新型燃料电池汽车氢系统安全防控中的传感技术应用

2015年氢燃料电池汽车进入商业化初期阶段。丰田Mirai在美国和欧洲销售，并有计划引入中国。而我国燃料电池客车已经完成商业示范运营，各种性能指标已基本达到运营要求，开始向大规模产业化迈进。然而，一种新的能源系统要得到推广和应用，其安全性是应该首先被关注的。氢气易挥发、易燃、易爆及氢脆等特性，使得氢气在使用过程中存在一定的安全隐患。另外，由于对氢气使用的经验不够丰富，驾驶员在使用氢燃料电池汽车时，心理上也存在着较大的疑虑。

下面，小编为大家简单介绍下对氢能安全及在燃料电池汽车上采取的安全措施，以及常用的传感器应用方案，希望大家对燃料电池汽车的安全性有更深入的了解和认识。

国内外对燃料电池汽车制定了很多标准和规范，其中65％以上的内容是针对安全性的规定。燃料电池汽车的氢安全性，主要是指燃料电池汽车运行过程中车载氢系统的安全，主要包括高压供氢系统、燃料电池发电系统的安全性等。目前，为了保证车载氢系统的安全，各企业主要从材料选择、氢泄露监测、静电防护、防爆、阻燃等方面进行预防和控制。

其中，在氢泄露监测方面，为了防止电路中产生电火花点燃氢气而产生燃烧或爆炸事故，燃料电池汽车的电气元件、管路、阀体均采用相应的防爆、防静电、阻燃、防水、防盐雾材料。例如，燃料电池汽车的氢气传感器均选用防爆型，而不用触点式传感器，因为触点式传感器在氢气含量达到设定值时通过触点的动作输出信号，容易产生触点火花而引发事故。

在氢系统安全防护措施方面，主要是对高压储氢瓶及氢气管路进行安全设计，安装各种安全设施。目前，车载氢系统安全监控主要是对储氢瓶系统、乘客舱、燃料电池发动机系统以及尾气排放处的氢气泄露、系统压力、系统温度、电气元件及其他器件进行实时监控，确保燃料电池在加氢、用氢过程中的安全。

氢气安全监控系统主要包括氢系统控制器、氢气泄漏传感器、温度传感器和压力传感器等元器件。氢系统控制器在工作过程中，氢系统控制器监控氢瓶及氢管路安全、氢气泄漏状态及整车运行状态，只要出现异常，随时主动关闭供氢系统，保证燃料电池车辆安全。

其中，当气体温度突然急剧上升时，若非氢系统的温度传感器故障，则在气瓶周围可能有火警发生，可通过氢系统控制器立即报警。另外，氢系统压力传感器，可用于判断气瓶中剩余氢气量，保证车辆的正常行驶。当压力低于某值时，能够提示驾驶员加注氢气。

在燃料电池汽车氢系统安全防控中，对于氢气传感器、压力传感器、温湿度传感器的选用，工采网技术工程师根据一些客户应用案例给大家整理总结了一些产品：1．氢气检测－可利用日本FIGARO 可燃气体预校准模块 － FSM－10H－01来监控氢气浓度情况，提高用氢安全，为氢气泄漏示警；2．温湿度传感器－可以用法国Humirel 数字输出温湿度传感器HTU21D来监控系统温度来监控火警，当然还能用于监控车内环境温湿度，一旦温湿度过低过高，智能联动车内空调和加湿器系统来保持车内环境舒适；3．氢系统压力传感器－可选用MEAS MSP340，来对时刻掌握氢气情况，确保汽车正常使用。

审核编辑 黄昊宇