CN118088925A - 一种车载高压储氢系统健康度诊断方法、控制方法及装置 - Google Patents

一种车载高压储氢系统健康度诊断方法、控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种车载高压储氢系统健康度诊断方法、控制方法及装置，本方法包括：获取车载高压储氢系统非供氢状态时的平均温度以及高压管路和中压管路的压力；根据所述车载高压储氢系统非供氢状态时的平均温度以及高压管路和中压管路的压力，计算高压、中压管路的氢气泄漏率；根据高压、中压管路的氢气泄漏率，计算高压管路、中压管路以及减压阀健康度。本发明根据储氢系统中的温度和高压、中压管路的压力计算氢气泄漏率，并根据氢气泄漏率确定系统中高压管路、中压管路以及减压阀健康度，提供了一种可行有效的车载高压储氢系统健康度确定方法。

Description

一种车载高压储氢系统健康度诊断方法、控制方法及装置
技术领域
本发明涉及一种车载高压储氢系统健康度诊断方法、控制方法及装置，属于氢能车辆以及车载高压储氢系统技术领域。
背景技术
氢能汽车作为氢能在交通领域的应用方式备受热捧，氢能汽车有氢燃料电池汽车、氢内燃机汽车两种形式。因较高的能源利用效率，目前行业内以研究和开发氢燃料电池汽车为主，但氢燃料电池汽车成本较高；而氢内燃机成本较低，对氢气品质要求不高，可通过现有的天然气内燃机平台改造，使其在氢能行业内占有一席之地。
无论何种形式的氢能汽车，都需要配备车载高压储氢系统，车载高压储氢系统的功能主要有加注、存储和供应氢气。车载高压储氢系统行业内主要有车载高压储氢系统和车载液氢储氢系统两种方式，前者为目前主要的应用形式，后者具有更高的储氢密度，在长续航和重载应用场景具有很好的应用前景，但因为民用液氢基础设施匮乏，民用液氢法规和标准体系尚未健全，所以车载液氢系统目前还处于工程样机阶段，尚未规模化应用。
《CN202310501439.1一种用于检测车载供氢系统微量泄漏的装置及其控制方法》仅针对减压阀上游的高压系统，未考虑减压阀下游管路系统压力较大且减压阀存在一点内漏会影响减压阀上游的高压系统的压力降、泄漏率等参数的情况，从而使得对高压管路的泄漏诊断存在一定的误判可能性。
《CN202310681754.7一种燃料电池车氢安全控制方法》仅通过减压阀上游、下游的高压、中压压力作为判据，未考虑温度对定容空间压力的影响，亦未考虑前述上一专利未考虑之情况，所以此专利的方法也存在一定的不足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种车载高压储氢系统健康度诊断方法、控制方法及装置，能准确判断车载高压储氢系统的健康度，增加氢能车辆日常运营的安全性，并为精准制定每台氢能车辆车载高压储氢系统管路和减压阀的维护策略的提供技术支撑。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种车载高压储氢系统健康度诊断方法，基于一种车载高压储氢系统，所述车载高压储氢系统包括多个氢瓶、高压管路、中压管路和减压阀，每个氢瓶上安装有瓶阀；所述高压管路依次设于瓶阀、加氢口、减压阀三者之间；所述中压管路设于减压阀与待充氢的燃料电池系统；
所述方法包括以下步骤：
获取车载高压储氢系统非供氢状态时的平均温度以及高压管路和中压管路的压力；
根据所述车载高压储氢系统非供氢状态时的平均温度以及高压管路和中压管路的压力，计算高压、中压管路的氢气泄漏率；
根据高压、中压管路的氢气泄漏率，计算高压管路、中压管路以及减压阀健康度。
进一步的，获取车载高压储氢系统非供氢状态时的平均温度以及高压管路和中压管路的压力，包括：
获取车载高压储氢系统非供氢状态起始时刻t1以及车载高压储氢系统非供氢状态实时时刻或者终止时刻t2；
计算车载高压储氢系统非供氢状态时长为t，t=t2-t1；
获取车载氢气系统的平均温度Tavg；
获取高压管路的压力为V1和中压管路的压力V2；
获取高压管路的压力P1，包括t1时刻的高压管路的压力P1-1，t2时刻的高压管路的压力P1-2；
获取中压管路的压力P2,包括t1时刻的中压管路的压力P2-1，t2时刻的中压管路的压力P2-2；
获取减压阀的静态锁止压力PLock；
获取高压管路内的氢气质量M1，包括t1时刻的氢气质量M1-1，t2时刻的氢气质量M1-2；
获取中压管路内的氢气质量M2，包括t1时刻的氢气质量M2-1，t2时刻的氢气质量M2-2。
进一步的，获取车载氢气系统的平均温度Tavg，包括：
在每个瓶阀上集成配置有一个温度传感器，使用车载高压储氢系统内各个温度传感器的平均温度作为平均温度：
Tavg=T1+...+TN/N
