权利要求
1.一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法，其特征在于，包括：
试验获取车载氢系统的第一前卡套和第一被连接阀件的装配下的常温泄漏试验氢气泄漏结果与高低温泄漏试验氢气泄漏结果;
拍摄获取所述第一前卡套和第一被连接阀件的接口处的表面微观形貌;
采用真空直读光谱仪探测所述第一前卡套和第一被连接阀件的金属组成及含量，得到所述第一前卡套和第一被连接阀件的合金类别组合;
依据所述第一前卡套和第一被连接阀件的合金类别组合，获取在不同温度下的线膨胀系数，结合所述常温泄漏试验氢气泄漏结果、高低温泄漏试验氢气泄漏结果和表面微观形貌判定卡套气密性优化因素优先级;
依据所述卡套气密性优化因素优先级选取满足车载氢系统气密性优化的前卡套和被连接阀件组合。
2.如权利要求1所述的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法，其特征在于，试验获取车载氢系统的第一前卡套和第一被连接阀件的装配下的常温泄漏试验氢气泄漏结果，还包括：
固定所述第一前卡套的接头与第一被连接阀件的装配扭矩并进行常温环境下气密性检测，以确保在常温探测工况下不发生氢泄漏;
封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀在室温下按照加压步骤在每个压力下保压后，进行氢气泄漏检测;
封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀静置直至温度稳定，保压结束后打压并分别保压，检测阀门进口、出口位置的氢气泄漏情况并记录;
对比不同被连接阀件与不同金属卡套接头装配下的常温泄漏试验氢气泄漏结果。
3.如权利要求1所述的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法，其特征在于，试验获取车载氢系统的第一前卡套和第一被连接阀件的装配下的高低温泄漏试验氢气泄漏结果，还包括：
固定所述第一前卡套的接头与第一被连接阀件的装配扭矩并进行高低温环境下气密性检测，以确保在高低温探测工况下不发生氢泄漏;
封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀在高低温下按照加压步骤在每个压力下保压后，进行氢气泄漏检测;
高温泄漏试验时，封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀静置在高温环境中直至温度稳定，保压结束后打压，检测阀门进口、出口位置的氢气泄漏情况并记录;
低温泄漏试验时，封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀静置在低温环境直至温度稳定，保压结束后打压并保压，检测阀门进口、出口位置的氢气泄漏情况并记录;
对比不同被连接阀件与不同金属卡套接头装配下的高低温泄漏试验氢气泄漏结果。
4.如权利要求1所述的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法，其特征在于，所述拍摄获取所述第一前卡套和第一被连接阀件的接口处的表面微观形貌，还包括：
采用激光共聚焦显微镜拍摄试验用的前卡套及被连接阀件接口内锥面处的表面微观形貌并计算其表面粗糙度;
比较不同前卡套的表面微观形貌，采用放大物镜观测到金属表面微观形貌、判断金属表面是否有明显加工缺陷。
5.如权利要求1所述的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法，其特征在于，所述依据所述第一前卡套和第一被连接阀件的合金类别组合，获取在不同温度下的线膨胀系数，结合所述常温泄漏试验氢气泄漏结果、高低温泄漏试验氢气泄漏结果和表面微观形貌判定卡套气密性优化因素优先级，还包括：
查询金属材料的线膨胀系数表，利用常温及高温区线膨胀数据拟合出低温曲线膨胀系数;
结合所述低温曲线膨胀系数及所述常温泄漏试验氢气泄漏结果、高低温泄漏试验氢气泄漏结果和表面微观形貌，输出影响卡套式密封极端温度下密封性能的优化因素优先级。
