CN115931275A - 燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池汽车领域，公开了一种燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法、设备及介质。该方法包括：获取燃料电池汽车的实际用户使用工况；获取在所述实际用户使用工况下燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号；基于所述燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号确定燃料电池汽车全生命周期下所述氢瓶阀体的第二加速度信号；基于所述第二加速度信号确定所述氢瓶阀体的第一伪损伤数值；基于总伪损伤数值与所述第一伪损伤数值对所述第一试验场测试工况进行调整，获得目标试验场测试工况。本发明能够实现燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池汽车领域，尤其涉及一种燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法、设备及介质。
背景技术
当前，我国燃料电池汽车已经进入示范运营阶段，市场应用前景迎来利好发展契机。然而，燃料电池汽车的商业化发展对其关键部件的耐久性提出了较高要求，一定程度上制约了其商业化发展进程。
氢瓶阀体作为燃料电池汽车车载氢系统的重要零部件，在保证车载氢系统的气体密封性，进而保证车辆使用过程中的氢安全方面发挥着重要的作用。
目前，氢瓶阀体型号主要有两种：35MPa和70MPa。受限于技术条件的发展，我国燃料电池汽车所用氢瓶阀体主要依赖进口，尤其是在70MPa阀体的设计制造、试验测试和标准方面尚处于空白。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法、设备及介质，实现了对燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测，节约了检测时间和成本，提高了检测效率。
本发明实施例提供了一种燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法，该方法包括：获取燃料电池汽车的实际用户使用工况；获取在所述实际用户使用工况下燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号；基于所述燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号确定燃料电池汽车全生命周期下所述氢瓶阀体的第二加速度信号；基于所述第二加速度信号确定所述氢瓶阀体的第一伪损伤数值；获取在第一试验场测试工况的不同类型耐久道路上燃料电池汽车轴头的第二加速度信号和所述氢瓶阀体的第三加速度信号；基于所述第三加速度信号分别确定不同类型耐久道路上所述氢瓶阀体的第二伪损伤数值；基于不同类型耐久道路上所述氢瓶阀体的第二伪损伤数值确定所述第一试验场测试工况下燃料电池汽车氢瓶阀体的总伪损伤数值；基于所述总伪损伤数值与所述第一伪损伤数值对所述第一试验场测试工况进行调整，获得目标试验场测试工况；在所述目标试验场测试工况下对所述燃料电池汽车的氢瓶阀体进行耐久性试验，以对所述氢瓶阀体的预设功能进行测试验证。
本发明实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器和存储器；所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，用于执行任一实施例所述的燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法的步骤。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储程序或指令，所述程序或指令使计算机执行任一实施例所述的燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法的步骤。
本发明实施例具有以下技术效果：本发明提供了用于氢瓶阀体振动耐久试验的工况建立方法及技术路径，基于氢瓶阀体的实际应用场景，通过燃料电池汽车实际使用过程中完成对氢瓶阀体振动信号的采集，提取出氢瓶阀体的实际用户使用工况，利用用户关联技术，完成车辆实际使用工况与汽车试验场工况的关联，形成适用于燃料电池整车的汽车试验场使用场景下的氢瓶阀体振动耐久试验工况，以完成对其耐久性测评及功能检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法的流程图。
图2为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例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的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
