《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明.pdf（31页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、推荐性国家标准燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明标准起草项目组2023年6月燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明一、工作简况（-）任务来源2020年11月23日，国家标准化管理委员会下达了燃料电池电动汽车碰撞后安全要 求标准制定计划，计划号20203676-T-339。（二）背景及必要性随着汽车保有量的增加，道路交通事故频发。传统汽车碰撞安全主要关注碰撞发生后由 于物理挤压和惯性冲击导致的乘员伤害，电动汽车由于动力电池和高压电气系统的存在，除 需关注物理挤压和惯性冲击导致的乘员伤害外，还应重点关注碰撞后电路短
2、路、人员触电、电解液泄漏甚至起火、爆炸等风险。燃料电池电动汽车相对于传统汽车和电动汽车，除去乘 员伤害、电路短路、人员触电等风险之外，还存在碰撞后氢系统泄漏、氢气起火爆炸、人员 窒息等风险。目前，国内还没有专门针对FCEV碰撞后安全要求的试验标准，企业在进行产品开发 时或根据企业标准，或参考UN R134,或只针对现有的标准考核项进行开发，燃料电池储 氢系统碰撞后的安全性并没有进行有效验证。为了提升燃料电池电动汽车碰撞安全性，亟需 研究制定燃料电池电动汽车后面碰撞安全要求标准，完善我国的燃料电池电动汽车安全标准 体系，助力产业的良好发展。（四）主要工作过程1、主要工作概述2019年1月，成立了
3、燃料电池电动汽车碰撞试验项目研究小组，进行大量的研究工作，通过技术调研、线上讨论、现场调查和试验验证等多种形式，形成燃料电池电动汽车碰撞后 安全要求标准草案。从2020年10月至2021年9月，根据标准验证大纲开展了标准验证试 验，2021年12月、2022年3月18日分别召开线上会议讨论标准验证结论及标准框架，2022 年11月1日，线上召开会议讨论燃料电池电动汽车碰撞后安全要求标准草案，2023年 4月13日在西安召开燃料电池电动汽车碰撞后安全要求标准草案讨论会，2023年5月 18日在襄阳进行了燃料电池电动汽车碰撞后安全要求的专题讨论，根据讨论的意见，修订完成了燃料电池电动汽车碰撞后安全
4、要求征求意见稿。2、前期预研工作2019年1月份到12月份，主要是对国内外相关标准法规进行分析以及前期调研。与相 关整车企业和零部件厂商进行了多轮次的线上线下技术交流，研究分析了燃料电池电动汽车 碰撞方面的标准与法规、技术应用及发展情况，调研结果如下：（1）燃料电池电动汽车碰撞方面标准现状UN R134关于氢燃料电池车辆相关的安全性能方面批准车辆及其部件的统一规定在1燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明2015年6月发布执行。标准中规定了氢储气瓶及其部件的各种安全性要求，以及车辆发生 碰撞时的氢系统的相关要求，描述了相关的要求的试验方法。GTR 13氢和燃料电池汽车全球技术法规
5、是由联合国世界车辆法规协调论坛（UN/WP.29）在2013年7月发布。该标准相对于UN R134来说，增加电安全方面的要求，另外增加了使用液氢燃料的燃料电池电动汽车的相关安全要求。SAE J2578燃料电池汽车一般安全推荐规程由美国汽车工程协会制定，在2002年 12月11日发布，2014年8月修订。该推荐规程主要确定了燃料电池电动汽车氢系统完整性 和高压系统电安全的要求。国内暂时没有燃料电池电动汽车碰撞方面的标准，小部分上公告的企业车辆主要采标 SAE J2578 或根据 SAE J2578。（2）燃料电池车辆的发展情况国外燃料电池汽车生产企业主要是韩国企业N exo氢能源汽车和丰田Mir
6、ai氢能源汽车,占有量较高。国内主要燃料电池汽车企业包括上汽大通、宇通客车、飞驰汽车、申龙客车等,制造燃料电池电动乘用车的企业较少，国内较早涉足的仅有上汽（荣威950）,后来主要有 广汽、东风等企业开始研发生产，并开启了产品公告认证，但均没有大批量投产。（3）燃料电池电动汽车碰撞测试能力情况国外丰田汽车的燃料电池电动汽车碰撞时，主要采用UN R134的要求，并在进行认证 试验时采用车辆上自带的温度和压力传感器进行气体泄漏率的测试。国内燃料电池汽车上公 告时，关于储氢系统的泄露项目在车辆碰撞时并没有测试，而是由主机厂带回后采用企业方 法进行了气体泄露量的测试。3、测试方法研究及草案编制2020年
