ICS 43.020 T 09 中华人民共和国国家标准 GB/T 24549 XXXX 燃料电池电动汽车安全要求 Fuel cell electric vehicles-safety requirements 点击此处添加与国际标准一致性程度的标识 ( 工作组讨论稿 ) 2016-12-12 XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - 实施
前 言 本标准按照 GB/T 1.1 2009 给出的规则起草 本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出 本标准由全国汽车标准化技术委员会 (SAC/TC114) 归口 本标准起草单位 : 本标准主要起草人 : I
燃料电池电动汽车安全要求 1 范围 本标准规定了燃料电池电动汽车特有的压缩氢气储存系统 车辆燃料系统 电驱动系统的安全要求 本标准适用于使用气态氢且压缩氢气储存系统公称工作压力不大于 70MPa 的燃料电池电动汽车 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的 凡是注日期的引用文件, 仅所注日期的版本适用于本文件 凡是不注日期的引用文件, 其最新版本 ( 包括所有的修改单 ) 适用于本文件 GB 4208 外壳防护等级 (IP 代码 )(GB 4208-1993,eqv ISO 529:1989) GB/T 9251 气瓶水压试验方法 GB/T 18384( 所有部分 ) 电动汽车安全要求 GB 11551 乘用车正面碰撞的乘员保护 GB/T 12137 气瓶气密性试验方法 GB/T 19596 电动汽车术语 GB 20071 汽车侧面碰撞的成员保护 GB/T 24548-2009 燃料电池电动汽车术语 GB/T 31498 电动汽车碰撞后安全要求 3 术语和定义 GB/T 19596 和 GB/T 24548-2009 中确立的以及下列术语和定义适用于本文件 3.1 车辆燃料系统 Vehicle fuel system 用于储存氢燃料和向燃料电池提供氢燃料的部件总成 3.2 压缩氢气储存系统 Compressed hydrogen storage system 高压氢气瓶 温度驱动压力泄放装置 单向阀 自动截止阀和管路的总成 3.3 压力泄放装置 Pressure relief device,prd 在特定条件下动作, 并能泄放压缩氢气储存系统中的氢气以防止系统发生失效的一种装置 3.4 温度驱动压力泄放装置 Thermally-activated pressure relief device,tprd 1
靠温度驱动的压力泄放装置, 一旦动作就不能重新闭合 3.5 单点失效 Single failure 由单一事故引起的失效, 及其引发的所有间接失效 (18384 术语 ) 未采用安全机制进行保护的系统或系统中的部分 ( 包括硬件 软件 ) 因故障而导致的失效 ( 新修订的 GB/T 19596 和新发布 18384 的定义 ) 3.6 可燃下限 Lower flammability limit,lfl 在常温常压下气态燃料混合物燃烧所需的最低燃料浓度 氢气在空气中的可燃下限为 4%( 体积浓度 ) 3.7 排气点 Exhaust point of discharge 燃料电池汽车尾气排气管出口断面的几何中心 3.8 封闭空间或半封闭空间 Enclosed or semi-enclosed spaces 车辆内有可能暴露于压缩氢气储存系统的空间和可能积累氢气 ( 从而产生危险 ) 的车辆外壳封闭的环境空间 区域 ( 若有 ), 如乘客舱 行李舱 货舱或前舱盖下面的空间 3.9 公称工作压力 Nominal working pressure,nwp 在基准温度 (15 ) 下, 高压氢气瓶内气体压力达到完全稳定时的限充压力 3.10 最大允许工作压力 Maximum allowable working pressure,mawp 压力容器 高压氢气瓶或系统在正常运行中允许的最高压力 ( 表压 ) 3.11 最大加注压力 Maximum fuelling pressure,mfp 给压缩氢气储存系统加注氢气的最大压力, 一般是高压氢气瓶公称工作压力的 1.25 倍 3.12 使用寿命 Service lifetime 高压氢气瓶具有使用资格或授权使用的最大期限 3.13 可行车模式 Active driving possible mode 指踩下加速踏板 ( 或其等效控制动作 ) 或停止制动系统即可藉由电驱动系统驱动车辆行驶的行车状态 2
