CN113022331B - 一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法及系统 - Google Patents

一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法及系统。该方法包括：获取燃料电池车的当前氢气浓度；判断所述当前氢气浓度是否为0，若否，获取氢气实测浓度、氢气压降值以及当燃料电池车的当前氢气浓度为0时生成的压力正常区间；判断所述氢气压降值是否超出所述压力正常区间，若是，根据所述氢气实测浓度以及所述氢气压降值确定氢气预测浓度；判断所述氢气预测浓度是否超出氢泄露报警阈值，若是，确定氢气泄露并发出警报。本发明能够使得氢气浓度报警限值提前达到，进而缩短氢气泄漏监测报警时间。

Description

一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法及系统
技术领域
本发明涉及燃料电池车的氢泄漏监测报警领域，特别是涉及一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法及系统。
背景技术
燃料电池系统的氢气泄漏检测通过测量氢气压力的压力降或者氢气泄漏的浓度来直接判定是否有氢气泄漏方法。而现有的氢气泄漏检测方法只能单方面通过氢气浓度或者压力变化得到泄露情况，制约因素多、反应速度慢、监测效率低，氢气浓度传感器的测量反应时间较长，氢气压力波动在燃料电池运行实际过程中有随机性容易误报。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法及系统，以解决现有技术中燃料电池车氢泄漏后由于传感器的响应时间长而不能快速地监测出氢气泄漏的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法，所述氢泄漏监测报警方法应用于燃料电池车上，氢气浓度传感器布置于燃料电池车的储氢区、燃料电池发动机舱区以及乘员舱区的顶部位置；氢气压力传感器安装在氢瓶瓶口阀上和氢系统主减压阀上；所述氢泄漏监测报警方法包括：
获取燃料电池车的当前氢气浓度；
判断所述当前氢气浓度是否为0，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示为所述当前氢气浓度不为0，获取氢气实测浓度、氢气压降值以及当燃料电池车的当前氢气浓度为0时生成的压力正常区间；
判断所述氢气压降值是否超出所述压力正常区间，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果表示为所述氢气压降值超出所述压力正常区间，根据所述氢气实测浓度以及所述氢气压降值确定氢气预测浓度；
判断所述氢气预测浓度是否超出氢泄露报警阈值，得到第三判断结果；
若所述第三判断结果表示为所述氢气预测浓度超出氢泄露报警阈值，确定氢气泄露并发出警报。
可选的，所述根据所述氢气实测浓度以及所述氢气压降值确定氢气预测浓度，具体包括：
根据公式CREV(t)＝a(t)*ΔP(t)*CH2(t)确定氢气预测浓度；其中，CREV为氢气预测浓度；a(t)为浓度修正系数；ΔP(t)为氢气压降值；CH2为氢气实测浓度。
可选的，若所述第一判断结果表示为所述当前氢气浓度为0，获取正常初始压降值；
根据所述正常初始压降值生成的压力正常区间。
可选的，若所述第二判断结果表示为所述氢气压降值未超出所述压力正常区间，重新获取氢气实测浓度以及氢气压降值。
可选的，若所述第三判断结果表示为所述氢气预测浓度未超出氢泄露报警阈值，重新获取氢气实测浓度以及氢气压降值。
一种燃料电池车的氢泄漏监测报警系统，所述氢泄漏监测报警系统应用于燃料电池车上，氢气浓度传感器布置于燃料电池车的储氢区、燃料电池发动机舱区以及乘员舱区的顶部位置；氢气压力传感器安装在氢瓶瓶口阀上和氢系统主减压阀上；所述氢泄漏监测报警系统包括：
当前氢气浓度获取模块，用于获取燃料电池车的当前氢气浓度；