其中，TN表示第N个温度传感器采集的温度，N为温度传感器总数；
获取高压管路的压力P1，包括：通过高压压力传感器实时测得；
获取中压管路的压力P2，包括：通过中压压力传感器实时测得。
进一步的，获取高压管路内的氢气质量M1，包括：
以下式计算t1时刻的氢气质量M1-1，t2时刻的氢气质量M1-2：
M1-1=V1*ρH2@(P1-1,Tavg-1)，M1-2=V1*ρH2@(P1-2,Tavg-2)，
其中，ρH2@(P1-1,Tavg-1)表示在P1-1、Tavg-1下氢气的密度，ρH2@(P1-2,Tavg-2)表示在P1-2、Tavg-2下氢气的密度，可通过表1查得；
获取中压管路内的氢气质量M2，包括：
以下式计算t1时刻的氢气质量M2-1，t2时刻的氢气质量M2-2：
M2-1=V1*ρH2@(P2-1,Tavg-1)，M1-2=V1*ρH2@(P2-2,Tavg-2)；
其中，ρH2@(P2-1,Tavg-1)表示在P2-1、Tavg-1下氢气的密度，ρH2@(P2-2,Tavg-2)表示在P2-2、Tavg-2下氢气的密度，可通过查表获得。
进一步的，根据所述车载高压储氢系统非供氢状态时的高压、中压管路温度、压力参数的变化计算高压、中压管路氢气泄漏率，包括：
根据t1时刻的氢气质量M1-1和t2时刻的氢气质量M1-2，计算车载高压储氢系统非供氢状态，高压管路内的氢气泄漏率LR1，其中
LR1=(M1-1-M1-2)/t
根据t1时刻的氢气质量M2-1和t2时刻的氢气质量M2-2，计算车载高压储氢系统非供氢状态，中压管路内的氢气泄漏率LR2，其中
LR2=(M2-1-M2-2)/t
根据下式计算总管路系统总的氢气泄漏率LRtotal，所述总管路系统包括高压管路和中压管路；
LRtotal=(M1-1+M2-1-M1-2-M2-2)/t。
进一步的，根据高压、中压管路氢气泄漏率，计算高压管路、中压管路以及减压阀健康度，包括：
若LRtotal＞LRtotal_A，则总管路系统存在外漏；其中，LRtotal_A为预设总阈值，根据总管路系统的潜在外漏点数量和每个外漏点允许的漏率进行定义；
当LRtotal＞LRtotal_A时，若-LR2≥LR2_A1，则说明减压阀存在L2级泄漏，且高压管路存在外漏，中压管路无外漏；其中，LR2_A1为预设第一阈值，根据减压阀的内漏性能参数进行设定；
当LRtotal＞LRtotal_A时，若0＜-LR2＜LR2_A1，则说明减压阀存在L1级泄漏，且高压管路存在外漏，中压管路无外漏；
当LRtotal＞LRtotal_A时，若LR2＞0，且Plock–P2-2≤a，则说明减压阀无内漏，中压管路轻微外漏，高压管路存在外漏；其中，a为预设第二阈值，根据减压阀的流量性能参数进行定义；
当LRtotal＞LRtotal_A时，若LR2＞0，且Plock–P2-2＞a，则说明中压管路存在严重外漏，高压管路的外漏情况为“是否外漏需另行检查确认”，减压阀的内漏情况为“是否内漏需另行检查确认”；
若LRtotal≤LRtotal_A，则说明整个管路系统无外漏；
当LRtotal≤LRtotal_A时，若LR1≤LR1_A1，则说明减压阀无内漏；其中，LR1_A1为预设第三阈值，根据减压阀的内漏性能参数进行设定；
当LRtotal≤LRtotal_A时，若LR1＞LR1_A1，则说明整个管路系统无外漏，减压阀存在内漏；
当LRtotal≤LRtotal_A，且LR1＞LR1_A1时，若-LR2≤LR2_A2，则说明整个管路系统无外漏，减压阀存在L1级泄漏；
当LRtotal≤LRtotal_A，且LR1＞LR1_A1时，若-LR2＞LR2_A2，则说明整个管路系统无外漏，减压阀存在L2级泄漏。
第二方面，本发明提供一种车载高压储氢系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
执行如第一方面所述的车载高压储氢系统健康度诊断方法，得到高压管路、中压管路和减压阀健康度；
根据所述高压管路、中压管路和减压阀健康度，控制进行实施报警和联锁措施。
进一步的，根据所述高压管路、中压管路和减压阀健康度，控制进行实施报警和联锁措施，包括：
根据所述高压管路、中压管路和减压阀健康度，将情况分类为：
情况A：
1.中压管路严重外漏；
2.高压管路的外漏情况为“是否外漏需另行检查确认”；
3.减压阀的内漏情况为“是否内漏需另行检查确认”；
情况B：
1.中压管路轻微外漏；
2.高压管路的外漏情况为“是否外漏需另行检查确认”；
3.减压阀无内漏；
情况C：
1.高压管路外漏；
2.中压管路无外漏；
3.减压阀L1级泄漏；
情况D：
1.高压管路外漏；
2.减压阀L2级泄漏；
3.中压管路无外漏；
情况E：