7、，起草组在前期研究和国外交流的基础上，研究制定了测试方案、测试要求和 测试方法，设计定做了燃料电池电动汽车碰撞数据采集系统，制作了碰撞试验专用耐冲击气 体浓度采集传感器，搭配专用数据采集系统使用。2020年10月完成了东风公司首款燃料电 池电动汽车的碰撞，并实现了车载温度与压力传感器信号采集，完成了储氢气瓶氢气泄漏率 的计算，完善燃料电池电动汽车碰撞测试的能力，形成标准草案初稿，成立标准起草工作组。在2020年10月制定了标准验证试验大纲，从2020年10月至2021年9月，根据标准验证 大纲开展了标准验证试验，进行了 8台燃料电池电动汽车的碰撞试验，3次40%正面偏置碰 撞试验，3次侧面碰撞
8、试验，2次后碰撞试验，其中1次正面偏置碰撞试验和1次侧面碰撞 采用了携氢试验。标准起草工作组于2021年12月、2022年3月18日分别召开线上会议，对草稿中的测试方法进行讨论，突破关键的测试方法，并进行了修改。4、标准工作组第4次工作会议2022年11月1日，全国汽车标准化委员会电动车分标委燃料电池标准研究工作组组织 召开燃料电池电动汽车碰撞后安全要求标准线上工作组会议，襄阳检测中心对于现阶段 燃料电池电动汽车在碰撞中的可能出现的问题以及应对方法做了详细介绍，并分享了燃料电 池电动汽车碰撞方面的经验和处理流程等。5、标准工作组第5次工作会议2023年4月13日，全国汽车标准化委员会电动车分标
9、委燃料电池标准研究工作组会议 2燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明在西安召开。起草组在会上介绍了燃料电池电动汽车碰撞后安全要求及试验方法的制定背景、制定原则、标准的主要内容以及主要技术指标。会上，来自工作组内各单位的专家对标准草 稿进行了深入讨论，对标准的主要技术指标基本达成共识，并确定加入M2、M3、N 2和N 3 燃料电池车辆的内容，增加碰撞后燃料电池系统的要求，起草组会后对本次会议上提出的意 见和建议进行了整理，并对标准草稿进行了修改。8、标准工作组第6次工作会议2023年5月18日，标准工作组第三次专题工作会议在襄阳召，参会专家对标准草稿的 技术内容进行了逐条分析和讨
10、论，主要讨论及修改的内容整理如下：（1）适用范围：将原有按照车辆碰撞类型分类的范围描述，修改为“本文件适用于 使用压缩气态氢且车载氢系统标称工作压力不超过70 MP a的燃料电池电动汽 车。”范围描述简洁。（2）总则中明确了具体车辆类型需完成的试验项目：Mi、N i类车辆分别满足正面碰 撞、侧面碰撞、后面碰撞后关于氢气泄漏率、密闭空间浓度和固定强度要求。M?、M3 N?、M类车辆的CHSS进行滑车试验后应固定强度要求，且车辆的 CHSS应满足安装位置要求。（3）考虑到采用车上自带温度和压力传感器的情况，增加压力和温度传感器校验程 序资料性附录。二 国家标准编制原则和确定国家标准主要内容的依据（
11、一）标准编制原则综合标准修订前期研究成果，立足于我国新能源汽车发展的现状和认证需求，开展本标 准的制定，主要原则如下：1、确保先进性，本标准充分研究了国内外标准法规和企业产品现状，在借鉴国外先进 的技术和经验的前提下，提出符合现阶段和未来发展的我国燃料电池电动汽车碰撞后安全要 求的标准；2、考虑可行性，通过调研整车及氢相关的零部件企业，了解了我国企业在燃料电池电 动汽车的技术发展水平或技术储备能力，调研企业对燃料电池电动汽车碰撞方面存在的问题,提出适合且能够引导国内燃料电池电动汽车碰撞方面技术进步的标准；3、注重协调性，燃料电池电动汽车碰撞安全要求，不仅包含氢气相关的安全性，涉及 到强制性标准
12、要求的正面碰撞、侧面碰撞中乘员保护的内容，更有电动汽车方面关于电安全 方面的内容，在燃料电池电动汽车碰撞后安全要求标准的使用上涉及到的标准较多，同时需 要协调整车厂和零部件厂家的意见，因此在充分协调各方意见的基础上，研究制定满足我国 实际情况的燃料电池电动汽车碰撞后安全要求标准；4、编写规范性，本标准为强制性国家标准，严格执行强制性国家标准的相关规定，格 式严格按照GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则 的规定进行编制。（-）标准的主要技术内容及技术依据1、标准的主要内容3燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明本标准规定了燃料电池电动汽车碰
13、撞后的特殊安全要求及试验方法，适用于使用压缩气 态氢且车载氢系统标称工作压力不超过70 MP a的质子交换膜燃料电池电动汽车的各类整车 碰撞试验及滑车试验。主要技术内容如下：CHSS的燃料泄漏限值：按照规定的测试方法，在泄漏测试时间At内，所有储氢 气瓶的氢气平均泄漏率的总和不应超过118N L/min。根据试验时充入储氢气瓶中 的介质和储氢气瓶的容积不同，按照公式来计算At。封闭空间或半封闭空间内浓度限值：按照规定的测试方法，碰撞后的燃料泄漏不应 使封闭空间或半封闭空间内的氢气浓度超过4%（体积浓度），如果使用氮气，则 浓度不应超过3%；若每一个储氢气瓶的主关断阀在碰撞发生后5秒内关闭，且无
