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新版《电动汽车安全指南》发布 燃料电池入列

氢燃料电池汽车最近有点热。

先是有9月份在我国江苏如皋举办的第四届国际氢能与燃料电池汽车大会(FCVC 2019),汇聚了来自全球的氢能与燃料电池技术公司、主机厂、供应商、投资方和政府机构等人。韩国车企现代更是在会上举行了旗下新一代氢燃料电池汽车NEXO的中国首试。

之后10月份的东京车展上,在这一领域已颇有积累的丰田发布了新一代氢燃料电池车Mirai。虽与第一代同名,但在各项参数上有了全面升级,续航达到600km以上。犀利且极具未来感的造型也引起了人们的热议。

而就在10月25日,由中国汽车工业协会、中国汽车动力电池产业创新联盟和中国电动汽车充电基础设施促进联盟共同组织编制的《电动汽车安全指南》(2019版)(以下简称“《指南2019版》”)正式发布。相比于2018版最大的不同便是增加了氢燃料电池汽车的相关内容,与最近的这股趋势可谓不谋而合。

此次发布的《指南2019版》在 2018 版基础上进行了修订完善,共分为两个部分。第一部分是纯电动汽车篇,较之前版本主要是把电机电控作为独立章节以细化其内容;第二部分则是氢燃料电池汽车篇,系统梳理了燃料电池及其整车设计、制造、使用、氢能及基础设施等方面安全性。

从今年年初发布第一版以来,指南的主要目的便是给相关从业人员、服务保障人员和广大消费者提供参考与指导。氢燃料电池汽车作为最近才慢慢走进大众视线的技术,也正需要这方面的科普:续航如何?成本怎样?氢罐安不安全、会不会爆炸?在《指南2019版》中关于氢燃料电池汽车的部分,恰恰列出并部分解答了安全相关的问题。

《指南2019版》氢燃料电池汽车部分共分为四个专题:分别是燃料电池汽车整车通用安全,车载氢系统安全,燃料电池堆及系统安全,燃料电池汽车操作、维护及基础设施安全。

整车通用安全

相对于如今已经很常见的锂电池汽车,氢燃料电池电动汽车的安全问题增加了氢安全相关内容。鉴于氢易燃易爆的特性及整车的电耦合使用环境,氢安全将直接影响到整车的安全性,且比纯电动汽车的安全性更为复杂。车辆设计一般原则如下:

(1)失效安全原则。在进行氢系统设计时,必须保证即使在某一零部件失效时,也不会因之导致更加严重的后果。换言之,当系统单一零部件出现故障时,系统是安全的。

(2)最简化原则。在进行氢系统设计时,在满足安全需求和使用需求的前提下,系统应尽可能简化,避免冗余。

(3)区域布置原则。在进行氢系统安装时,应将系统零部件尽可能集中布置,并根据压力等级进行分区域布置。

(4)氢电隔离原则。在进行氢系统安装时,应将氢系统与电气系统进行有效隔离。隔离措施可以是系统的物理隔离,也可以是针对可能产生火花的零部件自身的隔离,例如采用防爆电器。

由此可以看出,在整车的设计和结构上,氢燃料电池汽车有着更为复杂的系统和要求,而这些这也是车辆的基础所在。

车载氢系统安全

这一主题主要针对储氢系统尤其是储氢罐做了非常细致的解释和规定。在普通消费者的常规印象中,高压储氢罐也是最容易发生爆燃事故的部分。

例如在位置上,储氢瓶及附件的安装位置,应距车辆的边缘至少有100mm的距离,否则,应增加保护措施。一般不应装在乘客舱、行李舱或其他通风不良的地方,但如果不可避免要安装在行李舱或其他通风不良的地方时,应设计通风管路或其他措施,将可能泄漏的氢气及时排出。

在周围结构上,当储氢瓶安装在车辆的外露空间时,应采取有效的防护措施;其周围应避免有尖锐、棱角等结构的零件。储氢瓶底置设计时,储氢瓶舱体的两侧舱门上应有格栅,保证正常通风。

此外,指南还规定氢系统管路、接头安装位置及走向要避开热源、电器、蓄电池等可能产生电弧或火花的地方,并对加氢口防尘、密闭、抗压等方面做了相关要求。

燃料电池堆及系统安全

氢燃料电池汽车并没有传统意义上“燃烧”的过程,而是让氢和氧发生化学反应来发电,而燃料电池堆便是储氢罐中的氢和空气中的氧发生反应的场所。

因此,燃料电池堆使用的材料需要对工作环境有耐受性,包括在行驶过程中可能产生的振动、冲击、多变的温湿度等。

同样,燃料电池堆在大功率放电时,内部会产生大量的热,导致温度升高,因此在结构上,要保证电堆产生的热量能够高效的排出,使电堆的温度控制在合理的范围内。

在封装设计上,也要保证封装材料必须具有较强绝缘性和高可靠性,使其在使用周期内不会脱落或失效。

燃料电池汽车操作、维护及基础设施安全

这一主题主要是对氢气泄漏后的应急处理措施、加氢设施维护方面的规定。

与煤气和天然气等事故同理,氢气泄露后切断气源和通风很重要,若不能及时切断气源时,应采用水雾进行稀释,防止氢气积聚形成爆炸性气体混合物。

高浓度氢气虽不会使人“中毒”,但会使人窒息。而氢气引起的火灾若不能立即切断气源,则可以用大量水强制冷却着火设备。

总的来说,随着技术的发展,氢燃料电池汽车的安全性已经可以得到保证,我们也没有必要对氢气的爆炸、燃烧过于恐慌。而从行业角度看,目前其发展的瓶颈也主要集中制氢造车成本、氢气的运输储存、基础设施建设等方面。车辆的安全已经不是障碍。

当然,由于目前正式上路的氢燃料电池汽车还太少,数据积累不足。在将来真正大规模投入使用后是否会有新的安全问题浮还无法确定。众所周知,氢燃料电池汽车在排放、能效、续航等很多方面独具优势,它又是否能够成为新能源汽车的“终极解决方案”呢?答案留给未来。

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责任编辑:kakaszhang
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