燃料電池汽車氫電安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

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1、燃料電池汽車氫電安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn) 燃料電池汽車氫電安全法規(guī)標(biāo)準(zhǔn) 2018/08/23 摘要:結(jié)合國外燃料電池汽車的安全性法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，介紹我國燃料電池汽車安全標(biāo)準(zhǔn)的氫電安全測試主要項目，并提出相關(guān)建議。 關(guān)鍵詞:燃料電池汽車;氫電安全;法規(guī)標(biāo)準(zhǔn) 氫燃料電池汽車被認(rèn)為是新能源汽車的終極方案，以其清潔、環(huán)保的特點受到各國政府的大力支持。我國在2020年新能源汽車規(guī)劃中，也將燃料電池汽車作為未來的重要發(fā)展路線。由于氫氣易燃易爆的特性以及氫氣的

2、高壓儲存，對燃料電池汽車的安全性要求應(yīng)該更加嚴(yán)格。 1國外對燃料電池汽車安全法規(guī)的要求 美國、日本、韓國等國家和歐洲地區(qū)一直在燃料電池技術(shù)及燃料電池汽車方面領(lǐng)跑，先后制定了多個安全性法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)。如美國DOE［1］通過燃料電池技術(shù)的項目來大力推廣燃料電池，歐洲也于2011年制定了燃料電池發(fā)展計劃［2］。研究學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，發(fā)展燃料電池產(chǎn)業(yè)必須將氫能的安全性放在首要位置。1)美國SAE制定了SAEJ2578《燃料電池汽車安全的推薦性做法》［3］，對燃料電池汽車的安全性進行了相關(guān)的測試要求，其中包括對車輛的一般性要求、燃料系統(tǒng)的安全、燃料電池系統(tǒng)的安全、電力系統(tǒng)的安全、機

3、械安全等都有相應(yīng)的強制性的法規(guī)要求。同時也增加了對故障防護系統(tǒng)的要求，在燃料電池汽車發(fā)生可能導(dǎo)致危險情況時，應(yīng)能夠執(zhí)行階段性的安全警告或者關(guān)閉燃料系統(tǒng)的能力。2)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO發(fā)表了ISO23273－2013《燃料電池道路車輛－安全性規(guī)范－帶壓縮氫燃料汽車用氫危險防護措施》［4］，對燃料電池汽車的安全要求部分參考了SAEJ2578［3］和GTR13［5］中的法規(guī)要求。該國際法規(guī)要求車輛在設(shè)計時，應(yīng)該考慮到環(huán)境變化和運行條件不同對燃料電池汽車安全性的影響。特別是對燃料系統(tǒng)提出了更為詳細的設(shè)計和性能的要求，包括一般性的設(shè)計要求，各個部件的要求(燃料容器、過壓保護、氫關(guān)閉系統(tǒng))，位置與安裝的要

4、求及放電要求等。3)全球技術(shù)法規(guī)GTR13［5］是目前各國公認(rèn)的比較權(quán)威的燃料電池汽車的安全性法規(guī)要求，中國、日本、韓國也在大力支持各國的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)進行國際化標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化。在GTR13的標(biāo)準(zhǔn)中增加了對壓縮儲氫系統(tǒng)的要求，包括型式試驗和順序試驗。由于在歐洲等地區(qū)允許使用液態(tài)儲氫系統(tǒng)并經(jīng)過大量的驗證研究，所以該標(biāo)準(zhǔn)是針對液態(tài)儲氫系統(tǒng)的測試要求。4)歐盟對氫燃料電池汽車的安全要求實行歐盟委員會法規(guī)(EU)No06/2010［6］、歐洲議會和理事會法規(guī)(EC)No79/2009［7］，其大部分內(nèi)容是參考GTR13［5］，主要包括對氣瓶、關(guān)鍵閥件、車載氫系統(tǒng)等測試的要求，同時針對一些閥件也提出了具體的測試要