14、 泄漏，认为满足浓度要求。储氢气瓶固定装置强度要求：试验后储氢气瓶应与车身保持连接，CHSS在碰撞后 不能侵入乘员舱内。氢系统特殊安全要求：碰撞结束后泄漏测试时间at内，chss、燃料电池发动机不 应起火、爆炸。高压电部分的安全要求、电解液泄漏要求及REESS特殊要求按照GB/T31498 2021要求执行。2、主要技术指标及公式的依据（1）燃料电池电动汽车碰撞后内CHSS的平均泄露率不大于118N L/min参考SAE J2578-2014附录A的指标确定原则，FMVSS 301中规定的燃料泄漏要求和UN R94、UN R95以及GB 11551、GB 20071基本类似,选取GB 1155
15、1中30g/min作为碰撞后允许氢气泄 漏量的计算基准。碰撞后氢气泄漏量的原则是允许泄漏的氢气的能量值与允许泄漏的汽油的能量值相当。根据美国能源部交通运输数据手册得知，汽油的燃烧值为42.7町/kg,氢气的燃烧值为 120MJ/kg,则允许的等效能量的氢气泄漏率为：42.7 MJ/kg=30/mm x 120M=1的加出标准大气压下温度下气体的摩尔常数为22.41L/mol,氢气的分子量为2.01588g/moL将 质量泄漏率转换为标准大气压温度下的氢气的体积泄漏率为：10.7g/minVH=x 22AlNL/mol=118NL/min日本汽车研究所开展了不同氢气泄漏率（泄露率为131N L/
16、min到1000N L/min）时的点火 试验，结果表明在饱和状态点火时，随着预期噪音（在200N L/min泄漏率时，1m处噪音为 118.5dB）的产生，即使在1000N L/min泄漏率时，其声压等级和热流都不足以损坏车辆底部 区域、打开车辆引擎盖或伤害到距离车辆1m处站立的人员（参见SAE Technical P aper 2007-01-0428）0也从侧面证明了 118N L/min的泄漏率相对安全。（2）封闭空间或半封闭空间内浓度限值为氢气体积浓度不超过4%设立该项指标以确保碰撞后氢气不聚集在乘员舱、行李舱或货舱等可能构成潜在危险的 区域。氢气的体积浓度设置为4%,相对比较保守，
17、因为这个值代表了燃烧可能发生的最低 4燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明水平（在这个浓度时燃烧是非常弱的）。由于该测试是与碰撞后泄漏测试同时进行的，且至少 进行60min,有足够的时间让氢气扩散到整个舱室，因此没有必要设置指标边界应对稀释区 域。（3）封闭空间或半封闭空间内浓度限值为氢气体积浓度不超过3%因为氯气的分子量与氢气分子量基本相同，使用氨气作为替代气体进行试验相对更安全。为了确定氢气和氮气的体积流量比，需要建立氢气和氨气的泄漏关系。假设压缩氢气存储系 统的泄漏可描述为流经孔板的阻塞流，孔板口面积（A）代表碰撞后的总等量泄漏的面积。这 样，质量流方程如下：W=C x
18、Cdx A x y/p x P式中：Cd-孔板流量系数；A孔板面积；P阻塞点气体的压力；P阻塞点气体的密度。p=Rux T/MC=y/（y+l）/2）i/S）式中：Ru通用气体常数；T-气体温度；M-气体分子量；Y泄漏气体的比热容比（Cv/Cp）。Imol物质升高1K所需的热量的摩尔热容，在 等压条件下的摩尔热容Cp称为定压摩尔热容。在等容条件下的摩尔热容Cv称为定容摩尔 热容。因为Cd、A、Ru、T和P在确定氢气与氮气泄漏的关系时均为常数，则两者的质量比公 式如下：H2/He 521cHe X V根据氢气和氯气的分子量可以算出，两者之间体积比公式如下：VH21VHe Ch21cHe X yJ
19、He/H2基于以上关系，可以确定氢气和氢气的体积流比关系如下：Vh2=Vne/0.75即试验介质为氮气时、其体积浓度限值为3%。（4）泄漏量测量原理碰撞后车辆高压氢气存储系统氢气的泄漏量根据碰撞后至少60min后车辆的储氢气瓶 的压力损失来计算，然后再根据时间计算泄漏率。分别测量试验前和试验后储氢气瓶的压力 和温度，根据压力与密度的关系计算试验前后储氢气瓶内的气体质量，差值即为泄漏量。将 泄漏的质量换算为标准大气压下的体积，再除以测量时间，从而计算出平均泄漏率。SAE J2578中提到，车辆碰撞至车辆碰撞后运动停止期间的118L的损失，在FMVSS 301 5燃料电池电动汽车碰撞后安全要求(征
20、求意见稿)编制说明中代表了燃油供给系统下游的燃料损失，类似于燃油喷射轨道或内燃机化油器中的燃料损失。这种小量的低压氢气忽略，因为本试验的关键是评估碰撞后压缩氢气存储系统保持隔离与保 存氢气的能力。碰撞后，多存储气瓶之间相互独立，应该分别测量氢气损失，然后把所有的 泄漏量相加决定压缩氢气的泄漏总量。国内燃料电池电动汽车高压管路的使用情况统计显示，高压管路中所含氢气量全部泄漏,其每分钟泄漏率较低，远小于118N L/min,可以忽略不计，仅仅考虑储氢气瓶内氢气的泄漏 量即可。统计情况见表1。表1燃料电池汽车高压管路特征信息统计情况表序号孔径(mm)长度(m)体积(L)压力(MP a)标准大气压体积
