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文档简介
《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》
(征求意见稿)
编制说明
一、工作简况
(一)任务来源
2022年11月22日,全国汽车标准化委员会下达了《燃料电池电动汽车车载氢系统在
线监测技术规范》标准制定计划,计划号2022-1231T-QC。
(二)背景及必要性
当前全球范围正兴起氢能经济和氢能社会的发展热潮,主要发达国家纷纷出台氢能规划
和产业政策。作为我国汽车工业的重要发展战略,氢燃料电池汽车预期将成为新能源汽车深
度脱碳的最佳技术路线。车载高压储氢系统作为燃料电池汽车的油箱,其安全可靠性直接威
胁司乘人员的生命安全,一旦发生车载氢系统安全失效,极易发生火灾或燃爆等重大安全事
故,对生命和财产安全造成严重威胁。为降低燃料电池汽车氢安全事故风险与危害,在车载
氢系统上部署在线监测系统是保障燃料电池电动汽车用氢安全的重要手段。
尽管目前行业内已对高压储氢瓶安全技术开展了广泛地研究,并针对储氢瓶进行了安全
设计和安装了安全设施,但目前的氢系统安全防护措施均面向燃料电池汽车启动状态,未考
虑车辆带氢运输或集中停放等场景车辆未启动状态下车载储氢系统安全监测及风险防控问
题。随着5大燃料电池汽车示范应用城市群获批建设,我国燃料电池汽车产业进入示范应用
阶段。2022年3月,国家两部委联合发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年),规
划明确“安全是氢能产业高质量发展的第一要素”,强调要“建立健全氢能安全监管制度和
标准规范,强化对氢能制、储、输、加、用等全产业链重大安全风险的预防和管控,提升全
过程安全管理水平,确保氢能利用安全可控”。目前国内外缺少统一的车载氢系统在线监测
标准规范,研究制定覆盖车辆未启动状态下车载氢系统在线监测相关标准对支撑我国建立建
成基于安全储氢的氢能车快速输配体系、保障燃料电池汽车大规模产业化安全应用、推动行
业高质量发展具有重要意义。
(三)主要工作过程
1、主要工作概述
自2022年7月成立燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术研究小组以来,起草组
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《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
进行大量的研究工作,通过线上线下技术研讨、产业调研和试验验证等多种形式,形成燃料
电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范标准草案。从2022年9月至2023年2月,根据
标准验证大纲开展了标准验证试验。
2023年4月13日在陕西西安召开《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》
标准草案讨论会。
2023年8月31日在河北张家口召开《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》
标准草案讨论会。
2023年12月07日在湖北武汉召开《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》
标准草案讨论会。
2024年3月21日在江苏苏州进行了《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》
标准草案讨论会。
2024年4月23日在上海进行了《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》的
专题标准讨论,根据讨论的意见,完成标准内容修订。
2024年7月3日在山东烟台进行了《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》
标准草案讨论会,根据讨论的意见,修订完成了《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技
术规范》征求意见稿。
2、前期预研工作
2022年1月份到6月份,主要是对国内外相关标准法规进行分析及前期调研。与相关
整车企业和车载氢系统厂商等进行了多轮次的线上、线下技术交流,研究分析了燃料电池汽
车车载氢系统氢安全监测方面的标准与法规、技术应用及发展情况,调研结果如下:
国外标准方面,尚无针对车载储氢系统在线监测的国际标准,以GTR13、ISO23273、