1.整个管路系统无外漏；
2.减压阀无内漏；
情况F：
1.整个管路系统无外漏；
2.减压阀存在L1级泄漏；
情况G：
1.整个管路系统无外漏；
2.减压阀存在L2级泄漏；
根据以上情况，对应执行以下措施：
对于E和F两种情况，仅进行记录，不实施报警和联锁措施；
对于G情况，进行记录，并进行预警，若t2时刻的中压管路的压力P2-2未大于预设的中压高限联锁阈值，可不实施联锁措施；
对于A情况，进行记录，并进行预警，若t2时刻的中压管路的压力P2-2未大于预设的中压高限联锁阈值，可不实施联锁措施；
对于B情况，进行记录，并进行预警，获取所在区域的氢气浓度，若t2时刻的高压管路的压力P1-2未小于预设的高压低限联锁阈值，且所在区域的氢气浓度未触发该区域的氢气浓度高限联锁阈值，可不实施联锁措施；
对于C和D情况，进行记录，并进行预警，获取所在区域的氢气浓度，若t2时刻的中压管路的压力P2-2未大于预设的中压高限联锁阈值，t2时刻的高压管路的压力P1-2未小于预设的高压低限联锁阈值，所在区域的氢气浓度未大于该区域的氢气浓度高限联锁阈值，可不实施联锁措施。
进一步的，所述方法还包括：
将高压管路、中压管路以及减压阀的所有健康度信息通过车辆终端上传至远程车辆管理平台，并接收来自所述远程车辆管理平台的维护策略。
进一步的，所述来自所述远程车辆管理平台的维护策略包括：
对于出现A情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行总管路系统的内外漏检查、修复；
对于出现B情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行高压管路的外漏检查、修复；
对于出现C情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行高压管路的外漏检查、修复；记录减压阀轻微内漏的情况；
对于出现D情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行高压管路外漏、减压阀内漏的检查、修复；
对于出现E情况的车载高压储氢系统，无需进行任何维护；
对于出现F情况的车载高压储氢系统，无需进行任何维护；记录减压阀轻微内漏的情况；
对于出现G情况的车辆，进维修站进行维护，进行减压阀内漏的检查、修复。
第三方面，本发明提供一种车载高压储氢系统健康度诊断装置，适用于一种车载高压储氢系统，所述车载高压储氢系统包括多个氢瓶、高压管路、中压管路和减压阀，每个氢瓶上安装有瓶阀；所述高压管路依次设于瓶阀、加氢口、减压阀三者之间；所述中压管路设于减压阀与待充氢的燃料电池系统；
所述车载高压储氢系统健康度诊断装置包括：
温度传感器，设置于所述瓶阀处，用于采集车载高压储氢系统非供氢状态时的平均温度；
高压压力传感器，设置于所述高压管路中，用于采集车载高压储氢系统非供氢状态时的所述高压管路的压力；
中压压力传感器，设置于所述中压管路中，用于采集车载高压储氢系统非供氢状态时的所述中压管路的压力；
储氢系统控制器，用于根据车载高压储氢系统非供氢状态时的平均温度以及高压管路和中压管路的压力，执行如第一方面所述的车载高压储氢系统健康度诊断方法。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
1、本发明根据储氢系统中非供氢状态时的温度和高压、中压管路的压力计算氢气泄漏率，并根据氢气泄漏率确定系统中高压管路、中压管路以及减压阀健康度，提供了一种可行有效的车载高压储氢系统健康度确定方法，考虑了车载高压储氢系统高压、中压管路、减压阀内部密封的客观情况，基于容易获得的温度和压力参数，能够准确的判断高压管路、中压管路和减压阀的健康度。
2、本发明针对车载高压储氢系统非供氢状态时的高压管路、中压管路和减压阀的健康度，制定了涵盖高压管路、中压管路、减压阀的控制策略，能增加氢能车辆日常运营的安全性，精准制定每台氢能车辆车载高压储氢系统的管路和减压阀的控制方法。
3、本发明针对高压、中压管路的氢气泄漏可能性，考虑多种场景，全面分析各场景的氢气泄漏率，从而得到全面、准确的高压、中压管路以及减压阀的氢气泄漏情况。
4、本发明通过远程车辆管理平台对车载高压储氢系统整个生命周期内的健康度实时进行记录、分析，可指导售后专业精准制定每台氢能整机的维护策略，增加安全性的同时，降低维护成本。
附图说明
图1是车载高压储氢系统架构原理示意图；
图2是车载高压储氢系统健康度诊断原理示意图；