21、(N L)平均每分钟泄漏量(N L/min)142.10.0267018.2900.30523.052.290.0177011.5960.19337.052.810.1107076.0241.26743.053.3530.0247016.9790.28353.053.80.0287019.2420.32163.052.70.0207013.6720.228732.30.0167011.2680.188842.10.0267018.2900.30593.052.6180.0197013.2570.221103100.0717048.9900.817注：标准大气压体积为前端70Mpa气压和体积转换
22、后的体积。平均每分钟泄漏量为标准大气压下体积除以60mino(5)测量时间At计算参考资料SAE J2578-2014附录A。根据FMVSS 303 S5.2中第一个指标的理念，所有测量 误差不应大于被测量量值的10%。因为当前最先进的压力传感器的测量误差为0.5%,为了精 确测量，测量的压力损失应大于传感器测量量程的5%。图1可知，当储氢气瓶容积较大时，泄漏允许量氢气的压力损失较小，不利于精确测量。6燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明Gd*)SSO-n s s R dTank Volume(L)(Bdx)ss。-gnssgd图1不同容积容器泄漏允许量氢气的压力损失图2不同压
23、力下泄漏允许量氢气的压力损失图2所示，大于400L的储氢气瓶泄露允许量氢气时，其泄漏损失无法达到5%。为了满足5%准确度测量需求，应延长时间以使泄露压降损失达到5%。图3所示为不同容 积不同压力下通过规定孔板（可以在60min完成允许量氢气泄漏的孔板）达到5%压降需求时 间的模拟计算结果。图2和图3压力传感器的量程为公称工作压力的1.3倍。孔板的面积通过 孔板方程计算，方程包含平均质量流速0.606/3600（kg/s）、平均压力、氢气温度（T=288K）、氢气气体常数（R=4127）及比热容比（k=1.407）。孔板流量方程为：(2k$Q+J XPM=Ax,x2k+1kT式中:M-质量流速（
24、kg/s）A-孔板面积（nf）R气体常数（J/kg*K）P气体压力（P a）T气体温度（K）k比热容比7燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明(E)ss。-g-n s s 一dolnOJ OE 二Tank volume(L)图3不同容积不同压力下氢气通过规定孔板达到5%压降需求时间的模拟计算根据图3的模拟计算结果，氢气泄漏量达到传感器量程5%压降需求时间可以用近似方程 计算。TimeS%=x（一027 x NWP+4）x Rt 0,21）-1.7 x Rt,Rt=SR/NWP式中：Time_5%达到传感器量程5%压降需求时间（min）V01气瓶的容积（L）N WP公称工作压力（M
25、P a）SR-压力传感器量程（MP a）Rt压力传感器量程与公称工作压力比Tank volume(L)图4不同容积不同压力下氨气通过规定孔板达到5%压降需求时间的模拟计算同理，采用氢气时，根据图4模拟计算结果，氯气泄漏量达到传感器量程5%压降需求时 间可以用近似方程计算。TimeS%=常0 x（-0,028 x NWP+5.5）x Rt-0.3）-2.6 x Rt,Rt=SR/NWP式中：Time_5%-达到传感器量程5%压降需求时间（min）V01气瓶的容积（L）8燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明N WP公称工作压力（MP a）SR-压力传感器量程（MP a）Rt压力传感
26、器量程与公称工作压力比（6）气体密度公式来源参考资料SAE J2578-2014附录A。氢气的密度公式根据图5的氢气压力密度关系图拟合而 来。密度公式如下：D=-0.0027 x p2+0.75 x P+1.07式中：D氢气的密度P氢气的压力0 20 40 60 80Pressure（MPa）图5氢气压力密度关系图氯气的密度公式根据氢气压力密度关系图拟合而来。密度公式如下：D=-0.0043 x p2+1.53 x P+1.49式中：D基气的密度P-基气的压力（7）压力和温度传感器校验程序储氢气瓶气体泄漏速率计算需要测量气瓶内部的温度和压力。储氢气瓶是完整的封装部 件，不易在储氢气瓶内部布置传