3.14 可行驶模式 driving-enabled mode( 新修订的 GB/T 19596 定义 ) 当踩下加速踏板 ( 或激活某种控制设备 ) 或松开制动系统, 车辆的驱动系统就可以移动车辆的模式 3.15 自动断开器 Automatic disconnector 触发后能够将电源与电力系统的其余高压线路相分离的装置 3.16 高压母线 High voltage bus 包括给 B 级电压运行 REESS 充电的耦合系统的电路 3.17 维修断开器 Service disconnector 当检查和维修 REESS 燃料电池堆等时, 用来将电路暂时中断供电的装置 3.18 固态绝缘体 Solid insulator 用来覆盖高压带电部件及防止与高压带电部件产生任何直接接触的电线束绝缘涂层 包括连接器高压带电部分的表面绝缘涂层, 以及绝缘用的油漆 4 一般要求 4.1 5.1 和 5.3 中的要求适用于使用压缩氢气的燃料电池电动汽车 4.2 5.3 中的要求适用于燃料电池电动汽车的高压电系统 4.3 符合 GB 11551 和 GB 20071 适用范围规定的带有 B 级电压电路的燃料电池电动汽车进行碰撞试验后, 电安全应满足 5.3.2 的要求, 其它应满足附录 A 和附录 B 有关碰撞后的要求 5 性能要求和试验方法 5.1 压缩氢气储存系统压缩氢气储存系统的要求和试验方法见附录 A 5.2 车辆燃料系统车辆燃料系统的要求和试验方法见附录 B 5.3 电安全 5.3.1 电安全要求 正常使用 5.3.1.1 概述适用于燃料电池电动汽车的电驱动系统, 该燃料电池电动汽车应装有一个或多个由电驱动, 但不永久与输电网相连的驱动电机 与电驱动系统的高压母线相连的高压部件与系统 3
5.3.1.2 电安全要求车辆电安全要求和测试方法应符合 GB/T 18384.1,GB/T 18384.3 的规定 5.3.1.3 操作安全要求车辆操作安全和故障防护应符合 GB/T 18384.2 的规定 5.3.2 电安全要求 碰撞试验后 5.3.2.1 电安全要求燃料电池电动汽车碰撞后电安全应符合 GB/T 31498 第 4 章的要求 5.3.2.2 试验方法 5.3.2.2.1 试验车辆准备根据测试现场的条件, 允许对车辆燃料系统进行更改, 测试过程中充装的气体介质可以是氢气或氦气, 其他试验条件按照 GB/T 31498 中 5.1 的相关规定执行 5.3.2.2.2 试验方法按照 GB/T 31498 中 5.2 和 5.3 的规定进行试验, 试验后应满足 5.3.2.1 的要求 4
A A GB/T XXXXX XXXX 附录 A ( 规范性附录 ) 压缩氢气储存系统的要求与试验方法 A.1 总则 A.1.1 本附录规定了压缩氢气储存系统 ( 以下简称储氢系统 ) 完整性的要求 如图 A.1 所示, 储氢系统 由高压氢气瓶 ( 以下简称气瓶 ) 温度驱动压力泄放装置 ( 以下简称 TPRD) 单向阀 自动截止阀和管路 等组成 储氢系统中, 每只气瓶均应安装自动截止阀 TPRD 和至少一个具有单向阀功能的元件 图 A.1 储氢系统 A.1.2 储氢系统的公称工作压力应小于等于 70 MPa, 使用年限应小于等于 15 年 A.1.3 气瓶分为 A 类气瓶和 B 类气瓶 A 类气瓶为公称工作压力小于或等于 35 MPa 的气瓶 ;B 类气瓶为公称工作压力大于 35 MPa 的气瓶 A.1.4 A 类气瓶应满足 A.3.1~A.3.9 及 A.3.12 的要求,B 类气瓶应满足 A.3.1 及 A.3.10~A.3.12 的要求 储氢系统的型式试验项目见表 A.1 表 A.1 储氢系统的型式试验项目气瓶类别型式试验项目试验要求 B 类 基本性能试验水压试验气密性试验跌落试验表面损伤试验化学暴露试验和常温疲劳试验高温静压试验极端温度疲劳试验 A.3.1 A.3.2 A.3.3 A.3.4 A.3.5 A.3.6 A.3.7 A.3.8 5
气压循环试验火烧试验基本性能试验耐久性试验 ( 顺序液压试验 ) A.3.9 A.3.12 A.3.1 A.3.10 A.2 符号 BPmin 气瓶最小爆破压力,MPa; BP0 气瓶设计爆破压力,MPa; Nd 气瓶设计循环次数, 次 ; NWP 气瓶公称工作压力,MPa; RH 相对湿度,% A.3 压缩氢气储存系统要求 A.3.1 基本性能试验 A.3.1.1 液压爆破试验从每批 ( 至少 10 只 ) 新气瓶中随机抽取 3 只, 用液体对气瓶加压至爆破 试验方法见 A.4.1.1 气瓶制造商应提供 BP0 及其确定依据 ( 含实测值及其统计分析 ) 对于 A 类气瓶, 实测爆破压力大于等于 BPmin; 对于 B 类气瓶, 实测爆破压力应在 (0.9~1.1)BP0 内, 且大于等于 BPmin 对于碳纤维复合材料气瓶,BPmin=2.25 NWP; 对于玻璃纤维复合材料气瓶,BPmin=3.50 NWP A.3.1.2 液压疲劳试验从每批 ( 至少 10 只 ) 新气瓶中随机抽取 3 只, 在 (20±5) 温度范围内, 进行压力上限为 1.25 NWP 的液压疲劳试验 对于 A 类气瓶, 在设计使用寿命和 1500 的乘积次循环内不应发生失效, 同时在设计循环次数 Nd 内不得发生泄漏 ; 对于 B 类气瓶, 在无破裂条件下循环 22000 次或循环至泄漏发生, 气瓶在设计循环次数 Nd 内不得发生泄漏 试验方法见 A.4.1.2 气瓶设计循环次数 Nd 由制造商确定, 对于 A 类气瓶,Nd 为设计使用寿命 ( 年 ) 和 750 的乘积 ; 对于 B 类气瓶, 