[发明专利]氢燃料电池系统氢气泄漏检测方法与系统、轨道交通车辆

权利要求书

1.一种氢燃料电池系统氢气泄漏检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在车辆启动时，获取启动时刻t₀高压储氢罐内氢气的温度和压强，并根据启动时刻t₀高压储氢罐内氢气的温度和压强计算在启动时刻t₀高压储氢罐内氢气质量m₀；

步骤2：在车辆运行时，设每个检测周期为Δt，以运行时刻t为当前检测周期的终点时刻，运行时刻t－Δt为当前检测周期的起点时刻，获取起点时刻t－Δt高压储氢罐内氢气的温度和压强，并根据起点时刻t－Δt高压储氢罐内氢气的温度和压强计算在起点时刻t－Δt高压储氢罐内氢气的质量m_t－Δt；

获取终点时刻t高压储氢罐内氢气的温度和压强，并根据终点时刻t高压储氢罐内氢气的温度和压强计算在终点时刻t高压储氢罐内氢气的质量m_t；

步骤3：在车辆运行时，按照电流传感器采样周期持续采集氢燃料电池系统的输出电流i；

步骤4：根据起点时刻t－Δt高压储氢罐内氢气的质量m_t－Δt和终点时刻t高压储氢罐内氢气的质量m_t计算当前检测周期Δt内高压储氢罐输出的氢气质量m_sup；

步骤5：根据当前检测周期Δt内氢燃料电池系统的输出电流i的波形计算当前检测周期Δt内氢燃料电池电堆输出的电荷Q；根据当前检测周期Δt内氢燃料电池电堆输出的电荷Q计算当前检测周期Δt内氢燃料电池系统发电所消耗的氢气质量m_con；

步骤6：根据当前检测周期Δt内高压储氢罐输出的氢气质量m_sup、氢燃料电池系统发电所消耗的氢气质量m_con和当前检测周期Δt内所述氢燃料电池系统主动排放的氢气质量m_ex，计算当前检测周期Δt内氢燃料电池系统的泄漏参数L；

步骤7：判断所述泄漏参数L是否小于等于运行时氢气泄漏安全阈值，如果是，则当前检测周期Δt内不存在氢气泄漏，否则当前检测周期Δt内存在氢气泄漏；

步骤8：重复步骤2～7，对下一个检测周期Δt内的氢气泄漏进行检测，直到车辆停止运行。

2.如权利要求1所述的氢燃料电池系统氢气泄漏检测方法，其特征在于：所述步骤2中，根据某一时刻高压储氢罐内氢气的温度和压强计算在该时刻高压储氢罐内氢气的质量的具体计算公式为：

其中，m为该时刻高压储氢罐内的氢气质量，μ为氢气的摩尔质量，R为摩尔气体常数，T为对应时刻高压储氢罐内氢气的温度，p为对应时刻高压储氢罐内氢气的压强，V为高压储氢罐体积。

3.如权利要求1所述的氢燃料电池系统氢气泄漏检测方法，其特征在于：所述步骤4中，当前检测周期Δt内高压储氢罐输出的氢气质量m_sup的具体计算公式为：

m_sup＝m_t-Δt-m_t。

4.如权利要求1所述的氢燃料电池系统氢气泄漏检测方法，其特征在于：所述步骤5中，当前检测周期Δt内氢燃料电池电堆输出的电荷Q的具体计算公式为：

其中i为电流传感器采集的氢燃料电池系统的输出电流；

优选地，所述步骤5中，当前检测周期Δt内氢燃料电池系统发电所消耗的氢气质量m_con的具体计算公式为：

其中，μ为氢气的摩尔质量，Q_e为单个电子所带电荷，N_A为阿伏伽德罗常数。