第一判断模块，用于判断所述当前氢气浓度是否为0，得到第一判断结果；
参数获取模块，用于若所述第一判断结果表示为所述当前氢气浓度不为0，获取氢气实测浓度、氢气压降值以及当燃料电池车的当前氢气浓度为0时生成的压力正常区间；
第二判断模块，用于判断所述氢气压降值是否超出所述压力正常区间，得到第二判断结果；
氢气预测浓度确定模块，用于若所述第二判断结果表示为所述氢气压降值超出所述压力正常区间，根据所述氢气实测浓度以及所述氢气压降值确定氢气预测浓度；
第三判断模块，用于判断所述氢气预测浓度是否超出氢泄露报警阈值，得到第三判断结果；
氢气泄露确定模块，用于若所述第三判断结果表示为所述氢气预测浓度超出氢泄露报警阈值，确定氢气泄露并发出警报。
可选的，所述氢气预测浓度确定模块，具体包括：
氢气预测浓度确定单元，用于根据公式CREV(t)＝a(t)*ΔP(t)*CH2(t)确定氢气预测浓度；其中，CREV为氢气预测浓度；a(t)为浓度修正系数；ΔP(t)为氢气压降值；CH2为氢气实测浓度。
可选的，还包括：
正常初始压降值获取模块，用于若所述第一判断结果表示为所述当前氢气浓度为0，获取正常初始压降值；
压力正常区间生成模块，用于根据所述正常初始压降值生成的压力正常区间。
可选的，还包括：
第一参数重新获取模块，用于若所述第二判断结果表示为所述氢气压降值未超出所述压力正常区间，重新获取氢气实测浓度以及氢气压降值。
可选的，还包括：
第二参数重新获取模块，用于若所述第三判断结果表示为所述氢气预测浓度未超出氢泄露报警阈值，重新获取氢气实测浓度以及氢气压降值。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法及系统，当氢气发生泄漏时，氢气压力传感器测量到压力波动的同时，高灵敏度的氢气浓度传感器同时测量到氢气的微量泄漏，根据压力波动的大小(即氢气压降值)确定氢气浓度通过压降算法加权后的氢气预测浓度，使得氢气浓度报警限值提前达到，进而缩短氢气泄漏监测报警时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为燃料电池车中氢气浓度传感器以及氢气压力传感器分布示意图；
图2为燃料电池车的氢泄漏监测报警流程简化图；
图3为本发明所提供的燃料电池车的氢泄漏监测报警方法流程图；
图4为本发明所提供的另一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法流程图；
图5为本发明所提供的燃料电池车的氢泄漏监测报警系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法及系统，能够使得氢气浓度报警限值提前达到，进而缩短氢气泄漏监测报警时间。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为燃料电池车中氢气浓度传感器以及氢气压力传感器分布示意图，图2为燃料电池车的氢泄漏监测报警流程简化图，图3为本发明所提供的燃料电池车的氢泄漏监测报警方法流程图，如图1-3所示，一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法，所述氢泄漏监测报警方法应用于燃料电池车上，氢气浓度传感器布置于燃料电池车的储氢区、燃料电池发动机舱区以及乘员舱区的顶部位置；氢气压力传感器安装在氢瓶瓶口阀上和氢系统主减压阀上；所述氢泄漏监测报警方法包括：
步骤301：获取燃料电池车的当前氢气浓度；
步骤302：判断所述当前氢气浓度是否为0，若是执行步骤303，若否，执行步骤304。
步骤303：获取正常初始压降值，并根据所述正常初始压降值生成的压力正常区间。
步骤304：获取氢气实测浓度、氢气压降值以及当燃料电池车的当前氢气浓度为0时生成的压力正常区间；
步骤305：判断所述氢气压降值是否超出所述压力正常区间，若是，执行步骤306，若否，返回步骤304。
步骤306：根据所述氢气实测浓度以及所述氢气压降值确定氢气预测浓度；