在 15 年使用寿命内,Nd 通常为 5500 次 ~11000 次 A.3.2 水压试验水压试验压力为 1.5 NWP, 并在水压试验压力下保压至少 30 s, 压力表指针不应回降, 瓶体不应泄漏或明显变形 气瓶弹性膨胀量应小于极限弹性膨胀量, 且泄压后容积残余变形率不大于 5% 试验方法见 A.4.2 极限弹性膨胀量是在每种规格型号气瓶设计定型阶段, 由制造商规定的气瓶弹性膨胀量的合格上限值, 单位为毫升 该数值不超过若干批相同规格型号气瓶在水压试验压力下弹性膨胀量平均值的 1.1 倍 A.3.3 气密性试验气密性试验压力为 NWP 在试验压力下保压至少 1 min, 瓶体 瓶阀和瓶体瓶阀连接处均不应泄漏 因装配而引起的泄漏现象, 允许返修后重做试验 试验方法见 A.4.3 6
A.3.4 跌落试验气瓶跌落试验方法见 A.4.4 跌落后, 气瓶应按照 A.4.1.2 的规定进行液压疲劳试验, 循环次数为气瓶设计循环次数 气瓶在前 3000 次循环内不发生破裂或泄漏, 且在达到设计循环次数之前, 瓶体只准许以泄漏形式失效 A.3.5 表面损伤试验气瓶表面损伤试验方法见 A.4.5 在前 3000 次压力循环中, 瓶体无泄漏或破裂, 且在达到设计循环次数之前, 瓶体只准许以泄漏形式失效 A.3.6 化学暴露试验和常温疲劳试验化学暴露试验和常温疲劳试验方法见 A.4.6 气瓶在化学暴露试验过程中, 瓶体不发生泄漏 ; 经化学暴露试验后, 其爆破压力应不低于 1.8 倍公称工作压力 A.3.7 高温静压试验高温静压试验方法见 A.4.7 爆破压力不低于 1.8 倍公称工作压力 A.3.8 极端温度疲劳试验极端温度试验方法见 A.4.8 气瓶进行高温和低温疲劳试验环过程中无纤维脱离 瓶体泄漏和破裂现象 ; 经极端温度压力循环试验后, 其水压爆破压力不低于 1.8 倍公称工作压力 A.3.9 气压循环试验气压循环试验方法见见 A.4.9 循环试验结束之后, 气瓶应按 A.4.3 规定进行气密性试验, 其瓶体 瓶阀和瓶体瓶阀连接处均不发生泄漏 A.3.10 耐久性试验液压疲劳试验中, 如果 3 只气瓶的实测循环次数都大于 11000 次, 或者 3 只气瓶的实测循环次数最大值与最小值之比不超过 1.25, 则仅随机抽取 1 只气瓶按图 A.2 进行耐久性试验 否则, 应抽取 3 只气瓶按图 A.2 进行耐久性试验 按图 A.2 对储氢系统进行耐久性试验时, 气瓶不得发生泄漏 图 A.2 耐久性试验 7
A.3.10.1 耐压试验采用非腐蚀性液体将气瓶缓慢加压至 1.5 NWP, 并保压 30 s 制造商已做过耐压试验的气瓶可不进行此项试验 A.3.10.2 跌落试验气瓶应按 A.4.4 条规定进行跌落试验, 之后按照 A.4.1.2 规定进行液压疲劳试验 跌落试验可采用单只或者多只气瓶 采用单只气瓶时, 跌落试验合格后进行 A.3.10 规定的后续试验 ; 采用多只气瓶时, 按以下方法确定后续试验用气瓶 : a) 若每只气瓶均能达到液压疲劳试验的要求, 则采用进行 45 角跌落的气瓶 ; b) 若有气瓶不能满足液压疲劳试验的要求, 则应先确定液压循环次数最小的跌落方向, 再用新气瓶进行该方向的跌落试验, 液压疲劳试验合格后再进行后续试验 A.3.10.3 表面损伤试验 a) 先按 A.4.5 中 a) 条规定对气瓶进行缺陷制备 ; b) 将气瓶在 40 环境中静置 12 h; c) 按 A.4.6.1 条和 A.4.6.2 条规定对各区域的中心进行摆锤冲击 A.3.10.4 化学暴露试验和常温疲劳试验 a) 按照 A.4.6.3 的规定进行化学暴露试验, 气瓶的总浸渍时间应超过 48 小时, 并保持气瓶内压为 1.25 NWP, 环境温度为 (20±5) b) b) 在循环压力下限为 (2±1)MPa, 压力上限为 1.25 NWP 环境温度为(20±5) 条件下对气瓶进行压力循环, 循环次数为 0.6 Nd 在进行最后 10 次循环前, 应将压力上限升高为 1.5 NWP, 移走玻璃棉衬垫并用清水冲洗气瓶表面 A.3.10.5 高温静压试验在温度大于等于 85 的高温环境中将气瓶加压至 1.25 NWP, 并保压 1000 h 试验方法见 A.4.7 A.3.10.6 极端温度疲劳试验先将气瓶置于温度小于等于 -40 的低温环境中, 在压力上限为 0.8 NWP 的条件下进行疲劳试验, 循环次数为 0.2 Nd; 再将气瓶置于温度大于等于 85 相对湿度 RH 为 95% 的环境中, 在压力上限为 1.25 NWP 的条件下进行疲劳试验, 循环次数为 0.2 Nd 试验方法见 A.4.1.2 A.3.10.7 常温静压试验将气瓶用液体加压至 1.8 NWP, 保压 4 min, 气瓶不得发生爆破 A.3.10.8 剩余强度液压爆破试验气瓶液压爆破试验测得的爆破压力应大于等于 0.8 BP0 试验方法见 A.4.1.1 A.3.11 使用性能试验按图 A.3 对储氢系统进行使用性能试验, 系统不得发生泄漏 储氢系统使用性能试验方法见 A.4.10 8