6.如权利要求5所述的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法，其特征在于，所述查询金属材料的线膨胀系数表，利用常温及高温区线膨胀数据拟合出低温曲线膨胀系数，还包括：
当前卡套与被连接阀件合金的α-T曲线斜率相差越大越不利于极端温度下的密封;
若前卡套的α-T曲线斜率大于被连接阀件合金的α-T曲线斜率，则在低温环境下易导致氢气泄漏、高温环境时易导致连接处结果强度失效;
若前卡套的α-T曲线斜率小于被连接阀件合金的α-T曲线斜率，则在高温环境下易导致氢气泄漏、低温环境下易导致连接处结构强度失效。
7.如权利要求1所述的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法，其特征在于，所述依据所述卡套气密性优化因素优先级选取满足车载氢系统气密性优化的前卡套和被连接阀件组合，还包括：
判断前卡套与被连接阀件的合金材质是否相同;
若二者材质不同，则不采用二者配套使用;
若二者材质相同，则检测二者接触面的金属表面微观形貌表征;
若所述前卡套或被连接阀件中，任一方的接触面有明显缺陷时，采用更换有缺陷部件并选用其他的进行替换，并重复合金材质判断和金属表面微观形貌表征检测步骤;
若所述前卡套或被连接阀件中，接触面均无明显缺陷，则采用配套使用。
8.一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化装置，其特征在于，包括：
一个或多个处理器;
存储器，其上存储有一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现根据权利要求1至7中任意一项所述的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法。
说明书
技术领域
[0001]本申请涉及燃料电池气密性检测技术领域，尤其涉及针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法和装置。
背景技术
[0002]FCV在正常运行过程中，氢气的储存与供给往往会因部件失效而产生氢泄漏类的安全性问题。车载氢系统作为燃料电池汽车的核心子系统之一，发展车载氢系统安全性能测试和评价是促进燃料电池汽车产业健康有序发展的重要工作。车载氢系统中各零部件与管路间的连接常采用卡套式连接，其中卡套是卡套接头的核心关键部件，是一种高精度加工的薄壁零部件，在安装卡套接头的过程中，卡套与卡套管，接头本体，螺母均有接触，产生作用力，在安装到位后，卡套发生形变形成密封。以双卡套接头为例，研究表明前卡套的形状、尺寸等对密封性有非常重要的影响;此外，研究表明不同温度下所受应力相同时金属表面变形度有所不同。
[0003]FCV以氢气为燃料，氢气分子小，易通过多孔材料、装配面或密封面泄漏，还具有燃点低、爆炸区间范围宽、扩散系数大等特点。氢气的以上特性使得车载氢系统的安全性在FCV的使用中备受关注，其安全性保障是 FCV 实现大规模商业化的重要前提。车载氢系统中存在大量的卡套式连接，卡套连接在极端温度环境下的气密可靠性对FCV安全性保障至关重要。
[0004]目前，在用的车载氢系统中存在使用国内外多种品牌卡套接头及阀件的现象，且卡套接头的使用标准仍处于有待完善的阶段。因此为加强车载氢系统气密可靠性，需要加强建设卡套接头的规范使用，加强相关安全技术研究与标准体系建设。
发明内容
[0005]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
根据本发明第一方面，本发明请求保护一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法，包括：
试验获取车载氢系统的第一前卡套和第一被连接阀件的装配下的常温泄漏试验氢气泄漏结果与高低温泄漏试验氢气泄漏结果;
拍摄获取所述第一前卡套和第一被连接阀件的接口处的表面微观形貌;
采用真空直读光谱仪探测所述第一前卡套和第一被连接阀件的金属组成及含量，得到所述第一前卡套和第一被连接阀件的合金类别组合;
依据所述第一前卡套和第一被连接阀件的合金类别组合，获取在不同温度下的线膨胀系数，结合所述常温泄漏试验氢气泄漏结果、高低温泄漏试验氢气泄漏结果和表面微观形貌判定卡套气密性优化因素优先级;
