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上汽大通EUNIQ 7、东风e-H2接连通过氢能乘用车碰撞测试

时间:  2020-11-23 18:11   来源:  氢云链    作者:  网络转载

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随着燃料电池汽车产业快速发展,35MPa已经逐渐不能满足实际需求。随着70MPa三型瓶国标和四型瓶团标的发布,搭载70MPa储氢罐客车整车的面世,可以预见,70MPa的应用不日将推广到燃料电池各大领域。于此同时,70MPa方面的材料、装备、部件和整车的检测体系却仍旧缺位,国内需要加快建设相关检测能力。

日前,国家汽车质量监督检验中心(襄阳)、襄阳达安汽车检测中心有限公司(以下简称“达安中心”)在汽车碰撞试验室圆满完成70Mpa氢燃料电池汽车碰撞试验,标志着达安中心正式建成了70MPa氢燃料电池汽车碰撞检测能力,这是国内首次采用外部数据采集器独立检测氢系统完整性,也是国内检测机构首次公开氢燃料电池汽车碰撞实验。另外,通过碰撞试验所验证的检测方法和能力,积累的检测经验可有效推动相关企标和国标的制修订,而且有助于进口燃料电池汽车的检测。

上汽大通EUNIQ 7、东风e-H2接连通过氢能乘用车碰撞测试
70MPa氢燃料电池汽车

上汽大通EUNIQ 7、东风e-H2接连通过氢能乘用车碰撞测试
 碰撞测试现场

本次碰撞测试共完成了正面偏置碰撞试验、侧面碰撞试验,对乘员保护、碰撞后电安全都依据相应标准进行了检测,特别地,完成了氢燃料电池汽车储氢系统温度检测、压力采集、瓶阀开启闭检测、密闭空间气体浓度检测,气体泄漏量自动计算,从而全面完成碰撞后氢系统的完整性的检测。

相对于FCEV、加氢站及相关产业的快速发展,我国对氢能利用安全技术的系统性研究相对匮乏,落后于产业发展的现实需求,尚不具备支撑产业健康快速发展的能力。一是我国氢能安全技术研究基础薄弱,氢能安全技术研究主要集中在氢燃料电池安全、氢行为、涉氢设备的材料相容性等基础领域,涉氢设备、材料和部件的安全可靠性测试方法和检测认证手段缺乏,燃料电池安全、整车安全、储氢罐安全研究不能包括实际应用过程的所有事故场景,加氢站安全技术研究接近空白。二是我国已建立的车用氢能安全法规标准缺少科学性和完整性。

1、从标准、数据采集到安全防护,“氢”碰有何不同?

氢燃料电池汽车以氢气为燃料,氢气与生俱来的易燃易爆特性决定了氢燃料电池汽车在碰撞安全性方面比传统汽车有更高要求。

进行本次碰撞试验的车型是东风汽车集团有限公司全新自主开发的一款70MPa燃料电池乘用车车型。

上汽大通EUNIQ 7、东风e-H2接连通过氢能乘用车碰撞测试
东风氢燃料电池汽车

氢燃料电池汽车碰撞试验既包含了传统燃油汽车和电动汽车的试验考察内容,即乘员保护和电安全,又具有燃料电池汽车特有的考察内容,即氢燃料电池系统碰撞后的完整性。为了达到试验相关诉求,应对碰撞过程中的潜在风险,准确记录各项相关数据,达安中心各相关专业部门在试验前期在标准研究、结构安全、氢安全以及高压电安全等方面进行了大量的准备工作。

首先是确定氢系统检测的试验依据UN R134《关于氢燃料电池车辆安全性能认证的统一规定》。目前,国内尚未推出氢燃料电池汽车的碰撞标准,也没有相应的检测方法,但早在2019年1月,达安中心就开始翻译GTR 13、SAE J2578-2014、UN R134三项国外标准,并对三项标准中的碰撞试验部分进行了详细对比分析。同时着手对国外燃料电池汽车生产企业展开调研,与国内检测中心进行多次交流,最终确定检测依据UN R134《关于氢燃料电池车辆安全性能认证的统一规定》。根据该标准要求,氢燃料电池汽车碰撞试验需要考察车辆能否达成以下要求:燃料泄漏方面,要求碰撞后△t(通常为60min)时间内,储氢系统氢气平均泄漏速率不超过 118NL/min;密闭空间浓度限值方面,碰撞后的氢燃料泄漏不应使乘客舱、行李舱内的氢气浓度超过4%(体积浓度),或气瓶的主阀门在碰撞后5秒内关闭,并确认储氢系统无泄漏;氢气瓶移动方面,试验后至少有一个连接点保持与车身连接。

