[发明专利]液氢燃料电池汽车的氢泄漏扩散监测方法及系统

说明书

本发明提供一种液氢燃料电池汽车的氢泄漏扩散监测方法及监测系统，属于燃料电池汽车技术领域，获取多个检测点位的氢浓度数据；获取液氢储供系统内部的温度数据；获取液氢储供系统内部的压力数据；根据采集的氢浓度数据、温度数据以及压力数据，进行多级故障诊断，如发生故障则发出蜂鸣报警并发送故障代码给整车控制器，整车控制器控制动作电磁阀来关闭供氢管路。本发明通过流体力学仿真软件对多影响因素的液氢泄漏扩散进行预测来合理布置氢浓度传感器安装点位，提高了氢泄漏监测系统的响应速度，改善了低温氢泄漏监测性能，提高了液氢泄漏监测系统的准确性及适应性。

技术领域

本发明涉及燃料电池汽车技术领域，具体涉及一种液氢燃料电池汽车的氢泄漏扩散监测方法及监测系统。

背景技术

氢气作为一种能量密度很高的燃料，被视为未来可替代化石燃料的重要燃料。液氢比氢气具有更高的能量密度，被广泛应用于国防军工、航天科技，在未来的日常生活中也将会发挥越来越重要的作用，比如应用于燃料电池汽车。

然而氢气是一种易燃易爆的气体，其燃爆体积分数范围在4％-75％，在日常应用当中，氢气或液氢泄漏可能会给周围的环境和人群带来爆炸、窒息、冻伤的危害。故急需一种准确高效的液氢泄漏预测方法及系统对液氢泄漏扩散的趋势进行预测、对液氢泄漏事件进行实时监测。液氢泄漏的检测方法为检测其汽化后的低温氢气，低温氢气主要由氢浓度传感器检测，但氢浓度传感器受温度湿度的影响较大，而液氢温度在零下250℃，在泄漏时会使泄漏近场环境温度湿度急剧降低，故氢浓度传感器不适合安装在液氢泄漏近场，但安装点位太远又会影响氢浓度传感器检测液氢泄漏的响应速度，故急需平衡上诉因素的方法及系统。

现有液氢泄漏监测技术方案主要通过经验判断被测设备的液氢储供系统易泄漏点位，如接头、焊接处、阀箱，然后把氢浓度传感器安装在易泄漏位置的上方一定距离或者安装在被测对象处于的封闭、半封闭场所顶部，这种方案中氢浓度传感器安装点位通常离液氢泄漏位置过远，导致监测系统响应过于滞后甚至无法监测到液氢泄漏事件发生。

现有液氢燃料电池汽车氢泄漏监测技术方案对于氢浓度传感器安装点位的选取缺乏深入的研究，凭经验进行选取，可能会导致监测系统对于泄漏事故的大滞后响应，从而错过了车载液氢储供系统阀门关闭的最佳动作时期。同时，液氢泄漏扩散路径也受泄漏量、泄漏位置和外界环境因素的如风速、风向、温度、地面导热系数的多因素影响，现有技术方案难以把这些因素都考虑进去，当影响因素改变时，氢浓度传感器过于接近扩散范围，受到低温的影响，原本可正常监测的点位将会失效，过于远离扩散范围，则会导致监测报警及阀门关闭动作严重滞后甚至监测不到液氢泄漏的现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以有效预测液氢重卡在不同泄漏模式及外部因素下发生氢泄漏时的扩散趋势、提高低温氢泄漏监测的准确性及适应性的液氢燃料电池汽车的氢泄漏扩散监测方法及监测系统，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

一方面，本发明提供一种液氢燃料电池汽车的氢泄漏扩散监测方法，包括如下步骤：

获取多个检测点位的氢浓度数据；其中，检测点位的确定包括：结合液氢燃料电池汽车的模型及其所述的空间环境，构建流体域；对所构建的流体域进行网格划分并确定氢泄露扩散仿真模型；在氢泄漏扩散仿真模型中布置氢浓度数据检测点位，进行多因素泄漏仿真集结果后处理，判断仿真监测点的数据曲线是否符合预期，如不符合预期，则重新进行检测点位的布置，直至符合预期；

获取液氢储供系统内部的温度数据；

获取液氢储供系统内部的压力数据；

根据采集的氢浓度数据、温度数据以及压力数据，进行多级故障诊断，如发生故障则发出蜂鸣报警并发送故障代码给整车控制器，整车控制器控制动作电磁阀来关闭供氢管路。