氢系统气密性综合测控系统

氢系统气密性综合测控系统

燃料电池温压耦合气密验证专用平台

氢系统气密检测“全自动、可定位、更安全”

一、执行摘要

一句话读懂本方案：

二、行业背景与痛点分析

氢系统气密性是燃料电池安全性的第一道关口，泄漏检测的准确性与试验过程的安全防护直接决定产品能否下线。在电堆与管路总成验证中，传统人工分段检漏方式长期效率低下，研发与生产单位普遍面临三个棘手问题：

与此同时，行业要求正从“经验判断”走向“数据驱动”：检测过程要有统一标准，过程要有数据留存，结果要可量化、可溯源。传统模式已无法支撑这一转型。

三、方案总体架构

本方案以“业务层—能力层—硬件层”三层架构展开：

三层一体、软硬联动：硬件层提供计量级基准与同步采集通道，能力层完成指标解算与自动判定，业务层对接业务流程并输出可追溯数据。任何一层的变化都不影响整体架构的稳定性。

四、方案核心优势

每一条优势都对应一个具体痛点，并以可量化的客户收益收尾：

优势一：微秒级实时闭环控制，适配氢系统高动态测试

痛点：氢路压力波动、管路微泄漏特征难以捕捉。

能力：LinuxRT 实时内核，温度 1kHz、压力 / 流量 10kHz 采样，毫秒级闭环调节。

收益：长时间稳态无漂移，精准捕捉微小压力波动与缓慢泄漏特征。

优势二：全回路多类型信号一体化采集控制

痛点：温度、压力、流量、执行器各配一套设备，集成度低。

能力：一套平台统一采集温度、绝压 / 差压、流量，驱动电磁阀、比例阀、继电器，集成 CAN 总线。

收益：可直接与燃料电池 BMS、整车控制器交互，无需多台分立仪表。

优势三：小型化低功耗，兼容狭小工位与环境箱配套

痛点：试验台空间有限，车载全温域工况难以复现。

能力：模块化机箱紧凑低功耗，可整体放入高低温箱，支持 -40℃~85℃工况。

收益：实现温度 + 压力耦合长期气密耐久测试；支持远程操作，无需近距离值守氢试验台。

优势四：可视化拖拽式试验流程编辑器

痛点：试验流程不可复用，多品类产品切换麻烦。

能力：图形化编程界面自由编排保压、充氢、稳压检漏、冷却循环、高低温交替多阶段流程，可保存多品类模板。

收益：切换机型一键调用，大幅降低试验人员操作门槛。

优势五：高精度气密检漏算法，自动识别微小泄漏并定位

痛点：介质温变干扰检漏判读，泄漏点排查靠人工。

能力：压差法、压力衰减法双模式检漏，自动温度漂移补偿；分段切换支路精准定位泄漏。

收益：区分工艺泄漏与材料温胀压力波动，泄漏定位精准高效。

优势六：全流程数据加密归档，满足氢能质检合规要求

痛点：试验数据无法溯源，难以通过第三方型式检测。

能力：全部数据带高精度时间戳本地存储，自动生成标准化气密检测报告，可对接 MES。

收益：满足第三方型式检测、主机厂入厂验收溯源规范。

优势七：多重氢气安全联锁防护，杜绝氢爆风险

痛点：氢试验安全风险高，防护不到位后果严重。

能力：氢气浓度、超压、超温三级安全互锁，异常自动切断进气阀、排空管路并记录全维度数据。

收益：全程保障氢试验安全，试验人员安心作业。

五、方案构成与实现

5.1 硬件模块组成

5.2 配套软件核心功能

1. 多参量实时监测界面：同步可视化展示氢回路、冷却回路全点位温度、压力、瞬时 / 累积流量，实时绘制温 - 压、压力 - 时间曲线；

2. 拖拽式自动化流程编辑：自定义充压、保压检漏、泄压、冷却循环、高低温耐久、分段泄漏检测步骤，支持循环嵌套与条件分支；

3. 气密检漏专用算法模块：自动温度补偿压力衰减计算，输出标准泄漏速率；分段支路扫描自动定位泄漏位置；

4. CAN 总线交互监测：实时收发燃料电池整车报文，同步记录 BMS 电压、温度状态；

5. 远程监控与调度：局域网远程下发测试程序、实时监控进程、调取历史数据，支持多台设备集中管控；

6. 数据存储与报告生成：全时序原始数据加密存储，一键导出标准化气密性试验报告。

5.3 标准化作业流程

第1步：将待测燃料电池模块、氢管路总成通过工装管路对接测控系统，完成传感器布线、CAN 对接；

第2步：选择对应型号测试流程模板，配置保压压力、保压时长、允许泄漏阈值、冷却循环工况参数；

第3步：安全自检启动：自动检测氢气浓度、超压联锁、阀门状态，确认无隐患后进入自动测试；

第4步：管路吹扫置换：通入氮气排空管路空气，消除水汽、杂质对气密检测干扰；

第5步：分级充压稳压：闭环控制比例阀缓慢提升氢路压力至设定值，恒温稳压消除管路形变应力；

第6步：气密保压检漏：同步采集全回路温度、压力，软件自动温度补偿，计算压力衰减速率与泄漏量并判定；

第7步：冷却回路温流耐久循环：驱动冷却液循环泵，调节温度高低交替，评估冷却管路密封耐久性；

第8步：分段支路泄漏定位：自动切换多路分流阀，单独隔离单段管路重复保压，精准定位泄漏阀件 / 接头；

第9步：全部流程完成后自动排空残余介质，汇总数据生成完整气密性综合测试报告；可联动高低温箱复现 -40℃~85℃工况重复整套测试。

5.4 核心技术指标

六、标杆案例

某燃料电池企业电堆氢回路气密试验自动化

七、合作流程

五步走，从需求到交付全程透明：