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测试数据收集

在前期准备阶段,达安中心与东风公司技术中心进行了大量沟通,研究氢燃料电池汽车结构、瓶阀机构以及温度压力传感器特性及其针脚定义,并且对安装于瓶阀内部的温度传感器和安装于高压管路上的压力传感器进行了标定,获得了校准证书,并要求厂家将标定后的设备进行装车。

在试验气体方面,采用氦气替代氢气进行试验。考虑到试验车辆的储氢系统在碰撞试验时需加压至70Mpa左右,而氢气的爆炸极限仅有4%,即使碰撞后少量气体泄露,也可能导致起火或者爆炸。基于此,达安中心采用与氢气质量最接近的惰性气体氦气替代氢气进行试验。而70MPa氦气加注需要专业加压设备才能满足70Mpa超高压气体加注,为此,达安中心专门配备了相应的加压装置、氦气浓度检测仪等,相关试验人员也考取了压力容器操作证书,以保证试验顺利进行。

上汽大通EUNIQ 7、东风e-H2接连通过氢能乘用车碰撞测试
安装测试数据设备

在试验数据采集方面,除了常规碰撞试验中的假人和电安全数据采集系统,达安中心还在此次试验中配备了氢燃料电池系统专用的数据采集系统,以监测气瓶的压力、温度、瓶阀开关信号及乘员舱内不同位置的氦气浓度等信息。

在安全防护方面,由于氢燃料电池汽车碰撞试验的风险等级比其他碰撞试验高,达安中心在试验前后进行了更为完善的防护工作。一方面,试验车辆装备的气体压力为70Mpa,如果碰撞中或碰撞后大量泄漏,可能造成人员窒息;另一方面,车辆底部装有标称电压为350V的锂电池,试验后可能会引起高压触电风险。为了在达到试验要求的同时保障现场安全,达安中心在试验区域提前安装大功率排风扇,用于快速吹散泄露的气体。碰撞后,试验人员一一查看瓶阀开闭的电信号确定阀体关闭、通过便携式浓度检测仪确定无大量气体泄漏、通过测量电压、绝缘电阻等确定车辆电安全状态、试验后观察1h后确认无气体泄漏后,再进行后续设备的拆卸工作等,保证试验全程安全。

2、全方位被动安全检测,不再“谈氢色变”

通过本次不同于传统汽车的碰撞试验,一方面检验了该氢燃料电池车型前期设计开发的成效;另一方面,检测中心由此积累了包括前期准备、数据采集及安全防护等在内的一系列氢燃料电池汽车碰撞试验经验,通过此次碰撞试验所验证的检测方法和能力,积累的检测经验可有效推动相关企标和国标的制修订,也可以作为为其他企业提供服务的参考。

在当前相关政策推动下,氢燃料电池汽车发展进入快车道,头部车企纷纷入局,展开氢燃料电池汽车研发、应用等工作,而碰撞试验是氢燃料汽车公告、研发中极其重要的环节,是保护消费者生命安全的重要保障。

3、国内外其他70MPa检测经验

达安中心本次检测并非国内首次氢燃料电池汽车碰撞试验。在今年9月初,上汽也曾对旗下MAXUS EUNIQ 7进行了一个正面碰撞试验并公布了实验结果。据了解,这是国内车企首次公布燃料电池汽车碰撞试验,显示了国产燃料电池汽车安全防护方面的能力。

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上汽大通MAXUS EUNIQ 7碰撞试验

在国外,丰田Mirai公布了多个燃料电池汽车和储氢罐的安全实验视频,为氢燃料电池汽车安全方面的宣传起到了巨大的推动作用。

韩国现代的NEXO更是在IIHS的测试中获最高等级“顶级安全车+ (2019 Top Safety Pick +)”评价,成为第一款获得IIHS最高等级安全奖项的燃料电池汽车,同时也是IIHS测试的首款氢燃料电池汽车。

奔驰的GLC-FC也曾进行过内部的碰撞测试,结论是“完全可以与传统燃油汽车媲美”。

通过多款燃料电池汽车的碰撞测试案例可以认识到,燃料电池汽车即使在发生碰撞的情况下与传统燃油汽车一样安全。一直以来,“标准检测体系不完善”被认为是国内氢能与燃料电池产业急需弥补的短板,检测机构进行碰撞试验,对比车企内部的碰撞试验更具说服力,有利于加快推进国内燃料电池汽车碰撞相关安全法规标准体系的建立,使燃料电池汽车碰撞安全有据可依。
 

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