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    重磅!上汽大通EUNIQ 7、東風e-H2接連通過氫能乘用車碰撞測試

    隨著燃料電池汽車產業快速發展,35MPa已經逐漸不能滿足實際需求。隨著70MPa三型瓶國標和四型瓶團標的發布,搭載70MPa儲氫罐客車整車的面世,可以預見,70MPa的應用不日將推廣到燃料電池各大領域。于此同時,70MPa方面的材料、裝備、部件和整車的檢測體系卻仍舊缺位,國內需要加快建設相關檢測能力。

    圖1 福田歐輝搭載70MPa儲氫罐客車

    日前,國家汽車質量監督檢驗中心(襄陽)、襄陽達安汽車檢測中心有限公司(以下簡稱“達安中心”)在汽車碰撞試驗室圓滿完成70Mpa氫燃料電池汽車碰撞試驗,標志著達安中心正式建成了70MPa氫燃料電池汽車碰撞檢測能力,這是國內首次采用外部數據采集器獨立檢測氫系統完整性,也是國內檢測機構首次公開氫燃料電池汽車碰撞實驗。另外,通過碰撞試驗所驗證的檢測方法和能力,積累的檢測經驗可有效推動相關企標和國標的制修訂,而且有助于進口燃料電池汽車的檢測。

    圖2 70MPa氫燃料電池汽車

    圖3 碰撞測試現場

    本次碰撞測試共完成了正面偏置碰撞試驗、側面碰撞試驗,對乘員保護、碰撞后電安全都依據相應標準進行了檢測,特別地,完成了氫燃料電池汽車儲氫系統溫度檢測、壓力采集、瓶閥開啟閉檢測、密閉空間氣體濃度檢測,氣體泄漏量自動計算,從而全面完成碰撞后氫系統的完整性的檢測。

    相對于FCEV、加氫站及相關產業的快速發展,我國對氫能利用安全技術的系統性研究相對匱乏,落后于產業發展的現實需求,尚不具備支撐產業健康快速發展的能力。一是我國氫能安全技術研究基礎薄弱,氫能安全技術研究主要集中在氫燃料電池安全、氫行為、涉氫設備的材料相容性等基礎領域,涉氫設備、材料和部件的安全可靠性測試方法和檢測認證手段缺乏,燃料電池安全、整車安全、儲氫罐安全研究不能包括實際應用過程的所有事故場景,加氫站安全技術研究接近空白。二是我國已建立的車用氫能安全法規標準缺少科學性和完整性。

    1、從標準、數據采集到安全防護,“氫”碰有何不同?

    氫燃料電池汽車以氫氣為燃料,氫氣與生俱來的易燃易爆特性決定了氫燃料電池汽車在碰撞安全性方面比傳統汽車有更高要求。

    進行本次碰撞試驗的車型是東風汽車集團有限公司全新自主開發的一款70MPa燃料電池乘用車車型。

    圖4 東風氫燃料電池汽車

    氫燃料電池汽車碰撞試驗既包含了傳統燃油汽車和電動汽車的試驗考察內容,即乘員保護和電安全,又具有燃料電池汽車特有的考察內容,即氫燃料電池系統碰撞后的完整性。為了達到試驗相關訴求,應對碰撞過程中的潛在風險,準確記錄各項相關數據,達安中心各相關專業部門在試驗前期在標準研究、結構安全、氫安全以及高壓電安全等方面進行了大量的準備工作。

    首先是確定氫系統檢測的試驗依據UN R134《關于氫燃料電池車輛安全性能認證的統一規定》。目前,國內尚未推出氫燃料電池汽車的碰撞標準,也沒有相應的檢測方法,但早在2019年1月,達安中心就開始翻譯GTR 13、SAE J2578-2014、UN R134三項國外標準,并對三項標準中的碰撞試驗部分進行了詳細對比分析。同時著手對國外燃料電池汽車生產企業展開調研,與國內檢測中心進行多次交流,最終確定檢測依據UN R134《關于氫燃料電池車輛安全性能認證的統一規定》。根據該標準要求,氫燃料電池汽車碰撞試驗需要考察車輛能否達成以下要求:燃料泄漏方面,要求碰撞后△t(通常為60min)時間內,儲氫系統氫氣平均泄漏速率不超過 118NL/min;密閉空間濃度限值方面,碰撞后的氫燃料泄漏不應使乘客艙、行李艙內的氫氣濃度超過4%(體積濃度),或氣瓶的主閥門在碰撞后5秒內關閉,并確認儲氫系統無泄漏;氫氣瓶移動方面,試驗后至少有一個連接點保持與車身連接。