图 A.3 使用性能试验 A.3.11.1 耐压试验应采用非腐蚀性液体将储氢系统缓慢加压至 1.5 NWP 并保压 30 s 制造商已做过耐压试验的气瓶可不进行此项试验 A.3.11.2 常温和极端温度下气压疲劳试验用氢气对储氢系统进行 500 次压力循环试验 试验方法见 A.4.10.1 试验分为两组, 每组各进行 250 次压力循环试验 试验顺序和试验条件见图 A.3 和表 A.2 每组气压疲劳试验后应进行极端温度下气压泄漏 / 渗透试验 注 : 储氢系统整体达到环境温度后方可进行疲劳试验 表 A.2 常温和极端温度下气压疲劳试验条件 疲劳试验组号 试验条件 压力循环次数 / 次 氢气温度 / 环境温度 (1) / 最大压力 相对湿度 /(%) 5 20±5 5-35 15-40 5-35 20-40 200-40 20±5 1.25NWP 25-40 50 1.25NWP 95 25-40 -40 0.8NWP 200-40 20±5 1.25NWP A.3.11.3 极端温度下气压泄漏 / 渗透试验 极端温度下气压泄漏 / 渗透试验在 A.3.11.2 中每组气压疲劳试验之后进行, 并应满足以下要求 : a) 储氢系统的最大允许氢气泄漏速率为 46 ml/(h L) 试验方法见 A.4.10.2; 9
b) 若实测氢气泄漏速率大于 3.6 Nml/min (0.005 mg/s), 则应进行局部泄漏试验, 以确保每个泄漏点的氢气泄漏速率小于等于 3.6 Nml/min (0.005 mg/s) 试验方法见 A.4.10.3 A.3.11.4 常温静压试验将气瓶用液体加压至 1.8 NWP, 保压 4 min, 气瓶不得发生爆破 A.3.11.5 剩余强度液压爆破试验气瓶液压爆破试验所测得爆破压力应大于等于 0.8 BP0 试验方法见 A.4.1.1 A.3.12 火烧试验将储氢系统用空气或氢气加压至公称工作压力 NWP 后进行火烧试验 TPRD 应及时动作以释放气瓶内的气体, 且气瓶不得爆破 试验方法见 A.4.11 A.3.13 标志气瓶应有永久固定 清晰的标志 标志应包含以下内容 : 制造商名称 编号 生产日期 NWP 燃料类型和使用终止日期 在制造商规定的使用年限内, 所有标志应保留原处并清晰可见 A.4 压缩氢气储存系统试验方法 A.4.1 基本性能试验 A.4.1.1 液压爆破试验液压爆破试验应在 (20±5) 温度范围内进行, 充装介质应为非腐蚀性液体 当试验压力大于 1.5 NWP 时, 升压速率应小于 1.4 MPa/s; 当压力超过 1.5 NWP, 且升压速率大于 0.35 MPa/s 时, 气瓶在达到规定的爆破压力后应保压至少 5 s, 直至爆破, 并记录气瓶的爆破压力 A.4.1.2 液压疲劳试验液压疲劳试验应使用非腐蚀性液体 试验前, 在规定的环境温度和相对湿度条件下, 气瓶温度应达到稳定 ; 试验过程中, 监测环境 液体和气瓶表面的温度并维持在规定值 循环压力的下限为 (2±1) MPa, 上限为规定的最大压力, 循环频率应小于等于 10 次 /min A.4.2 水压试验按 GB/T 9251 规定的外测法进行水压试验 A.4.3 气密性试验应在水压试验合格后, 按 GB/T 12137 规定的试验方法进行气密性试验 A.4.4 跌落试验跌落试验应使用无内压 不安装瓶阀的气瓶 气瓶跌落表面应为水平 光滑的水泥地面或与之相似的坚硬表面 试验步骤如下 : a) 气瓶底部距跌落表面 1.8 m, 水平跌落 1 次 10
b) 气瓶垂直跌落, 两端分别接触跌落面 1 次 跌落高度应使气瓶具有大于或等于 488J 的势能, 同时应保证气瓶较低端距跌落面的高度小于等于 1.8 m 为保证气瓶能够自由跌落, 可采取措施防止气瓶翻倒 c) 气瓶瓶口向下与竖直方向成 45 o 角跌落 1 次, 如气瓶低端距跌落表面小于 0.6 m, 则应改变跌落角度以保证最小高度为 0.6 m, 同时应保证气瓶重心距跌落面的高度为 1.8 m 试验过程如图 A.4 所示 若气瓶两端都有开口, 则应将两瓶口分别向下进行跌落试验 图 A.4 跌落方向 A.4.5 表面损伤试验表面损伤试验应使用无内压气瓶 试验步骤如下 : a) 表面缺陷加工 : 在靠近气瓶肩部的筒体外表面沿轴向加工出两条裂纹 一条裂纹位于气瓶阀门端, 深度大于等于 1.25 mm, 长度为 25 mm; 另一条裂纹位于气瓶的另一端, 深度大于等于 0.75 mm, 长度 200mm; b) 按 A.4.1.2 的规定进行压力循环试验, 循环压力上限应不低于 1.25 NWP, 循环次数为设计循环次数 Nd A.4.6 化学暴露试验和常温疲劳试验 A.4.6.1 气瓶放置和区域划分在气瓶筒体上部划分 5 个明显区域, 以便进行摆锤冲击试验和化学暴露试验, 如图 A.5 所示 每个区域的直径应为 100 mm 5 个区域可不在一条直线上, 但不应重叠 图 A.5 气瓶取向和暴露区域图 11
