车载氢系统是指从氢气加注口至燃料电池进口,与氢气加注、储存、输送、供给和控制有关的装置,如图17-15所示。
图17-15中,主关断阀是一种用来关断从储氢容器向该阀下游供应氢气的阀;储氢容器单向阀是储氢容器主阀中的一种用来防止氢气从储氢容器倒流回其加注口的阀;压力调节器是将氢系统压力控制在设计值范围内的阀;压力释放阀是当减压阀下游管路中压力反常增高时,通过排气而控制其压力在正常范围的阀。
1.一般要求①车载氢系统应符合GB/T 24549《燃料电池电动汽车安全要求》的规定,且车载氢系统及其装置的安装应能在正常使用条件下,能安全、可靠地运行。
②氢系统应最大限度减少高压管路连接点的数量,保证管路连接点施工方便、密封良好、易于检查和维修。
③氢系统中与氢接触的材料应与氢兼容,并应充分考虑氢脆现象对设计使
用寿命的影响。
④储氢容器组布置应保证车辆在空载、满载状态下的载荷分布符合规定。
⑤氢系统中使用的部件、元件、材料等,如储氢容器、压力调节阀、主关断阀、压力释放阀、压力释放装置、密封件及管路等应是符合相关标准的合格产品。
⑥主关断阀、储氢容器单向阀和压力释放装置应集成在一起,装载在储氢容器的端头。主关断阀的操作应采用电动方式,并应在驾驶员易于操作的部位当断电时应处于自动关闭状态。
⑦应有过流保护装置或其他装置,当由检测储氢容器或管道内压力的装置检测到压力反常降低或流量反常增大时,能自动关断来自储氢容器内的氢气供应;如果采用过流保护阀,应安装在主关断阀上或靠近主关断阀⑧每个储氢容器的进口管路上都应装手动关断阀或其他装置,在加氢、排氢或维修时,可用来单独地隔断各个储氢容器。
2.储氢容器和管路①不允许采用更换储氢容器的方式为车辆加注氢气。
②氢系统管路安装位置及走向要避开热源以及电器、蓄电池等可能产生电弧的地方,至少应有200mm的距离。尤其是管路接头不能位于密闭的空间内。
高压管路及部件可能产生静电的地方要可靠接地,或其他控制氢泄漏及浓度的措施,即便在产生静电的地方,也不会发生安全问题。
③储氢容器和管路一般不应装在乘客舱、行李舱或其他通风不良的地方;
但如果不可避免要安装在行李舱或其他通风不良的地方时,应设计通风管路或其他措施,将可能泄漏的氢气及时排出。
④储氢容器和管路等应安装牢固,紧固带与储氢容器之间应有缓冲保护垫,以防行车时发生位移和损坏。当储氢容器按照标称工作压力充满氢气时,固定在储氢容器上的零件,应能承受车辆加速或制动时的冲击,而不发生松动现象。有可能发生损坏的部位应采取覆盖物加以保护。储氢容器紧固螺栓应有放松装置,紧固力矩符合设计要求。储氢容器安装紧固后,在上、下、前、后、左、右六个方向上应能承受8g的冲击力,保证储氢容器与固定座不损坏,相对位移不超过13mm。
⑤支撑和固定管路的金属零件不应直接与管路接触,但管路与支撑和固定件直接焊合或使用焊料连接的情况例外。
⑥刚性管路布置合理、排列整齐,不得与相邻部件碰撞和摩擦;管路保护垫应能抗震和消除热膨胀冷缩影响,管路弯曲时,其中心线曲率半径应不小于管路外直径的5倍。两端固定的管路在其中间应有适当的弯曲,支撑点的间隔应不大于1m。
⑦刚性管路及附件的安装位置,应距车辆的边缘至少有100mm的距离。否则,应增加保护措施。
⑧对可能受排气管、消音器等热源影响的储氢容器、管道等应有适当的热绝缘保护。要充分考虑使用环境对储氢容器可能造成的伤害,需要对储氢容器组加装防护装置。直接暴露在阳光下的储氢容器应有必要的覆盖物或遮阳棚。
⑨当车辆发生碰撞时,主关断阀应根据设计的碰撞级别,立即(自动)关闭,切断向管路的燃料供应。
3.氢气泄漏及检测①氢气泄漏量。对一辆标准乘用车进行氢气泄漏量、渗漏量评估时,需要将其限制在一个封闭的空间内,增压至100%的标称工作压力,确保氢气的渗透和泄漏量在稳态条件下不超过0.15L/min(标准状况)。
②在安装氢系统的封闭或半封闭的空间上方的适当位置,至少安装一个氢泄漏探测器,能实时检测氢气的泄漏量,并将信号传递给氢气泄漏警告装置。
③在驾驶员容易识别的部位安裝氢气泄漏警告装置;该裝置能根据氢气泄漏量的大小发出不同的警告信号。泄漏量与警告信号的级别由制造商根据车辆的使用环境和要求决定。一般情况下,在泄漏量较小时,即空气中氢气体积含量≥2%时,发出一般警告信号;在氢气泄漏量较大时,即空气中氢气体积含量≥4%时,立即发出严重警告信号,并立即关断氢供应;但如果车辆装有多个氢系统,允许仅关断有氢泄漏部分的氢供应。
④当氢泄漏探测器发生短路、断路等故障时,应能对驾驶员发岀故障报警信号。
4.加氢口①加氢口应符合GB/T26779《燃料电池电动汽车加氢口》的规定②加氢口的安装位置和高度要考虑安全防护要求并且方便加气操作。
③加氢口不应位于乘客舱、行李舱和通风不良的地方。
④加氢口距暴露的电气端子、电气开关和点火源至少应有200mm的距离。
5.压力释放装置和氢气的排放(1)压力释放装置为防止调节器下游压力异常升高,允许采用通过压力释放阀排出氢气,或关断压力调节器上游的氢气供应。
(2)氢气的排放当压力释放阀排放氢气时,排放气体流动的方位、方向应远离人、电源、火源。放气装置应尽可能安装在汽车的高处,且应防止排出的氢气对人员造成危害,避免流向暴露的电气端子、电气开关器件或点火源等部件。
所有压力释放装置排气时都应遵循的原则:不应直接排到乘客舱和后备厢;
不应排向车轮所在的空间;不应排向露出的电气端子、电气开关器件及其他点火
源;不应排向其他氢气容器;不应朝本车辆正前方排放。
6.压力表和氢气剩余量指示表驾驶员易于观察的地方,应装有指示储氢容器氢气压力的压力表,或指示氢气剩余量的仪表。
