燃料電池汽車(FCV)作為新能源汽車中最具發(fā)展前景的方向之一，近些年受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。其中，氫氣的攜帶方式是影響FCV商業(yè)化的關(guān)鍵問題之一。經(jīng)過對多種氫能源載體的比較和考核后，大部分企業(yè)最終采取了高壓氣瓶儲氫的方式。我國關(guān)于車載氫系統(tǒng)已經(jīng)有部分標(biāo)準(zhǔn)，但是隨著儲氫技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中很多地方已經(jīng)不再適合FCV的發(fā)展。
國內(nèi)外現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對比
車載氫系統(tǒng)主要由高壓氫瓶、管閥件和加氫口等零部件組成。目前國際上已有多項(xiàng)關(guān)于車載氫系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。我國自2009年就發(fā)布了多項(xiàng)FCV車載氫系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，比SAE、GTＲ要更早、更多且種類也較為齊全。2019年，歐盟新的汽車安全框架性技術(shù)法規(guī)中，在氫能系統(tǒng)這一項(xiàng)目的技術(shù)法規(guī)上引用了中國的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T24549—2009，這意味著相關(guān)產(chǎn)品在氫能和燃料電池項(xiàng)目上，只要滿足中國的該標(biāo)準(zhǔn)，該產(chǎn)品的該項(xiàng)目即可獲得歐盟的型式批準(zhǔn)。這是中國汽車標(biāo)準(zhǔn)首次寫入以歐美為代表的國際主流汽車技術(shù)法規(guī)中，在歐盟的汽車型式批準(zhǔn)體制中成為與歐、美、日法規(guī)完全對等的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。補(bǔ)充：2020年7月21日，2020年第17號中國國家標(biāo)準(zhǔn)公告發(fā)布，《GB/T 26990-2011燃料電池電動汽車車載氫系統(tǒng)技術(shù)條件 》及《GB/T 29126-2012 燃料電池電動汽車車載氫系統(tǒng)試驗(yàn)方法》這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)有修改。具體修改內(nèi)容如下：GB/T26990-2011《燃料電池電動汽車車載氫系統(tǒng)技術(shù)條件》 國家標(biāo)準(zhǔn)第１號修改單
（1）將第１章范圍中的“本標(biāo)準(zhǔn)適用于使用壓縮氫作為燃料，在環(huán)境溫度15 ℃時(shí)，工作壓力不超過35MPa的燃料電池電動汽車”修改為“本標(biāo)準(zhǔn)適用于使用壓縮氣態(tài)氫作為燃料，在環(huán)境溫度15℃時(shí)，車載氫系統(tǒng)標(biāo)稱工作壓力不超過70MPa的燃料電池電動汽車”。
（2）將4.26中的“管路保護(hù)墊應(yīng)能抗震和消除熱脹冷縮影響，管路彎曲時(shí)，其中心線曲率半徑應(yīng)不小于管路外直徑的５倍”修改為“管路保護(hù)墊應(yīng)能抗震和消除熱脹冷縮影響。管路彎曲時(shí)，應(yīng)根據(jù)管路 彎曲變形等選用適當(dāng)?shù)闹行木€曲率半徑，并滿足安全使用要求”。
GB/T29126-2012《燃料電池電動汽車載氫系統(tǒng)試驗(yàn)方法》 國家標(biāo)準(zhǔn)第１號修改單
（1）將第１章范圍中的“本標(biāo)準(zhǔn)適用于使用壓縮氫作為燃料，環(huán)境溫度１５℃時(shí)，工作壓力不超過35MPa的燃料電池電動汽車”修改為“本標(biāo)準(zhǔn)適用于使用壓縮氣態(tài)氫作為燃料，在環(huán)境溫度15 ℃時(shí)， 車載氫系統(tǒng)標(biāo)稱工作壓力不超過７０ＭＰａ的燃料電池電動汽車”。
（2）將6.1.1.5中“對于彎曲管路，測量其中心線曲率半徑”修改為“對于彎曲管路，應(yīng)檢查管路彎曲變形是否有明顯傷痕等”。
1.1 氫安全方面
車載氫系統(tǒng)的安全方面，我國主要依據(jù)GB/T24549—2009、GB/T26990—2011和GB/T29126—2012，3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證。GB/T24549—2009主要對氫系統(tǒng)部件的安裝及防護(hù)、燃料加注、氫氣壓力保護(hù)等方面提出了要求。而GB/T26990—2011和GB/T29126—2012兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)則規(guī)定了管路設(shè)計(jì)、氫氣泄漏量檢測、壓力釋放等方面的要求。國際上主要依據(jù)ISO23273—2013、SAEJ2579—2013等標(biāo)準(zhǔn)對氫系統(tǒng)進(jìn)行檢測，其中ISO23273—2013規(guī)定了燃料電池汽車的基本要求，主要是保護(hù)車輛內(nèi)外的人員免受與氫有關(guān)的危害。而SAEJ2579—2013則較全面地規(guī)定了從燃料層級到整車層級的安全要求，如壓力/溫度要求、燃料質(zhì)量檢測、氫系統(tǒng)振動/翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)、材料的氫氣相容性等。
1.2 加氫口方面
加氫口是氫系統(tǒng)中的重要一環(huán)，我國在GB/T26779—2011等4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中均對加氫口提出了測試要求。GB/T26779—2011是我國目前針對加氫口的最主要的檢測標(biāo)準(zhǔn)，它分別對加氫口的氣密性、耐久性、環(huán)境適應(yīng)性和相容性等方面作出了規(guī)定，基本涵蓋了加氫口主要性能指標(biāo)的檢測。國外目前還沒有單獨(dú)針對加氫口制定測試標(biāo)準(zhǔn)，而在SAEJ2578—2014和SAEJ2579—2013中只對燃料加注和泄放等提出了要求。