依据所述卡套气密性优化因素优先级选取满足车载氢系统气密性优化的前卡套和被连接阀件组合。
[0006]进一步地，试验获取车载氢系统的第一前卡套和第一被连接阀件的装配下的常温泄漏试验氢气泄漏结果，还包括：
固定所述第一前卡套的接头与第一被连接阀件的装配扭矩并进行常温环境下气密性检测，以确保在常温探测工况下不发生氢泄漏;
封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀在室温下按照加压步骤在每个压力下保压后，进行氢气泄漏检测;
封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀静置直至温度稳定，保压结束后打压并分别保压，检测阀门进口、出口位置的氢气泄漏情况并记录;
对比不同被连接阀件与不同金属卡套接头装配下的常温泄漏试验氢气泄漏结果。
[0007]进一步地，试验获取车载氢系统的第一前卡套和第一被连接阀件的装配下的高低温泄漏试验氢气泄漏结果，还包括：
固定所述第一前卡套的接头与第一被连接阀件的装配扭矩并进行高低温环境下气密性检测，以确保在高低温探测工况下不发生氢泄漏;
封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀在高低温下按照加压步骤在每个压力下保压后，进行氢气泄漏检测;
高温泄漏试验时，封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀静置在高温环境中直至温度稳定，保压结束后打压，检测阀门进口、出口位置的氢气泄漏情况并记录;
低温泄漏试验时，封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀静置在低温环境直至温度稳定，保压结束后打压并保压，检测阀门进口、出口位置的氢气泄漏情况并记录;
对比不同被连接阀件与不同金属卡套接头装配下的高低温泄漏试验氢气泄漏结果。
[0008]进一步地，所述拍摄获取所述第一前卡套和第一被连接阀件的接口处的表面微观形貌，还包括：
采用激光共聚焦显微镜拍摄试验用的前卡套及被连接阀件接口内锥面处的表面微观形貌并计算其表面粗糙度;
比较不同前卡套的表面微观形貌，采用放大物镜观测到金属表面微观形貌、判断金属表面是否有明显加工缺陷。
[0009]进一步地，所述依据所述第一前卡套和第一被连接阀件的合金类别组合，获取在不同温度下的线膨胀系数，结合所述常温泄漏试验氢气泄漏结果、高低温泄漏试验氢气泄漏结果和表面微观形貌判定卡套气密性优化因素优先级，还包括：
查询金属材料的线膨胀系数表，利用常温及高温区线膨胀数据拟合出低温曲线膨胀系数;
结合所述低温曲线膨胀系数及所述常温泄漏试验氢气泄漏结果、高低温泄漏试验氢气泄漏结果和表面微观形貌，输出影响卡套式密封极端温度下密封性能的优化因素优先级。
[0010]进一步地，所述查询金属材料的线膨胀系数表，利用常温及高温区线膨胀数据拟合出低温曲线膨胀系数，还包括：
当前卡套与被连接阀件合金的α-T曲线斜率相差越大越不利于极端温度下的密封;
若前卡套的α-T曲线斜率大于被连接阀件合金的α-T曲线斜率，则在低温环境下易导致氢气泄漏、高温环境时易导致连接处结果强度失效;
若前卡套的α-T曲线斜率小于被连接阀件合金的α-T曲线斜率，则在高温环境下易导致氢气泄漏、低温环境下易导致连接处结构强度失效。
[0011]进一步地，所述依据所述卡套气密性优化因素优先级选取满足车载氢系统气密性优化的前卡套和被连接阀件组合，还包括：
判断前卡套与被连接阀件的合金材质是否相同;
若二者材质不同，则不采用二者配套使用;
若二者材质相同，则检测二者接触面的金属表面微观形貌表征;
若所述前卡套或被连接阀件中，任一方的接触面有明显缺陷时，采用更换有缺陷部件并选用其他的进行替换，并重复合金材质判断和金属表面微观形貌表征检测步骤;
若所述前卡套或被连接阀件中，接触面均无明显缺陷，则采用配套使用。
[0012]根据本发明第二方面，本发明请求保护一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化装置，包括：
一个或多个处理器;