27、感器，可采用储氢气瓶自带温度传感器测量气瓶内的温度。为了满足测试精度要求，需要对储氢气瓶内的温度传感器进行计量，结合计量证书对温度传 感器进行校验。同理，压力测量也可采用车载压力传感器，并进行计量和校验。温度传感器准确度校验:稳定后的储氢气瓶的温度传感器的数值与实际环境温度相差不 超过1.5C,小于温度传感器的要求公差范围，则该温度传感器满足测试要求。环境温度变化后，气瓶内部温度会缓慢随之变化。为了使储氢气瓶的温度稳定，车辆需 在恒温环境下静置24小时或以上，多次测量比较气瓶内气体温度，以确认储氢气瓶内温度处 于稳定状态。对某燃料电池电动乘用车进行24小时恒温静置后，每隔5分钟进行了 1次温度
28、测 量，测量值如10表2所示，气瓶1温度最大差值为0.1,气瓶2温度最大差值为0.05C,环境 温度与气瓶温度最大差值为1.05。由于气瓶内部温度传感器的测量误差一般大于1C,当 9燃料电池电动汽车碰撞后安全要求(征求意见稿)编制说明储氢气瓶的温度5次记录相互之差绝对值均小于1C,则认为气瓶内温度处于稳定状态。当处 于稳定状态的温度值与环境温度平均值之差小于1.5C,且小于温度传感器的准确度要求，则认为储氢气瓶内温度传感器满足测试要求。表2气瓶温度与环境温度测量表序号气瓶1温度()气瓶2温度()环境温度()125.1024.9526.0225.1524.9526.0325.1524.9526.
29、0425.1524.9526.0525.1524.9526.0625.1524.9526.0725.2025.0026.0825.2025.0026.0925.2025.0026.01025.2025.0026.0温度与压力关系准确度校验：根据理想气体方程，气瓶的体积不变，则不同状态下的压 力与温度的比值基本不变。通过多次测量储氢气瓶内的温度与压力，分别计算三个温度状态 的压力与温度的比值，得出比值系数nl、n2、n3,再计算三个比值系数的比值，得出系数比 值kl、k2、k3,最后计算kl、k2、k3与1之差的绝对值。系数比值与1的差值绝对值小于0.02,则认为储氢气瓶的压力与温度关系稳定。当
30、环境温度变化时，气瓶内气体温度会逐渐趋近环境温度，但持续时间比较长，尤其是 当气瓶内部温度与环境温度差小于5C,气瓶内部温度变化过程非常缓慢，如图6和图7所示。为了在短时间内测量不同的温度值，将车辆置于采用高低温环境舱内，设置环境温度时，设 定环境温度与初始温度值T1差值大于15。(3。储氢气瓶内的压力随温度变化较小，如图8和图9 所示。在进行测试时为了保证压力传感器的测量精度，需充装适量的氢气以完成温度与压力 关系校验。当储氢气瓶压力小于20MP a,推荐充装至25 MP a或以上的氢气。允许压力和温度 传感器有一定的测量误差，为了确定k值与1的差值绝对值，对两台车6个气瓶计算所有测量 的压
31、力和温度比值n,nl取最小值，n3取最大值，n2取次大值，结果如表3所示，|kT|最大 值为0.0190,6个气瓶处于不同温度测量后，其|k-l|均小于0.015。进行碰撞试验时，通常 温度在20,温度传感器公差按照1.5C计算，压力25MP a,压力传感器公差按照0.45MP a计 算，可得压力与温度的比值最大偏差为1.995%。|k-l|的相对偏差1.5%,小于1.995%,设定 I k-11小于0.015时，温度与压力关系准确度满足要求。表3温度、压力及氢气压缩系数编号P 1T1Z1P 2T2Z2P 3T3Z31#24.611.11.158825.116.61.159725.922.21
32、.162510燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明2#24.610.21.159225.114.61.160625.921.81.16273#32,047401.193031.473341.192630.83291.19124#32,047391.193632.473341.192630.83281.19185#32,047391.193633.473341.192630.83281.19186#32,047401.193034.473341.192630.83281.1918表4温度、压力比值系数表编号nln2n3klk2k3|k2-l|k3-l|1#0.07470.0747
33、0.07550.99980.99010.99020.00020.00990.00982#0.07490.07520.07560.99650.99170.99510.00350.00830.00493#0.08580.08600.08570.99841.00141.00300.00160.00140.00304#0.08610.08600.08591.00111.00131.00020.00110.00130.00025#0.08610.08600.08591.00111.00131.00020.00110.00130.00026#0.08580.08600.08590.99840.99851.