SAEJ2578为代表的国际氢安全标准主要面向70MPa燃料电池车,重点在氢系统性能测试
及安全防护技术。
国内标准方面,国内燃料电池汽车车载氢系统标准均面向车辆启动状态,不涉及车辆未
启动状态下用氢安全监测。GB/T24549《燃料电池电动汽车安全要求》于2020年9月发布、
2021年4月实施。标准中明确了燃料电池电动汽车整车、关键系统包括车载氢系统的安全
要求,规定了整车氢气泄露、储氢气瓶和管路安装、热绝缘、防静电安全要求。
GB/T26990《燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件》于2023年11月发布执行。标
准中明确了燃料电池电动汽车车载氢系统的范围,规定了车载氢系统的技术要求及试验方法,
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《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
包括一般要求、安全保护要求、安装强度要求、气密性要求及环境适应性要求及相应的测试
方法等。
GB/T32960《电动汽车远程服务与管理系统技术规范》于2016年8月发布、2016年10
月实施。标准规定了包括燃料电池电动汽车汽车的远程服务与管理系统结构及技术要求、车
载终端的技术要求及试验方法、平台之间及车载终端至平台的通信协议、通信连接、数据包
结构和定义、数据单元格式与定义等要求。
3、在线监测技术研究及草案编制
自2022年1月起,起草组在前期研究和国内外技术调研的基础上,研究了典型场景下
燃料电池汽车带氢运输工况和集中停放工况车载氢系统风险点和特征,针对氢系统氢泄漏、
超压、超温等风险进行仿真模拟及试验验证。2022年7月,基于车辆未启动状态下的车载
氢系统监测需求,起草组设计改造了车载氢系统控制器及车辆条件,搭建了车载氢系统在线
监测测试环境,并于2022年9月至2023年2月开展了车辆启动和未启动状态下车载氢系统
氢浓度、压力、温度状态在线监测测试与分析,形成标准草案初稿,成立标准起草工作组。
4、2024年标准工作组第1次工作会议
2024年3月21日,全国汽车标准化委员会电动车分标委燃料电池标准研究工作组会议
在苏州召开。起草组在会上介绍了《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》的制
定背景、制定原则、标准的主要内容以及主要技术指标。会上,来自工作组内各单位的专家
对标准草稿进行了深入讨论,针对车载氢系统在线监测系统组成及架构、标准主要内容及技
术指标等提出了修改意见,起草组会后对本次会议上提出的意见和建议进行了整理,并对标
准草稿进行了修改。
5、2024年标准核心工作组专题会议
2024年4月23日,标准核心起草组专题工作会议在上海召开,参会专家对标准草稿的
技术内容进行了逐条分析和讨论,主要讨论及修改的内容整理如下:
(1)术语及定义:调整车载氢系统在线监测系统组成示意图并置于附录A,简化车载
氢系统示意图。
(2)监测系统接入的各类传感器技术指标改为参见附录B,确认不再增加新的氢浓度
传感器,改为利用按照GB/T24549规定添加的传感器。
(3)电源要求:车辆未启动时的电源时长增加为12h,增加低压电源使用标准要求。
6、2024年标准工作组第2次工作会议
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《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
2024年6月21日,全国汽车标准化委员会电动车分标委燃料电池标准研究工作组会议
在烟台召开。起草组在会上汇报了《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》修改
草案。经工作组内各单位的专家对标准草稿的讨论及建议,明确了车载氢系统在线监测系统
组成及架构,对标准的主要技术指标基本达成共识,起草组会后对本次会议上提出的意见和
建议进行了整理,并对标准草稿进行了修改并形成了征求意见稿。
二、汽车行业标准编制原则和确定汽车行业标准主要内容的依据
(一)标准编制原则
(1)合规性原则
本标准为推荐性行业标准,严格执行推荐性行业标准的相关规定,格式严格按照GB/T
1.1-2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定进行编制。
(2)适用性原则
通过调研燃料电池汽车整车及车载氢系统相关的零部件企业,依据我国企业在燃料电池
电动汽车的技术发展水平或技术储备能力,调研上下游企业、政府等对车载氢系统监测方面