存储器，其上存储有一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法。
[0013]本申请涉及燃料电池气密性检测技术领域，尤其涉及针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法和装置，利用激光共聚焦显微镜拍摄试验用不同品牌前卡套及被连接阀件接口处的表面微观形貌;利用真空直读光谱仪探测不同品牌前卡套及被连接阀件的金属组成及含量，以此判定合金类别;通过对比二者不同温度下的线膨胀系数及表面微观形貌即可判定其组合是否有利于极端温度环境下的氢气密封。本发明能够有效判断卡套式金属密封高、低温可靠性，能有效降低极端温度下氢气泄漏率，为
氢燃料电池汽车(FCV)的安全性提升提供指导，能够促进FCV的发展及推广应用。
附图说明
[0014]图1为本申请实施例所请求保护的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法的工作流程图;
图2为本申请实施例所请求保护的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法的两种前卡套的微观形貌表征示例图;
图3为本申请实施例所请求保护的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法的国内外不同品牌被连接件接头内锥面微观形貌表征示例;
图4为本申请实施例所请求保护的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法的不同品牌前卡套金属组成示意图;
图5为本申请实施例所请求保护的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法的不同品牌单向阀金属组成示意图;
图6为本申请实施例所请求保护的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法的不同品牌螺母金属组成示意图;
图7为本申请实施例所请求保护的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法的不同材质的前卡套与被连接件的线膨胀系数随温度变化示意图。
具体实施方式
[0015]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0016]本申请中的术语“第一”“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0017]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
[0018]根据本发明第一实施例，本发明请求保护一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法，参照图1，包括：
试验获取车载氢系统的第一前卡套和第一被连接阀件的装配下的常温泄漏试验氢气泄漏结果与高低温泄漏试验氢气泄漏结果;
拍摄获取所述第一前卡套和第一被连接阀件的接口处的表面微观形貌;
采用真空直读光谱仪探测所述第一前卡套和第一被连接阀件的金属组成及含量，得到所述第一前卡套和第一被连接阀件的合金类别组合;
依据所述第一前卡套和第一被连接阀件的合金类别组合，获取在不同温度下的线膨胀系数，结合所述常温泄漏试验氢气泄漏结果、高低温泄漏试验氢气泄漏结果和表面微观形貌判定卡套气密性优化因素优先级;
依据所述卡套气密性优化因素优先级选取满足车载氢系统气密性优化的前卡套和被连接阀件组合。
[0019]进一步地，试验获取车载氢系统的第一前卡套和第一被连接阀件的装配下的常温泄漏试验氢气泄漏结果，还包括：
固定所述第一前卡套的接头与第一被连接阀件的装配扭矩并进行常温环境下气密性检测，以确保在常温探测工况下不发生氢泄漏;
封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀在室温下按照加压步骤在每个压力下保压后，进行氢气泄漏检测;
封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀静置直至温度稳定，保压结束后打压并分别保压，检测阀门进口、出口位置的氢气泄漏情况并记录;
