郭 婷，楊沄芃，王金偉，樊 彬，王 芳，張龍海

(1．中國汽車技術研究中心有限公司，天津 300300;2．鄭州宇通客車股份有限公司，鄭州 450061)

氫燃料電池汽車被認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高壓儲存，對燃料電池汽車的安全性要求應該更加嚴格。

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及燃料電池汽車方面領跑，先后制定了多個安全性法規(guī)或標準。如美國DOE［1］通過燃料電池技術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SAE J2578《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、機械安全等都有相應的強制性的法規(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)生可能導致危險情況時，應能夠執(zhí)行階段性的安全警告或者關閉燃料系統(tǒng)的能力。

2)國際標準化組織ISO發(fā)表了ISO 23273－2013《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 SAE J2578［3］和 GTR 13［5］中的法規(guī)要求。該國際法規(guī)要求車輛在設計時，應該考慮到環(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計和性能的要求，包括一般性的設計要求，各個部件的要求(燃料容器、過壓保護、氫關閉系統(tǒng))，位置與安裝的要求及放電要求等。

3)全球技術法規(guī) GTR 13［5］是目前各國公認的比較權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準法規(guī)進行國際化標準的轉化。在GTR 13的標準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，所以該標準是針對液態(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)No 06/2010［6］、歐洲議會和理事會法規(guī)(EC)No 79/2009［7］，其大部分內(nèi)容是參考 GTR 13［5］，主要包括對氣瓶、關鍵閥件、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求，例如截止閥、自動關閉閥、溫度驅動壓力泄放裝置等。

2 我國燃料電池汽車的安全測評項目及相關建議

2.1 安全測評項目

我國燃料電池汽車標準化的工作經(jīng)過多年努力，已經(jīng)制定了20多項國家標準，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)品認證(CCC認證)的標準包括 GB/T 24549－2009［8］、GB/T 24554－2009［9］、GB/T 26779－2011［10］、GB/T 26990－2011［11］、GB/T 29126－2012［12］。

目前，我國采用的關于燃料電池汽車的安全法規(guī)GB/T 24549－2009［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法規(guī)、標準要求外，還要求在外部應標有明顯的標識燃料電池車輛類型的警示標識。

2)對壓縮氫氣儲存系統(tǒng)的要求。要求儲氫容器內(nèi)應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。當系統(tǒng)發(fā)生氫氣泄漏時，要求燃料系統(tǒng)應能及時關閉氫氣總開關。

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670 N的載荷，且氣密性完好。

4)排氣裝置。當發(fā)生故障或意外事故時，燃料系統(tǒng)需要通風放氣。氣體流動的方位、方向應遠離人、電源、火源。放氣裝置要求應盡可能安裝在汽車的高處，且應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、電氣開關器件或點火源等部件。要求所有壓力釋放裝置排氣時，不應直接排到乘客艙和行李艙，不應排向車輪所在的空間，不應排向露出的電氣端子、電氣開關器件及其他點火源，不應排向其他氫氣容器。要求連接管道的材料都應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)性和較低的爆炸下限，要求汽車應有與氫氣濃度探測器聯(lián)動的安全措施。當泄漏發(fā)生時，探測器應能及時探測到，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準對汽車動力電路的電壓級別、標識、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保持絕緣。

2.2 相關建議

針對燃料電池汽車的安全要求，目前相關標準正在積極修訂中。修訂時，必須對其安全性提出更高的要求，應積極吸取國內(nèi)外法規(guī)標準的優(yōu)點，進行國際化法規(guī)的轉化。根據(jù)各國標準的分析對比，以及燃料電池汽車本身的發(fā)展趨勢，在未來的標準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GTR 13［5］的標準中也有相關的技術要求進行參考。

2)整車氫泄漏。各個國家對氫氣泄漏探測的標準要求并不相同，在新修訂的標準中應將這一要求進行國際化統(tǒng)一。如果在汽車運行的過程中，某單點泄漏導致封閉空間或半封閉空間內(nèi)氫氣的體積濃度大于2%±1%，應該發(fā)出警報，濃度大于3%±1%，則應關閉主截止閥停止氫氣供應。在系統(tǒng)檢測到氫氣泄漏時，當濃度大于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。其測試方法應該與燃料電池標準乘用車氫氣泄漏量的檢測方法相同:對一輛標準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%的標稱工作壓力，確保氫氣的滲透和泄漏量在穩(wěn)態(tài)條件下不超過0.15 NL/min。在密閉空間上方適當?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構的復雜性，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/T 24549中應參考電動汽車的安全要求，引用標準 GB/T 18384.3《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 結束語

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準的主要檢測項目，提出了在國標修訂中對于關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。

修改稿日期:2018－04－23