燃料电池电动汽车碰撞后安全要求-编制说明

推荐性国家标准

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》

（征求意见稿）

编制说明

标准起草项目组

2023年6月

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》

（征求意见稿）

编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

2020年11月23日，国家标准化管理委员会下达了《燃料电池电动汽车碰撞后安全要

求》标准制定计划，计划号20203676-T-339。

（二）背景及必要性

随着汽车保有量的增加，道路交通事故频发。传统汽车碰撞安全主要关注碰撞发生后由

于物理挤压和惯性冲击导致的乘员伤害，电动汽车由于动力电池和高压电气系统的存在，除

需关注物理挤压和惯性冲击导致的乘员伤害外，还应重点关注碰撞后电路短路、人员触电、

电解液泄漏甚至起火、爆炸等风险。燃料电池电动汽车相对于传统汽车和电动汽车，除去乘

员伤害、电路短路、人员触电等风险之外，还存在碰撞后氢系统泄漏、氢气起火爆炸、人员

窒息等风险。

目前，国内还没有专门针对FCEV碰撞后安全要求的试验标准，企业在进行产品开发

时或根据企业标准，或参考UNR134，或只针对现有的标准考核项进行开发，燃料电池储

氢系统碰撞后的安全性并没有进行有效验证。为了提升燃料电池电动汽车碰撞安全性，亟需

研究制定燃料电池电动汽车后面碰撞安全要求标准，完善我国的燃料电池电动汽车安全标准

体系，助力产业的良好发展。

（四）主要工作过程

1、主要工作概述

2019年1月，成立了燃料电池电动汽车碰撞试验项目研究小组，进行大量的研究工作，

通过技术调研、线上讨论、现场调查和试验验证等多种形式，形成燃料电池电动汽车碰撞后

安全要求标准草案。从2020年10月至2021年9月，根据标准验证大纲开展了标准验证试

验，2021年12月、2022年3月18日分别召开线上会议讨论标准验证结论及标准框架，2022

年11月1日，线上召开会议讨论《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》标准草案，2023年

4月13日在西安召开《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》标准草案讨论会，2023年5月

18日在襄阳进行了《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》的专题讨论，根据讨论的意见，

修订完成了《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》征求意见稿。

2、前期预研工作

2019年1月份到12月份，主要是对国内外相关标准法规进行分析以及前期调研。与相

关整车企业和零部件厂商进行了多轮次的线上线下技术交流，研究分析了燃料电池电动汽车

碰撞方面的标准与法规、技术应用及发展情况，调研结果如下：

（1）燃料电池电动汽车碰撞方面标准现状

UNR134《关于氢燃料电池车辆相关的安全性能方面批准车辆及其部件的统一规定》在

1

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

2015年6月发布执行。标准中规定了氢储气瓶及其部件的各种安全性要求，以及车辆发生

碰撞时的氢系统的相关要求，描述了相关的要求的试验方法。

GTR13《氢和燃料电池汽车全球技术法规》是由联合国世界车辆法规协调论坛

（UN/WP.29）在2013年7月发布。该标准相对于UNR134来说，增加电安全方面的要求，

另外增加了使用液氢燃料的燃料电池电动汽车的相关安全要求。

SAEJ2578《燃料电池汽车一般安全推荐规程》由美国汽车工程协会制定，在2002年

12月11日发布，2014年8月修订。该推荐规程主要确定了燃料电池电动汽车氢系统完整性

和高压系统电安全的要求。

国内暂时没有燃料电池电动汽车碰撞方面的标准，小部分上公告的企业车辆主要采标

SAEJ2578或根据SAEJ2578。

（2）燃料电池车辆的发展情况

国外燃料电池汽车生产企业主要是韩国企业Nexo氢能源汽车和丰田Mirai氢能源汽车，

占有量较高。国内主要燃料电池汽车企业包括上汽大通、宇通客车、飞驰汽车、申龙客车等，

制造燃料电池电动乘用车的企业较少，国内较早涉足的仅有上汽（荣威950），后来主要有

广汽、东风等企业开始研发生产，并开启了产品公告认证，但均没有大批量投产。

（3）燃料电池电动汽车碰撞测试能力情况

国外丰田汽车的燃料电池电动汽车碰撞时，主要采用UNR134的要求，并在进行认证

试验时采用车辆上自带的温度和压力传感器进行气体泄漏率的测试。国内燃料电池汽车上公

告时，关于储氢系统的泄露项目在车辆碰撞时并没有测试，而是由主机厂带回后采用企业方