的需求及存在的问题,提出满足基础通用、与强制性标准配套、能对燃料电池汽车产业起引
领作用的标准;
(3)广泛参与原则
广泛征求行业内不同科研院(所)、设计院、生产经营企事业单位、以及常年从事燃料电
池汽车或车载氢系统监管的部门及相关专家的意见,确保了本标准的实用性。
(4)协调性原则
本标准以国标GB/T24549、GB/T26990及GB/T32960为基础,结合国家建设氢能安全
存储与快速输配体系重大战略及国家发改委、能源局《氢能产业发展中长期规划(2021-2035
年)》要求,提出车辆启动和未启动状态下车载氢系统安全监测技术要求,与其他现行国家
标准和行业标准整体协调、衔接和配套。
(二)标准的主要技术内容及技术依据
本标准主要包括以下内容:
1)范围
本标准规定了燃料电池电动汽车车载氢系统的氢气浓度、压力、温度等方面在线监测技
术规范要求。适用于使用压缩气态氢的燃料电池电动汽车的车载氢系统。
2)规范性引用文件
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《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
3)术语和定义
3.1车载氢系统在线监测系统
车载氢系统在线监测系统是指连续在线监测车载氢系统的氢气浓度、压力、温度状态,
通过监测数据动态分析车载氢系统运行状态、提供氢系统安全监测预警服务与管理的装置及
应用程序,以下简称“监测系统”。其组成示意图如下图所示。
图1车载氢系统在线监测系统示意图
4)要求
4.1一般要求
规定了车载氢系统在线监测系统的功能、运行条件及控制单元、各类传感器等组成单元
的一般要求。
4.2氢气浓度、压力、温度监测报警
结合国内外燃料电池汽车氢安全方面的研究成果、实际氢能车辆氢安全事故场景及统计
数据分析(见图2、图3),燃料电池车辆车载氢系统安全失效风险主要包括管阀件故障/
松脱导致的氢气泄露、车载储氢系统等风险。
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《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
图2氢安全事故中不同装置事故统计
图3氢安全事故中不同装置事故后果统计
本标准主要参考GB/T42474.2-2023《爆炸危险化学品汽车运输安全监控系统第2部分:
车载装置》,提出在车辆启动和未启动状态下监测系统应能通过部署的传感器对车载氢系统
的氢气泄漏、储氢瓶超压、储氢瓶超温状态进行实时在线监测和分级安全报警,分级报警阈
值设定由制造商根据氢能车辆及车载氢系统实际情况设定调整。参考GB/T42474.2-2023中
10.3的有关规定确认监测系统的异常漏报警率应≤3%,监测系统的异常误报警率应≤5%。
4.3监测数据处理
考虑到车载氢系统安全风险要求及行业内不同厂家、车辆用户、监管机构等的实际需求,
本标准规定了监测系统必要的采集数据要求,根据GB/T32960.2—2016中4.2.2的要求明确
车辆启动时监测数据采集频率应不小于1Hz。综合考虑车载电源容量、控制单元处理能力等
条件,经过与行业内整车厂商、车载氢系统供应商及相关检测机构、氢安全研究专家学者等
讨论研究,确定车辆未启动时车载氢系统监测数据采集频率宜不小于6次/小时,监测数据
储存时间应≥1天。
4.5电源要求
电源是保障车辆未启动状态下监测系统能正常工作的关键和技术难点,参考GB/T
42474.2-2023中11.1、2024年标准核心工作组专题会议决议及实际未启动状态监测系统功耗
统计,确认当车辆未启动时支持监测系统正常工作不小于12h。
5)试验方法
参考GB/T42474.2-2023中15.17、15.18中的相关要求,提出车载氢系统在线监测系统
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《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
氢气浓度、压力、温度监测报警功能及性能测试条件及测试方法。
a)车辆启动状态下和未启动状态下,通过监测系统应用程序或上层管理平台观察部署
的传感器通电情况及监测数据实时上传信息,判定车辆启动状态和未启动状态下监测系统是
否具备氢气浓度、压力、温度监测功能。
b)根据车载氢系统条件调整氢气浓度、压力、温度传感器报警阈值设置,参照相关标
准规定的氢气浓度、压力、温度检测试验方法,或通过给传感器输入已知的标准信号使其监
测结果达到或超过报警阈值,观察其输出信号的变化,通过监测系统应用程序或上层管理平
台观察传感器的监测数据实时上传信息及报警情况,判定是否具有氢气浓度、压力、温度监