对比不同被连接阀件与不同金属卡套接头装配下的常温泄漏试验氢气泄漏结果。
[0020]进一步地，试验获取车载氢系统的第一前卡套和第一被连接阀件的装配下的高低温泄漏试验氢气泄漏结果，还包括：
固定所述第一前卡套的接头与第一被连接阀件的装配扭矩并进行高低温环境下气密性检测，以确保在高低温探测工况下不发生氢泄漏;
封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀在高低温下按照加压步骤在每个压力下保压后，进行氢气泄漏检测;
高温泄漏试验时，封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀静置在高温环境中直至温度稳定，保压结束后打压，检测阀门进口、出口位置的氢气泄漏情况并记录;
低温泄漏试验时，封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀静置在低温环境直至温度稳定，保压结束后打压并保压，检测阀门进口、出口位置的氢气泄漏情况并记录;
对比不同被连接阀件与不同金属卡套接头装配下的高低温泄漏试验氢气泄漏结果。
[0021]其中，在该实施例中，本发明选用国内外不同品牌的金属卡套接头为研究对象，国产品牌定义为卡套C1、国外品牌定义为卡套A。
[0022]所述不同品牌被连接件，本发明选用国内外不同品牌的车载氢系统用单向阀为研究对象，国产品牌定义为单向阀C2、国外品牌定义为单向阀A。
[0023]所述常温气密性试验方法为：封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀在室温下按照加压步骤在每个压力下保压1min以上后，进行氢气泄漏检测。
[0024]所述加压步骤为：由低到高2 MPa、5 MPa、10 MPa、15 MPa、20 MPa、25 MPa、30MPa、35 MPa及43.8MPa 压力。
[0025]所述常温泄漏试验方法为：封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀在15℃和 2MPa 压力下静置 1h 直至温度稳定，保压结束后打压至35MPa 、43.8MPa 并分别保压 1min 以上，检测阀门进口、出口、阀体位置的氢气泄漏情况并记录。
[0026]所述高温泄漏试验方法为：封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀在85℃和 2MPa 压力下静置 1h 直至温度稳定，保压结束后打压至 35MPa、43.8MPa并保压1min 以上，检测阀门进口、出口位置的氢气泄漏情况并记录。
[0027]所述低温泄漏试验方法为：封堵阀出气口，使用氢气从阀的进气口加压，将阀在-40℃和 2MPa 压力下静置 1h 直至温度稳定，保压结束后打压至 35MPa，并保压 1min 以上，检测阀门进口、出口位置的氢气泄漏情况并记录。
[0028]试验1：对比卡套C1与不同品牌阀体连接时的密封情况。例，表1所示为卡套C1密封下国内外不同品牌单向阀不同试验工况下的氢气泄漏情况，由表1可知，国内外不同品牌单向阀低温密封性有所不同，单向阀C2在低温环境下卡套连接处(阀体进出口处)的密封性较常温和高温环境下有所降低，出现氢气泄漏现象。
[0029]表1 卡套C1密封下国内外不同品牌单向阀不同试验工况下氢气泄漏情况表
[0030]试验2：对比卡套A与不同品牌单向阀连接时的密封效果。例，表2所示为卡套A密封下国内外不同品牌单向阀不同试验工况下的氢气泄漏情况，结果表明：国内外不同品牌单向阀低温密封性有所不同，单向阀C2在低温环境下卡套连接处(阀体进出口处)的密封性较常温和高温环境下有所降低，出现氢气泄漏现象。
[0031]表2卡套A密封下国内外不同品牌单向阀不同试验工况下氢气泄漏情况表
[0032]进一步地，综合对比表1及表2可知，单向阀A与所述两种卡套配合使用的试验结果表明两种组合在常温、高温、低温环境下密封性能均良好、连接处均无泄漏;单向阀C2与所述两种卡套配合使用时，在常温检漏(15℃)、高温检漏(85℃)下均未出现泄漏，而在低温环境下均出现了氢气泄漏。
