[发明专利]利用气袋检测定容稀释氢燃料汽车氢气泄漏系统及方法

说明书

本发明属于氢燃料汽车氢气泄漏检测技术领域，公开了利用气袋检测定容稀释氢燃料汽车氢气泄漏系统，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、收集气袋、流量控制泵、文丘里流量计和排气风机；本发明将密闭空间内已泄漏氢气与空气的混合物以恒定流量被排气风机吸入定容稀释通道，使得收集气袋中气体样本的氢气浓度与流过文丘里流量计的全部气体中氢气的平均浓度相等；而且收集气袋中的氢气浓度是由真实气体连续积分后测量得到，不存在近似误差，本检测系统和检测方法具有高测量精度、重复性好，适用于氢燃料汽车氢气泄漏的检测。

技术领域

本发明涉及氢燃料汽车氢气泄漏检测技术领域，具体为一种利用气袋检测定容稀释氢燃料汽车氢气泄漏系统及方法。

背景技术

氢气由于其燃烧效率高、产物无污染等优点，与太阳能、核能一起被称为三大新能源。作为一种新能源，氢气在航空、动力及汽车等领域得到广泛的应用。其中，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，提出了一种基于氢传感器浓度检测的密闭空间内氢气泄漏试验规程，即将已加注氢气至公称压力的氢燃料汽车静置于环境温度为25℃的密闭空间内12h后，封闭密闭空间进行氢泄漏测试；当均匀布置于密闭空间顶部的7支氢传感器中的任何1支的检测浓度超过1％体积分数时，该车辆的氢气泄漏不合格。但现有方法是基于浓度的检测，具有两个主要缺点：

1)发生泄漏后，在垂直方向上存在氢浓度梯度，当泄漏发生时刻与读取氢传感器检测值之间间隔较短时，已泄漏氢气在密闭空间内的静稳条件下没有充足的时间扩散至位于顶部的氢传感器附近，导致对泄漏浓度和安全风险的低估；

2)对于相同的氢气泄漏量，即便在已泄漏氢气充分扩散的条件下，氢传感器所检测到的浓度，会被检测空间尺寸、检测空间的具体环境和车辆的尺寸等外界条件所影响：随着密闭空间内部尺寸减小、车辆尺寸增加而升高；若氢传感器的安装位置附近有复杂结构遮挡，也可能引起氢气局部聚集和读数偏高，这些因素都使检测方法的不确定度增加，重复性变差。

发明内容

本发明意在提供一种利用气袋检测定容稀释氢燃料汽车氢气泄漏系统及方法，在排气风机的带动下，密闭空间内部含已泄漏氢气和空气的混合物经由定容稀释通道到处，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，并且用恒定流量连续抽取定容稀释通道内气体，并将其注入收集气袋，直到密闭空间内的全部气体被导出；最后利用氢气浓度分析仪多次读取收集气袋中的氢气浓度并求取平均值，平均浓度与定容稀释通道内流量、采样时间和修正到测试条件下的氢气密度的乘积即为氢气泄漏质量。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，导致对泄漏浓度和安全风险的低估，检测结果不确定度，重复性差的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：