测分级报警功能要求。
c)按照设定的风险报警阈值触发监测报警事件、进行≥100次试验,统计监测数据异
常且监测系统未报警次数占试验总次数的百分比,判定是否符合监测异常漏报警率应≤3%
的要求。
d)按照设定的分级报警阈值分别触发监测分级报警事件、进行≥100次试验,统计监
测数据异常且监测系统报警分级错误次数占试验总次数的百分比,判定是否符合监测异常误
报警率应≤5%的要求。
三、主要试验(或验证)情况分析
根据对标准指标的设定,以及试验方法的解析,确定了燃料电池车载氢系统氢浓度、压
力、温度在线监测测试方案,并研制试验设备、搭建了如图4所示测试条件,车载氢系统的
试验情况见图5。
图4车载氢系统在线监测系统测试情况
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《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
图5试验车辆车载氢系统测试情况
试验开始前由专业的工程师检查确认车载氢系统符合GB/T24549的要求,氢系统及其
装置的安装在正常使用条件下能安全可靠的运行。完成以上的所有配置后,根据标准试验方
法在2023年2月至5月完成了对试验车辆启动和未启动状态下车载氢系统在线监测测试,
启动状态监测情况如图6所示,未启动状态监测情况如图7所示。
图6试验车辆启动状态下车载氢系统监测情况
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《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
图7试验车辆未启动状态下车载氢系统监测情况
四、标准中涉及专利的情况
本标准经评估不涉及专利问题。
五、预期达到的社会效益等情况
本标准面向国家氢能安全存储与快速输配体系建设布局、针对燃料电池汽车大规模产业
化应用中车辆集中停放、跨地域带氢运输等场景下储氢安全监管需求,提出车辆启动和未启
动状态下车载氢系统氢泄漏、超压、超温等风险点监测技术要求,拟通过标准引导规范行业
内车载氢系统产业有序发展、为相关产品供应商、主机厂及监管部门等提供氢系统氢安全控
制和监管技术支撑,本标准的实施将有利于推动燃料电池汽车行业健康发展、填补国内车载
氢系统氢安全在线监测方面标准空白。
六、采用国际标准和国外先进标准的情况
国际标准化组织(ISO)、联合国欧洲经济委员会(ECE)等标准化组织均无对燃料电
池汽车车载氢系统在线监测相关标准,本标准未采用国际标准或国外先进标准。
七、与现行相关法律、法规、规章及相关标准的协调性
与其他现有、制定中的标准协调配套良好,与现有GB/T24549、GB/T26990及GB/T
32960配合使用,补充燃料电池汽车车载氢系统在线监测相关内容的要求。该标准与我国现
行的法律、法规无冲突,与现行国家标准相互协调、相互补充。
八、重大分歧意见的处理经过和依据
无。
九、标准性质的建议说明
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《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
本标准为推荐性行业标准。
十、贯彻标准的要求和措施建议
建议本标准发布即实施。
十一、废止现行相关标准的建议
无。
十二、其他应予说明的事项
无
《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》起草组
2024年7月24日
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《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》
(征求意见稿)
编制说明
一、工作简况
(一)任务来源
2022年11月22日,全国汽车标准化委员会下达了《燃料电池电动汽车车载氢系统在
线监测技术规范》标准制定计划,计划号2022-1231T-QC。
(二)背景及必要性
当前全球范围正兴起氢能经济和氢能社会的发展热潮,主要发达国家纷纷出台氢能规划
和产业政策。作为我国汽车工业的重要发展战略,氢燃料电池汽车预期将成为新能源汽车深
度脱碳的最佳技术路线。车载高压储氢系统作为燃料电池汽车的油箱,其安全可靠性直接威
胁司乘人员的生命安全,一旦发生车载氢系统安全失效,极易发生火灾或燃爆等重大安全事
故,对生命和财产安全造成严重威胁。为降低燃料电池汽车氢安全事故风险与危害,在车载
氢系统上部署在线监测系统是保障燃料电池电动汽车用氢安全的重要手段。
尽管目前行业内已对高压储氢瓶安全技术开展了广泛地研究,并针对储氢瓶进行了安全