[0033]进一步地，所述拍摄获取所述第一前卡套和第一被连接阀件的接口处的表面微观形貌，还包括：
采用激光共聚焦显微镜拍摄试验用的前卡套及被连接阀件接口内锥面处的表面微观形貌并计算其表面粗糙度;
比较不同前卡套的表面微观形貌，采用放大物镜观测到金属表面微观形貌、判断金属表面是否有明显加工缺陷。
[0034]其中，在该实施例中，为探究影响卡套式密封密封性能的影响因素，采用所述材料层级表征方法，包括金属表面微观形貌表征及合金材料金属元素组成分析对卡套式密封高低温密封失效机理进行探究。
[0035]通过比较不同品牌前卡套的表面微观形貌，判断金属表面是否有明显加工缺陷。采用10倍放大倍数的物镜即可清晰观测到金属表面微观形貌、判断金属表面是否有明显加工缺陷。例，如图2所示，为国内外不同品牌前卡套表面微观形貌及对应面表面粗糙度，可以看出前卡套C1表面有较多坑痕缺陷，前卡套A表面更为均一。因缺陷处难以形成有效密封，易密封失效，因此在卡套选用上应优先选用前卡套加工缺陷少的品牌。
[0036]采用比较不同品牌前卡套的表面粗糙度。表面粗糙度可由激光共聚焦显微镜拍摄后计算得到。由于表面粗糙度越低，表面越光滑，越有利于密封，在金属表面无明显加工缺陷的前提下应优先选用表面粗糙度低的卡套。例，如图2所示，二者表面粗糙度分别为1.039μm(前卡套C1)和1.088 μm(前卡套A)，两卡套的表面粗糙度基本相同。但结合上一步中所述前卡套C1表面有明显加工缺陷，因此前卡套C1的加工工艺较前卡套A差。材料的摩擦表面为粗糙峰相互啮合和碰撞，这就使得当密封面间接触应力变小时缺陷部位容易被“释放”，进而发生密封失效。
[0037]可选的，比较不同品牌被连接件接头处内锥面的表面微观形貌，判断金属表面是否有明显加工缺陷。因缺陷处难以形成有效密封，易密封失效，因此内锥面应尽可能的光滑，避免存在加工缺陷。例，如图3所示，为国内外不同品牌单向阀接头内锥面测试区域的表面微观形貌，单向阀C2及单向阀A均无明显加工缺陷。
[0038]通过比较不同品牌被连接件接头处内锥面的表面粗糙度。被连接件接头处内锥面与前卡套装配形成锥面密封，内锥面的表面粗糙度越低越光滑，越有利于密封，在金属表面无明显加工缺陷的前提下表面粗糙度低的内锥面有利于密封。例，图3所示为国内外不同品牌单向阀接头内锥面测试区域的表面微观形貌及相应的表面粗糙度，扫描得到二者表面粗糙度分别为2.093 μm(单向阀C2)和2.971 μm(单向阀A)，由图像信息及表面粗糙度扫描结果可以得出单向阀C2比单向阀A接头内锥面表面更光滑。
[0039]结合上述两个被连接件接头内锥面表面粗糙度及上述试验的试验结果得到：相同品牌卡套密封条件下，表面粗糙度更高的单向阀A比单向阀C2低温密封性好，这说明接触面的表面粗糙度不是影响卡套式密封极端温度下密封性能的决定性因素。
[0040]进一步地，所述依据所述第一前卡套和第一被连接阀件的合金类别组合，获取在不同温度下的线膨胀系数，结合所述常温泄漏试验氢气泄漏结果、高低温泄漏试验氢气泄漏结果和表面微观形貌判定卡套气密性优化因素优先级，还包括：
查询金属材料的线膨胀系数表，利用常温及高温区线膨胀数据拟合出低温曲线膨胀系数;
结合所述低温曲线膨胀系数及所述常温泄漏试验氢气泄漏结果、高低温泄漏试验氢气泄漏结果和表面微观形貌，输出影响卡套式密封极端温度下密封性能的优化因素优先级。
[0041]其中，在该实施例中，利用真空直读光谱仪探测不同品牌前卡套及被连接阀件的金属组成及含量，以此判定合金类别。测试数据如图4-6所示。
[0042]由图4可知两种品牌的前卡套都属于SS316，但金属组成略有不同：前卡套A含有Ag、W、Cu、V、Ti等多种金属。
[0043]由图5中单向阀C2的Ni含量及Cr含量可知，单向阀C2阀体材料属于Nitronic50，而单向阀A阀体材料属于SS316，而据报道Nitronic50较SS316、 316L等有更好的耐腐蚀性和常温高于其2倍的屈服强度。
[0044]由图6可知两种螺母都属于SS316，可排除本研究中螺母材质对卡套式连接密封性的影响。
[0045]进一步地，所述查询金属材料的线膨胀系数表，利用常温及高温区线膨胀数据拟合出低温曲线膨胀系数，还包括：
当前卡套与被连接阀件合金的α-T曲线斜率相差越大越不利于极端温度下的密封;
