[發明專利]一種燃料電池車載高壓儲氫瓶充放氫性能檢測方法

有效

• 申請號: 202010551389.4
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111678551B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 袁奕雯
• 申請（專利權）人: 上海市特種設備監督檢驗技術研究院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種燃料電池車載高壓儲氫瓶充放氫性能檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)構建燃料電池車載高壓儲氫瓶性能測試系統；

2)采用燃料電池車載高壓儲氫瓶性能測試系統按測試工況分別進行燃料電池車載高壓儲氫瓶性能測試，并記錄測試結果，燃料電池車載高壓儲氫瓶性能測試系統包括依次通過管路連接的：

高壓氫壓縮裝置：為一增壓系統，用以提供滿足測試要求的試驗氫氣；

高壓氫儲存裝置：包括分級配合使用的2臺1m³/95MPa的氫氣儲罐和2臺1.4m³/40MPa的氫氣球罐；

氫流量調節裝置：包括多路相互并聯的進氣管路，每路進氣管路均設有進氣管、氣動高壓閥、限流孔板和出氣管；

環境溫度調節裝置：為一臺環境試驗箱，內置待檢測的燃料電池車載高壓儲氫瓶，用以實現不同試驗工況要求的溫度、濕度和壓力調節；

測量裝置：用以實現采集各裝置的溫度、壓力測點數據；

燃料電池車載高壓儲氫瓶性能測試的測試工況包括常溫試驗工況、檢漏工況、高溫試驗工況、低溫試驗工況以及氣密檢測工況，每個工況按時序分為四個階段，即：

高壓氫氣準備階段：通過壓機分別將2臺氫氣儲罐和2臺氫氣球罐充至工作壓力待用；

氣瓶充氣階段：開始充氣時，首先調節環境試驗箱溫度，使其達到工況要求值，然后依次逐個打開氫氣球罐閥門和氫氣儲罐閥門，打開一路進氣管路，使氫氣充入位于環境試驗箱內的待檢測的燃料電池車載高壓儲氫瓶中，當高壓儲氫瓶內壓力達到設定值后，關閉上述打開的各個閥門，氣瓶保壓，并準備進行氣瓶放氣；

試驗氣瓶充氣時的溫度不超過85℃，放氣時不低于-40℃，當出現超溫現象時，立即停止充放氣過程，等溫度降低至合理值后再繼續；

氣瓶放氣階段：氣瓶放氣開始時，在完成一組試驗后，打開氣瓶放氣閥門，氫氣放空，通過放空管排入大氣，完成該組試驗的充放氣循環，在一組試驗的每次充放氣循環結束后，氫氣回收到儲罐中再進行下一次充放氣循環；

氣瓶檢漏階段：對氣瓶進行氮氣氣密性試驗，試驗壓力為待測燃料電池車載高壓儲氫瓶的公稱工作壓力，在試驗壓力下保壓至少1min；

在進行燃料電池車載高壓儲氫瓶各工況性能測試前對待檢測的燃料電池車載高壓儲氫瓶進行氮氣置換排盡瓶內空氣以及氣密檢查，在氮氣置換后再充入氫氣，氮氣置換不少于三次循環，且氮氣置換循環次數不計入循環過程，在置換過程中，當氫氣溫度低于-40℃，瓶壁溫度低于-20℃時，停止試驗，待瓶壁溫度上升至高于-20℃時，再進行氣體置換；

在常溫試驗工況下，根據加氫站的實際充氫環節確定的充放氣循環中充氫階段和放氫階段的參數，常溫試驗工況下，充放氣循環中充氫階段和放氫階段的參數如下：

(1)充放氣循環中充氫階段的參數具體包括：

增壓時充氫量：＜30g/s；

增壓時間：180s～300s；

氣瓶外壁保持瓶壁溫度充氫后穩定溫度范圍：+55℃～+65℃；

(2)充放氣循環中放氫階段的參數具體包括：

氣瓶外壁溫度：不低于-40℃；

放氫時長：10～60s；

在常溫試驗工況測試過程中，充放氫前三次測試不計入循環過程，在瓶體循環溫度穩定后，計入充放氫過程，當待檢測的燃料電池車載高壓儲氫瓶溫度再次低于-20℃時，停止試驗；

在高溫試驗工況測試過程中，環境試驗箱模擬自然界中極限環境高溫50℃進行測試，具體為：

將環境試驗箱內溫度升高至50℃，當待檢測的燃料電池車載高壓儲氫瓶外壁溫度與環境溫度一致后，即偏差＜±5℃時，開始試驗，試驗中保持瓶壁溫度充氫后穩定在55℃～65℃之間，放氫后瓶壁溫度不低于40℃，當發生較大偏差時立即停止試驗，在確認安全后繼續試驗；

在低溫試驗工況測試過程中，環境試驗箱模擬自然界中極限環境低溫-30度進行測試，具體為：

將環境試驗箱內溫度降低至-30℃，當待檢測的燃料電池車載高壓儲氫瓶外壁溫度與環境溫度一致后，即偏差＜±5℃時，開始試驗，試驗中保持充放氫時氫氣溫度的變化在-40～60℃之間，瓶壁溫度維持在-15℃～0℃之間，充氫時瓶壁溫度在-5℃～﹢5℃之間，放氫時，瓶壁溫度在-30℃以上，當發生較大偏差時立即停止試驗，在確認安全后繼續試驗；

在各個不同工況不同階段測試過程中，若在任何節點出現超溫現象，則停止充放氫過程，待溫度降低后再繼續測試，并且實施監控氫濃度變化情況，若氫濃度超過50ppm且存在持續增長趨勢，則停止試驗。