图1是本发明实施例提供的一种燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法的流程图。参见图1，该燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法具体包括如下步骤。
S110、获取燃料电池汽车的实际用户使用工况。
其中，实际用户使用工况指用户驾驶的燃料电池汽车的实际行驶工况，具体的，例如可以指行驶的道路类型（例如乡村道路、城市道路、省道、国道、高速路等具体的道路类型）。
可选的，可以通过调研的方式或者由第三方机构提供的方式获取燃料电池汽车的实际用户使用工况。
S120、获取在所述实际用户使用工况下燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号。
示例性的，可通过三向加速度传感器采集实际用户使用工况下燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号。
S130、基于所述燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号确定燃料电池汽车全生命周期下所述氢瓶阀体的第二加速度信号。
其中，燃料电池汽车全生命周期指的是燃料电池汽车从出厂投入使用到被认定为损坏无法被继续使用的时间段，可以理解为是燃料电池汽车的使用寿命。由于燃料电池汽车的全生命周期较长，因此无法采集燃料电池汽车全生命周期内真实的加速度信号，故基于采集到的部分真实加速度信息，通过理论计算的方式推算出燃料电池汽车全生命周期下所述氢瓶阀体的第二加速度信号。具体的，可以通过参数雨流外推法确定燃料电池汽车全生命周期下所述氢瓶阀体的第二加速度信号。
概括性的，所述基于所述燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号确定燃料电池汽车全生命周期下所述氢瓶阀体的第二加速度信号，包括：基于所述燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号通过参数雨流外推法确定燃料电池汽车全生命周期下所述氢瓶阀体的第二加速度信号。
进一步的，在通过参数雨流外推法确定燃料电池汽车全生命周期下所述氢瓶阀体的第二加速度信号之前，还可以包括：对所述燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号进行预处理，包括去奇异点、去趋势项等，以提高信号的真实性，从而保证数据处理精度。
S140、基于所述第二加速度信号确定所述氢瓶阀体的第一伪损伤数值。
可选的，所述基于所述第二加速度信号确定所述氢瓶阀体的第一伪损伤数值，包括：基于S-N曲线和Miner疲劳累计损伤法则基于所述第二加速度信号确定所述氢瓶阀体的第一伪损伤数值。
所述基于S-N曲线和Miner疲劳累计损伤法则基于所述第二加速度信号确定所述氢瓶阀体的第一伪损伤数值，包括：在S-N曲线中，循环寿命
N与第二加速度信号
S之间的关系为如下第一表达式所表达的关系。
。
其中，
b表示S-N曲线斜率的倒数，
b的取值为设定值，
S c 表示S-N曲线的截距，
S c 的取值为第二加速度信号的最大幅值；基于所述第一表达式确定第二加速度信号
S对应的循环寿命
N。
基于如下计算表达式确定所述第一伪损伤数值。
。
其中，
D表示所述第一伪损伤数值，
n i 表示第
i个第二加速度信号的循环次数，
N i 表示第
i个第二加速度信号对应的循环寿命。
S150、获取在第一试验场测试工况的不同类型耐久道路上燃料电池汽车氢瓶阀体的第三加速度信号。
其中，第一试验场测试工况可以是根据经验设定的一种工况，具体可以包括不同类型的耐久道路、与各类型的耐久道路分别对应的测试车速以及测试圈数。不同类型的耐久道路包括：比利时路、鹅卵石路、扭曲路、搓板路以及凹坑路中的一种或多种。
例如第一试验场测试工况包括鹅卵石路，对应的测试车速为30km/h，对应的测试圈数为1，其实质含义为驾驶所述燃料电池汽车在试验场的鹅卵石路上以30km/h的车速行驶1圈。通常所述燃料电池汽车在每种类型的耐久道路上会以不同的车速分别行驶一圈，并在行驶过程中分别采集所述燃料电池汽车氢瓶阀体的加速度信号，基于该加速度信号分别确定每种耐久道路上所述氢瓶阀体的第二伪损伤数值。
可通过三向加速度传感器采集在第一试验场测试工况下所述燃料电池汽车氢瓶阀体的第三加速度信号。
可以理解的是，在第一试验场测试工况下行驶的燃料电池汽车与步骤S110中所述的燃料电池汽车为同一型号的汽车，且其载荷状态（例如满载、半载、空载等状态）与步骤S120中所述燃料电池汽车的载荷状态相同，以提高检测精度。
S160、基于所述第三加速度信号分别确定不同类型耐久道路上所述氢瓶阀体的第二伪损伤数值。
其中，确定不同类型耐久道路上所述氢瓶阀体的第二伪损伤数值的方式与确定上述第一伪损伤数值的方式类似，基于S-N曲线和Miner疲劳累计损伤法则基于某一类型耐久道路上的第三加速度信号确定该类型耐久道路上氢瓶阀体的第二伪损伤数值，只需将其中的第二加速度信号替换为第三加速度信号即可。
S170、基于不同类型耐久道路上所述氢瓶阀体的第二伪损伤数值确定所述第一试验场测试工况下燃料电池汽车氢瓶阀体的总伪损伤数值。