若前卡套的α-T曲线斜率大于被连接阀件合金的α-T曲线斜率，则在低温环境下易导致氢气泄漏、高温环境时易导致连接处结构强度失效;
若前卡套的α-T曲线斜率小于被连接阀件合金的α-T曲线斜率，则在高温环境下易导致氢气泄漏、低温环境下易导致连接处结构强度失效。
[0046]其中，在该实施例中，如图7所示，若前卡套材质的α-T曲线斜率大于单向阀材质的α-T曲线斜率，随温度的降低，单向阀接口的收缩量会低于前卡套的收缩量，进而导致接触面间的接触应力变小，当接触应力低于密封临界值时引起氢气泄漏;随温度的升高，单向阀接口处的膨胀量会低于前卡套的膨胀量，进而导致接触面间的接触应力变大，当接触应力大于材料的屈服强度时将引起接头或卡套塑性变形，同样不利于密封。
[0047]进一步地，所述依据所述卡套气密性优化因素优先级选取满足车载氢系统气密性优化的前卡套和被连接阀件组合，还包括：
判断前卡套与被连接阀件的合金材质是否相同;
若二者材质不同，则不采用二者配套使用;
若二者材质相同，则检测二者接触面的金属表面微观形貌表征;
若所述前卡套或被连接阀件中，任一方的接触面有明显缺陷时，采用更换有缺陷部件并选用其他的进行替换，并重复合金材质判断和金属表面微观形貌表征检测步骤;
若所述前卡套或被连接阀件中，接触面均无明显缺陷，则采用配套使用。
[0048]其中，在该实施例中，接头的使用应优先选用前卡套与被连接件合金种类相同的卡套接头，如均选用SS316，其次选用前卡套金属表面缺陷少、表面粗糙度低的卡套。值得强调的是，前卡套的表面均一性应高于粗糙度的优先级，即当某前卡套的面表面粗糙度更低，但其表面有明显凹坑或凸起等明显缺陷时，应优先选择另一表面粗糙度稍高但鲜有凹坑或凸起等明显缺陷的前卡套。
[0049]针对本实施例的试验结果可得出前卡套A及前卡套C1均与单向阀C2不适配的结论。
[0050]进一步地，针对前卡套A、前卡套C与单向阀A的适配情况判断可进行步骤若二者材质相同，则进行二者接触面的金属表面微观形貌表征。
[0051]图2、图3分别展示了两种卡套与单向阀A的接触面的金属表面微观形貌，由图2可知，前卡套C表面有明显加工缺陷，而前卡套A表面无明显加工缺陷，单向阀A接口处内锥面无明显加工缺陷。
[0052]进一步地，通过步骤若前卡套或被连接件中，其一的接触面有明显缺陷时，采用更换有缺陷部件并选用其他品牌的进行替换的判断方法可知，与前卡套C1相比，前卡套A与单向阀A的配合密封为最优选。
[0053]根据本发明第二实施例，本发明请求保护一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化装置，包括：
一个或多个处理器;
存储器，其上存储有一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述的一种针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法。
[0054]在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。
[0055]另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围。
[0056]以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本申请并不限制于以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本申请的范畴之中，因此，在不脱离本申请的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本申请的范围内。
说明书附图(7)
声明：
“针对燃料电池车载氢系统的卡套气密性优化方法和装置” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：中汽研新能源汽车检验中心（天津）有限公司, 中国汽车技术研究中心有限公司
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2025年03月21日 ~ 23日 
