一种燃料电池氢系统的储氢气瓶老化检测方法与流程

本发明涉及一种检测方法，具体而言，涉及一种燃料电池氢系统的储氢气瓶老化检测方法。

背景技术：

氢燃料电池汽车技术日趋发展成熟，作为一种零污染、零排放的新能源汽车，氢燃料电池汽车已经越来越多的进入到了交通系统，得到公众的广泛认可。燃料电池车以氢气为燃料，通过燃料发动机，将化学能高效转化为电能从而驱动汽车，整个过程仅排出纯净的水，因而是不久的将来取代传统化石燃料汽车的最理想的节能环保型零排放交通工具。

氢燃料电池的燃料电池氢系统一般包含多个用于存储氢气的储氢气瓶，随着燃料电池氢系统被加注氢气和供给氢气的循环过程次数增多，随着燃料电池氢系统高压力存放过程时间加长，燃料电池氢系统所有储氢气瓶气密性将逐渐降低，燃料电池氢系统所有储氢气瓶性能都将逐渐衰减，燃料电池氢系统的储氢气瓶之间的性能差异将逐渐显著，影响燃料电池氢系统性能状态和使用寿命。

现有的技术无法对储氢气瓶进行在线老化情况检测，只能通过拆卸储氢气瓶单独检测的方法检测储氢气瓶的老化情况，检测步骤复杂且耗费人力较多。

综上所述，需要提供一种燃料电池氢系统的储氢气瓶老化检测方法，其能够克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种燃料电池氢系统的储氢气瓶老化检测方法，其能够克服现有技术的缺陷。本发明的发明目的通过以下技术方案得以实现。

本发明的一个实施方式提供了一种燃料电池氢系统的储氢气瓶老化检测方法,所述储氢气瓶老化检测方法包括多个步骤：

步骤1：获取燃料电池氢系统上次停机时各个储氢气瓶中的停机氢气质量和上次停机时间；

步骤2：获取当前各个储氢气瓶的剩余氢气质量和当前时间；

步骤3：根据停机氢气质量和剩余氢气质量计算各个储氢气瓶的氢气质量变化率和总体氢气质量变化率；

步骤4：判断是否所有储氢气瓶中的剩余氢气质量均小于或等于预设的第一阈值，若“是”，执行步骤5；

步骤5：根据上次停机时间和当前时间计算时间间隔；

步骤6：根据时间间隔、各个储氢气瓶的氢气质量变化率和总体氢气质量变化率进行老化检测处理；

步骤7：记录时间间隔、各个储氢气瓶的氢气质量变化率和总体氢气质量变化率。

根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶老化检测方法，其中所述步骤1获取燃料电池氢系统上次停机时各个储氢气瓶中的停机氢气质量和上次停机时间包括：

步骤101：获取燃料电池氢系统上次停机时各个储氢气瓶内的温度、连接供氢组件和储氢组件的管路中的管路压力和上次停机时间；

步骤102：根据燃料电池氢系统上次停机时各个储氢气瓶内的温度和管路压力计算各个储氢气瓶中的理论氢气质量。

根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶老化检测方法，其中所述步骤2获取当前各个储氢气瓶的剩余氢气质量和当前时间包括：

步骤201：依次打开各个储氢气瓶并获取各个储氢气瓶打开时被打开的储氢气瓶的温度、连接供氢组件和储氢组件的管路中的管路压力和当前时间；

步骤202：根据各个储氢气瓶打开时被打开的储氢气瓶的温度和管路压力计算各个储氢气瓶的剩余氢气质量。

根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶老化检测方法，其中所述步骤6根据时间间隔、各个储氢气瓶的氢气质量变化率和总体氢气质量变化率进行老化检测处理包括：

步骤601：获取时间间隔、各个储氢气瓶的氢气质量变化率和总体氢气质量变化率的历史纪录；

步骤602：根据时间间隔和各个储氢气瓶的氢气质量变化率以及时间间隔和各个储氢气瓶的氢气质量变化率的历史纪录，使用最小二乘法进行线性拟合，获得各个储氢气瓶的氢气质量的时间变化率；