    圖5 測試數據收集

    在前期準備階段,達安中心與東風公司技術中心進行了大量溝通,研究氫燃料電池汽車結構、瓶閥機構以及溫度壓力傳感器特性及其針腳定義,并且對安裝于瓶閥內部的溫度傳感器和安裝于高壓管路上的壓力傳感器進行了標定,獲得了校準證書,并要求廠家將標定后的設備進行裝車。

    在試驗氣體方面,采用氦氣替代氫氣進行試驗??紤]到試驗車輛的儲氫系統在碰撞試驗時需加壓至70Mpa左右,而氫氣的爆炸極限僅有4%,即使碰撞后少量氣體泄露,也可能導致起火或者爆炸?;诖?,達安中心采用與氫氣質量最接近的惰性氣體氦氣替代氫氣進行試驗。而70MPa氦氣加注需要專業加壓設備才能滿足70Mpa超高壓氣體加注,為此,達安中心專門配備了相應的加壓裝置、氦氣濃度檢測儀等,相關試驗人員也考取了壓力容器操作證書,以保證試驗順利進行。

    圖5 安裝測試數據設備

    在試驗數據采集方面,除了常規碰撞試驗中的假人和電安全數據采集系統,達安中心還在此次試驗中配備了氫燃料電池系統專用的數據采集系統,以監測氣瓶的壓力、溫度、瓶閥開關信號及乘員艙內不同位置的氦氣濃度等信息。

    在安全防護方面,由于氫燃料電池汽車碰撞試驗的風險等級比其他碰撞試驗高,達安中心在試驗前后進行了更為完善的防護工作。一方面,試驗車輛裝備的氣體壓力為70Mpa,如果碰撞中或碰撞后大量泄漏,可能造成人員窒息;另一方面,車輛底部裝有標稱電壓為350V的鋰電池,試驗后可能會引起高壓觸電風險。為了在達到試驗要求的同時保障現場安全,達安中心在試驗區域提前安裝大功率排風扇,用于快速吹散泄露的氣體。碰撞后,試驗人員一一查看瓶閥開閉的電信號確定閥體關閉、通過便攜式濃度檢測儀確定無大量氣體泄漏、通過測量電壓、絕緣電阻等確定車輛電安全狀態、試驗后觀察1h后確認無氣體泄漏后,再進行后續設備的拆卸工作等,保證試驗全程安全。

    2、全方位被動安全檢測,不再“談氫色變”

    通過本次不同于傳統汽車的碰撞試驗,一方面檢驗了該氫燃料電池車型前期設計開發的成效;另一方面,檢測中心由此積累了包括前期準備、數據采集及安全防護等在內的一系列氫燃料電池汽車碰撞試驗經驗,通過此次碰撞試驗所驗證的檢測方法和能力,積累的檢測經驗可有效推動相關企標和國標的制修訂,也可以作為為其他企業提供服務的參考。

    在當前相關政策推動下,氫燃料電池汽車發展進入快車道,頭部車企紛紛入局,展開氫燃料電池汽車研發、應用等工作,而碰撞試驗是氫燃料汽車公告、研發中極其重要的環節,是保護消費者生命安全的重要保障。

    3、國內外其他70MPa檢測經驗

    達安中心本次檢測并非國內首次氫燃料電池汽車碰撞試驗。在今年9月初,上汽也曾對旗下MAXUS EUNIQ 7進行了一個正面碰撞試驗并公布了實驗結果,詳細請閱讀《氫能安全大于天!國內氫燃料電池乘用車“首碰”收官》;氫云鏈了解到,這是國內車企首次公布燃料電池汽車碰撞試驗,顯示了國產燃料電池汽車安全防護方面的能力。

    圖6 上汽大通MAXUS EUNIQ 7碰撞試驗

    韓國現代的NEXO更是在IIHS的測試中獲最高等級“頂級安全車+ (2019 Top Safety Pick +)”評價,成為第一款獲得IIHS最高等級安全獎項的燃料電池汽車,同時也是IIHS測試的首款氫燃料電池汽車。

    奔馳的GLC-FC也曾進行過內部的碰撞測試,結論是“完全可以與傳統燃油汽車媲美”。

    通過多款燃料電池汽車的碰撞測試案例可以認識到,燃料電池汽車即使在發生碰撞的情況下與傳統燃油汽車一樣安全。一直以來,“標準檢測體系不完善”被認為是國內氫能與燃料電池產業急需彌補的短板,檢測機構進行碰撞試驗,對比車企內部的碰撞試驗更具說服力,有利于加快推進國內燃料電池汽車碰撞相關安全法規標準體系的建立,使燃料電池汽車碰撞安全有據可依。


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