燃料電池汽車氫安全與故障處理策略研究

氫燃料電池汽車以氫氣作為燃料，氫氣具有無色無味、氣體分子小易泄漏、爆炸濃度范圍寬(4%～75%)的特點，氫燃料電池汽車的氫安全在當下備受關注，也是其推廣需要克服的重要問題之一。

當氫燃料電池汽車發生氫安全故障后應有合理的故障處理方式保障車輛及駕乘人員安全，設計時應根據故障的危害嚴重程度劃分不同的故障等級，匹配相應的控制策略。

為此，特嗨針對先進成熟車型的氫安全測試，對車輛故障策略進行了全面分析，形成了一整套測評體系，其成果對燃料電池汽車行業在整車氫安全、故障診斷、售后維修等方面有所啟發。

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燃料電池汽車氫安全故障等級

根據對駕乘人員和燃料電池系統的危害方向燃料電池系統的故障可以分為三類：

根據對駕乘人員和燃料電池系統的危害程度燃料電池系統的故障可以分為三級：

一級故障定義為嚴重影響燃料電池汽車的運行或對駕乘人員安全造成威脅的故障，稱為嚴重故障，這類故障需要燃料電池系統緊急停機；

二級故障指影響燃料電池系統的正常運行但不影響人員安全的故障，稱為一般故障，這類故障需要燃料電池系統受限運行；

三級故障指不影響燃料電池系統運行，短時間內可接受的故障，稱為輕微故障，這類故障僅需持續監控即可。

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燃料電池汽車氫安全測評方案

對于燃料電池系統傳感器故障和執行器故障測試可通過斷開其電源線或信號線的方法觸發故障，對于氫氣泄漏測試可通過在氫氣濃度傳感器位置釋放含有一定氫氣濃度的標準氣體來模擬燃料電池系統氫氣泄漏。觸發故障時可設計工況使燃料電池系統及整車處于不同的工作狀態，以探究不同狀態下的整車及燃料電池系統應對策略。

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燃料電池汽車氫安全測評案例

4%濃度氫氣泄漏

當車輛低速行駛、燃料電池系統保持工作狀態，機艙氫氣濃度傳感器檢測到4%濃度的氫氣泄漏時，車輛儀表發出高頻報警提示音持續提示駕駛員，同時伴有“檢查燃料電池系統，盡快安全停車”的文字顯示，在儀表左側位置出現代表FCEV故障的橙色三角標識。

車輛在檢測到氫氣4%濃度泄漏后不僅持續對駕駛員進行提示，燃料電池系統也進行了急停處理，燃料電池快速泄載，氫氣進氣壓力設定值降至默認值30kPaA不再進行氫氣供應。

【策略設計亮點】散熱風扇開始運轉，目的是對泄漏到機艙內的氫氣進行吹散稀釋，防止氫氣聚集。

燃料電池系統以及散熱風扇的一系列動作表明4%氫氣濃度泄漏在本次測試車輛的控制策略中危險等級極高，屬于對人員安全可能造成嚴重影響的故障。這種嚴重威脅人員和車輛安全的氫氣泄漏故障，若不及時應對將有爆炸的風險。

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總結

燃料電池系統在發生可能對人員安全造成嚴重影響的故障后，須發出明顯的聲光報警以引起駕駛員足夠的重視，為避免發生人員傷亡事件燃料電池系統應設置安全有效的措施。

提升燃料電池汽車氫安全水平才能更好地發揮燃料電池汽車環保、高效的優勢，推動綠色出行和可持續發展。