步骤603：判断是否有储氢气瓶的氢气质量的时间变化率大于预设的第二阈值，若“是”，执行步骤604；

步骤604：提示氢气质量的时间变化率大于预设的时间变化率阈值的储氢气瓶老化，然后执行步骤7。

根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶老化检测方法，其中所述步骤603判断是否有储氢气瓶的氢气质量的时间变化率大于预设的第二阈值，若“否”，执行步骤605；

步骤605：根据时间间隔和总体氢气质量变化率以及时间间隔和总体氢气质量变化率的历史纪录，使用最小二乘法进行线性拟合，获得总体氢气质量的时间变化率；

步骤606：判断总体氢气质量的时间变化率是否大于预设的第三阈值，若“是”，执行步骤607；若“否”，执行步骤7；

步骤607：提示储氢组件整体老化，然后执行步骤7。

根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶老化检测方法，其中所述步骤4判断是否所有储氢气瓶中的剩余氢气质量均小于或等于预设的第一阈值，若“否”，执行步骤7。

根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶老化检测方法，其中所述燃料电池氢系统包括供氢组件、储氢组件、注氢组件、检测组件、第一管路和第二管路，储氢组件包括多个储氢气瓶和多个瓶口阀，检测组件包括气压计和多个温度计，每个储氢气瓶上均设有温度计，每个储氢气瓶的瓶口均设有瓶口阀，注氢组件通过第一管路分别与供氢组件和储氢组件的多个瓶口阀连通，供氢组件通过第二管路和外部燃料电池发动机连通，气压计设置在第一管路上。

该储氢气瓶老化检测方法的优点在于：为评估燃料电池氢系统各储氢气瓶性能和寿命、整体性能和寿命提供了参考依据，方便指导燃料电池氢系统使用者及时进行燃料电池氢系统维护和检修；无需拆卸储氢气瓶即可在线对储氢气瓶进行老化检测。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池氢系统的框图；

图2示出了如图1所示的根据本发明一个实施方式的燃料电池氢系统的储氢气瓶老化检测方法的流程图。

具体实施方式

图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

图1示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池氢系统的框图。如图1所示，所述燃料电池氢系统包括供氢组件a、储氢组件b、注氢组件c、检测组件(未示出)、第一管路e和第二管路f，储氢组件b包括多个储氢气瓶b1和多个瓶口阀b2，检测组件包括气压计(未示出)和多个温度计(未示出)，每个储氢气瓶b1上均设有温度计，每个储氢气瓶b1的瓶口均设有瓶口阀b2，注氢组件c通过第一管路e分别与供氢组件a和储氢组件b的多个瓶口阀b2连通，供氢组件a通过第二管路f和外部燃料电池发动机d连通，气压计设置在第一管路e上。所述第一管路e即为连接供氢组件和储氢组件的管路。

图2示出了如图1所示的根据本发明一个实施方式的燃料电池氢系统的储氢气瓶老化检测方法的流程图。如图2所示，所述储氢气瓶老化检测方法包括多个步骤：

步骤1：获取燃料电池氢系统上次停机时各个储氢气瓶中的停机氢气质量m1,m2…mn和上次停机时间tstop；

步骤2：获取当前各个储氢气瓶的剩余氢气质量m1,m2…mn和当前时间tnow；

步骤3：根据停机氢气质量m1,m2…mn和剩余氢气质量m1,m2…mn计算各个储氢气瓶的氢气质量变化率q1,q2…qn和总体氢气质量变化率q；所述第n个储氢气瓶的氢气质量变化率qn的计算公式为：

qn＝(mn-mn)*100％/mn

所述总体氢气质量变化率q的计算公式为：

步骤4：判断是否所有储氢气瓶中的剩余氢气质量m1,m2…mn均小于或等于设的第一阈值，若“是”，执行步骤5；

步骤5：根据上次停机时间tstop和当前时间tnow计算时间间隔t＝tnow-tstop；

步骤6：根据时间间隔t、各个储氢气瓶的氢气质量变化率q1,q2…qn和总体氢气质量变化率q进行老化检测处理；

步骤7：记录时间间隔t、各个储氢气瓶的氢气质量变化率q1,q2…qn和总体氢气质量变化率q。

根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶老化检测方法，其中所述步骤1获取燃料电池氢系统上次停机时各个储氢气瓶中的停机m1,m2…mn和上次停机时间tstop包括：