法进行了气体泄露量的测试。

3、测试方法研究及草案编制

2020年，起草组在前期研究和国外交流的基础上，研究制定了测试方案、测试要求和

测试方法，设计定做了燃料电池电动汽车碰撞数据采集系统，制作了碰撞试验专用耐冲击气

体浓度采集传感器，搭配专用数据采集系统使用。2020年10月完成了东风公司首款燃料电

池电动汽车的碰撞，并实现了车载温度与压力传感器信号采集，完成了储氢气瓶氢气泄漏率

的计算，完善燃料电池电动汽车碰撞测试的能力，形成标准草案初稿，成立标准起草工作组。

在2020年10月制定了标准验证试验大纲，从2020年10月至2021年9月，根据标准验证

大纲开展了标准验证试验，进行了8台燃料电池电动汽车的碰撞试验，3次40%正面偏置碰

撞试验，3次侧面碰撞试验，2次后碰撞试验，其中1次正面偏置碰撞试验和1次侧面碰撞

采用了携氢试验。标准起草工作组于2021年12月、2022年3月18日分别召开线上会议，

对草稿中的测试方法进行讨论，突破关键的测试方法，并进行了修改。

4、标准工作组第4次工作会议

2022年11月1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组织

召开《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》标准线上工作组会议，襄阳检测中心对于现阶段

燃料电池电动汽车在碰撞中的可能出现的问题以及应对方法做了详细介绍，并分享了燃料电

池电动汽车碰撞方面的经验和处理流程等。

5、标准工作组第5次工作会议

2023年4月13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

2

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

在西安召开。起草组在会上介绍了燃料电池电动汽车碰撞后安全要求及试验方法的制定背景、

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，对标准的主要技术指标基本达成共识，并确定加入M2、M3、N2和N3

燃料电池车辆的内容，增加碰撞后燃料电池系统的要求，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。

8、标准工作组第6次工作会议

2023年5月18日，标准工作组第三次专题工作会议在襄阳召，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）适用范围：将原有按照车辆碰撞类型分类的范围描述，修改为“本文件适用于

使用压缩气态氢且车载氢系统标称工作压力不超过70MPa的燃料电池电动汽

车。”范围描述简洁。

（2）总则中明确了具体车辆类型需完成的试验项目：M1、N1类车辆分别满足正面碰

撞、侧面碰撞、后面碰撞后关于氢气泄漏率、密闭空间浓度和固定强度要求。

M2、M3、N2、N3类车辆的CHSS进行滑车试验后应固定强度要求，且车辆的

CHSS应满足安装位置要求。

（3）考虑到采用车上自带温度和压力传感器的情况，增加压力和温度传感器校验程

序资料性附录。

二、国家标准编制原则和确定国家标准主要内容的依据

（一）标准编制原则

综合标准修订前期研究成果，立足于我国新能源汽车发展的现状和认证需求，开展本标

准的制定，主要原则如下：

1、确保先进性，本标准充分研究了国内外标准法规和企业产品现状，在借鉴国外先进

的技术和经验的前提下，提出符合现阶段和未来发展的我国燃料电池电动汽车碰撞后安全要

求的标准；

2、考虑可行性，通过调研整车及氢相关的零部件企业，了解了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，调研企业对燃料电池电动汽车碰撞方面存在的问题，

提出适合且能够引导国内燃料电池电动汽车碰撞方面技术进步的标准；

3、注重协调性，燃料电池电动汽车碰撞安全要求，不仅包含氢气相关的安全性，涉及

到强制性标准要求的正面碰撞、侧面碰撞中乘员保护的内容，更有电动汽车方面关于电安全

方面的内容，在燃料电池电动汽车碰撞后安全要求标准的使用上涉及到的标准较多，同时需

要协调整车厂和零部件厂家的意见，因此在充分协调各方意见的基础上，研究制定满足我国

实际情况的燃料电池电动汽车碰撞后安全要求标准；

4、编写规范性，本标准为强制性国家标准，严格执行强制性国家标准的相关规定，格

式严格按照GB/T1.1-2020《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。

（二）标准的主要技术内容及技术依据

1、标准的主要内容

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《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

