，以保持所述密闭空间内的气压保持稳定；所述保温舱体还连通有定容稀释通道，所述定容稀释通道的一端设于所述密闭空间的内侧，所述定容稀释通道的另一端连接有排气风机；所述排气风机用于排出所述密闭空间内已泄漏氢气和空气的混合物；所述定容稀释通道还连接有排气阀、氢气浓度分析仪和文丘里流量计，所述排气阀用于控制气体排出所述密闭空间；所述文丘里流量计设于所述排气阀和所述排气风机之间，所述文丘里流量计根据检测到的大气压力和温度，对通过其内侧的气体流量进行修正，并将修正后的实时气体流量以1Hz频率输出；所述氢气浓度分析仪设于所述排气阀和所述文丘里流量计之间，所述氢气浓度分析仪用于检测所述定容稀释通道内的氢气体积分数，所述保温舱体还转动连接有开启或关闭所述密闭空间的闸门。2.根据权利要求1所述的基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统，其特征在于：所述保温舱体还连接有用于车辆进出所述闸门缝隙处密封的充气式密封圈；当车辆需要进出时，所述充气式密封圈内部不充气，以便于所述闸门的开启和关闭；当车辆进入所述密闭空间且完成内部吹扫后，所述充气式密封圈内部充气，以避免所述密闭空间内气体泄漏。3.根据权利要求2所述的基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统，其特征在于：所述保温舱体包括温度控制和热交换器，所述保温舱体的内部带有以水为工质的换热管道，使得所述保温舱体的本体和所述密闭空间内的温度控制在测试温度的许可误差范围内；所述保温舱体的内部为经过表面抛光的铝板或不锈钢板，以降低氢气在所述密闭空间内表面上的吸附。4.根据权利要求3所述的基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统，其特征在于：所述过滤装置为HEPA高效颗粒物过滤滤芯，以去除吹扫气中的颗粒物，防止颗粒物在所述进气阀处累积。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，王崇尧，李若楠，张孟珠，王怀宇，谭建伟，郝利君，葛蕴珊，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：