新型燃料電池汽車氫系統(tǒng)安全防控中傳感技術(shù)應(yīng)用

2015年氫燃料電池汽車進(jìn)入商業(yè)化初期階段。豐田Mirai在美國和歐洲銷售，并有計劃引入中國。而我國燃料電池客車已經(jīng)完成商業(yè)示范運營，各種性能指標(biāo)已基本達(dá)到運營要求，開始向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)。然而，一種新的能源系統(tǒng)要得到推廣和應(yīng)用，其安全性是應(yīng)該首先被關(guān)注的。氫氣易揮發(fā)、易燃、易爆及氫脆等特性，使得氫氣在使用過程中存在一定的安全隱患。另外，由于對氫氣使用的經(jīng)驗不夠豐富，駕駛員在使用氫燃料電池汽車時，心理上也存在著較大的疑慮。

豐田Mirai為氫儲罐裝備了氫氣傳感器進(jìn)行實時監(jiān)控，泄漏時可自動關(guān)閉閥門。資料圖

下面，工采網(wǎng)小編為大家簡單介紹下對氫能安全及在燃料電池汽車上采取的安全措施，以及常用的傳感器應(yīng)用方案，希望大家對燃料電池汽車的安全性有更深入的了解和認(rèn)識。

國內(nèi)外對燃料電池汽車制定了很多標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，其中65％以上的內(nèi)容是針對安全性的規(guī)定。燃料電池汽車的氫安全性，主要是指燃料電池汽車運行過程中車載氫系統(tǒng)的安全，主要包括高壓供氫系統(tǒng)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的安全性等。目前，為了保證車載氫系統(tǒng)的安全，各企業(yè)主要從材料選擇、氫泄露監(jiān)測、靜電防護(hù)、防爆、阻燃等方面進(jìn)行預(yù)防和控制。

其中，在氫泄露監(jiān)測方面，為了防止電路中產(chǎn)生電火花點燃?xì)錃舛a(chǎn)生燃燒或爆炸事故，燃料電池汽車的電氣元件、管路、閥體均采用相應(yīng)的防爆、防靜電、阻燃、防水、防鹽霧材料。例如，燃料電池汽車的氫氣傳感器均選用防爆型，而不用觸點式傳感器，因為觸點式傳感器在氫氣含量達(dá)到設(shè)定值時通過觸點的動作輸出信號，容易產(chǎn)生觸點火花而引發(fā)事故。

在氫系統(tǒng)安全防護(hù)措施方面，主要是對高壓儲氫瓶及氫氣管路進(jìn)行安全設(shè)計，安裝各種安全設(shè)施。目前，車載氫系統(tǒng)安全監(jiān)控主要是對儲氫瓶系統(tǒng)、乘客艙、燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)以及尾氣排放處的氫氣泄露、系統(tǒng)壓力、系統(tǒng)溫度、電氣元件及其他器件進(jìn)行實時監(jiān)控，確保燃料電池在加氫、用氫過程中的安全。

氫氣安全監(jiān)控系統(tǒng)主要包括氫系統(tǒng)控制器、氫氣泄漏傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器等元器件。氫系統(tǒng)控制器在工作過程中，氫系統(tǒng)控制器監(jiān)控氫瓶及氫管路安全、氫氣泄漏狀態(tài)及整車運行狀態(tài)，只要出現(xiàn)異常，隨時主動關(guān)閉供氫系統(tǒng)，保證燃料電池車輛安全。

其中，當(dāng)氣體溫度突然急劇上升時，若非氫系統(tǒng)的溫度傳感器故障，則在氣瓶周圍可能有火警發(fā)生，可通過氫系統(tǒng)控制器立即報警。另外，氫系統(tǒng)壓力傳感器，可用于判斷氣瓶中剩余氫氣量，保證車輛的正常行駛。當(dāng)壓力低于某值時，能夠提示駕駛員加注氫氣。

在燃料電池汽車氫系統(tǒng)安全防控中，對于氫氣傳感器、壓力傳感器、溫濕度傳感器的選用，工采網(wǎng)技術(shù)工程師根據(jù)一些客戶應(yīng)用案例給大家整理總結(jié)了一些產(chǎn)品：1．氫氣檢測－可利用日本FIGARO 可燃?xì)怏w預(yù)校準(zhǔn)模塊 － FSM－10H－01來監(jiān)控氫氣濃度情況，提高用氫安全，為氫氣泄漏示警；2．溫濕度傳感器－可以用法國Humirel 數(shù)字輸出溫濕度傳感器HTU21D來監(jiān)控系統(tǒng)溫度來監(jiān)控火警，當(dāng)然還能用于監(jiān)控車內(nèi)環(huán)境溫濕度，一旦溫濕度過低過高，智能聯(lián)動車內(nèi)空調(diào)和加濕器系統(tǒng)來保持車內(nèi)環(huán)境舒適；3．氫系統(tǒng)壓力傳感器－可選用MEAS MSP340，來對時刻掌握氫氣情況，確保汽車正常使用。