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燃料电池电动汽车车载氢系统安全——车载氢系统测评技术

2022-03-08 14:29:57·  来源：汽车测试网  
　
车载氢系统测试分为公告测试及一般测试。公告测试即目前国家强制要求的测试。按照GB/T 29126-2012《燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法》中6.1.1.3 节的描述“

车载氢系统测试分为公告测试及一般测试。

公告测试即目前国家强制要求的测试。按照GB/T 29126-2012《燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法》中6.1.1.3 节的描述“当储氢容器安装紧固后，分别在车辆坐标系X、Y、Z 三个方向施加8倍于充满标称工作压力氢气的储氢容器重力的力，测量检查储氢容器与固定座的相对位移”和GB/T26990-2011《燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件》中4.2.4 节的描述“储氢容器安装紧固后，在上、下、前、后、左、右六个方向上应能承受8g 的冲击力，保证储氢容器与固定座不损坏，相对位移不超过13mm”，此外还有加氢口测试，气瓶型式试验报告。

一般测试涉及的方面比较多，主要有安装座的安全测试（氢泄漏、氢排放、功能要求、绝缘安全、加氢安全和碰撞安全等）、盐雾测试、高低温环境测试、零部件自身的型式试验、电子元器件的EMC测试、湿热循环测试、盐雾测试以及系统主体的振动测试等。

一、供氢系统管路气密性测评

供氢系统管路气密性检测，应在管路安装完成后或气体置换前进行。采用惰性气体（氦气20%，氮气80%）作为检测介质。对于压力调节器与燃料电池堆之间的管路，泄漏检测压力为实际工作压力；

对于加氢口至高压储氢瓶之间的管路，泄漏检测压力为1.25 倍的公称工作压力（NWP）。使用泄漏检测液进行目测检查，3 min 内不应出现气泡。使用氦气检测仪进行检测时，应尽可能接近测量部位，其泄漏速度应满足不高于0.005mg/s。

二、启动与关断功能测试

测试手动启动方式时，手动启动或关闭燃料系统，检查系统是否正常启动或关闭。测试遥控启动方式时，远程启动或关闭燃料系统，检查系统是否正常启动或关闭。测试自动方式时，定时启动或关闭燃料系统，检查系统是否正常启动或关闭。

三、安全相关测评

（1）泄漏量测试及评价

供氢系统应当将泄漏试验气体压缩到规定压力，并观测3 min 内表面活性剂是否产生气泡；或者使用已被证实等效的办法进行泄漏试验。允许的泄漏速率只适用于100%氢气，其他气体或者混合气体允许的泄漏速率应当被等效成100%氢气的泄漏速率。

在供气系统的出口处安装精度为0.5%的压力计和截止阀。关闭截止阀后打开氢气阀门及管路上其他的阀门，系统达到额定工作压力并稳定1 min 后，记录压力传感器测得的压力p1。关闭氢阀门，24h后记录压力传感器测得的压力p2。按照式（3-1）进行计算，泄漏率以平均每小时小于0.5%为合格。当p1 和p2 只略高于大气压，且两者相差不大时，在式（3-1）中可不必带入氢气的压缩因子。

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氢气的压缩因子按照式（3-2）进行计算：

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（2）压力保护测试

检测系统是否有压力测量装置，当压力高于或低于设定压力时是否有报警。

（3）泄压装置测试

检测系统中是否有泄压装置，当系统压力大于设计压力时，泄压装置应可以及时释放压力。

（4）接地性能测试

按以下步骤对接地性能进行试验：

1）被测系统的内部电路、监控设备及所有外部电路完全断开。

2）使用数字微欧计、开尔文电桥等微电阻测量仪器，按微电阻测量仪器测量接线方法（双线或四线），测量线主接线端接主保护接地端子，测量线另一端依次接可以触及的金属部件。

3）从微电阻测量仪器依次直接读出主保护接地端子与各测量点之间的连接电阻值。

（5）防护性能测试

按照GB/T 4208-2017 中13.4 节和14.2.4 节的规定分别进行防尘和防水试验。对于安装在舱室内或外壳内的供氢系统，该试验进行时需要把供氢系统安装在舱室内或外壳内。

四、振动与冲击测评

车载氢系统的耐振动性能直接决定了整车的安全性以及使用寿命，振动试验的目的是模拟车载氢系统在汽车行驶过程中可能出现的振动激励，提前预测潜在故障和失效模式，从而在车载氢系统和汽车设计过程中加以避免，满足车辆全生命周期运行需求。

车载氢系统的振动测试应充分参考车辆类型、车辆运行设计重量、车载氢系统重量（或瓶组数）、车辆运行速度、车载氢系统安装布置位置等信息制定相应的振动测试方法及流程。一般车载储氢瓶的振动测试如图3-5 所示。

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图3-5 车载储氢瓶振动测试

车载供氢系统根据整车布置要求，一般可分为单层排列或多层叠加排列结构型式，建议按表3-4顺序及时间进行试验，试验顺序应按照Z、Y、X 方向依次进行。若振动顺序不按照此规定时，应在试验报告中注明试验顺序。

表3-4 随机振动试验方法

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车载供氢系统经历振动和撞击后，需满足气密性和泄漏量的要求，应有预防措施确保人员和财产安全。

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