[发明专利]一种燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法

权利要求书

1.一种燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法，其特征在于，包括下述步骤：

构建燃料电池车载氢系统的设备数据库，以及氢气泄漏数据库；

使用最小割集算法处理所述设备数据库得到第一风险评价结果，对所述氢气泄漏数据库进行物理分析得到第二风险评价结果；

综合处理所述第一风险评价结果和所述第二风险评价结果并进行显示。

2.根据权利要求1所述的燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法，其特征在于，在构建所述氢气泄漏数据库过程中，使用人机交互界面获取燃料燃烧行为所需的可变参数，从CoolProp开源库获取计算所需要的流体开源热力学和输运性质的特性数据。

3.根据权利要求1所述的燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法，其特征在于，所述设备数据库包括燃料电池车载氢系统发生泄漏的风险频率数据库和燃料电池车缓解系统的设备可靠性数据库；所述使用最小割集算法处理所述设备数据库得到第一风险评价结果包括：

采用故障树表示和计算燃料电池车载氢系统的管道、接头、阀门和储氢气瓶口密封处的发生随机泄漏的概率，以及减压和隔离系统的随机失效概率；

采用事件树的形式分析氢气泄漏后形成喷射火或者延迟着火发生爆炸的事故情景链以及安全保护系统动作影响，采用故障树的形式对燃料电池车的各缓解系统进行系统分析；

对事件树和故障树进行基于布尔代数运算和二元决策图算法的定量化分析后得到最小割集，所述最小割集作为所述第一风险评价结果。

4.根据权利要求1所述的燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法，其特征在于，最小割集风险构建过程为：

割集数据获取按事件树划分，多线程使用Kryo反序列化得出割集数据；

筛选受影响割集方式为判断割集的基本事件是否包含运行设置、不可用设置、考虑共因后的基本事件；

如果割集的基本事件包含运行备用的基本事件，则割集氢气燃烧频率设置为0，并累加氢气燃烧频率；

不可用计算时，对每条几个的基本事件组合按穷举方式得出哈希表；

计算得出的受影响割集相互吸收。

5.根据权利要求1所述的燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法，其特征在于，所述对所述氢气泄漏数据库进行物理分析得到第二风险评价结果包括：

环境绝对压力p₀和泄漏口氢气的临界压力p_e的比值为

k为氢气绝热指数；

当时，氢气在泄漏口处属于亚音速流动，氢气的泄漏强度为：

当时，氢气在泄漏口处属于音速流动，氢气的泄漏强度为：

式中β为临界压力比；p₁为管道内氢气的压力；q_m为泄漏流量；C_a为氢气泄漏系数；Z为氢气压缩因子；M为氢气的摩尔质量：R为气体常数。

6.根据权利要求1所述的燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法，其特征在于，所述对所述氢气泄漏数据库进行物理分析得到第二风险评价结果包括：

泄漏裂口形成点热源的热辐射通量：

q＝μQ₀H_c

式中q为点热源热辐射通量；μ为效率因子；Q₀为泄漏速度，H_c为燃烧热；

一点的热辐射强度计算：

式中I_i为点热源i在目标x处的热辐射强度，q为点热源热辐射通量，R_a为热辐射率；x为点热源到目标点的距离。

7.根据权利要求1所述的燃料电池车载氢系统风险监测和预警工具构建方法，其特征在于，所述对所述氢气泄漏数据库进行物理分析得到第二风险评价结果包括：

氢气发生物理爆炸时，其释放的爆破能量由下式计算：

式中：E_g为气体的爆破能量；p为气体绝对压力；V为容器的容积；k为气体的绝热指数。