GB/T 24549—2020主要內(nèi)容簡析

楊沄芃，趙 鑫，王祥祥

(中國汽車技術(shù)研究中心有限公司, 天津 300300)

燃料電池汽車作為我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要一環(huán)，是我國未來能源技術(shù)的重要發(fā)展方向。隨著燃料電池汽車的發(fā)展，對于其安全性的要求也越來越高[1]。2020年發(fā)布的新版GB/T 24549—2020《燃料電池電動汽車 安全要求》[2]代替了2009版[3]，增加了整車氫氣泄漏、氫氣低剩余量提醒、燃料管路氫氣泄漏及檢測和氫氣泄漏報警裝置功能要求等項目，同時刪除了舊版中的一般要求、氫氣存儲與供給和緊急情況下的反應等項目。此外，還對整車氫氣排放、整車氫氣泄漏、電安全要求、泄壓系統(tǒng)要求和燃料排出要求的測試方法作了調(diào)整。

1 整車安全要求

對于燃料電池汽車，氫安全和電安全是其安全防護中最主要的內(nèi)容。在新版標準中，整車安全要求包括整車氫氣排放、整車氫氣泄漏、密閉空間氫泄漏、氫氣低剩余量提醒和電安全五項內(nèi)容。

1) 整車氫氣排放。氫氣在空氣中的低可燃極限是4%，超過這一濃度時，遇到火源就會發(fā)生爆炸。尾氣排放是氫氣由車輛向外界流動的最主要方式。因此燃料電池汽車中，防止氫氣體積濃度超過低可燃極限是重中之重。對比新舊標準中的要求，由2009版的“應在距離排氣口100 mm處氣體中心線上進行測量氫氣濃度”改為了“按照GB/T 37154—2018[4]中6.1怠速熱機狀態(tài)氫氣排放章節(jié)規(guī)定的試驗方法進行測試，在進行正常操作(包括啟動和停機)時，任意連續(xù)3 s內(nèi)的平均氫氣體積濃度應不超過4%，且瞬時氫氣體積濃度不超過8%”。尾排中“平均氫氣體積濃度不超過4%”是氫氣低可燃極限的要求，“瞬時氫氣體積濃度不超過8%”則體現(xiàn)了實際產(chǎn)品中氫氣脈沖排放瞬時濃度較大的情況。在保證安全的前提下，新標準更符合當前的技術(shù)水平。

2) 整車氫氣泄漏。在舊版標準中規(guī)定了“汽車應有和氫氣濃度探測器聯(lián)動的安全措施。氫氣積聚濃度達到50%LFL之前，就能夠利用聲響報警裝置或者緊急顯示提示等方法，提示駕駛員或者汽車使用者注意；氫氣積聚濃度達到75%LFL時，應能自動切斷氫氣源、電源等”。這一部分對于氫氣報警濃度的限值規(guī)定較為死板，限制了產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展。而新版標準將限值改為了范圍，規(guī)定“氫氣體積濃度達到或超過2.0%±1.0%時，應發(fā)出警告；氫氣體積濃度達到或超過3.0%±1.0%時，應立即自動關(guān)斷氫氣供應”。此外，商用車通常安裝有不止一個儲氫氣瓶，在新版標準中允許僅關(guān)斷有氫泄漏的部分氫氣供應。

3) 密閉空間氫泄漏。燃料電池汽車在露天環(huán)境存放時，即使有少量的氫氣泄漏，也會很快散入大氣中，不會產(chǎn)生爆燃風險。然而，當車輛在車庫等較為封閉的環(huán)境中停放時，氫氣若有泄漏則很難排出，極易產(chǎn)生局部氫氣濃度過高的危險情況。在新版標準中，特別新增了密閉空間氫泄漏的試驗，要求車輛在無機械通風的密閉空間內(nèi)持續(xù)存放8 h以上，試驗過程中任一位置的氫氣體積濃度不得超過1%，否則視為不達標。

4) 氫氣低剩余量提醒。對于燃料電池汽車，氫氣剩余量的多少直接決定車輛剩余的行駛里程。在新版標準中新增了對于氫氣剩余量提醒的要求，規(guī)定“指示儲氫氣瓶氫氣壓力或氫氣剩余量的儀表應安裝在駕駛員易于觀察的區(qū)域，如果氫氣的壓力或剩余量影響到車輛的行駛，應通過一個明顯的信號(如聲或光信號)裝置向駕駛員發(fā)出提示”。

5) 電安全要求。這部分內(nèi)容規(guī)定燃料電池電動汽車電安全應符合GB 18384—2020[5]。GB 18384—2020結(jié)合了國際標準的技術(shù)要求和國內(nèi)產(chǎn)品的技術(shù)水平，主要致力于保護車輛在正常使用情況下人員的安全，針對人員觸電防護、高壓標記、直接接觸防護、間接接觸防護、防水等幾個方面作出了要求。舊版標準中主要從絕緣性、觸電防護和安全標識三個方面作出了規(guī)定。相比于舊版，新版標準的技術(shù)要求涵蓋更加全面，操作流程的規(guī)定更為具體。