A.4.6.2 摆锤冲击预处理在 5 个区域各自的中心附近用摆锤进行冲击预处理 摆锤应为钢制, 侧面为等边三角形 底部为方形的锥体, 顶点和棱的圆角半径为 3 mm 摆锤撞击中心应与锥体重心一致, 其距离旋转轴距离应为 1 m, 冲击时摆锤的能量应大于等于 30 J 在摆锤冲击过程中, 应保持气瓶固定且始终无内压 A.4.6.3 暴露用环境液体在 5 个预处理后区域上面分别放置厚 0.5 mm 直径为 100 mm 的玻璃棉衬垫 分别向衬垫内加入足够的化学溶液, 确保衬垫在试验过程中均匀地将试验液体渗透到气瓶表面, 化学暴露区域应朝上 5 种化学溶液应包括 : a) 体积浓度为 19% 的硫酸水溶液 ( 电池酸 ); b) 质量浓度为 25% 的氢氧化钠水溶液 ; c) 体积浓度为 5% 的甲醇 汽油溶液 ( 加油站用 ); d) 质量浓度为 28% 的硝酸氨水溶液 ; e) 体积浓度为 50% 的甲醇水溶液 ( 挡风玻璃清洗液 ) A.4.6.4 压力循环按 A.4.1.2 的规定进行对气瓶进行压力循环试验, 循环压力下限应为 (2±1)MPa, 循环压力上限为 1.25 NWP, 升压速率应小于等于 2.75 MPa/s, 压力循环 3000 次 A.4.6.5 保压将气瓶加压至 1.25 NWP, 在此压力下至少保压 24 h, 以确保化学溶液腐蚀时间达到 48 h A.4.6.6 爆破试验按 A.4.1.1 规定进行液压爆破试验 A.4.7 高温静压试验高温静压试验应在温度大于等于 85 的试验箱内进行, 将气瓶加压至 1.25 NWP 试验过程中应保证试验箱和非腐蚀性试验介质的温度维持在规定温度, 温度偏差为 ±5 A.4.8 极端温度疲劳试验 A.4.8.1 高温疲劳试验 a) 将零压力下的气瓶置于温度大于等于 85, 相对湿度不低于 95% 的环境中 48h; b) 在此环境中按 A.4.1.2 的规定进行压力循环试验, 其中 : 循环压力下限应为 (2±1)MPa, 循环压力上限为 1.25 NWP, 压力循环频率应不超过 10 次 /min, 压力循环次数为 4000 次 ; c) 试验过程中应保证气瓶表面与液体温度均达到规定值 A.4.8.2 低温疲劳试验 a) 将零压力的气瓶置于温度不高于 -40 环境中直至纤维缠绕层外表面温度不高于 -40 ; b) 按 A.4.1.2 的规定进行压力循环试验, 循环压力下限应为 (2±1)MPa, 循环压力上限为 0.8 NWP, 压力循环频率应不超过 10 次 /min, 压力循环次数为 4000 次 ; c) 试验过程中应保证气瓶表面与液体温度均达到规定值 12
A.4.8.3 爆破试验气瓶经高温和低温疲劳试验之后, 按 A.4.1.1 的规定进行液压爆破试验 A.4.9 气压循环试验气压循环试验应同时满足以下要求 : a) 氢气循环压力的下限为 (2±1) MPa, 上限大于等于 1.25 NWP; b) 充氢速率不得超过 60 g/s, 充氢过程中气瓶温度不得超过 85 ; c) 放氢速率应大于等于实际使用时的最大放氢速率, 放氢过程气瓶温度不得低于 -40 ; d) 循环次数为 1000 次, 分两组进行, 每组进行 500 次 第一组在常温环境中进行, 循环后将气瓶加压至 1.15 NWP, 并在 55 环境中至少静置 30 h; 第二组在温度为 50 环境中进行 A.4.10 使用性能试验方法 A.4.10.1 气压疲劳试验储氢系统气压疲劳试验应同时满足以下要求 : a) 试验前, 将储氢系统在规定的温度和相对湿度环境中至少静置 24 h; b) 试验过程中, 试验用氢气温度应控制在规定的温度范围内, 并保持环境温度和相对湿度的稳定 如果在实际使用中采用特殊装置防止气瓶内部出现极端温度, 在试验时可使用该装置 ; c) 循环压力的下限为 (1.5±0.5)MPa, 上限为规定的压力 ( 允许偏差为 ±1 MPa) 若储氢系统在使用过程中的压力始终大于其规定的压力, 则应以此压力为循环压力的下限 ; d) 充氢速率应使储氢系统在 3 min 内匀速充装至规定的最大压力, 但不得超过 60 g/s 如果试验过程中气瓶内的温度超过 85, 则应适当降低充氢速率 ; e) 放氢速率应大于等于实际使用时的最大放氢速率 A.4.10.2 气体泄漏试验用氢气将储氢系统加压至 1.15 NWP(15 下加压至 NWP 的氢气密度与 55 下加压至 1.13 NWP 时的密度相当 ) 将储氢系统置于温度大于等于 55 的密闭容器内保压, 保压时间取渗漏稳定所需时间与 30 h 中的较大值 测量稳态时储氢系统的泄漏速率 A.4.10.3 局部泄漏试验局部泄漏试验方法为气泡法 试验步骤为 : a) 将截止阀等与气瓶相连接的零部件排气口用阀帽进行密封 ; b) 将受试储氢系统浸没在检漏液中或在室外将受试储氢系统涂上检漏液 ; c) 根据气泡尺寸和气泡形成速率评估氢气泄漏程度 局部泄漏速率不得超过 0.005 mg/s 当气泡直径为 1.5 mm 时, 允许的气泡生成速率为 2023 个 /min; 当气泡直径为 6 mm 时, 允许的气泡生成速率为 32 个 /min A.4.11 火烧试验 A.4.11.1 试验对象 a) 对于多种燃料电池电动汽车通用的储氢系统, 局部火烧位置应取气瓶上距 TPRD 最远的区域 试验对象为储氢系统 气瓶隔热层 TPRD 挡板及与气瓶相连的压力泄放管路 13
