燃料電池汽車(chē)(FCV)作為新能源汽車(chē)中最具發(fā)展前景的方向之一，近些年受到國(guó)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(wèn)題之一。經(jīng)過(guò)對(duì)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?jī)?chǔ)氫的方式。我國(guó)關(guān)于車(chē)載氫系統(tǒng)已經(jīng)有部分標(biāo)準(zhǔn)，但是隨著儲(chǔ)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(guó)內(nèi)外現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比
車(chē)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(guó)際上已有多項(xiàng)關(guān)于車(chē)載氫系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。我國(guó)自2009年就發(fā)布了多項(xiàng)FCV車(chē)載氫系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，比SAE、GTＲ要更早、更多且種類(lèi)也較為齊全。2019年，歐盟新的汽車(chē)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(guó)的國(guó)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(guó)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(guó)汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)首次寫(xiě)入以歐美為代表的國(guó)際主流汽車(chē)技術(shù)法規(guī)中，在歐盟的汽車(chē)型式批準(zhǔn)體制中成為與歐、美、日法規(guī)完全對(duì)等的標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。補(bǔ)充：2020年7月21日，2020年第17號(hào)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公告發(fā)布，《GB/T 26990-2011燃料電池電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載氫系統(tǒng)技術(shù)條件 》及《GB/T 29126-2012 燃料電池電動(dòng)汽車(chē)車(chē)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(dòng)汽車(chē)車(chē)載氫系統(tǒng)技術(shù)條件》 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第１號(hào)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(guò)35MPa的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)”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(chē)載氫系統(tǒng)標(biāo)稱工作壓力不超過(guò)70MPa的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)”。
（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(dòng)汽車(chē)載氫系統(tǒng)試驗(yàn)方法》 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第１號(hào)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(guò)35MPa的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)”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(chē)載氫系統(tǒng)標(biāo)稱工作壓力不超過(guò)７０ＭＰａ的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)”。
（2）將6.1.1.5中“對(duì)于彎曲管路，測(cè)量其中心線曲率半徑”修改為“對(duì)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(chē)載氫系統(tǒng)的安全方面，我國(guó)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(duì)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(cè)、壓力釋放等方面的要求。國(guó)際上主要依據(jù)ISO23273—2013、SAEJ2579—2013等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氫系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，其中ISO23273—2013規(guī)定了燃料電池汽車(chē)的基本要求，主要是保護(hù)車(chē)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(jí)到整車(chē)層級(jí)的安全要求，如壓力/溫度要求、燃料質(zhì)量檢測(cè)、氫系統(tǒng)振動(dòng)/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(guó)在GB/T26779—2011等4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中均對(duì)加氫口提出了測(cè)試要求。GB/T26779—2011是我國(guó)目前針對(duì)加氫口的最主要的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，它分別對(duì)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(cè)。國(guó)外目前還沒(méi)有單獨(dú)針對(duì)加氫口制定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，而在SAEJ2578—2014和SAEJ2579—2013中只對(duì)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(chē)載氫系統(tǒng)中的核心部分，目前我國(guó)使用的主流產(chǎn)品為Ⅲ型瓶（壓力35MPa）。相比于國(guó)外大量采用的Ⅳ型瓶（壓力70MPa），Ⅲ型瓶的儲(chǔ)氫質(zhì)量密度較低，但是安全性更高。GB/T35544—2017是我國(guó)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(guó)法規(guī)UNR 134也對(duì)氣瓶提出了多項(xiàng)測(cè)試及要求。GTR 13中除了氣瓶外還對(duì)整車(chē)氫安全提出了要求，包括車(chē)內(nèi)的氫氣傳感器的測(cè)評(píng)、車(chē)內(nèi)的氫氣濃度的測(cè)評(píng)等。UNR 134主要內(nèi)容跟GTR 13基本一致，但沒(méi)有GTR 13的內(nèi)容多，主要差別在UNＲ134沒(méi)有包括對(duì)電動(dòng)力總成的電安全、碰撞后的燃料系統(tǒng)完整性、FCV液氫儲(chǔ)存系統(tǒng)功能安全和環(huán)境適應(yīng)性等方面的測(cè)試。
我國(guó)未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)展望
我國(guó)針對(duì)車(chē)載氫系統(tǒng)測(cè)評(píng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正在積極修訂中，針對(duì)未來(lái)氫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的修訂提出以下幾點(diǎn)建議。
2.1儲(chǔ)氫壓力升高
我國(guó)主要的兩個(gè)氫系統(tǒng)檢測(cè)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(jí)。采用70MPa氫系統(tǒng)，可以明顯提升燃料電池汽車(chē)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(chē)的推廣應(yīng)用。目前上汽、一汽、廣汽等車(chē)企均已具備70MPa氫系統(tǒng)裝車(chē)能力。GB/T26990—2011和GB/T29126—2012第1號(hào)修改單已于2019年12月通過(guò)標(biāo)委會(huì)的技術(shù)審查，修訂GB/T24549—2009時(shí)，整車(chē)和氫系統(tǒng)部分內(nèi)容將分開(kāi)，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(chē)載氫系統(tǒng)的測(cè)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(guó)正處在燃料電池汽車(chē)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(chǔ)氫容器附件的安裝位置距離車(chē)輛邊緣距離、管路安裝間隔、泄漏量與警告信號(hào)的級(jí)別、供氫管路彎曲規(guī)定曲率半徑等。但是，標(biāo)準(zhǔn)中過(guò)多的限制也局限了燃料電池汽車(chē)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(lái)檢測(cè)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(cè)
FCV測(cè)評(píng)體系中，針對(duì)燃料電池堆及燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)均已有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了環(huán)境適應(yīng)性的檢測(cè)內(nèi)容。而現(xiàn)行氫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中，只對(duì)氫系統(tǒng)的靜推力和動(dòng)態(tài)沖擊提出了要求，其振動(dòng)、翻轉(zhuǎn)、高低溫存儲(chǔ)及溫度沖擊等測(cè)試均未提及。在車(chē)輛實(shí)際運(yùn)行中，氫系統(tǒng)作為存儲(chǔ)能量的部件，其環(huán)境適應(yīng)能力尤為重要。且對(duì)比燃料電池其他部件可知，未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)增加氫系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性檢測(cè)是十分必要的，其檢測(cè)方法可參考動(dòng)力電池、燃料電池堆或燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
2.4其他儲(chǔ)氫方式
目前我國(guó)對(duì)于車(chē)載氫系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)主要都是針對(duì)高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫方式提出的，這是符合我國(guó)主流儲(chǔ)氫方式的。但不可否認(rèn)的是，低溫液態(tài)儲(chǔ)氫和金屬氫化物儲(chǔ)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(chǔ)氫概念車(chē)，豐田和現(xiàn)代也已經(jīng)推出了金屬氫化物儲(chǔ)氫系統(tǒng)。未來(lái)的氫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)制定中，多種多樣的儲(chǔ)氫模式都應(yīng)有相應(yīng)的測(cè)試方法，以滿足技術(shù)進(jìn)步的需要。
結(jié)束語(yǔ)
本文介紹了我國(guó)主要的車(chē)載氫系統(tǒng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比分析了國(guó)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(guó)未來(lái)車(chē)載氫系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)儲(chǔ)氫壓力、設(shè)計(jì)限制、環(huán)境適應(yīng)性和其他儲(chǔ)氫方式應(yīng)作出調(diào)整的建議。