34、00020.00160.00150.0002图6某乘用车静置时气体温度-时间图图7某商用车静置时气体温度-时间图11燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明时间(min)图8某乘用车静置时气体压力-时间图图9某商用车静置时气体压力-时间图三、主要试验（或验证）情况分析根据对标准指标的设定，以及试验方法的解析，确定了燃料电池电动汽车碰撞后需要采 集的氢系统安全数据的解决方案，并研制试验设备。充分考虑到燃料电池电动汽车碰撞后的 电安全及气体泄漏风险，定制燃料电池电动汽车正面碰撞、侧面碰撞及后面碰撞实施细则，编制风险应急预案。与标准编制参与单位东风汽车公司技术中心合作，对车上所带压力传感
35、 器和温度传感器先行计量，然后由技术中心委托气瓶专家厂家安装在高压储气瓶上。车辆准 备前，先将车内氢气排放干净，使用氯气加压设备，将购置好的氮气集装格内的氮气，加注 到车辆的高压储气瓶内，见图10、图11。将各种必须设备安置于车辆上，包括假人、假人数采、车载高速摄影机、高压电安全测 量设备、氢系统漏气采集设备及浓度传感器等。储气瓶位置的试验情况见图12,车载氢系 统泄漏采集设备见图13,其采集界面见图14和图15,燃料电池堆的测试情况见图16,浓 度传感器的安装见图17和图18。为了防止温度传感器和压力传感器接到氢系统泄漏采集设 备后产生报错，导致车辆的其他功能出现问题，需要确认车辆上传感器的
36、激励电压和氢系统 泄漏采集设备的激励电压是否一致。首先检查车辆上的温度传感器和压力传感器的激励电压,发现温度传感器的电压与氢系统漏气采集设备的激励电压不一致，压力传感器的激励电压一 致。这种情况只能采用氢系统漏气采集设备提供激励电压，需要将整套传感器输入输出全部 12燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明接入外置数采，为了防止车辆系统紊乱，用与温度传感器的相近电阻替代原温度传感器。对 于压力传感器仍采用原来的传感器线路，只是将压力传感器的输出电压并联输出。由于氢系 统泄漏采集设备采用信号放大的方式采集信号，此时产生的信号的对原电路几乎无影响。图10购置氨气集气格图11定制氨气加压
37、装置图12碰撞试验车辆氢储气瓶测试情况13燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明图13车载氢系统泄漏数采系统图14碰撞车辆燃料电池堆测试情况图15气体浓度传感器图16车载气体浓度采集设备完成以上的所有配置后，在2020年10月24日和2020年10月29日分别完成了东风汽 车公司首款燃料电池电动乘用车的侧面碰撞试验和正面碰撞试验，燃料泄漏数据采集系统显 示数据正常，试验监控时间结束后，采用手动方式打开瓶阀，再次测量气瓶内的压力与温度，显示结果与车载设备采集数据基本一致，氢气泄漏的体积流量均不超过5N L/min；瓶阀关闭14燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明监控
38、数据显示，每一个储氢容器的主关断阀均在1s内关闭，小于标准要求5秒；密闭空间 的浓度测量数据显示为0.5%VOL,远小于标准限值要求3%（氨气）。试验后，储氢气瓶瓶 阀周围的车身有变形，但未影响到瓶阀本身，储氢气瓶的固定系统有变形但未失效，仍保持 连接。偏置碰撞和侧面碰撞时对关注点的加速度监控数据见图19图22所示。偏置碰撞中 储氢气瓶和燃料电池系统承受加速度较大，侧面碰撞碰撞中承受加速度较小。(6)uo_le88-M757 g：MiM6.2 m)-O.OOT g图24后面碰撞时燃料电池系统承受的加速度截止目前为止，起草组共完成了 8台燃料电池电动汽车的验证试验，3次40%正面偏置 碰撞试验，