b) 对于特定燃料电池电动汽车专用的储氢系统, 局部火烧位置为发生以下四种火灾时气瓶上最危险的区域 四种火灾源为乘客舱 货舱 / 行李舱 轮胎和地面上的汽油 试验对象为储氢系统和汽车上的火烧保护部件, 如通过焊接或螺栓永久固定于汽车的屏蔽物 障碍物等 A.4.11.2 试验要求气瓶火烧试验应同时满足以下要求 : a) 试验前, 用空气或氢气将储氢系统加压到气瓶公称工作压力 b) 火源为液化石油气 (LPG) 天然气或者煤油燃烧器, 其宽度应大于等于气瓶直径, 使火焰由气瓶的下部及两侧将其环绕 局部火烧时的火源长度为 (250±50)mm, 整体火烧时的火源长度为 1.65 m c) 气瓶应水平放置, 并使其底部距火源约 100 mm 在气瓶轴向不超过 1.65 m 的区域内至少设置 5 个热电偶 ( 至少 2 个设置在局部火烧范围内 ; 至少 3 个设置在其它区域 ) 设置在其它区域的热电偶应等间距布置且间距小于等于 0.5 m 热电偶距气瓶底部的距离为(25±10)mm 必要时, 还可在 TPRD 及气瓶其他部位设置更多的热电偶 d) 试验时应采用防风板等遮风措施, 使气瓶受热均匀 e) 火烧试验时, 热电偶指示温度与时间关系如图 A.6 所示 局部火烧阶段, 气瓶火烧区域上热电偶指示温度在点火后 1 min 内至少应达到 300, 在 3 min 内至少达到 600, 在之后的 7 min 内不得低于 600, 但不得超过 900 点火 10 min 后进入整体火烧阶段, 火焰应迅速布满 1.65 m 长度, 热电偶指示温度至少应达到 800, 但不得超过 1100 热电偶指示温度要求详见表 A.3 图 A.6 火烧试验温度 - 时间关系图 A.4.11.3 试验记录记录火烧试验布置方式 热电偶指示温度 气瓶内压力 从点火到 TPRD 打开的时间及从 TPRD 打开到压力降至 1 MPa 以下的时间 在试验期间, 热电偶温度和气瓶内压力的记录间隔不得超过 10 s 表 A.3 火烧试验操作和温度要求 时间 /min 操作 局部火烧区域整体火烧区域 ( 除局部火烧区域 ) 最低温度 / 最高温度 / 最低温度 / 最高温度 / 0~1 点燃燃烧器 900 1~3 稳定局部火源 300 900 14
3~10 稳定局部火源 600 900 10~11 在第 10 min 点燃 主燃烧器 600 1100 1100 11~12 稳定整体火源 600 1100 300 1100 12 ~ 试验结束稳定整体火源 800 1100 800 1100 15
B B GB/T XXXXX XXXX 附录 B ( 规范性附录 ) 车辆燃料系统要求与试验方法 B.1 总则 本附录规定了车辆燃料系统 ( 以下简称燃料系统 ) 完整性 安全性和功能的要求, 包括储氢系统 管道 接头和与氢燃料相接触的部件 B.2 正常使用中燃料系统的完整性 B.2.1 加氢口 a) 加氢口应能防止压缩氢气倒流至大气 b) 加氢口标志应在靠近加氢口处, 标志应包含以下信息 : 燃料类型 公称工作压力 气瓶报废日期 c) 加氢口应有必要的防护装置, 防止灰尘 水等异物进入加氢口内 B.2.2 氢气排放系统 B.2.2.1 超压泄放系统 ( 试验方法见 B.9) a) 在连接温度驱动超压泄放装置 (TPRD) 和压力驱动泄放装置 (PRD) 释放管路的出口处采取必要的保护措施 ( 如加盖一个管帽 ), 防止在使用过程中被异物堵塞, 影响气体释放 b) 通过温度驱动压力泄放装置 (TPRD) 释放的氢气, 不应 : 1) 流入封闭空间或半封闭空间 ; 2) 流入或流向任一车轮罩 ; 3) 流向氢气瓶 c) 通过压力泄放装置 ( 如爆破片 ) 释放的氢气, 不应 : 1) 流向裸露的电气端子 电气开关或其它引火源 ; 2) 流向或流入乘客舱或货舱 ; 3) 流向或流入任一汽车轮罩 ; 4) 流向氢气瓶 B.2.2.2 燃料电池系统 / 车辆排气系统在车辆排气系统的排气测量点处, 氢气浓度应满足以下两项要求 : a) 在进行正常操作 ( 包括开车和停车 ) 时, 任意 3 s 内的平均氢气浓度不超过 4%( 体积浓度 ); b) 在任何时刻氢气浓度不大于 8%( 体积浓度 ), 试验方法见 B.6 B.2.3 氢气泄漏情况下的火灾防护 B.2.3.1 储氢系统泄漏或渗透的氢燃料, 不得直接排到乘客舱 行李舱 / 货舱, 或者车辆中任何有潜在火源风险的封闭空间或半封闭空间 B.2.3.2 任何发生在主截止阀下游的单点泄漏不得导致乘客舱内氢气的体积浓度大于 4% 16