可选的，假设所述第一试验场测试工况包括两种类型的耐久道路，该两种类型的耐久道路分别是比利时路和鹅卵石路，燃料电池汽车在比利时路上行驶时导致的氢瓶阀体的第二伪损伤数值为a，燃料电池汽车在鹅卵石路上行驶时导致的氢瓶阀体的第二伪损伤数值为b，则所述总伪损伤数值为a+b。即将不同类型耐久道路上所述氢瓶阀体的第二伪损伤数值相加，获得所述第一试验场测试工况下燃料电池汽车氢瓶阀体的总伪损伤数值。
S180、基于所述总伪损伤数值与所述第一伪损伤数值对所述第一试验场测试工况进行调整，获得目标试验场测试工况。
可选的，所述基于所述总伪损伤数值与所述第一伪损伤数值对所述第一试验场测试工况进行调整，获得目标试验场测试工况，包括：
计算所述总伪损伤数值与所述第一伪损伤数值之差；基于所述差对所述第一试验场测试工况进行调整，获得目标试验场测试工况。
例如，当所述总伪损伤数值大于所述第一伪损伤数值时，即所述差大于零，表示所述第一试验场测试工况给燃料电池汽车的氢瓶阀体造成的损伤大于实际用户使用工况给燃料电池汽车的氢瓶阀体造成的损伤，此时应对所述第一试验场测试工况进行调整，以使其接近实际用户使用工况，从而提高试验测试精度。具体的，例如可以将所述第一试验场测试工况中各类型的耐久道路分别对应的车速降低，或者将分别对应的测试圈数减少，或者改变耐久道路的类型，将平整度差的耐久道路调整为平整度好一些的耐久道路等，以降低所述第一试验场测试工况给燃料电池汽车的氢瓶阀体造成的损伤。
反之，当所述总伪损伤数值小于所述第一伪损伤数值时，即所述差小于零，表示所述第一试验场测试工况给燃料电池汽车的氢瓶阀体造成的损伤小于实际用户使用工况给燃料电池汽车的氢瓶阀体造成的损伤，此时应对所述第一试验场测试工况进行调整，以使其接近实际用户使用工况，从而提高试验测试精度。具体的，例如可以将所述第一试验场测试工况中各类型的耐久道路分别对应的车速提高，或者将分别对应的测试圈数增加，或者改变耐久道路的类型，将平整度好的耐久道路调整为平整度差一些的耐久道路等，以提高所述第一试验场测试工况给燃料电池汽车的氢瓶阀体造成的损伤。
概括性的，所述第一试验场测试工况包括不同类型的耐久道路、与各类型的耐久道路分别对应的测试车速以及测试圈数；所述基于所述差对所述第一试验场测试工况进行调整，获得目标试验场测试工况，包括：基于所述差调整所述耐久道路的类型、所述测试车速以及所述测试圈数中的一个或多个。
S190、在所述目标试验场测试工况下对所述燃料电池汽车的氢瓶阀体进行耐久性试验，以对所述氢瓶阀体的预设功能进行测试验证。
具体的，根据车辆相关使用标准要求，针对燃料电池汽车开展累计15000km的加速耐久试验，试验期间，在车辆里程达到5000km，10000km和15000km时，分别对氢瓶阀体开展功能性检测，主要测试三个方面，包括：密封性测试、TPRD功能验证以及手动截止阀功能验证。
本发明提出了一种基于用户关联的燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久测试技术，从氢瓶阀体的实际使用场景出发，通过实车使用工况下的振动数据采集，建立适用于燃料电池整车的汽车试验场使用场景下的氢瓶阀体振动耐久工况，应用于其研发测试验证阶段，具有较强的可靠性、科学性和可实施性，有利于促进燃料电池汽车用氢瓶阀体的技术发展。
图2为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图2所示，电子设备400包括一个或多个处理器401和存储器402。
处理器401可以是中央处理单元（CPU）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备400中的其他组件以执行期望的功能。
存储器402可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器（RAM）和/或高速缓冲存储器（cache）等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器（ROM）、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器401可以运行所述程序指令，以实现上文所说明的本发明任意实施例的燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法以及/或者其他期望的功能。在所述计算机可读存储介质中还可以存储诸如初始外参、阈值等各种内容。
在一个示例中，电子设备400还可以包括：输入装置403和输出装置404，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构（未示出）互连。该输入装置403可以包括例如键盘、鼠标等等。该输出装置404可以向外部输出各种信息，包括预警提示信息、制动力度等。该输出装置404可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
当然，为了简化，图2中仅示出了该电子设备400中与本发明有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备400还可以包括任何其他适当的组件。
除了上述方法和设备以外，本发明的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本发明任意实施例所提供的燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法的步骤。