图3是车载高压储氢系统诊断信息上传架构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例提供一种车载高压储氢系统健康度诊断方法，针对车载高压储氢系统非供氢状态时，通过监测高压、中压管路温度、压力参数的变化，并计算其氢气泄漏率，通过分析高压、中压管路氢气泄漏率、中压压力的变化，制定了高压管路、中压管路、减压阀健康度的诊断方法，及其相应的控制策略。
车载高压储氢系统的架构示意图如下图1。系统可由N个氢瓶组成，每个氢瓶上安装有一个瓶阀，每个瓶阀上集成配置有一个温度传感器。高压管路是指瓶阀、加氢口、减压阀三者之间的管路系统，其中设置有至少1个高压压力传感器；中压管路是指减压阀、燃料电池系统之间的管路系统，其中设置有一个中压压力传感器。减压阀连接高压管路和中压管路，提供调压功能，并集成泄压阀。
车载高压储氢系统某一次非供氢状态起始于上一次供氢结束，储氢系统瓶阀关闭的那一时刻，即t1时刻；终止于下一次供氢开始，储氢系统瓶阀开启的那一时刻，即t2时刻，如果此时（在实时时刻），储氢系统瓶阀仍然关闭，车载高压储氢系统仍处于非供氢状态，则t2时刻表示此时的实时时刻，如果此时（在实时时刻），储氢系统瓶阀已经开启，车载高压储氢系统处于供氢状态，则t2时刻表示终止时刻，即储氢系统瓶阀开启的那一时刻。
则待计算的车载高压储氢系统非供氢状态时长为t，t=t2-t1。
使用车载高压储氢系统内各个温度传感器的平均温度作为高压、中压管路的温度，即Tavg=T1+...+TN/N
其中，TN表示第N个温度传感器采集的温度，N为温度传感器总数；
Tavg实时计算，t1时刻的温度为Tavg-1，t2时刻的温度为Tavg-2。
高压管路的压力为V1，中压管路的压力为V2。高压管路的压力V1，中压管路的压力V2是由人员通过设备参数获取，在软件中根据实际系统方案设定。
高压管路的压力为P1，由高压压力传感器实时测得，t1时刻的高压管路的压力为P1-1，t2时刻的高压管路的压力为P1-2；中压管路的压力为P2,由中压压力传感器实时测得，t1时刻的中压管路的压力为P2-1，t2时刻的中压管路的压力为P2-2。
减压阀的静态锁止压力为PLock。减压阀的静态锁止压力PLock由减压阀选型确定。
高压管路内的氢气质量为M1，M1实时计算，t1时刻的温度为M1-1，t2时刻的温度为M1-2。M1-1=V1*ρH2@(P1-1, Tavg-1)，M1-2=V1*ρH2@(P1-2, Tavg-2)，其中，ρH2@(P1-1, Tavg-1)表示在P1-1、Tavg-1下氢气的密度，可通过下表查得，本发明中其他氢气密度可类似通过查下表1获得。
表1 氢气密度、气压、温度对应表
中压管路内的氢气质量为M2，M2实时计算，t1时刻的温度为M2-1，t2时刻的温度为M2-2。M2-1=V1*ρH2@(P2-1, Tavg-1)，M1-2=V1*ρH2@(P2-2, Tavg-2)。
某一次车载高压储氢系统非供氢状态，高压管路内的氢气泄漏率为LR1，其中LR1=(M1-1- M1-2)/t；中压管路内的氢气泄漏率为LR2，其中LR2=(M2-1- M2-2)/t。管路系统总的泄漏率为LRtotal，其中LRtotal=(M1-1+M2-1- M1-2-M2-2)/t，各个泄漏率数据实时计算，使用t1时刻和t2时刻的数据。
综合上述数据，对某一次非供氢状态的整个管路系统，即高压、中压管路（含减压阀），如图2所示，进行如下诊断分析：
（1）若LRtotal＞LRtotal_A，则整个管路系统存在外漏；其中，LRtotal_A为预设总阈值，根据系统的潜在外漏点数量和每个外漏点允许的漏率进行定义。
（2）当LRtotal＞LRtotal_A时，若-LR2≥LR2_A1，则说明减压阀存在L2级泄漏，且高压管路存在外漏，中压管路无外漏；其中，LR2_A1为预设第一阈值，根据减压阀的内漏性能参数进行设定。
（3）当LRtotal＞LRtotal_A时，若0＜-LR2＜LR2_A1，则说明减压阀存在L1级泄漏，且高压管路存在外漏，中压管路无外漏。
（4）当LRtotal＞LRtotal_A时，若LR2＞0，且Plock–P2-2≤a，则说明减压阀无内漏，中压管路轻微外漏，高压管路存在外漏；其中，a为预设第二阈值，根据减压阀的流量性能参数进行定义。
（5）当LRtotal＞LRtotal_A时，若LR2＞0，且Plock–P2-2＞a，则说明中压管路存在严重外漏，高压管路的外漏情况为“是否外漏需另行检查确认”，减压阀的内漏情况为“是否内漏需另行检查确认”。“是否外漏需另行检查确认”和“是否内漏需另行检查确认”具体的操作方案是给用户、后台发出提醒，至专业维修机构、人员进行检查确认。
（6）若LRtotal≤LRtotal_A，则说明整个管路系统无外漏。
（7）当LRtotal≤LRtotal_A时，若LR1≤LR1_A1，则说明减压阀无内漏；其中，LR1_A1为预设第三阈值，根据减压阀的内漏性能参数进行设定。