1.3高壓氫瓶方面
高壓氫瓶是車載氫系統(tǒng)中的核心部分，目前我國使用的主流產(chǎn)品為Ⅲ型瓶（壓力35MPa）。相比于國外大量采用的Ⅳ型瓶（壓力70MPa），Ⅲ型瓶的儲氫質(zhì)量密度較低，但是安全性更高。GB/T35544—2017是我國進(jìn)行氫瓶產(chǎn)品認(rèn)證的主要標(biāo)準(zhǔn)，包括拉伸試驗(yàn)、氣密性試驗(yàn)、水壓試驗(yàn)和火燒試驗(yàn)等。全球技術(shù)法規(guī)GTR 13和聯(lián)合國法規(guī)UNR 134也對氣瓶提出了多項(xiàng)測試及要求。GTR 13中除了氣瓶外還對整車氫安全提出了要求，包括車內(nèi)的氫氣傳感器的測評、車內(nèi)的氫氣濃度的測評等。UNR 134主要內(nèi)容跟GTR 13基本一致，但沒有GTR 13的內(nèi)容多，主要差別在UNＲ134沒有包括對電動力總成的電安全、碰撞后的燃料系統(tǒng)完整性、FCV液氫儲存系統(tǒng)功能安全和環(huán)境適應(yīng)性等方面的測試。
我國未來標(biāo)準(zhǔn)展望
我國針對車載氫系統(tǒng)測評的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正在積極修訂中，針對未來氫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的修訂提出以下幾點(diǎn)建議。
2.1儲氫壓力升高
我國主要的兩個(gè)氫系統(tǒng)檢測標(biāo)準(zhǔn)GB/T26990—2011和GB/T29126—2012均明確規(guī)定了適用于35MPa氫系統(tǒng)。但隨著制造技術(shù)進(jìn)步，氫瓶、加氫口及所附閥件目前均可達(dá)到70MPa等級。采用70MPa氫系統(tǒng)，可以明顯提升燃料電池汽車的續(xù)駛里程，符合技術(shù)進(jìn)步要求，有助于燃料電池汽車的推廣應(yīng)用。目前上汽、一汽、廣汽等車企均已具備70MPa氫系統(tǒng)裝車能力。GB/T26990—2011和GB/T29126—2012第1號修改單已于2019年12月通過標(biāo)委會的技術(shù)審查，修訂GB/T24549—2009時(shí)，整車和氫系統(tǒng)部分內(nèi)容將分開，并將氫系統(tǒng)部分并入新的氫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中。修改后兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)將可作為70MPa車載氫系統(tǒng)的測試依據(jù)。
2.2去除設(shè)計(jì)限制
GB/T26990—2011和GB/T29126—2012兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)制定時(shí)，我國正處在燃料電池汽車起步階段，標(biāo)準(zhǔn)中很多條目在設(shè)計(jì)起時(shí)到了參考作用，如規(guī)定了儲氫容器附件的安裝位置距離車輛邊緣距離、管路安裝間隔、泄漏量與警告信號的級別、供氫管路彎曲規(guī)定曲率半徑等。但是，標(biāo)準(zhǔn)中過多的限制也局限了燃料電池汽車的設(shè)計(jì)空間，不利于企業(yè)在設(shè)計(jì)上不斷創(chuàng)新。因此，未來檢測標(biāo)準(zhǔn)在保證安全的前提下，應(yīng)盡可能減少設(shè)計(jì)限制，從而促進(jìn)技術(shù)發(fā)展的多樣性。
2.3環(huán)境適應(yīng)性檢測
FCV測評體系中，針對燃料電池堆及燃料電池發(fā)動機(jī)均已有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了環(huán)境適應(yīng)性的檢測內(nèi)容。而現(xiàn)行氫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中，只對氫系統(tǒng)的靜推力和動態(tài)沖擊提出了要求，其振動、翻轉(zhuǎn)、高低溫存儲及溫度沖擊等測試均未提及。在車輛實(shí)際運(yùn)行中，氫系統(tǒng)作為存儲能量的部件，其環(huán)境適應(yīng)能力尤為重要。且對比燃料電池其他部件可知，未來標(biāo)準(zhǔn)增加氫系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性檢測是十分必要的，其檢測方法可參考動力電池、燃料電池堆或燃料電池發(fā)動機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
2.4其他儲氫方式
目前我國對于車載氫系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)主要都是針對高壓氣態(tài)儲氫方式提出的，這是符合我國主流儲氫方式的。但不可否認(rèn)的是，低溫液態(tài)儲氫和金屬氫化物儲氫等方式已經(jīng)取得了一定進(jìn)展。寶馬已經(jīng)成功設(shè)計(jì)出了低溫液體儲氫概念車，豐田和現(xiàn)代也已經(jīng)推出了金屬氫化物儲氫系統(tǒng)。未來的氫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)制定中，多種多樣的儲氫模式都應(yīng)有相應(yīng)的測試方法，以滿足技術(shù)進(jìn)步的需要。
結(jié)束語
本文介紹了我國主要的車載氫系統(tǒng)測試標(biāo)準(zhǔn)，對比分析了國內(nèi)外現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的差異及現(xiàn)階段標(biāo)準(zhǔn)中的不足，提出了我國未來車載氫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中對儲氫壓力、設(shè)計(jì)限制、環(huán)境適應(yīng)性和其他儲氫方式應(yīng)作出調(diào)整的建議。