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HDV车载液氢燃料系统安全性FMEA分析
美国Sandia国家试验室Austin R. Baird等对HDV液氢燃料系统在正常运行期间的故障模式和影响分析（FMEA）进行了识别，并对可能导致GH2或LH2泄漏或释放的故障进行了定性排序。
可靠性框图用于定义功能组和指定组件的依赖关系。这些是基于阿贡国家实验室提供的两个系统图——一个带有泵，另一个带有压力构建回路而不是泵，以向HDV燃料电池提供正确的气态氢气流量和压力。
FMEA方法
FMEA是一种定性的归纳过程，用于识别部件故障对系统和子系统的影响。
故障模式定义了组件的故障方式，而故障原因描述了描述组件故障原因的场景。该FMEA的主要重点是通过审查框图和考虑单个部件来确定故障模式。这篇综述专门研究了可能导致气态氢或液态氢意外泄漏或释放的可信场景和故障模式。
故障模式可以是组件的操作、功能或状态。失效效应是失效模式的直接后果。故障模式和影响的描述都在完整的FMEA结果中提供。对于每种独特的故障模式和影响，工作表中都分配了一个故障模式标识符。
进行分析的团队使用four-bin qualitative scale表来表征每种故障模式的概率。使用类似的表来表征故障模式的总体严重程度。
系统代表性图示和图表
带车载泵的HDV燃料系统如图的管道和仪表图（P&ID）所示。
绿线表示液态氢从燃料站进入储罐系统，红线表示液态氢离开储罐系统到达蒸发器，最终到达车辆的燃料电池组，黑线表示气态氢。该系统由三个子系统组成：车辆系统、LH2储存系统和LH2分配系统。
对于该FMEA，假设检测到集成阀门组件中的泄漏并导致系统关闭。因此，系统这一部分内的任何泄漏都只能导致2或3级的严重性。
为泵和压力构建系统创建了可靠性框图。可靠性框图用于定义功能组、组件以及该组内组件的独立性/依赖性。为功能组分配了10个值的倍数（例如，LH2存储系统，编号20），为组件分配了整数（例如，通风系统，编号23），为部件分配了一个带小数点的数字（例如，阀门，编号23.1），为子部件分配了第二个小数点（例如，作为蒸发器33.4一部分的阀门33.43）以说明每个组件如何与功能组和系统对齐。
图2-4显示了带有车载泵的燃料系统的可靠性框图。蓝色的块和线包含LH2，而绿色表示GH2。灰色的方框和线用于不含氢的车辆部件；由于本FMEA的重点是车载氢气系统的安全性，因此这些部件仅用于提供信息，在FMEA中不作进一步考虑。
（压力构建系统方式相关图表 略）
关键结果的FMEA讨论
讨论确定了具有中等风险优先级的故障模式。只确定了低风险和中等风险；通过该FMEA过程，没有发现高风险故障。高风险故障偶尔会导致LH2和GH2的灾难性释放，或频繁的非故意释放GH2，这两种情况都没有被发现。总的来说，两个系统之间中等风险故障数量的两个主要差异来自压力构建回路中存在的分流器。
对于带泵的系统，共确定了14种具有中等风险优先级的故障模式，如表所示。
这14种故障模式可分为3组：低温储罐故障（已确定2种）、阀门/泄压装置故障（已确认3种）和涉及硬件的故障（已识别9种）。
低温储罐不太可能发生故障，但可能导致GH2和LH2大量释放。外罐的故障也可能导致沸腾液体膨胀蒸汽爆炸（BLEVE：boiling liquid expanding vapor explosion）以及GH2和LH2的大规模释放。阀门和卸压故障可能导致GH2或LH2泄漏。硬件故障包括不正确的压力测量和泵速，导致不正确的操作，这可能会使系统的一部分压力过高。此外，蒸发器可能在其中一个线圈中发生泄漏，导致GH2或LH2的释放。
完整分析表（仅部分，供形式参考）
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