（8）当LRtotal≤LRtotal_A时，若LR1＞LR1_A1，则说明整个管路系统无外漏，减压阀存在内漏。
（9）当LRtotal≤LRtotal_A，且LR1＞LR1_A1时，若-LR2≤LR2_A2，则说明整个管路系统无外漏，减压阀存在L1级泄漏，LR2_A2为预设第四阈值，根据减压阀的内漏性能参数进行设定。
（10）当LRtotal≤LRtotal_A，且LR1＞LR1_A1时，若-LR2＞LR2_A2，则说明整个管路系统无外漏，减压阀存在L2级泄漏。
上述的诊断方法亦可参见图2，最终得到A、B、C、D、E、F、G7种诊断结果，分别对应于上述第（5）、（4）、（3）、（2）、（7）、（9）、（10）。
实施例2：
本实施例提供一种车载高压储氢系统控制方法，针对实施例1的诊断结果，在整机或系统运行过程中，可以实施如下控制策略：
（1）对于E和F两种情况，仅进行记录（在软件内部记录上述的诊断结果），不实施报警和联锁措施；
（2）对于G情况，需进行记录，并进行预警（发出预警信息提示需要进行检修），若未触发整机预设的中压高限联锁阈值，可不实施联锁措施；
（3）对于A情况，需进行记录，并进行预警，通过氢气传感器采集所在区域的氢气浓度，若未触发整机预设的中压低限或该区域的氢气浓度高限联锁阈值，可不实施联锁措施；
（4）对于B情况，需进行记录，并进行预警，通过氢气传感器采集所在区域的氢气浓度，若未触发整机预设的高压低限或该区域的氢气浓度高限联锁阈值，可不实施联锁措施；
（5）对于C情况，需进行记录，并进行预警，通过氢气传感器采集所在区域的氢气浓度，若未触发整机预设的高压低限、中压高限或该区域的氢气浓度高限联锁阈值，可不实施联锁措施；
（6）对于D情况，需进行记录，并进行预警，通过氢气传感器采集所在区域的氢气浓度，若未触发整机预设的高压低限、中压高限或该区域的氢气浓度高限联锁阈值，可不实施联锁措施。
以上过程中涉及到到多个连锁阈值：高压低限联锁阈值、中压低限联锁阈值、中压高限联锁阈值和该区域的氢气浓度高限联锁阈值。
触发中压低限联锁阈值是指：
t2时刻的中压管路的压力P2-2小于整机预设的中压低限联锁阈值，这里整机预设的中压低限联锁阈值是根据系统方案（减压阀选型、下游设施耐压能力）由人为设定。
触发高压低限联锁阈值是指：
t2时刻的高压管路的压力P1-2小于整机预设的高压低限联锁阈值，这里整机预设的中压低限联锁阈值是根据系统方案（减压阀选型、下游设施耐压能力）由人为设定。
触发中压高限联锁阈值是指：
t2时刻的中压管路的压力P2-2大于整机预设的中压高限联锁阈值，这里整机预设的中压高限联锁阈值是根据系统方案（减压阀选型、下游设施耐压能力）由人为设定。
触发该区域的氢气浓度高限联锁阈值是指：
通过氢气浓度传感器采集的氢气浓度大于整机预设的该区域的氢气浓度高限联锁阈值，这里氢气浓度高限联锁阈值是根据系统方案（减压阀选型、下游设施耐压能力）由人为设定。
联锁措施指的是：触发阈值后，执行相应的报警、停机动作。
针对上述诊断结果，售后维护策略可按下述方案进行：
（1）每台氢能车辆的上述所有诊断信息可通过氢能系统控制器和车辆终端（T-BOX）上传至远程车辆管理平台，具体参见图3，该远程车辆管理平台综合分析每台车辆的上述数据，给出车辆的售后维护策略；
（2）对于出现A情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行整个管路系统的内外漏检查、修复；
（3）对于出现B情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行高压管路的外漏检查、修复；
（4）对于出现C情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行高压管路的外漏检查、修复；记录减压阀轻微内漏的情况，在车辆年检时进行减压阀维护；
（5）对于出现D情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行高压管路外漏、减压阀内漏的检查、修复；
（6）对于出现E情况的车载高压储氢系统，车辆整个管路系统状态健康度良好，无需进行任何维护；
（7）对于出现F情况的车载高压储氢系统，车辆整个管路系统状态健康度相对较好，无需进行任何维护；记录减压阀轻微内漏的情况，在车辆年检时进行减压阀维护；
（8）对于出现G情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行减压阀内漏的检查、修复；
车载高压储氢系统架构原理示意图如下图1所示。
