燃料电池汽车氢气安全系统介绍

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1、燃料电池汽车氢气安全系统介绍冷宏祥赵斌良(上海捷能汽车技术有限公司，上海201804)【摘要】根据燃料电池汽车储氢和供氢系统在整车行驶和停放时的实际工作环境和状态，考虑储供氢系统在行驶和停放过程中可能出现的各种事故情况，参考车用储氢装置的现行标准，针对储供氢系统在整车上的布置情况，设计了一个不同安全等级，多层次监控的氢气安全系统。该系统已在世博燃料电池车上使用，运行正常。【Abstract】Thearticleintroducesahydrogensafetysystemwithdifferentsafetylevel

2、sandlev．elsofsupervision．Thesafetysystemisdesignedaccordingtotheactualoperationenvironmentandsta—tusofhydrogentankandhydrogenlineoffuelcellvehicleandallkindsofpossiblefaultswhentheve—hicleisrunningandstopped，andbasedoncurrentsafetystandardsandpackageofhydrogenta

3、nkandhydrogenlineinthevehicle．【主题词】燃料电池汽车氢气管理系统目前全球各种清洁能源汽车得到了广泛的发信号输入展，出现了各种以氢燃料电池为动力的燃料电池泄俩口IJII1泄Ⅲ空!￡管目lI1控制输出加氨汽车。然而，氢气燃点低，容易爆炸，所以设计一开关个安全可靠的氢气安全系统是非常必要的。球阀丫．5霪智草苘阀l蜇]黼螽1氢系统安全方案瓶I氢瓶1．1储供氢系统组成图1功能框图燃料电池轿车的储氢系统主要由一个带氢瓶之外，该系统另外还包括HP1、HT1、V1、V2、HP2压力传感器HP1、氢瓶电磁阀

4、V1和氢瓶温度传感及氢气泄漏传感器(HL1、HL2、HL3，HIA)。氢管器HT1的储氢瓶，加氢管道、泄压管道、供氢管道、理系统在工作过程中，HMU时刻监控氢瓶及氢管供氢电磁阀V2、氢管路压力传感器HP2和加氢开路安全、氢气泄漏状态及整车安全运行状态，只要关组成。具体构成详见图1。出现异常，随时主动关闭供氢系统，保证燃料电池1．2氢安全系统车辆安全。从整个氢气安全系统中，氢气使用安全分两个大的层面：一是由氢管路、泄压球阀和排空管构成的被动安全系统，一旦管道内氢气超过一定的2储氢系统安全压力，泻压球阀将自动打开，通过排空

5、管将氢气排到空气中；另一个是由氢气管理单元(HMU)为主储氢系统包含氢瓶和氢管路两部分，为了保构成的氢气安全主动监控系统，除了HMU控制器证安全，HMU需要检测氢瓶内压力和温度，也需收稿日期：2010—04—13上海汽车2010．06·21·要检测氢管路的压力。氢管路在乘员舱的下面。基于燃料电池车的储氢氢瓶及氢管路内压力是氢瓶安全状态的一个系统布置，在前舱、乘员舱、后舱和排气管上各装重要指标。HMU每100ms采样1次氢瓶和氢管路了一个氢气泄漏检测传感器，分别是HL1、HL2、压力，根据最近连续6次采样的结果采用去极值

6、HL3和HIA。其布置详见图2。求平均值法计算出有效压力值。计算公式如下：P采样平均=[(P采样1+P采样2+P采样3+—P采样4+P采样5+P采样6)一尸最大一P最小]／4其中：P最大是指最新6次采样的最大值；P最小是指最新6次采样的最小值。同样，氢瓶内温度也是氢瓶安全状态的一个重要指标。与压力检测相似，HMU每100ms采样一次温度，根据最近连续6次采样的结果采用去图2氢泄漏传感器分布图极值求平均值法计算出有效温度值。计算公式如下：从图2中氢气泄漏传感器的分布情况可以看样平均=[(采样l+样2+样3+样4+出，传感

7、器的布置是按照氢气管路分布来布置的，样5+样6)一大一小]／4这样基本解决了对整车氢气泄漏监控的要求。其中：大是指最新6次采样的最大值；小尾排氢泄漏传感器HIA主要检测燃料电池堆是指最新6次采样的最小值。排出混合气体中氢气浓度。通过氢气泄漏传感器在获取下一个有效值时HMU将重新采样6可以检测出在燃料电池车乘员舱、前舱和后舱是个新值，再采用上面的公式得到一个新有效值。否有氢气泄漏，而氢气泄漏传感器实际上是检测储氢系统安全包含3方面的内容：一是加氢某一点氢气聚集的浓度，因此燃料电池车中的氢时当HMU检测到储氢系统压力超过3

8、5MPa或低气泄漏传感器又称为氢气浓度传感器。在车辆行于5MPa时，HMU将向VMS(VehicleManagement驶过程中，HMU将每隔100ms采样一次4个传感System)发送氢瓶压力高或氢瓶压力低的提示信器的值，并将每个传感器的最新采样得到的6个息，当检测到储氢系统压力超过36MPa或低于值去除最大值和最小值，然后再将