5、求，例如截止閥、自動關(guān)閉閥、溫度驅(qū)動壓力泄放裝置等。 2我國燃料電池汽車的安全測評項目及相關(guān)建議 2.1安全測評項目 我國燃料電池汽車標(biāo)準(zhǔn)化的工作經(jīng)過多年努力，已經(jīng)制定了20多項國家標(biāo)準(zhǔn)，基本形成了整個燃料電池汽車的安全體系。其中，燃料電池汽車需要進行《道路機動車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》和中國強制性產(chǎn)品認(rèn)證(CCC認(rèn)證)的標(biāo)準(zhǔn)包括GB/T24549－2009［8］、GB/T24554－2009［9］、GB/T26779－2011［10］、GB/T26990－2011［11］、GB/T29126－2012［12］。目前，我國采用的關(guān)于燃料電池汽車的安

6、全法規(guī)GB/T24549－2009［8］的主要的測試項目如下:1)一般要求。除滿足傳統(tǒng)汽車、電動汽車的國家相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)要求外，還要求在外部應(yīng)標(biāo)有明顯的標(biāo)識燃料電池車輛類型的警示標(biāo)識。2)對壓縮氫氣儲存系統(tǒng)的要求。要求儲氫容器內(nèi)應(yīng)該裝有溫度的傳感器，顯示罐內(nèi)氣體溫度。同時要求安裝過壓和低壓的保護裝置，能夠及時顯示內(nèi)部壓力，及時進行安全報警并及時切斷燃料的輸出。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生氫氣泄漏時，要求燃料系統(tǒng)應(yīng)能及時關(guān)閉氫氣總開關(guān)。3)加氫口的要求。汽車的燃料系統(tǒng)通過加氫口進行燃料的加注，要求在燃料的加注口應(yīng)有能夠防塵防土、防止液體和污染物等進入的防塵蓋。防塵蓋旁邊要注明燃料加注口的最大加注壓力，并有消除靜電

7、的措施。由于加氫口在加注時可能會受到車體意外拉伸的原因，所以要求燃料加注口能夠承受來自任意方向的670N的載荷，且氣密性完好。4)排氣裝置。當(dāng)發(fā)生故障或意外事故時，燃料系統(tǒng)需要通風(fēng)放氣。氣體流動的方位、方向應(yīng)遠離人、電源、火源。放氣裝置要求應(yīng)盡可能安裝在汽車的高處，且應(yīng)防止排出的氫氣對人員造成危害，避免流向暴露的電氣端子、電氣開關(guān)器件或點火源等部件。要求所有壓力釋放裝置排氣時，不應(yīng)直接排到乘客艙和行李艙，不應(yīng)排向車輪所在的空間，不應(yīng)排向露出的電氣端子、電氣開關(guān)器件及其他點火源，不應(yīng)排向其他氫氣容器。要求連接管道的材料都應(yīng)該是熔點較高的金屬材料。5)氫氣泄漏的檢測與要求。由于氫氣具有易揮發(fā)性和較

8、低的爆炸下限，要求汽車應(yīng)有與氫氣濃度探測器聯(lián)動的安全措施。當(dāng)泄漏發(fā)生時，探測器應(yīng)能及時探測到，氫氣積聚濃度達到50%LEL之前，就能夠利用聲響報警裝置或者緊急顯示等方法，提示駕駛員或者汽車使用者注意;氫氣積聚濃度達到75%LEL時，要求能夠自動切斷氫氣源和電源。6)電安全?，F(xiàn)階段燃料電池汽車的安全標(biāo)準(zhǔn)對汽車動力電路的電壓級別、標(biāo)識、觸電防護、絕緣性等提出了具體要求。在觸電防護要求中提出了防止與動力電路系統(tǒng)中帶電部件直接接觸，防止與動力系統(tǒng)中外漏可導(dǎo)電部件的間接接觸的規(guī)定。燃料電池電動汽車的每個電路和電平臺及其他電路之間應(yīng)保持絕緣。 2.2相關(guān)建議 針對燃料電池汽