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
此外，本发明的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本发明任意实施例所提供的燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法的步骤。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
需要说明的是，本发明所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本申请范围。如本发明说明书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。
还需说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案。
Claims (9)
1.一种燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法，其特征在于，包括：
获取燃料电池汽车的实际用户使用工况；
获取在所述实际用户使用工况下燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号；
基于所述燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号确定燃料电池汽车全生命周期下所述氢瓶阀体的第二加速度信号；
基于所述第二加速度信号确定所述氢瓶阀体的第一伪损伤数值；
获取在第一试验场测试工况的不同类型耐久道路上燃料电池汽车氢瓶阀体的第三加速度信号；
基于所述第三加速度信号分别确定不同类型耐久道路上所述氢瓶阀体的第二伪损伤数值；
基于不同类型耐久道路上所述氢瓶阀体的第二伪损伤数值确定所述第一试验场测试工况下燃料电池汽车氢瓶阀体的总伪损伤数值；
基于所述总伪损伤数值与所述第一伪损伤数值对所述第一试验场测试工况进行调整，获得目标试验场测试工况；
在所述目标试验场测试工况下对所述燃料电池汽车的氢瓶阀体进行耐久性试验，以对所述氢瓶阀体的预设功能进行测试验证。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号确定燃料电池汽车全生命周期下所述氢瓶阀体的第二加速度信号，包括：
基于所述燃料电池汽车氢瓶阀体的第一加速度信号通过参数雨流外推法确定燃料电池汽车全生命周期下所述氢瓶阀体的第二加速度信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二加速度信号确定所述氢瓶阀体的第一伪损伤数值，包括：
基于S-N曲线和Miner疲劳累计损伤法则基于所述第二加速度信号确定所述氢瓶阀体的第一伪损伤数值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于S-N曲线和Miner疲劳累计损伤法则基于所述第二加速度信号确定所述氢瓶阀体的第一伪损伤数值，包括：
在S-N曲线中，循环寿命N与第二加速度信号S之间的关系为如下第一表达式所表达的关系：
其中，b表示S-N曲线斜率的倒数，b的取值为设定值，S c 表示S-N曲线的截距，S c 的取值为第二加速度信号的最大幅值；
基于所述第一表达式确定第二加速度信号S对应的循环寿命N；
基于如下计算表达式确定所述第一伪损伤数值：
其中，D表示所述第一伪损伤数值，n i 表示第i个第二加速度信号的循环次数，N i 表示第i个第二加速度信号对应的循环寿命。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二伪损伤数值与所述第一伪损伤数值对所述第一试验场测试工况进行调整，获得目标试验场测试工况，包括：
计算所述总伪损伤数值与所述第一伪损伤数值之差；
基于所述差对所述第一试验场测试工况进行调整，获得目标试验场测试工况。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一试验场测试工况包括与各类型的耐久道路分别对应的测试车速以及测试圈数；
所述基于所述差对所述第一试验场测试工况进行调整，获得目标试验场测试工况，包括：
基于所述差调整所述耐久道路的类型、所述测试车速以及所述测试圈数中的一个或多个。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述预设功能包括：密封性能、TPRD功能以及手动截止阀功能。
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
处理器和存储器；
所述处理器通过调用所述存储器存储的程序或指令，用于执行如权利要求1至7任一项所述的燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储程序或指令，所述程序或指令使计算机执行如权利要求1至7任一项所述的燃料电池汽车氢瓶阀体振动耐久性检测方法的步骤。
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