39、3次侧面碰撞试验，2次后碰撞试验，其中1次正面偏置碰撞试验和1次侧面碰 撞采用了携氢试验。在碰撞试验后，每一个储氢容器的主关断阀均在1s内关闭，小于标准 要求5秒。在泄漏测试时间At内，氢气泄漏的体积流量均不超过5N L/min,小于标准要求 118N L/min,密闭空间浓度均小于0.5%VOL,小于标准要求4.0%VOL（氨气限值为3%VOL）。17燃料电池电动汽车碰撞后安全要求(征求意见稿)编制说明所有储氢气瓶的固定强度基本不变。四 标准中涉及专利的情况本标准经评估不涉及专利问题。五、预期达到的社会效益等情况本标准的发布，将填补国内燃料电池电动汽车碰撞测试标准和方法空缺，为企业提供设 计
40、参考标准，为检测行业提供检测依据。有利于推动燃料电池汽车行业健康发展，有利于提 升燃料电池汽车碰撞后安全性能，让消费者更加放心大胆地购买燃料电池电动汽车。六 采用国际标准和国外先进标准的情况目前，国外在燃料电池电动汽车碰撞方面的法规主要三个，GTR13、UN R134以及SAE J2578三项标准。其中UN R134和GTR 13中的泄露率指标的制定参考了 SAE J2578的制定 原则。本标准的制定，在吸收了三项标准的先进性的基础上，增加了特殊要求和特殊方法。具体差异见表4。UN R134、GTR 13及SAE J2578对于燃料电池汽车碰撞试验后氢系统完整性做出了要 求。其中，UN R13
41、4还对不适合于进行正面碰撞试验和侧面碰撞试验的车辆提出滑台试验 的要求，根据车辆类型对滑台试验条件做出了规定，此时必须满足储氢系统安装的位置要求,且需要满足滑台试验的要求。不满足位置要求时，需要完成摆锤冲击或移动壁障冲击试验，且满足固定强度要求和泄漏率要求。国推标仅对M2、M3、N 2和N 3类车辆的CHSS进行滑 车冲击试验，要求内容与UN R134一致。对于碰撞试验后的燃料泄漏限值，UN R134、国推标和SAEJ2578都规定为在泄漏测试 时间垓内，氢气泄漏的速度不超过118N L/min,其中微是通过储气瓶容积、公称工作压力 及压力传感器量程按照公式计算得出的。GTR 13对碰撞试验后
42、60 min内的平均泄漏量做出 了要求。对于碰撞试验后车辆密闭空间浓度限值，SAEJ2578没有相关要求，UN R134的要求是 氢气泄漏不应导致乘员舱和行李舱中的氢气体积浓度超过的4.0%。如确认储氢系统的主关 断阀在碰撞后5s内关闭，且无泄漏，则满足要求。国标与UN R134要求一致。而GTR对 氢气浓度限值的要求是在60min内氢气体积浓度均不超过(31)%。关于储气瓶位移，GTR13和UN R134做出了相关要求，即试验后储氢系统至少有一点 与车辆连接，SAEJ2578没有要求。国推标要求更丰富一些，要求不能进入乘员舱。SAE J2578规定了不能有氢化物的泄露，国推标规定了 CHSS
43、和燃料电池系统不能起火 爆炸的要求。对于电安全性，四项标准均对电安全进行要求，满足相应电动汽车的电安全要求。表5燃料系统完整性要求项目UN R134GTR 13SAE J2578国推标18燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明燃料 泄漏 限值 要求在泄漏测试时间 内，氢气泄漏的速度 不超过118N L/min碰撞试验后60min 内，氢气泄漏的速度 不应超过118N L/min碰撞后At 内，氢气泄 漏速度不超 过 118N L/min按照规定的测试方法，在泄漏测试 时间At内，所有储氢气瓶的氢气 平均泄漏率的总和不应超过118 N L/min。密闭 空间 浓度 限值 要求氢气泄
44、漏不应导致 乘员舱和行李舱中 的氢气体积浓度超 过的4.0机如确认储 气瓶的主关断阀在 碰撞后5s内关闭，且无泄漏，则满足要 求氢气泄漏不应导致乘 员舱和行李舱空气中 的氢气体积浓度超过 的（31）%0如确认 储氢系统的主关断阀 在碰撞后5s内关闭，且无泄漏，则满足该 要求无要求封闭空间或半封闭空间内浓度限 值：按照规定的测试方法，碰撞后 的燃料泄漏不应使封闭空间或半 封闭空间内的氢气浓度超过4%（体 积浓度），如果使用氢气，则浓度 不应超过3%；若每一个储氢气瓶 的主关断阀在碰撞发生后5秒内关 闭，且无泄漏，认为满足浓度要求。储气瓶位 移试验后储氢系统至 少有一点与车辆连 接试验后储氢系统至