车载高压储氢系统整个管路系统诊断信息上传至远程管理平台的方式如下图3所示，其中储氢系统控制器可以是单独的一个控制器，或者一个集成多系统控制功能的控制器。
远程车辆管理平台用于远程监控车辆状态，单个车辆的信息会上传至此平台上。
每台氢能车辆的上述所有诊断信息可通过车辆终端（T-BOX）上传至远程车辆管理平台，该远程车辆管理平台综合分析每台车辆的上述数据，给出车辆的售后维护策略。
本发明的方法可以集成于氢能整机的氢安全控制策略中，及时、准确告知客户故障信息，提升车载高压储氢系统的氢安全性能。
并且，通过远程车辆管理平台对各个车载高压储氢系统整个生命周期内健康度诊断结果实时进行记录、分析，可指导售后专业精准制定每台氢能车辆的车载高压储氢系统的维护策略，增加安全性的同时，降低维护成本。
实施例3：
本实施例提供了一种车载高压储氢系统健康度诊断装置，适用于一种车载高压储氢系统，所述系统包括多个氢瓶、高压管路、中压管路和减压阀，每个氢瓶上安装有一个瓶阀；所述高压管路是指瓶阀、加氢口、减压阀三者之间的管路系统；所述中压管路是指减压阀、燃料电池系统之间的管路系统；减压阀连接高压管路和中压管路，提供调压功能；
所述车载高压储氢系统健康度诊断装置包括：
温度传感器，设置于所述瓶阀处，用于采集车载高压储氢系统非供氢状态时的高压、中压管路的温度；
高压压力传感器，设置于所述高压管路中，用于采集车载高压储氢系统非供氢状态时的所述高压管路的压力；
中压压力传感器，设置于所述中压管路中，用于采集车载高压储氢系统非供氢状态时的所述中压管路的压力；
储氢系统控制器，用于根据车载高压储氢系统非供氢状态时的高压管路和中压管路的温度和压力，执行如实施例1所述的车载高压储氢系统健康度诊断方法。
本实施例的车载高压储氢系统适配于氢能车辆，用于为氢能车辆的燃料电池系统供氢。
车载高压储氢系统的整个管路系统诊断信息上传至远程管理平台的方式如下图3所示，其中储氢系统控制器可以是单独的一个控制器，或者一个集成多系统控制功能的控制器。
远程车辆管理平台用于远程监控车辆状态，单个车辆的信息会上传至此平台上，远程车辆管理平台根据车载高压储氢系统整个管路系统诊断信息给出的维护策略包括：
对于出现A情况的车辆，进维修站进行维护，进行整个管路系统的内外漏检查、修复；
对于出现B情况的车辆，进维修站进行维护，进行高压管路的外漏检查、修复；
对于出现C情况的车辆，进维修站进行维护，进行高压管路的外漏检查、修复；记录减压阀轻微内漏的情况，在车辆年检时进行减压阀维护；
对于出现D情况的车辆，进维修站进行维护，进行高压管路外漏、减压阀内漏的检查、修复；
对于出现E情况的车辆，车辆整个管路系统状态健康度良好，无需进行任何维护；
对于出现F情况的车辆，车辆整个管路系统状态健康度相对较好，无需进行任何维护；记录减压阀轻微内漏的情况，在车辆年检时进行减压阀维护；
对于出现G情况的车辆，进维修站进行维护，进行减压阀内漏的检查、修复。
如果考虑整个管路系统的氢气质量和压力变化，通过本发明的诊断方法，也可实现本发明的类似功能。
本发明还可应用于船舶、工程机械、机车、火车等燃料电池非道路场景，以及道路和非道路氢内燃机场景。
本发明提出的整个管路系统健康度诊断方法基于管路系统的泄漏率和中压压力参数的综合分析。
该方法综合考虑了高压管路、中压管路、减压阀的内外漏客观情况。
该方法根据诊断结果，分别制定了响应的控制策略，兼顾安全性和用户友好性。
该方法为远程车辆管理平台的车辆储氢系统整个管路系统的售后维护提供了策略指导，提高了维护效率和精准度。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车载高压储氢系统健康度诊断方法，其特征在于，基于一种车载高压储氢系统，所述车载高压储氢系统包括多个氢瓶、高压管路、中压管路和减压阀，每个氢瓶上安装有瓶阀；所述高压管路依次设于瓶阀、加氢口、减压阀三者之间；所述中压管路设于减压阀与待充氢的燃料电池系统之间；
所述方法包括以下步骤：
获取车载高压储氢系统非供氢状态时的平均温度以及高压管路和中压管路的压力；
根据所述车载高压储氢系统非供氢状态时的平均温度以及高压管路和中压管路的压力，计算高压、中压管路的氢气泄漏率；
根据高压、中压管路的氢气泄漏率以及中压管路的压力，计算高压管路、中压管路以及减压阀的健康度；
根据高压、中压管路的氢气泄漏率以及中压管路的压力，计算高压管路、中压管路以及减压阀的健康度，包括：
若LRtotal＞LRtotal_A，则总管路系统存在外漏；其中，LRtotal为总管路系统总的氢气泄漏率，LRtotal_A为预设总阈值，根据总管路系统的潜在外漏点数量和每个外漏点允许的漏率进行定义；
