[发明专利]基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统及方法

权利要求书

1.基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统，其特征在于：包括用于构建密闭空间的保温舱体，所述保温舱体连接有进气风机、阳光模拟系统和调节气囊；所述进气风机带有过滤装置，所述进气风机与所述保温舱体之间连接有控制气体进入所述密闭空间的进气阀；所述阳光模拟系统设于所述密闭空间的顶部，用于模拟车辆停放于室外时的光照情况；所述调节气囊用于调节其在所述密闭空间内的体积，以保持所述密闭空间内的气压保持稳定；所述保温舱体还连通有定容稀释通道，所述定容稀释通道的一端设于所述密闭空间的内侧，所述定容稀释通道的另一端连接有排气风机；所述排气风机用于排出所述密闭空间内已泄漏氢气和空气的混合物；所述定容稀释通道还连接有排气阀、氢气浓度分析仪和文丘里流量计，所述排气阀用于控制气体排出所述密闭空间；所述文丘里流量计设于所述排气阀和所述排气风机之间，所述文丘里流量计根据检测到的大气压力和温度，对通过其内侧的气体流量进行修正，并将修正后的实时气体流量以1Hz频率输出；所述氢气浓度分析仪设于所述排气阀和所述文丘里流量计之间，所述氢气浓度分析仪用于检测所述定容稀释通道内的氢气体积分数，所述保温舱体还转动连接有开启或关闭所述密闭空间的闸门。

2.根据权利要求1所述的基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统，其特征在于：所述保温舱体还连接有用于车辆进出所述闸门缝隙处密封的充气式密封圈；当车辆需要进出时，所述充气式密封圈内部不充气，以便于所述闸门的开启和关闭；当车辆进入所述密闭空间且完成内部吹扫后，所述充气式密封圈内部充气，以避免所述密闭空间内气体泄漏。

3.根据权利要求2所述的基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统，其特征在于：所述保温舱体包括温度控制和热交换器，所述保温舱体的内部带有以水为工质的换热管道，使得所述保温舱体的本体和所述密闭空间内的温度控制在测试温度的许可误差范围内；所述保温舱体的内部为经过表面抛光的铝板或不锈钢板，以降低氢气在所述密闭空间内表面上的吸附。

4.根据权利要求3所述的基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统，其特征在于：所述过滤装置为HEPA高效颗粒物过滤滤芯，以去除吹扫气中的颗粒物，防止颗粒物在所述进气阀处累积。

5.根据权利要求4所述的基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统，其特征在于：所述文丘里流量计为一个临界文丘里管或由多个临界文丘里管周向排布所组成的阵列；在所述排气风机的抽吸作用下，所述密闭空间内的气体以当地声速流过所述临界文丘里管的喉口处，由于喉口处的截流面积是确定的，使得所述临界文丘里管和所述定容稀释通道内的气体流量是基本恒定的，仅随大气压力和温度略有波动，而且该波动的影响在试验结束后读取流量计结果时已进行修正补偿。

6.根据权利要求5所述的基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统，其特征在于：所述调节气囊由特氟龙材料制成，其充气管与气泵连接；当所述密闭空间内的气压由于温度上升而升高时，气泵向所述调节气囊的外侧抽气，减小体积；当所述密闭空间内的气压由于温度下降而降低时，气泵向所述调节气囊的内侧充气，增大体积，以保持所述密闭空间内的气压稳定。

7.利用权利要求6所述的基于定容稀释连续检测氢燃料汽车氢气泄漏的系统检测氢气泄露的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、打开闸门，将车辆置于保温舱体构建的密闭空间内，然后关闭闸门；

S2、打开进气阀，开启进气风机，吹扫密闭空间内的空气；吹扫完毕后，关闭进气风机和进气阀，向充气式密封圈内部充气，使其膨胀后将闸门与保温舱体之间的缝隙填充满，以避免密闭空间内气体从此处泄漏；

S3、启动保温舱体内的热交换器和阳光模拟系统，将密闭空间内的温度调整至测试温度的允许误差范围内；启动气泵对调节气囊的体积进行调节，将密闭空间内的压力调整至标准大气压；

S4、车辆在密闭空间内静置12h以上，开始泄漏试验；

S5、泄漏试验时间期满后，打开排气阀，启动排气风机；再打开进气阀，将密闭空间内的气体排出；其中，在启动排气风机的同时，以1s/次的频率读取文丘里流量计和氢气浓度分析仪的示数并记录，直至氢气浓度分析仪的示数连续10s为0时，停止记录；

S6、基于氢气泄漏质量定量方法计算氢气的泄漏量，具体计算式为：

式中，为密闭空间内氢气泄漏质量g，为修正至测试温度条件下的氢气密度kg/m³，为流经文丘里流量计的气体流速m³/s，为氢气浓度分析仪检测到的稀释通道内氢气体积分数10^-6。