步骤101：获取燃料电池氢系统上次停机时各个储氢气瓶内的温度tmp1,tmp2…tmpn、连接供氢组件和储氢组件的第一管路中的管路压力p和上次停机时间tstop；

步骤102：根据燃料电池氢系统上次停机时各个储氢气瓶内的温度tmp1,tmp2…tmpn和管路压力p计算各个储氢气瓶中的理论氢气质量m1,m2…mn。所述计算第n个储氢气瓶中的理论氢气质量mn的公式为：

mn＝p*v*mh2/(r*tmpn*cof1)

其中v是储氢气瓶能够储存的氢气的体积，mh2是储氢气瓶能够储存的氢气的摩尔质量，r是通用气体常数，cof1是预先确定的反映温度和压力对应关系的修正系数，cof1的值与p和tmpn相关。

根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶老化检测方法，其中所述步骤2获取当前各个储氢气瓶的剩余氢气质量m1,m2…mn和当前时间tnow包括：

步骤201：依次打开各个储氢气瓶并获取各个储氢气瓶打开时被打开的储氢气瓶的温度tmp1,tmp2…tmpn、连接供氢组件和储氢组件的第一管路中的管路压力p1,p2…pn和当前时间tnow，所述依次打开储氢气瓶为按照预设的固定顺序打开储氢气瓶、根据储氢气瓶的压力从高到底打开储氢气瓶或按照其它顺序依次打开各个储氢气瓶；

步骤202：根据各个储氢气瓶打开时被打开的储氢气瓶的温度

tmp1,tmp2…tmpn和管路压力p1,p2…pn计算各个储氢气瓶的剩余氢气质量m1,m2…mn。所述计算第n个储氢气瓶中的剩余氢气质量mn的公式为：

mn＝pn*v*mh2/(r*tmpn*cof2)

其中cof2是预先确定的反映温度和压力对应关系的修正系数，cof2的值与pn和tmpn相关。

根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶老化检测方法，其中所述步骤6根据时间间隔t、各个储氢气瓶的氢气质量变化率q1,q2…qn和总体氢气质量变化率q进行老化检测处理包括：

步骤601：获取时间间隔、各个储氢气瓶的氢气质量变化率和总体氢气质量变化率的历史纪录；

步骤602：根据时间间隔t和各个储氢气瓶的氢气质量变化率q1,q2…qn以及时间间隔和各个储氢气瓶的氢气质量变化率的历史纪录，使用最小二乘法进行线性拟合，获得各个储氢气瓶的氢气质量的时间变化率qt1,qt2…qtn；

步骤603：判断是否有储氢气瓶的氢气质量的时间变化率qt1,qt2…qtn大于预设的第二阈值，若“是”，执行步骤604；

步骤604：提示氢气质量的时间变化率大于预设的时间变化率阈值的储氢气瓶老化，然后执行步骤7。

根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶老化检测方法，其中所述步骤603判断是否有储氢气瓶的氢气质量的时间变化率大于预设的第二阈值，若“否”，执行步骤605；

步骤605：根据时间间隔t和总体氢气质量变化率q以及时间间隔和总体氢气质量变化率的历史纪录，使用最小二乘法进行线性拟合，获得总体氢气质量的时间变化率qt；

步骤606：判断总体氢气质量的时间变化率qt是否大于预设的第三阈值，若“是”，执行步骤607；若“否”，执行步骤7；

步骤607：提示储氢组件整体老化，然后执行步骤7。

根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶老化检测方法，其中所述步骤4判断是否所有储氢气瓶中的剩余氢气质量m1,m2…mn均小于或等于预设的第一阈值，若“否”，执行步骤7。

该储氢气瓶老化检测方法的优点在于：为评估燃料电池氢系统各储氢气瓶性能和寿命、整体性能和寿命提供了参考依据，方便指导燃料电池氢系统使用者及时进行燃料电池氢系统维护和检修；无需拆卸储氢气瓶即可在线对储氢气瓶进行老化检测。

当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的设备由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广阔范围之内的各种改进和等同修改。