燃料电池汽车氢安全与故障处理策略研究

氢燃料电池汽车以氢气作为燃料，氢气具有无色无味、气体分子小易泄漏、爆炸浓度范围宽(4%～75%)的特点，氢燃料电池汽车的氢安全在当下备受关注，也是其推广需要克服的重要问题之一。

当氢燃料电池汽车发生氢安全故障后应有合理的故障处理方式保障车辆及驾乘人员安全，设计时应根据故障的危害严重程度划分不同的故障等级，匹配相应的控制策略。

为此，特嗨针对先进成熟车型的氢安全测试，对车辆故障策略进行了全面分析，形成了一整套测评体系，其成果对燃料电池汽车行业在整车氢安全、故障诊断、售后维修等方面有所启发。

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燃料电池汽车氢安全故障等级

根据对驾乘人员和燃料电池系统的危害方向燃料电池系统的故障可以分为三类：

根据对驾乘人员和燃料电池系统的危害程度燃料电池系统的故障可以分为三级：

一级故障定义为严重影响燃料电池汽车的运行或对驾乘人员安全造成威胁的故障，称为严重故障，这类故障需要燃料电池系统紧急停机；

二级故障指影响燃料电池系统的正常运行但不影响人员安全的故障，称为一般故障，这类故障需要燃料电池系统受限运行；

三级故障指不影响燃料电池系统运行，短时间内可接受的故障，称为轻微故障，这类故障仅需持续监控即可。

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燃料电池汽车氢安全测评方案

对于燃料电池系统传感器故障和执行器故障测试可通过断开其电源线或信号线的方法触发故障，对于氢气泄漏测试可通过在氢气浓度传感器位置释放含有一定氢气浓度的标准气体来模拟燃料电池系统氢气泄漏。触发故障时可设计工况使燃料电池系统及整车处于不同的工作状态，以探究不同状态下的整车及燃料电池系统应对策略。

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燃料电池汽车氢安全测评案例

4%浓度氢气泄漏

当车辆低速行驶、燃料电池系统保持工作状态，机舱氢气浓度传感器检测到4%浓度的氢气泄漏时，车辆仪表发出高频报警提示音持续提示驾驶员，同时伴有“检查燃料电池系统，尽快安全停车”的文字显示，在仪表左侧位置出现代表FCEV故障的橙色三角标识。

车辆在检测到氢气4%浓度泄漏后不仅持续对驾驶员进行提示，燃料电池系统也进行了急停处理，燃料电池快速泄载，氢气进气压力设定值降至默认值30kPaA不再进行氢气供应。

【策略设计亮点】散热风扇开始运转，目的是对泄漏到机舱内的氢气进行吹散稀释，防止氢气聚集。

燃料电池系统以及散热风扇的一系列动作表明4%氢气浓度泄漏在本次测试车辆的控制策略中危险等级极高，属于对人员安全可能造成严重影响的故障。这种严重威胁人员和车辆安全的氢气泄漏故障，若不及时应对将有爆炸的风险。

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总结

燃料电池系统在发生可能对人员安全造成严重影响的故障后，须发出明显的声光报警以引起驾驶员足够的重视，为避免发生人员伤亡事件燃料电池系统应设置安全有效的措施。

提升燃料电池汽车氢安全水平才能更好地发挥燃料电池汽车环保、高效的优势，推动绿色出行和可持续发展。