开车出去,安全永远排在第一位,模拟事故撞击场景的专业碰撞测试已屡见不鲜。但在近年来发展迅猛的氢能源汽车领域,之前没有过任何测试。

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。

氢燃料电池汽车使用的氢气浓度比为99.99%,远高于遇明火爆炸的4.0-75.6%浓度比,如果遇到来自外界的明火燃烧,系统会自动关闭多级阀体。当车载检测系统侦测到储氢罐或管路出现氢燃料泄漏,控制系统会即刻关闭氢气输出,避免与氧气混合,确保不会自燃储氢罐本身也有着很高的强度,以丰田Mirai为例,储气罐由三层结构组成,最内层材料是高强度聚合物,中层是强化碳纤维和高强度聚合物的混合材料,外层是玻璃纤维和高强度聚合物的混合材料,静止状态下不会由罐壁泄露氢气,即使受到枪击被贯穿之后也能保持瓶体结构,使氢气泻出而不爆炸;在车辆着火的时候,一个叫易熔塞的阀门会受热熔化,强制性地按照一定速度排出氢气。因此有业内人士提出,在极端汽车碰撞冲击情况下,可以通过监控关键部件加速度等指标,通过系统确认发生碰撞之后开启泄压阀释放氢气、降低气罐压力来避免爆炸。目前来看,实现量产的氢燃料电池安全技术成熟,使用安全有保障。丰田mirai工程师在访谈中甚至公开保证,丰田氢燃料电池汽车在时速80公里碰撞,气罐绝对不会爆炸。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。