4.2.5　碰撞安全防护

燃料电池汽车的碰撞安全主要包括储氢系统、氢气管路、燃料电池堆、各类阀门关键部件在发生碰撞时不能遭受破坏。目前，对燃料电池氢安全的碰撞防护设计除了关键零部件具有防撞能力外，主要通过位置布置、固定装置保护和惯性开关监控碰撞并与整车监控系统联动、自动断电、自动关闭阀门等措施来避免灾难的发生。例如，高压储氢瓶一般放在车辆前置顶部，燃料电池模块放在客车后置顶部，动力电池放置于地板下方。前置的储氢瓶，通过车顶部的管路与车辆后部的燃料电池系统连接，在发生泄漏时，氢气可以迅速排放到大气中去。燃料电池模块对车身结构基本无影响，而动力电池放置在地板下方，则兼顾了车身重心低稳定性好，如图4-3所示。

图4-3　燃料电池客气氢系统布置示意图

1—氢气系统；2—空调系统；3—燃料电池发动机系统；4—空气过滤器；5—水箱；6—散热系统

高压储氢瓶组是燃料电池供氢系统中的储能部件，也是安全隐患的根源所在。目前，通过用足够强度的专用储氢系统固定支架将氢瓶组、氢瓶阀及高压管路集成在一起，并用钢带支撑，以保证在碰撞过程中高压氢瓶的动态位移不会太大，从而避免造成连接管路的断裂和变形导致氢气大量泄漏。通过对燃料电池实车进行带压前碰和零压后碰试验，对燃料电池大客车侧翻状态下氢系统和燃料电池的加速度和动态位移情况的仿真研究，结果表明，燃料电池和氢气瓶能达到预期所规范的要求。另外，由于碰撞过程极为复杂，即使零部件已经设计得非常牢固，也有可能造成某处零部件的损坏，并最终导致氢气泄漏。所以，为了预防此状况的发生，在整车上进行了惯性开关的冗余设计，至少设置2个且在车身的不同部位。当发生碰撞时惯性开关被激活，将碰撞信号传送至氢系统控制器，氢系统控制器立即发出指令关闭储氢瓶阀门，断开氢气供应，将氢气的泄漏量降低至最低。惯性开关的冗余设计不但确保各种碰撞工况都能够被检测到，而且也可避免因某个惯性开关发生故障而检测不到碰撞情况的发生。