所述步骤306具体包括：根据公式CREV(t)＝a(t)*ΔP(t)*CH2(t)确定氢气预测浓度；其中，CREV为氢气预测浓度；a(t)为浓度修正系数；ΔP(t)为氢气压降值；CH2为氢气实测浓度，图2中的氢泄漏监测及报警算法即为CREV(t)＝a(t)*ΔP(t)*CH2(t)。
步骤307：判断所述氢气预测浓度是否超出氢泄露报警阈值，若是，执行步骤308，若否，返回步骤304。
步骤308：确定氢气泄露并发出警报。
图4为本发明所提供的另一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法流程图，如图4所示，具体包括如下步骤：
步骤1：保证车辆车况正常，氢系统无泄漏即CH2＝0，在实际车辆工况下:
步骤2：采集氢压力传感器的压力波动值ΔP0(t)。
步骤3：生成系统正常的氢气压力波动区间[Δp1，Δp2]，并存储于整车控制器中。
步骤4：车辆上电后，整车实时检测氢气压力波动ΔP(t)与氢气浓度CH2
步骤5：如果检测到氢气压力波动ΔP(t)超出[Δp1，Δp2]，则修正氢气的测量浓度值为CREV：CREV(t)＝a(t)*ΔP(t)*CH2(t)。
步骤6：判断氢气修正浓度值是否大于报警限值CLMT，如果大于则启动报警，否则继续监测。
当车辆正常行驶时，车辆实施监控车辆的氢气压降值，在车辆不同运行工况下形成不同的正常的压降波动区间[Δp1，Δp2]。当检测压力波动超出[Δp1，Δp2]时，触发氢气泄漏的氢浓度传感器超快速监测，即以CREV值替代CH2值，以达到对氢泄漏提前快速监测报警。
图5为本发明所提供的燃料电池车的氢泄漏监测报警系统结构图，如图5所示，一种燃料电池车的氢泄漏监测报警系统，所述氢泄漏监测报警系统应用于燃料电池车上，氢气浓度传感器布置于燃料电池车的储氢区、燃料电池发动机舱区以及乘员舱区的顶部位置；氢气压力传感器安装在氢瓶瓶口阀上和氢系统主减压阀上；所述氢泄漏监测报警系统包括：
当前氢气浓度获取模块501，用于获取燃料电池车的当前氢气浓度。
第一判断模块502，用于判断所述当前氢气浓度是否为0，得到第一判断结果。
参数获取模块503，用于若所述第一判断结果表示为所述当前氢气浓度不为0，获取氢气实测浓度、氢气压降值以及当燃料电池车的当前氢气浓度为0时生成的压力正常区间。
第二判断模块504，用于判断所述氢气压降值是否超出所述压力正常区间，得到第二判断结果。
氢气预测浓度确定模块505，用于若所述第二判断结果表示为所述氢气压降值超出所述压力正常区间，根据所述氢气实测浓度以及所述氢气压降值确定氢气预测浓度。
所述氢气预测浓度确定模块505具体包括：氢气预测浓度确定单元，用于根据公式CREV(t)＝a(t)*ΔP(t)*CH2(t)确定氢气预测浓度；其中，CREV为氢气预测浓度；a(t)为浓度修正系数；ΔP(t)为氢气压降值；CH2为氢气实测浓度。
第三判断模块506，用于判断所述氢气预测浓度是否超出氢泄露报警阈值，得到第三判断结果。
氢气泄露确定模块507，用于若所述第三判断结果表示为所述氢气预测浓度超出氢泄露报警阈值，确定氢气泄露并发出警报。
本发明还包括：正常初始压降值获取模块，用于若所述第一判断结果表示为所述当前氢气浓度为0，获取正常初始压降值；压力正常区间生成模块，用于根据所述正常初始压降值生成的压力正常区间。
本发明还包括：第一参数重新获取模块，用于若所述第二判断结果表示为所述氢气压降值未超出所述压力正常区间，重新获取氢气实测浓度以及氢气压降值。
本发明还包括：第二参数重新获取模块，用于若所述第三判断结果表示为所述氢气预测浓度未超出氢泄露报警阈值，重新获取氢气实测浓度以及氢气压降值。
采用本发明所提供的监测报警方法及系统能够缩短燃料电池汽车氢泄漏报警时间，提高燃料电池报警的效率，从而增强氢燃料电池汽车的安全性。本发明可以大规模地在燃料电池客车上进行安装实施，以大大提高车辆在营运中的用氢安全性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种燃料电池车的氢泄漏监测报警方法，其特征在于，所述氢泄漏监测报警方法应用于燃料电池车上，氢气浓度传感器布置于燃料电池车的储氢区、燃料电池发动机舱区以及乘员舱区的顶部位置；氢气压力传感器安装在氢瓶瓶口阀上和氢系统主减压阀上；所述氢泄漏监测报警方法包括：