2 氫系統(tǒng)安全要求

車載氫系統(tǒng)是燃料電池汽車的儲能裝置，主要由儲氫氣瓶、管閥件和加氫口等零部件組成。系統(tǒng)安全這部分主要指車載氫系統(tǒng)及其管路的安全防護要求，重點是防止氫氣泄漏、聚集導致的爆燃風險。主要包括儲氫氣瓶和管路、泄壓系統(tǒng)、加氫及加氫口、燃料管路氫氣泄漏及檢測、氫氣泄漏報警裝置功能和燃料排出六個部分。

1) 儲氫氣瓶和管路要求。儲氫氣瓶和管路的防護主要著眼于防止氫氣泄漏聚集和避免熱源對儲氫氣瓶的影響。舊版標準中對儲氫容器僅有溫度監(jiān)測要求。新版標準規(guī)定儲氫氣瓶和管路一般不應裝在乘客艙、行李艙等通風不良的地方；在不可避免地要安裝在通風不良的地方時，應保證泄漏的氫氣能及時排出。對可能受排氣管、消聲器等熱源影響的儲氫氣瓶、管路等應有熱絕緣保護，且儲氫氣瓶要避免直接暴露在陽光下。此外，特別提出了高壓管路及部件(含加氫口)應可靠接地，以避免靜電火花引燃泄漏的氫氣。

2) 泄壓系統(tǒng)要求。舊版標準中對泄壓系統(tǒng)主要作出了四點要求：一是氣體流動方向不能朝向乘客艙或行李艙；二是不能排向車輪所在空間；三是不能排向露出的電氣開關(guān)；四是不能排向其他氫氣容器。新版標準基本沿用了2009版中的規(guī)定，但對溫度驅(qū)動安全泄壓裝置(TPRD)和安全泄壓裝置(PRD)分別提出了要求。這是因為在舊版標準提出時主流技術(shù)路線是采用PRD作為泄壓裝置，隨著技術(shù)進步和TPRD的普及，目前更多地采用了TPRD技術(shù)。

3) 加氫及加氫口要求。加氫口是燃料電池汽車上與外部加氫設備連接的用于加注氫氣的裝置。新舊版標準對于加氫及加氫口的要求基本一致，一方面是防止加氫時車輛移動，另一方面是防止灰塵等污染物進入加氫口。在加氫口附近應注明燃料類型、公稱工作壓力和儲氫氣瓶終止使用期限。在GB/T 24549中，這一條主要考察加氫口在整車層面的安全性，而加氫口自身的安全性由GB/T 26779—2011[6]規(guī)定。

4) 燃料管路氫氣泄漏及檢測。氫氣分子較小，極易在連接不緊密的位置產(chǎn)生泄漏。因此，新版標準新增了對于涉氫管路氫氣泄漏的檢測。標準中允許使用兩種方法——泄漏檢測液法和氣體檢測儀法。使用泄漏檢測液法時，將檢測液均勻涂抹在待測區(qū)域，目測3 min不出現(xiàn)氣泡即為合格。使用氣體檢測儀時，其氫氣泄漏速率應不高于0.005 mg/s。此外，由于車輛上氫氣管路各處氫氣壓力不盡相同，所以對于儲氫氣瓶與燃料電池堆之間的管路，泄漏檢測壓力為實際工作壓力；對于加氫口至儲氫氣瓶之間的管路，泄漏檢測壓力應設置為公稱工作壓力的1.25倍。

5) 氫氣泄漏報警裝置功能要求。氫氣報警裝置是氫氣泄漏的最后一道防線，起到提醒駕駛員及時處置危險的作用。舊版標準要求車輛應在艙內(nèi)氫氣最易聚集的位置安裝足夠數(shù)量的報警裝置，但沒有對報警裝置本身提出要求。新版標準則規(guī)定裝置應通過聲響報警、警告燈或文字顯示這些明顯提示對駕駛員發(fā)出警告，且不應受天氣和時間的影響。根據(jù)報警級別，報警燈顏色由黃到紅，只有在下次燃料電池系統(tǒng)啟動時才能復位報警狀態(tài)到正常狀態(tài)。在氫氣濃度超限時，車輛應能切斷供氫。

6) 燃料排出要求。這部分要求主要適用于氫系統(tǒng)的維修保養(yǎng)。車輛維修時，通常需要泄放掉氫氣，以保障維修人員的操作安全。新舊版標準中都明確要求車輛應具有安全排出剩余燃料的功能。

3 手冊要求

新版標準將舊版標準的“燃料電池電動汽車使用的保養(yǎng)要求”改為對“車輛用戶手冊、服務手冊、其他”的要求。其中，用戶手冊用于指明汽車特定的操作、燃料和安全特征，通常包括安全操作程序、注意事項和應急處理等。新舊兩版標準都要求制造廠商提供用戶手冊，但新版標準增加了對動力電池和儲氫容器等重要部件的維護進行說明的要求。服務手冊提供汽車維修、保養(yǎng)相關(guān)的信息，主要包括維修場所、維護方法和維護周期等。新版標準在服務手冊這項中增加了專業(yè)操作人員更換部件或釋放燃料的注意事項要求。

4 結(jié)束語

本文介紹了GB/T 24549—2020《燃料電池電動汽車 安全要求》中主要的檢測項目,對比分析了新舊兩版標準中內(nèi)容的變化,列舉了在新版標準中增加、調(diào)整的項目，可以為燃料電池汽車的檢測提供參考。