45、少 有一点与车辆连接无要求储氢气瓶固定装置强度要求：试验 后储氢气瓶应与车身保持连接，CHSS在碰撞后不能侵入乘员舱内。特殊 要求无无无其他有害 物质排出（金属氢化物或化学氢 化物材料）氢系统特殊安全要求：碰撞结束后 泄漏测试时间At内，CHSS、燃料 电池发动机不应起火、爆炸。其他要求不进行R94、R95及 R137碰撞的车辆，CHSS需进行滑车试 验，满足固定强度要 求和位置要求。不满 足时，侧面冲击试验 代替。无后碰的要 求。无要求无要求和瓦类车辆完成正碰、侧碰和后 碰后满足泄漏率、空间浓度及安装 强度要求。M,、此、M：,、及车辆需进 行滑车试验，满足固定强度和安装 位置要求。不满足侧
46、面安装要求 时，侧面冲击试验代替。表6燃料系统完整性试验方法比较项 目UN R134GTR 13SAE J2578国推标19燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明燃 料泄 漏1.可以填充氢气和氮气两种气体进 行试验。2.充气压力至少为目标充气压力的 95%,试验前主关闭阀应正常开启。3.试验前安装压力和温度传感器，进行试验，试验后持续测量气体温 度和压力信号至少60 min或t。（使用氨气进行试验时应进行换 算）。1.可以填充氢气和氢气 两种气体进行试验。2.气体充气压力提供了 两种方法，高压正常充气 试验和安全低压充气试 验。3.试验前安装压力和温 度传感器，进行试验，试 验后
47、持续测量气体温度 和压力信号至少 60 min60 min 或（使 用氢气进行试验时应进 行换算）。1.可以填充氢气和氯气两种气 体进行试验。2.充气压力至少为目标充气压 力的95%,试验前主关闭阀应正 常开启。3.试验前安装压力和温度传感 器，进行试验，试验后持续测 量气体温度和压力信号至少 60 min60 min 或at。（使用氢 气进行试验时应进行换算）。4.增加压力传感器位置不同时 判别方法。压力传感器位于储 氢气瓶外时计算方法为新增。密 闭 空 间 浓 度1.使用氢气或者氢气传感器布置在 车辆内部，采样位置为:a）驾驶员座 椅上方或乘员舱中心，距离顶部 250mm以内;b）后排座椅
48、前方的地 板，距离250 mm以内；c）距不受碰 撞冲击直接影响的车辆行李舱顶部 100mm以内，来测量密闭空间浓度。2.碰撞试验后至少每隔5s采集一次 浓度信号，持续测量60min,滤波 后的传感器数据均应该低于限值。3.浓度传感器在测量目标区域的误 差不超过5%,量程至少超过目标 区域25%o T9。相应时间小于10 So4.静止后，至少每隔5 s采集传感器 数据，持续测量60 min。测量中的 一阶滞后（时间常数）最大为5 s滤 波，以使数据“平滑”并滤掉失真 数据点的影响无描述1.使用氢气或者氨气传感器布 置在车辆内部，采样位置为:a）驾驶员座椅上方或乘员舱中 心，距离顶部250 mm
49、以内；b）后排座椅前方的地板，距离 250 mm以内；c）距不受碰撞冲 击直接影响的车辆行李舱顶部 100 mm以内，来测量密闭空间 浓度。2.碰撞试验后至少每隔5s采集 一次浓度信号，持续测量60 min 或t。3.浓度传感器在测量目标区域 的误差不超过5%,量程至少 超过目标区域25机19。相应时间 小于15 So4.当汽车停止行驶后，开始进 行碰撞后封闭空间内的数据采 集。静止后，至少每隔5 s采集 传感器数据，持续测量60 min。滑 车 试 验对不能进行整车碰撞的车辆CHSS,分别按照用、风波形，M,、风波形，M：,、风波形完成相应的滑车试验。另 外规定了 CHSS不满足位置要求的车
50、 辆进行摆锤或移动壁障冲击时的方未提及分别按照M2、N?波形，M3、风波 形完成相应的滑车试验。不满 足侧面位置要求时，进行摆锤 或移动壁障冲击试验。没有叫 和及类车辆的滑车波形。20燃料电池电动汽车碰撞后安全要求（征求意见稿）编制说明法对于燃料泄漏的试验方法，四个标准的内容基本一致，都描述了加注氢气和氢气两种试 验方法，其中SAEJ2578通过对压力传感器的测量误差影响因素分析，得出先进的压力传感 器的误差为量程的0.5%。为了精确测量，测量的压力泄漏量应大于压力传感器量程的5%,否则测量误差会超过被测值的10%。当储气罐的容积较大时，泄漏允许泄漏量606 g的氢气 其压降无法达到压力传感器