B.2.3.3 如果在车辆运行过程中, 某单点泄漏导致封闭空间或半封闭空间内氢气的体积浓度大于 1. 0%~3.0% 中的某个值时 ( 具体阈值由各汽车制造商选择设计 ), 应该发出警报 ; 浓度大于 2.0%~4.0% 中的某个值时 ( 具体阈值由各汽车制造商选择设计, 且该阈值应大于发出警报阈值 ), 则应关闭主截止阀停止氢气供应 B.2.4 燃料系统泄漏加氢管路和主截止阀下游的氢系统不得存在泄漏 燃料系统高压部分应在 1.25 倍 NWP 下进行该验证, 与燃料电池堆之间的燃料管路在该段管路的 NWP 下进行验证 ( 试验方法见 B.7) B.2.5 报警装置报警装置应通过警报灯或具有下列特性的文字显示对驾驶员发出警报 : a) 坐在驾驶座位的驾驶员应能够看到警报, 不应受天气和时间的影响 b) 当检测系统检测到氢气泄漏时, 大于 1.0%~3.0% 中的某个值警报应为黄色 ; 当出现 B.2.3.3 中的泄漏情况时, 大于 2.0%~4.0% 中的某个值, 警报应为红色 c) 在车辆运行过程中或启动过程中, 当车内封闭空间或半封闭空间内出现氢气浓度超过 1.0%~ 3.0% 内某个值的泄漏情况时, 警报应保持亮起 d) 当大于 2.0%~4.0% 内某个值泄漏报警发生后, 泄漏浓度低于报警值时, 只有在下次燃料电池系统启动时才能复位报警状态, 取消报警 e) 车内安装的氢浓度监测设备精度应高于 1.0%vol B.3 碰撞后燃料系统的完整性安全要求 B.3.1 燃料泄漏极限 : 在发生碰撞后的 60 min 之内, 燃料系统的平均氢气泄漏率不得超过 118 NL/min B.3.2 封闭空间浓度极限 : 碰撞后的氢燃料泄漏不得使乘客舱 行李舱或货舱内的氢气浓度超过 4%( 体 积浓度 ) B.4 碰撞后泄漏试验 本项试验用于评估车辆发生碰撞后氢气泄漏水平 B.4.1 碰撞后泄漏试验 储氢系统在进行碰撞试验前, 如果车辆没有安装符合精度要求的测量设备, 则应在储氢系统中安装测量设备用以进行需要的压力和温度测量 压力测量的精度应达到 0.5% 若储氢系统由多氢瓶组成, 应分别测量各氢瓶的压力和温度 向储氢系统中充入测试气体前, 应清除气瓶中的杂质 因为储氢系统的压力随温度变化, 所以目标压力应由式 B.1 确定 : P NWP 273 T 式中 : NWP 储氢系统的公称工作压力,MPa; Ptarget 储氢系统温度稳定后的目标充装压力,MPa; T0 储氢系统温度稳定后的环境温度, 17 0 target... (B.1) 288
在进行碰撞试验前, 应确保气瓶充装至目标充装压力的 95% 以上, 并达到稳定 下游氢气管路上的氢气主截止阀, 应在碰撞前保持开启状态 根据测试现场的条件, 测试过程中充装的气体介质可以是氢气或氦气, 具体测试方法见以下要求 B.4.1.1 碰撞后氢气介质泄漏试验在碰撞前和碰撞后的规定时间间隔 Δ t 内, 测量氢气的压力 (P0) 和温度 (T0) 时间间隔 t 按式 B.2 计算 NWP t VCHSS Rs 0.027NWP 4 0.21 1.7R s... (B.2) 1000 式中 : NWP 公称工作压力,MPa; RsPs/NWP; Ps 压力传感器的压力范围,MPa; VCHSS 储氢系统的容积,L; t 时间间隔,min 若 t 的计算值小于 60 min, 应将 t 设定为 60 min 储氢系统中氢气的初始质量可按式 (B.3) 计算 : 式中 : P0, 288P0 P0 273 T 0,, 2, 0 0 0, 0 0 CHSS -0.0027 P 0.75P 0.5789... (B.3) M V 初始压力的测量值,MPa; T0 初始温度的测量值, ; VCHSS CHSS 的容积,L 在时间间隔 ( t) 结束时,CHSS 中氢气的最终质量 (Mf) 可按式 (B.4) 计算 : 式中 : Pf, 288Pf Pf 273 T f,, 2, f f f, f f CHSS -0.0027 P 0.75P 0.5789... (B.4) M V 时间间隔 ( t) 结束时最终压力的测量值,MPa; Tf 最终温度的测量值, ; VCHSS CHSS 的容积,L 因此, 在时间间隔 ( t) 内氢气的平均流量 ( 应小于 B.3.1 规定的标准值 ) 为式 (B.5): 式中 : VH2 V H2 Ptarget 22.41 Mf Mo 2.016t P 时间间隔内的平均体积流量,NL/min; o... (B.5) 18
Ptarget/P0 用于抵消初始压力测量值 (P0) 与目标充装压力 (Ptarget) 之间的差异 B.4.1.2 碰撞后氦气介质泄漏试验在碰撞前和碰撞后的规定时间间隔 Δ t 内, 应测量氦气的压力 (P0) 和温度 (T0( )) 时间区间 t 数值通过以下公式计算, 如果计算时间小于 60 min, 则按 60 min 测试, 大于 60 min 以计算时间为准 NWP t VCHSS Rs 0.028NWP 5.5 0.3 2.6Rs... (B.6) 1000 式中 : Rs=Ps/NWP; Ps 压力传感器的压力范围,MPa; NWP 公称工作压力,MPa; VCHSS CHSS 的容积,L; t 为时间间隔 (min) 若 t 的计算值小于 60 min, 应将 t 设定为 60 min CHSS 中氦气的初始质量可按式 (B.7) 计算 :, 288P0 P0 273 T 0,, 2, 0 0 0, 0 0 CHSS -0.0043 P 1.53P 1.49 M V... (B.7) 式中 : P0 