当LRtotal＞LRtotal_A时，若-LR2≥LR2_A1，则说明减压阀存在L2级泄漏，且高压管路存在外漏，中压管路无外漏；其中，LR2为中压管路内的氢气泄漏率，LR2_A1为预设第一阈值，根据减压阀的内漏性能参数进行设定；
当LRtotal＞LRtotal_A时，若0＜-LR2＜LR2_A1，则说明减压阀存在L1级泄漏，且高压管路存在外漏，中压管路无外漏；
当LRtotal＞LRtotal_A时，若LR2＞0，且Plock–P2-2≤a，则说明减压阀无内漏，中压管路轻微外漏，高压管路存在外漏；其中，P2-2为终止时刻的中压管路的压力，a为预设第二阈值，根据减压阀的流量性能参数进行定义，Plock为减压阀的静态锁止压力；
当LRtotal＞LRtotal_A时，若LR2＞0，且Plock–P2-2＞a，则说明中压管路存在严重外漏，高压管路的外漏情况为“是否外漏需另行检查确认”，减压阀的内漏情况为“是否内漏需另行检查确认”；
若LRtotal≤LRtotal_A，则说明整个管路系统无外漏；
当LRtotal≤LRtotal_A时，若LR1≤LR1_A1，则说明减压阀无内漏；其中，LR1为高压管路内的氢气泄漏率LR1，LR1_A1为预设第三阈值，根据减压阀的内漏性能参数进行设定；
当LRtotal≤LRtotal_A时，若LR1＞LR1_A1，则说明整个管路系统无外漏，减压阀存在内漏；
当LRtotal≤LRtotal_A，且LR1＞LR1_A1时，若-LR2≤LR2_A2，则说明整个管路系统无外漏，减压阀存在L1级泄漏，LR2_A2为预设第四阈值，根据减压阀的内漏性能参数进行设定；
当LRtotal≤LRtotal_A，且LR1＞LR1_A1时，若-LR2＞LR2_A2，则说明整个管路系统无外漏，减压阀存在L2级泄漏。
2.根据权利要求1所述的车载高压储氢系统健康度诊断方法，其特征在于，获取车载高压储氢系统非供氢状态时的平均温度以及高压管路和中压管路的压力，包括：
获取车载高压储氢系统非供氢状态起始时刻t1以及车载高压储氢系统非供氢状态实时时刻或者终止时刻t2；
计算车载高压储氢系统非供氢状态时长为t，t=t2-t1；
获取车载氢气系统的平均温度Tavg；
获取高压管路的容积为V1和中压管路的压力V2；
获取高压管路的压力P1，包括t1时刻的高压管路的压力P1-1，t2时刻的高压管路的压力P1-2；
获取中压管路的压力P2,包括t1时刻的中压管路的压力P2-1，t2时刻的中压管路的压力P2-2；
获取减压阀的静态锁止压力PLock；
获取高压管路内的氢气质量M1，包括t1时刻的氢气质量M1-1，t2时刻的氢气质量M1-2；
获取中压管路内的氢气质量M2，包括t1时刻的氢气质量M2-1，t2时刻的氢气质量M2-2。
3.根据权利要求2所述的车载高压储氢系统健康度诊断方法，其特征在于，获取车载氢气系统的平均温度Tavg，包括：
在每个瓶阀上集成配置有一个温度传感器，使用车载高压储氢系统内各个温度传感器的平均温度作为平均温度：
Tavg=T1+...+TN/N
其中，TN表示第N个温度传感器采集的温度，N为温度传感器总数；
获取高压管路的压力P1，包括：通过高压压力传感器实时测得；
获取中压管路的压力P2，包括：通过中压压力传感器实时测得。
4.根据权利要求2所述的车载高压储氢系统健康度诊断方法，其特征在于，获取高压管路内的氢气质量M1，包括：
以下式计算t1时刻的氢气质量M1-1，t2时刻的氢气质量M1-2：
M1-1=V1*ρH2@(P1-1,Tavg-1)，M1-2=V1*ρH2@(P1-2,Tavg-2)，
其中，ρH2@(P1-1,Tavg-1)表示在P1-1、Tavg-1下氢气的密度，ρH2@(P1-2,Tavg-2)表示在P1-2、Tavg-2下氢气的密度；
获取中压管路内的氢气质量M2，包括：
以下式计算t1时刻的氢气质量M2-1，t2时刻的氢气质量M2-2：
M2-1=V1*ρH2@(P2-1,Tavg-1)，M1-2=V1*ρH2@(P2-2,Tavg-2)；
其中，ρH2@(P2-1,Tavg-1)表示在P2-1、Tavg-1下氢气的密度，ρH2@(P2-2,Tavg-2)表示在P2-2、Tavg-2下氢气的密度。
5.根据权利要求2所述的车载高压储氢系统健康度诊断方法，其特征在于，根据所述车载高压储氢系统非供氢状态时的高压、中压管路温度、压力参数的变化计算高压、中压管路氢气泄漏率，包括：
根据t1时刻的氢气质量M1-1和t2时刻的氢气质量M1-2，计算车载高压储氢系统非供氢状态，高压管路内的氢气泄漏率LR1，其中
LR1=(M1-1-M1-2)/t
根据t1时刻的氢气质量M2-1和t2时刻的氢气质量M2-2，计算车载高压储氢系统非供氢状态，中压管路内的氢气泄漏率LR2，其中
LR2=(M2-1-M2-2)/t