设计和安装了安全设施,但目前的氢系统安全防护措施均面向燃料电池汽车启动状态,未考
虑车辆带氢运输或集中停放等场景车辆未启动状态下车载储氢系统安全监测及风险防控问
题。随着5大燃料电池汽车示范应用城市群获批建设,我国燃料电池汽车产业进入示范应用
阶段。2022年3月,国家两部委联合发布《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年),规
划明确“安全是氢能产业高质量发展的第一要素”,强调要“建立健全氢能安全监管制度和
标准规范,强化对氢能制、储、输、加、用等全产业链重大安全风险的预防和管控,提升全
过程安全管理水平,确保氢能利用安全可控”。目前国内外缺少统一的车载氢系统在线监测
标准规范,研究制定覆盖车辆未启动状态下车载氢系统在线监测相关标准对支撑我国建立建
成基于安全储氢的氢能车快速输配体系、保障燃料电池汽车大规模产业化安全应用、推动行
业高质量发展具有重要意义。
(三)主要工作过程
1、主要工作概述
自2022年7月成立燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术研究小组以来,起草组
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《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
进行大量的研究工作,通过线上线下技术研讨、产业调研和试验验证等多种形式,形成燃料
电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范标准草案。从2022年9月至2023年2月,根据
标准验证大纲开展了标准验证试验。
2023年4月13日在陕西西安召开《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》
标准草案讨论会。
2023年8月31日在河北张家口召开《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》
标准草案讨论会。
2023年12月07日在湖北武汉召开《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》
标准草案讨论会。
2024年3月21日在江苏苏州进行了《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》
标准草案讨论会。
2024年4月23日在上海进行了《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》的
专题标准讨论,根据讨论的意见,完成标准内容修订。
2024年7月3日在山东烟台进行了《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》
标准草案讨论会,根据讨论的意见,修订完成了《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技
术规范》征求意见稿。
2、前期预研工作
2022年1月份到6月份,主要是对国内外相关标准法规进行分析及前期调研。与相关
整车企业和车载氢系统厂商等进行了多轮次的线上、线下技术交流,研究分析了燃料电池汽
车车载氢系统氢安全监测方面的标准与法规、技术应用及发展情况,调研结果如下:
国外标准方面,尚无针对车载储氢系统在线监测的国际标准,以GTR13、ISO23273、
SAEJ2578为代表的国际氢安全标准主要面向70MPa燃料电池车,重点在氢系统性能测试
及安全防护技术。
国内标准方面,国内燃料电池汽车车载氢系统标准均面向车辆启动状态,不涉及车辆未
启动状态下用氢安全监测。GB/T24549《燃料电池电动汽车安全要求》于2020年9月发布、
2021年4月实施。标准中明确了燃料电池电动汽车整车、关键系统包括车载氢系统的安全
要求,规定了整车氢气泄露、储氢气瓶和管路安装、热绝缘、防静电安全要求。
GB/T26990《燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件》于2023年11月发布执行。标
准中明确了燃料电池电动汽车车载氢系统的范围,规定了车载氢系统的技术要求及试验方法,
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《燃料电池电动汽车车载氢系统在线监测技术规范》(征求意见稿)编制说明
包括一般
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