初始压力的测量值,MPa; T0 初始温度的测量值, ; VCHSS CHSS 的容积,L 在时间间隔 ( t) 结束时,CHSS 中氦气的最终质量 (Mf) 可按式 (B.8) 计算 :, 288Pf Pf 273 T f,, 2, f f f, f f CHSS -0.0043 P 1.53P 1.49 M V... (B.8) 式中 : Pf 时间间隔 ( t) 截止时最终压力测量值,MPa; T0 最终温度测量值, ; VCHSS CHSS 的容积,L 在时间间隔内氢气的平均流量 ( 应小于 B.3.1 规定的标准值 ) 为式 (B.9): 式中 : VHe V He 22.4 M M P 4.003t P P0/Ptarget 用于抵消初始压力测量值 (P0) 与目标充装压力 (Ptarget) 之间的差异 用式 (B.10) 将氦气平均流量转化为氢气平均流量 : 19 f o o 时间间隔内的平均体积流量,NL/min; target... (B.9)
V V 0.75 式中 : VH2 相当的氢气平均体积流量 ( 应小于 B.3.1 规定的标准值 ) GB/T XXXXX XXXX He H2... (B.10) B.5 碰撞后整车氢浓度测量试验 在评定潜在氢气 ( 或氦气 ) 泄漏的碰撞试验 (B.4.1 试验方法 ) 中, 应对测量结果进行记录 ( 用传感器来测量氢气 / 氦气的浓度 ) 氢气 / 氦气浓度传感器应确保在目标判定值处 (4% 氢气或 3% 氦气 ( 体积分数 )) 有 ±5% 的精度, 满量程测定值应至少大于目标判定值 25% 传感器应能在 10 s 内测量出 90% 的满量程浓度变化 在碰撞前, 浓度传感器应位于车辆的乘客舱 行李舱和货舱, 具体位置如下 : 距驾驶员座位上方车顶 250 mm 以内或乘客舱顶部的中心附近 距不受碰撞冲击直接影响的车辆行李舱和货舱的顶部 100 mm 以内 浓度传感器应牢固安装在车辆构架或座位上, 并对传感器进行保护, 防止其在碰撞试验中受到碎片 气囊排出气体和抛射物的损害 使用安装在车辆内的仪器或利用远程传输, 记录碰撞后的测量值 车辆可位于室外不受风和阳光影响的区域 车辆也可位于室内, 其空间应足够大或能够进行通风, 以防止乘客舱 行李舱和货舱中的浓度超过目标判定值的 10% 以上 当车辆停止行驶后, 开始进行碰撞后封闭空间内的数据采集 车辆静止后, 传感器数据采样时间应 5 s, 持续测量 60 min 测量中的一阶滞后( 时间常数 ) 为 5 s, 以使数据 平滑 并滤掉失真数据点的影响 在 60 min 的碰撞后试验过程中, 每个浓度传感器的滤波后读数应始终低于目标判定值, 即 4% 氢气或 3% 氦气 B.6 氢气泄漏报警功能验证试验 B.6.1 试验条件 B.6.1.1 试验车辆启动车辆燃料电池系统, 预热至车辆正常运行时的温度, 并在试验期间保持车辆运行 B.6.1.2 试验气体应使用氢气与空气的混合气体, 氢气浓度不大于 4% 依据车辆制造商的推荐( 或检测规范 ), 选择合适的氢气浓度 B.6.2 试验方法 B.6.2.1 试验准备工作试验过程中应不受风的影响 为把试验气体吹入氢气泄漏探测器, 如有必要应该采取下列措施 : a) 把试验气体的释放软管连接到氢气泄漏探测器 b) 用罩子罩住氢气泄漏探测器, 使气体保持在氢气泄漏传感器周围 B.6.2.2 试验过程 20
a) 确认装有警报系统 车辆制造商应根据最恶劣的泄漏情况, 规定氢气主截止阀下游的泄放点的数量和位置 b) 根据车辆制造商的要求, 确定测试气体释放点位置和数量 c) 通入测试气体 d) 确认主截止阀实施了关闭动作 ( 可对截止阀的供电和其动作时的声音进行监测, 确认阀门已经关闭 ) B.7 车辆排气系统验证试验 B.7.1 车辆的燃料电池系统应预热至其正常运行温度 B.7.2 应将测量装置预热至其正常工作温度 B.7.3 测量装置的测量部分应位于排气口几何中心线延长线上, 且距离车辆排气口 100 mm 处 B.7.4 在下列步骤中应持续测量排放氢气的浓度 : a) 关闭燃料电池系统 ; b) 燃料电池系统关闭后, 立即启动燃料电池系统 ; c) 燃料电池系统经历过一个完整的氢气吹扫过程 1 min 后, 关闭系统, 并持续测量直至燃料电池系统关闭完成 B.7.5 测量装置的采样频率不能低于 5 Hz B.8 燃料管路泄漏验证试验 B.8.1 车辆的燃料电池系统应预热至其正常运行温度并在此温度下运行 同时使燃料管路内的压力为工作压力 B.8.2 应使用气体探测仪或泄漏检测液 ( 如肥皂溶液 ) 对高压部分与燃料电池堆 ( 或燃料电池系统 ) 之间的燃料管路的可接近部分进行氢气泄漏检测 B.8.3 应对接头部位进行重点泄漏检测 B.8.4 当使用气体探测仪进行检测时, 探测仪应尽可能靠近管路, 且检测应至少持续 10 s B.8.5 当使用泄漏检测液进行检测时, 在使用泄漏检测液后的 3 min 应进行目测检查, 以 3 min 内没有出现气泡为合格 B.9 装置验证 应按照 B.2.1 和 B.2.2, 用目测检查的方法对燃料系统进行验证 21