[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

说明书

本发明公开了一种车载燃料电池氢系统的泄漏检测系统及方法，泄漏检测系统包括：第一电磁阀、第二电磁阀、第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第二温度传感器、第三压力传感器、第三温度传感器以及通过信号线与第一电磁阀、第二电磁阀、第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第二温度传感器、第三压力传感器、第三温度传感器连接的燃料电池主控制器。其利用第一电磁阀和第二电磁阀将氢系统分隔成加氢段、高压段和中压段，并利用三组压力传感器和温度传感器的测量数据计算氢气质量，根据氢气质量损失速率来判断氢系统是否存在氢气泄漏以及氢气泄漏位置，从而提高泄漏检测的准确性，提高车辆氢安全性。

技术领域

本发明属于氢燃料电池领域，具体涉及一种车载燃料电池氢系统的泄漏检测系统及方法。

背景技术

氢燃料电池车以高压气态储氢为主，储存压力以35MPa、70MPa为主；由于氢的相对分子量较小，极易产生泄漏、渗透，氢气泄漏并积聚后会产生燃烧、爆炸等风险。

针对氢气泄漏，目前车辆主要控制方法有两种：

第一种是对潜在泄漏区域布置氢浓度探测传感器，氢浓度探测传感器对泄漏氢浓度进行探测，燃料电池主控制器（即FCU）通过对氢浓度进行分析判断，向仪表发出不同等级报警信号，仪表依据氢浓度等级分别发出文字、警报提醒用户。由于车辆氢管路连接点多，零部件布置较分散，氢浓度探测传感器布置受限，导致部分区域氢泄漏不能监控。

第二种是通过读取布置在高压段、中压段的压力传感器单位时间内的压力变化来判断是否有氢泄漏。此方法未考虑到温度变化对泄漏的影响，易造成误报警，同时加氢段如果出现泄漏无法进行诊断。

发明内容

本发明的目的是提供一种车载燃料电池氢系统的泄漏检测系统及方法，以准确的检测是否存在氢气泄漏以及检测氢气泄漏位置。

车载燃料电池氢系统包括：加氢口，储氢瓶，燃料电池电堆，通过高压管与加氢口连接的单向阀，通过高压管与单向阀连接且装配在储氢瓶上的瓶口阀，通过高压管与瓶口阀连接的多通阀，通过高压管与多通阀连接的减压器，通过中压管与减压器连接且安装在燃料电池电堆上的氢喷阀。

本发明所述的车载燃料电池氢系统的泄漏检测系统，包括：

第一电磁阀，其安装在瓶口阀与多通阀之间，用于连通/关断瓶口阀与多通阀之间的高压氢流通管路。

第二电磁阀，其安装在减压器与氢喷阀之间，用于连通/关断减压器与氢喷阀之间的中压氢流通管路。

第一压力传感器，用于测量储氢瓶的瓶口处的氢气压力。

第一温度传感器，用于测量储氢瓶的瓶口处的氢气温度。

第二压力传感器，用于测量多通阀与减压器之间的高压氢流通管路内的氢气压力和氢气温度。

第二温度传感器，用于测量多通阀与减压器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，用于测量第二电磁阀与氢喷阀之间的中压氢流通管路内的氢气压力。

第三温度传感器，用于测量第二电磁阀与氢喷阀之间的中压氢流通管路内的氢气温度。

通过信号线与第一电磁阀、第二电磁阀、第一压力传感器、第一温度传感器、第二压力传感器、第二温度传感器、第三压力传感器、第三温度传感器连接的燃料电池主控制器（即FCU）。

所述燃料电池主控制器用于控制第一电磁阀、第二电磁阀接通/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。

优选的，所述泄漏检测系统还包括与燃料电池主控制器通过CAN总线连接的仪表和整车控制器（即VCU）。

本发明所述的车载燃料电池氢系统的泄漏检测方法，采用上述泄漏检测系统，该泄漏检测方法包括：