根据下式计算总管路系统总的氢气泄漏率LRtotal，所述总管路系统包括高压管路和中压管路；
LRtotal=(M1-1+M2-1-M1-2-M2-2)/t。
6.一种车载高压储氢系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
执行如权利要求1-5任一项所述的车载高压储氢系统健康度诊断方法，得到高压管路、中压管路和减压阀健康度；
根据所述高压管路、中压管路和减压阀健康度，控制进行实施报警和联锁措施。
7.根据权利要求6所述的车载高压储氢系统控制方法，其特征在于，根据所述高压管路、中压管路和减压阀健康度，控制进行实施报警和联锁措施，包括：
根据所述高压管路、中压管路和减压阀健康度，将情况分类为：
情况A：
1.中压管路严重外漏；
2.高压管路的外漏情况为“是否外漏需另行检查确认”；
3.减压阀的内漏情况为“是否内漏需另行检查确认”；
情况B：
1.中压管路轻微外漏；
2.高压管路的外漏情况为“是否外漏需另行检查确认”；
3.减压阀无内漏；
情况C：
1.高压管路外漏；
2.中压管路无外漏；
3.减压阀L1级泄漏；
情况D：
1.高压管路外漏；
2.减压阀L2级泄漏；
3.中压管路无外漏；
情况E：
1.整个管路系统无外漏；
2.减压阀无内漏；
情况F：
1.整个管路系统无外漏；
2.减压阀存在L1级泄漏；
情况G：
1.整个管路系统无外漏；
2.减压阀存在L2级泄漏；
根据以上情况，对应执行以下措施：
对于E和F两种情况，仅进行记录，不实施报警和联锁措施；
对于G情况，进行记录，并进行预警，若t2时刻的中压管路的压力P2-2未大于预设的中压高限联锁阈值，可不实施联锁措施；
对于A情况，进行记录，并进行预警，若t2时刻的中压管路的压力P2-2未大于预设的中压高限联锁阈值，可不实施联锁措施；
对于B情况，进行记录，并进行预警，获取所在区域的氢气浓度，若t2时刻的高压管路的压力P1-2未小于预设的高压低限联锁阈值，且所在区域的氢气浓度未触发该区域的氢气浓度高限联锁阈值，可不实施联锁措施；
对于C和D情况，进行记录，并进行预警，获取所在区域的氢气浓度，若t2时刻的中压管路的压力P2-2未大于预设的中压高限联锁阈值，t2时刻的高压管路的压力P1-2未小于预设的高压低限联锁阈值，所在区域的氢气浓度未大于该区域的氢气浓度高限联锁阈值，可不实施联锁措施。
8.根据权利要求6所述的车载高压储氢系统控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
将高压管路、中压管路以及减压阀的所有健康度信息通过车辆终端上传至远程车辆管理平台，并接收来自所述远程车辆管理平台的维护策略。
9.根据权利要求8所述的车载高压储氢系统控制方法，其特征在于，所述来自所述远程车辆管理平台的维护策略包括：
对于出现A情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行总管路系统的内外漏检查、修复；
对于出现B情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行高压管路的外漏检查、修复；
对于出现C情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行高压管路的外漏检查、修复；记录减压阀轻微内漏的情况；
对于出现D情况的车载高压储氢系统，进维修站进行维护，进行高压管路外漏、减压阀内漏的检查、修复；
对于出现E情况的车载高压储氢系统，无需进行任何维护；
对于出现F情况的车载高压储氢系统，无需进行任何维护；记录减压阀轻微内漏的情况；
对于出现G情况的车辆，进维修站进行维护，进行减压阀内漏的检查、修复。
10.一种车载高压储氢系统健康度诊断装置，其特征在于，适用于一种车载高压储氢系统，所述车载高压储氢系统包括多个氢瓶、高压管路、中压管路和减压阀，每个氢瓶上安装有瓶阀；所述高压管路依次设于瓶阀、加氢口、减压阀三者之间；所述中压管路设于减压阀与待充氢的燃料电池系统；
所述车载高压储氢系统健康度诊断装置包括：
温度传感器，设置于所述瓶阀处，用于采集车载高压储氢系统非供氢状态时的平均温度；
高压压力传感器，设置于所述高压管路中，用于采集车载高压储氢系统非供氢状态时的所述高压管路的压力；
中压压力传感器，设置于所述中压管路中，用于采集车载高压储氢系统非供氢状态时的所述中压管路的压力；
储氢系统控制器，用于根据车载高压储氢系统非供氢状态时的平均温度以及高压管路和中压管路的压力，执行如权利要求1-5任一项所述的车载高压储氢系统健康度诊断方法。
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