[发明专利]一种车载燃料电池氢系统的泄漏检测系统及方法

权利要求书

1.一种车载燃料电池氢系统的泄漏检测系统，所述氢系统包括：加氢口（1），储氢瓶（3），燃料电池电堆（8），通过高压管与加氢口（1）连接的单向阀（2），通过高压管与单向阀（2）连接且装配在储氢瓶（3）上的瓶口阀（4），通过高压管与瓶口阀（4）连接的多通阀（5），通过高压管与多通阀（5）连接的减压器（6），通过中压管与减压器（6）连接且安装在燃料电池电堆（8）上的氢喷阀（7）；其特征在于，所述泄漏检测系统包括：

第一电磁阀（9），其安装在瓶口阀（4）与多通阀（5）之间，用于连通/关断瓶口阀（4）与多通阀（5）之间的高压氢流通管路；

第二电磁阀（10），其安装在减压器（6）与氢喷阀（7）之间，用于连通/关断减压器（6）与氢喷阀（7）之间的中压氢流通管路；

第一压力传感器（11）、第一温度传感器（12），用于测量储氢瓶（3）的瓶口处的氢气压力和氢气温度；

第二压力传感器（13）、第二温度传感器（14），用于测量多通阀（5）与减压器（6）之间的高压氢流通管路内的氢气压力和氢气温度；

第三压力传感器（15）、第三温度传感器（16），用于测量第二电磁阀（10）与氢喷阀（7）之间的中压氢流通管路内的氢气压力和氢气温度；

通过信号线与第一电磁阀（9）、第二电磁阀（10）、第一压力传感器（11）、第一温度传感器（12）、第二压力传感器（13）、第二温度传感器（14）、第三压力传感器（15）、第三温度传感器（16）连接的燃料电池主控制器（17）；

所述燃料电池主控制器（17）用于控制第一、第二电磁阀（9、10）接通/断开，并根据各传感器采集的信号判断是否存在氢气泄漏以及判断氢气泄漏位置。

2.根据权利要求1所述的车载燃料电池氢系统的泄漏检测系统，其特征在于：所述泄漏检测系统还包括与燃料电池主控制器（17）通过CAN总线连接的仪表（18）和整车控制器（19）。

3.一种车载燃料电池氢系统的泄漏检测方法，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的泄漏检测系统，该泄漏检测方法包括：

在车辆停机时，燃料电池主控制器（17）控制第一电磁阀（9）、第二电磁阀（10）断开，将氢系统分隔成加氢段、高压段和中压段；

在车辆停机时长到达第一时长t₁时，燃料电池主控制器（17）记录第一、第二、第三压力传感器（11、13、15）测量的氢气压力P_M1、P_M2、P_M3和第一、第二、第三温度传感器（12、14、16）测量的氢气温度T_M1、T_M2、T_M3；其中，第一时长t₁为预设的已知参数；

燃料电池主控制器（17）根据氢气压力P_M1、氢气温度T_M1、加氢段的氢气体积和氢气的摩尔数，计算加氢段的氢气质量M₁；根据氢气压力P_M2、氢气温度T_M2、高压段的氢气体积和氢气的摩尔数，计算高压段的氢气质量M₂；根据氢气压力P_M3、氢气温度T_M3、中压段的氢气体积和氢气的摩尔数，计算中压段的氢气质量M₃；并存储氢气质量M₁、氢气质量M₂和氢气质量M₃；其中，加氢段的氢气体积、高压段的氢气体积、中压段的氢气体积以及氢气的摩尔数都为预设的已知参数；

在车辆停机时长到达第二时长t₂时，燃料电池主控制器（17）记录第一、第二、第三压力传感器（11、13、15）测量的氢气压力P'_M1、P'_M2、P'_M3和第一、第二、第三温度传感器（12、14、16）测量的氢气温度T'_M1、T'_M2、T'_M3；其中，第二时长t₂大于第一时长t₁，第二时长t₂为预设的已知参数；

燃料电池主控制器（17）根据氢气压力P'_M1、氢气温度T'_M1、加氢段的氢气体积和氢气的摩尔数，计算加氢段的氢气质量M'₁；根据氢气压力P'_M2、氢气温度T'_M2、高压段的氢气体积和氢气的摩尔数，计算高压段的氢气质量M'₂；根据氢气压力P'_M3、氢气温度T'_M3、中压段的氢气体积和氢气的摩尔数，计算中压段的氢气质量M'₃；

燃料电池主控制器（17）利用公式：P_D1= (M₁- M^'₁)/( t₂- t₁)，P_D2= (M₂- M^'₂)/( t₂-t₁)，P_D3= (M₃- M^'₃)/( t₂- t₁)，计算加氢段的氢气泄漏速率P_D1、高压段的氢气泄漏速率P_D2、中压段的氢气泄漏速率P_D3；

燃料电池主控制器（17）根据加氢段的氢气泄漏速率P_D1、高压段的氢气泄漏速率P_D2、中压段的氢气泄漏速率P_D3，判断是否存在氢气泄漏以及判断氢气泄漏位置。