获取燃料电池车的当前氢气浓度；
判断所述当前氢气浓度是否为0，得到第一判断结果；
若所述第一判断结果表示为所述当前氢气浓度不为0，获取氢气实测浓度、氢气压降值以及当燃料电池车的当前氢气浓度为0时生成的压力正常区间；
判断所述氢气压降值是否超出所述压力正常区间，得到第二判断结果；
若所述第二判断结果表示为所述氢气压降值超出所述压力正常区间，根据所述氢气实测浓度以及所述氢气压降值确定氢气预测浓度；
判断所述氢气预测浓度是否超出氢泄露报警阈值，得到第三判断结果；
若所述第三判断结果表示为所述氢气预测浓度超出氢泄露报警阈值，确定氢气泄露并发出警报；
所述根据所述氢气实测浓度以及所述氢气压降值确定氢气预测浓度，具体包括：
根据公式CREV(t)＝a(t)*ΔP(t)*CH2(t)确定氢气预测浓度；其中，CREV为氢气预测浓度；a(t)为浓度修正系数；ΔP(t)为氢气压降值；CH2为氢气实测浓度。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车的氢泄漏监测报警方法，其特征在于，若所述第一判断结果表示为所述当前氢气浓度为0，获取正常初始压降值；
根据所述正常初始压降值生成压力正常区间。
3.根据权利要求1所述的燃料电池车的氢泄漏监测报警方法，其特征在于，若所述第二判断结果表示为所述氢气压降值未超出所述压力正常区间，重新获取氢气实测浓度以及氢气压降值。
4.根据权利要求1所述的燃料电池车的氢泄漏监测报警方法，其特征在于，若所述第三判断结果表示为所述氢气预测浓度未超出氢泄露报警阈值，重新获取氢气实测浓度以及氢气压降值。
5.一种燃料电池车的氢泄漏监测报警系统，其特征在于，所述氢泄漏监测报警系统应用于燃料电池车上，氢气浓度传感器布置于燃料电池车的储氢区、燃料电池发动机舱区以及乘员舱区的顶部位置；氢气压力传感器安装在氢瓶瓶口阀上和氢系统主减压阀上；所述氢泄漏监测报警系统包括：
当前氢气浓度获取模块，用于获取燃料电池车的当前氢气浓度；
第一判断模块，用于判断所述当前氢气浓度是否为0，得到第一判断结果；
参数获取模块，用于若所述第一判断结果表示为所述当前氢气浓度不为0，获取氢气实测浓度、氢气压降值以及当燃料电池车的当前氢气浓度为0时生成的压力正常区间；
第二判断模块，用于判断所述氢气压降值是否超出所述压力正常区间，得到第二判断结果；
氢气预测浓度确定模块，用于若所述第二判断结果表示为所述氢气压降值超出所述压力正常区间，根据所述氢气实测浓度以及所述氢气压降值确定氢气预测浓度；
第三判断模块，用于判断所述氢气预测浓度是否超出氢泄露报警阈值，得到第三判断结果；
氢气泄露确定模块，用于若所述第三判断结果表示为所述氢气预测浓度超出氢泄露报警阈值，确定氢气泄露并发出警报；
所述氢气预测浓度确定模块，具体包括：
氢气预测浓度确定单元，用于根据公式
CREV(t)＝a(t)*ΔP(t)*CH2(t)确定氢气预测浓度；其中，CREV为氢气预测浓度；a(t)为浓度修正系数；ΔP(t)为氢气压降值；CH2为氢气实测浓度。
6.根据权利要求5所述的燃料电池车的氢泄漏监测报警系统，其特征在于，还包括：
正常初始压降值获取模块，用于若所述第一判断结果表示为所述当前氢气浓度为0，获取正常初始压降值；
压力正常区间生成模块，用于根据所述正常初始压降值生成压力正常区间。
7.根据权利要求5所述的燃料电池车的氢泄漏监测报警系统，其特征在于，还包括：
第一参数重新获取模块，用于若所述第二判断结果表示为所述氢气压降值未超出所述压力正常区间，重新获取氢气实测浓度以及氢气压降值。
8.根据权利要求5所述的燃料电池车的氢泄漏监测报警系统，其特征在于，还包括：
第二参数重新获取模块，用于若所述第三判断结果表示为所述氢气预测浓度未超出氢泄露报警阈值，重新获取氢气实测浓度以及氢气压降值。
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