[發明專利]一種燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法

在審

• 申請號: 202310068677.8
• 申請日: 2023-02-06
• 公開（公告）號: CN116314953A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 楊建峰;馮丙辰;王晗丁;黃立華;楊志超;郭建兵;李瓊哲
• 申請（專利權）人: 蘇州熱工研究院有限公司;中國廣核集團有限公司;中國廣核電力股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04298
• 分類號: H01M8/04298;H01M8/04992;H01M8/04664
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 郭方偉

1.一種燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法，其特征在于，包括下述步驟：

構建燃料電池車載氫系統的設備數據庫，以及氫氣泄漏數據庫；

使用最小割集算法處理所述設備數據庫得到第一風險評價結果，對所述氫氣泄漏數據庫進行物理分析得到第二風險評價結果；

綜合處理所述第一風險評價結果和所述第二風險評價結果并進行顯示。

2.根據權利要求1所述的燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法，其特征在于，在構建所述氫氣泄漏數據庫過程中，使用人機交互界面獲取燃料燃燒行為所需的可變參數，從CoolProp開源庫獲取計算所需要的流體開源熱力學和輸運性質的特性數據。

3.根據權利要求1所述的燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法，其特征在于，所述設備數據庫包括燃料電池車載氫系統發生泄漏的風險頻率數據庫和燃料電池車緩解系統的設備可靠性數據庫；所述使用最小割集算法處理所述設備數據庫得到第一風險評價結果包括：

采用故障樹表示和計算燃料電池車載氫系統的管道、接頭、閥門和儲氫氣瓶口密封處的發生隨機泄漏的概率，以及減壓和隔離系統的隨機失效概率；

采用事件樹的形式分析氫氣泄漏后形成噴射火或者延遲著火發生爆炸的事故情景鏈以及安全保護系統動作影響，采用故障樹的形式對燃料電池車的各緩解系統進行系統分析；

對事件樹和故障樹進行基于布爾代數運算和二元決策圖算法的定量化分析后得到最小割集，所述最小割集作為所述第一風險評價結果。

4.根據權利要求1所述的燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法，其特征在于，最小割集風險構建過程為：

割集數據獲取按事件樹劃分，多線程使用Kryo反序列化得出割集數據；

篩選受影響割集方式為判斷割集的基本事件是否包含運行設置、不可用設置、考慮共因后的基本事件；

如果割集的基本事件包含運行備用的基本事件，則割集氫氣燃燒頻率設置為0，并累加氫氣燃燒頻率；

不可用計算時，對每條幾個的基本事件組合按窮舉方式得出哈希表；

計算得出的受影響割集相互吸收。

5.根據權利要求1所述的燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法，其特征在于，所述對所述氫氣泄漏數據庫進行物理分析得到第二風險評價結果包括：

環境絕對壓力p₀和泄漏口氫氣的臨界壓力p_e的比值為

k為氫氣絕熱指數；

當時，氫氣在泄漏口處屬于亞音速流動，氫氣的泄漏強度為：

當時，氫氣在泄漏口處屬于音速流動，氫氣的泄漏強度為：

式中β為臨界壓力比；p₁為管道內氫氣的壓力；q_m為泄漏流量；C_a為氫氣泄漏系數；Z為氫氣壓縮因子；M為氫氣的摩爾質量：R為氣體常數。

6.根據權利要求1所述的燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法，其特征在于，所述對所述氫氣泄漏數據庫進行物理分析得到第二風險評價結果包括：

泄漏裂口形成點熱源的熱輻射通量：

q＝μQ₀H_c

式中q為點熱源熱輻射通量；μ為效率因子；Q₀為泄漏速度，H_c為燃燒熱；

一點的熱輻射強度計算：

式中I_i為點熱源i在目標x處的熱輻射強度，q為點熱源熱輻射通量，R_a為熱輻射率；x為點熱源到目標點的距離。

7.根據權利要求1所述的燃料電池車載氫系統風險監測和預警工具構建方法，其特征在于，所述對所述氫氣泄漏數據庫進行物理分析得到第二風險評價結果包括：

氫氣發生物理爆炸時，其釋放的爆破能量由下式計算：

式中：E_g為氣體的爆破能量；p為氣體絕對壓力；V為容器的容積；k為氣體的絕熱指數。