9、車的安全要求，目前相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正在積極修訂中。修訂時，必須對其安全性提出更高的要求，應(yīng)積極吸取國內(nèi)外法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點，進行國際化法規(guī)的轉(zhuǎn)化。根據(jù)各國標(biāo)準(zhǔn)的分析對比，以及燃料電池汽車本身的發(fā)展趨勢，在未來的標(biāo)準(zhǔn)修訂中提出以下幾點建議:1)氫傳感器安全檢測。在氫泄漏的要求中，增加對氫氣傳感器的靈敏度測試，因為在整個對氫安全的檢測中，對汽車本身的故障檢測也是十分必要的，并且在GTR13［5］的標(biāo)準(zhǔn)中也有相關(guān)的技術(shù)要求進行參考。2)整車氫泄漏。各個國家對氫氣泄漏探測的標(biāo)準(zhǔn)要求并不相同，在新修訂的標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)將這一要求進行國際化統(tǒng)一。如果在汽車運行的過程中，某單點泄漏導(dǎo)致封閉空間或半封閉空間內(nèi)氫氣的體積濃度大于2

10、%1%，應(yīng)該發(fā)出警報，濃度大于3%1%，則應(yīng)關(guān)閉主截止閥停止氫氣供應(yīng)。在系統(tǒng)檢測到氫氣泄漏時，當(dāng)濃度大于2%時，報警為黃色，濃度大于3%時，報警為紅色。從我國現(xiàn)階段來看，以客車和貨車為主的燃料電池商用車是不需要進行整車的泄漏檢測與防護的，但如果在大型的公交公司和廠區(qū)，可能會將燃料電池汽車放在密閉的空間內(nèi)，這樣會發(fā)生氫氣泄漏聚集等情況，影響安全性。提高對整車的氫泄漏的要求是提高燃料電池安全性的重要手段。其測試方法應(yīng)該與燃料電池標(biāo)準(zhǔn)乘用車氫氣泄漏量的檢測方法相同:對一輛標(biāo)準(zhǔn)商用車進行氫氣泄漏、泄漏量評估時，需要將其限制在一個密閉的空間內(nèi)，增壓至100%的標(biāo)稱工作壓力，確保氫氣的滲透和泄漏量在穩(wěn)態(tài)條

11、件下不超過0.15NL/min。在密閉空間上方適當(dāng)?shù)奈恢?，至少安裝一個氫泄漏探測器，能實時檢測氫氣的泄漏量。3)在線絕緣監(jiān)測。增加對燃料電池汽車在線絕緣檢測。燃料電池本身是發(fā)電系統(tǒng)，內(nèi)部儲存高壓和大量的電能，而由于燃料電池汽車結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，一旦絕緣不好，就會發(fā)生人員觸電等意外，而現(xiàn)階段的絕緣監(jiān)測僅僅針對車輛不工作時的檢測。為了加強電安全的防護，建議增加對燃料電池動力系統(tǒng)的在線絕緣檢測，提高安全性。在新修訂的GB/T24549中應(yīng)參考電動汽車的安全要求，引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T18384.3《電動汽車安全要求第三部分:人員觸電防護》［13］進行電安全的檢測與要求。 3結(jié)束語

12、 本文分析對比了各國對燃料電池汽車的安全法規(guī)，介紹了我國現(xiàn)行的燃料電池汽車的安全標(biāo)準(zhǔn)的主要檢測項目，提出了在國標(biāo)修訂中對于關(guān)鍵部件的氫安全檢測、整車泄漏防護和在線絕緣監(jiān)測等建議，有利于推動我國燃料電池汽車的發(fā)展。 參考文獻: ［1］楊妙梁．美國燃料電池與氫能技術(shù)開發(fā)動向［J］．上海汽車，2005(9):33－36． ［2］劉宏程．燃料電池時代即將來臨［J］．證券導(dǎo)刊，2014(45):55－56． ［8］全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會．燃料電池電動汽車安全要求:GB/T24549－2009［S］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009:6．

13、 ［9］全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會．燃料電池發(fā)動機性能試驗方法:GB/T24554－2009［S］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009:6． ［10］全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會．燃料電池汽車加氫口:GB/T26779－2011［S］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011:6． ［11］全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會．燃料電池電動汽車車載氫系統(tǒng)技術(shù)條件:GB/T26990－2011［S］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011:8． ［12］全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會．燃料電池電動汽車車載氫系統(tǒng)試驗方法:GB/T29126－2012［S］．北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012:8．