本标准规定了燃料电池电动汽车碰撞后的特殊安全要求及试验方法，适用于使用压缩气

态氢且车载氢系统标称工作压力不超过70MPa的质子交换膜燃料电池电动汽车的各类整车

碰撞试验及滑车试验。

主要技术内容如下：

CHSS的燃料泄漏限值：按照规定的测试方法，在泄漏测试时间△t内，所有储氢

气瓶的氢气平均泄漏率的总和不应超过118NL/min。根据试验时充入储氢气瓶中

的介质和储氢气瓶的容积不同，按照公式来计算△t。

封闭空间或半封闭空间内浓度限值：按照规定的测试方法，碰撞后的燃料泄漏不应

使封闭空间或半封闭空间内的氢气浓度超过4%（体积浓度），如果使用氦气，则

浓度不应超过3％；若每一个储氢气瓶的主关断阀在碰撞发生后5秒内关闭，且无

泄漏，认为满足浓度要求。

储氢气瓶固定装置强度要求：试验后储氢气瓶应与车身保持连接，CHSS在碰撞后

不能侵入乘员舱内。

氢系统特殊安全要求：碰撞结束后泄漏测试时间△t内，CHSS、燃料电池发动机不

应起火、爆炸。

高压电部分的安全要求、电解液泄漏要求及REESS特殊要求按照GB/T31498—

2021要求执行。

2、主要技术指标及公式的依据

（1）燃料电池电动汽车碰撞后△t内CHSS的平均泄露率不大于118NL/min

参考SAEJ2578-2014附录A的指标确定原则，FMVSS301中规定的燃料泄漏要求和UNR94、

UNR95以及GB11551、GB20071基本类似，选取GB11551中30g/min作为碰撞后允许氢气泄

漏量的计算基准。

碰撞后氢气泄漏量的原则是允许泄漏的氢气的能量值与允许泄漏的汽油的能量值相当。

根据美国能源部交通运输数据手册得知，汽油的燃烧值为42.7MJ/kg，氢气的燃烧值为

120MJ/kg，则允许的等效能量的氢气泄漏率为：

42.7𝑀/��

标准大气压下温度下�气�体=的30摩�/尔�常��数×为22.41L/mo=l，1氢0.7气�的/�分��子量为2.01588g/mol，将

120𝑀/��

质量泄漏率转换为标准大气压温度下的氢气的体积泄漏率为：

10.7�/𝑚�

日本汽车研究所开�展�=了不同氢气泄×漏2率2.（41泄𝑁露/�率�为�=13111NL8/�m�i/n�到��1000NL/min）时的点火

2�/𝑚�

试验，结果表明在饱和状态点火时，随着预期噪音（在200NL/min泄漏率时，1m处噪音为

118.5dB）的产生，即使在1000NL/min泄漏率时，其声压等级和热流都不足以损坏车辆底部

区域、打开车辆引擎盖或伤害到距离车辆1m处站立的人员（参见SAETechnicalPaper

2007-01-0428）。也从侧面证明了118NL/min的泄漏率相对安全。

（2）封闭空间或半封闭空间内浓度限值为氢气体积浓度不超过4%

设立该项指标以确保碰撞后氢气不聚集在乘员舱、行李舱或货舱等可能构成潜在危险的

区域。氢气的体积浓度设置为4%，相对比较保守，因为这个值代表了燃烧可能发生的最低

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《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

水平(在这个浓度时燃烧是非常弱的)。由于该测试是与碰撞后泄漏测试同时进行的，且至少

进行60min，有足够的时间让氢气扩散到整个舱室，因此没有必要设置指标边界应对稀释区

域。

（3）封闭空间或半封闭空间内浓度限值为氦气体积浓度不超过3%

因为氦气的分子量与氢气分子量基本相同，使用氦气作为替代气体进行试验相对更安全。

为了确定氢气和氦气的体积流量比，需要建立氢气和氦气的泄漏关系。假设压缩氢气存储系

统的泄漏可描述为流经孔板的阻塞流，孔板口面积(A)代表碰撞后的总等量泄漏的面积。这

样，质量流方程如下：

式中：

�=������

Cd——孔板流量系数；

A——孔板面积；

P——阻塞点气体的压力；

ρ——阻塞点气体的密度。

�=���/�

�+1/�−1

式中：�=�/�+1/2

Ru——通用气体常数；

T——气体温度；

M——气体分子量；

γ——泄漏气体的比热容比（Cv/Cp）。1mol物质升高1K所需的热量的摩尔热容，在

等压条件下的摩尔热容Cp称为定压摩尔热容。在等容条件下的摩尔热容Cv称为定容摩尔

热容。

因为Cd、A、Ru、T和P在确定氢气与氦气泄漏的关系时均为常数，则两者的质量比公

式如下：

根据氢气和氦气的分子量可以算出，两者之间体积比公式如下：

��2/�𝐻=��2/�𝐻×��2/�𝐻

基于以上关系，可以确定氢气和氦气的体积流比关系如下：

��2/�𝐻=��2/�𝐻×�𝐻/��2

即试验介质为氦气时，其体积浓度限值为。

��2=��3�%/0.75

（4）泄漏量测量原理

碰撞后车辆高压氢气存储系统氢气的泄漏量根据碰撞后至少60min后车辆的储氢气瓶

的压力损失来计算，然后再根据时间计算泄漏率。分别测量试验前和试验后储氢气瓶的压力

和温度，根据压力与密度的关系计算试验前后储氢气瓶内的气体质量，差值即为泄漏量。将

泄漏的质量换算为标准大气压下的体积，再除以测量时间，从而计算出平均泄漏率。

SAEJ2578中提到，车辆碰撞至车辆碰撞后运动停止期间的118L的损失，在FMVSS301

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《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

中代表了燃油供给系统下游的燃料损失，类似于燃油喷射轨道或内燃机化油器中的燃料损失。

这种小量的低压氢气忽略，因为本试验的关键是评估碰撞后压缩氢气存储系统保持隔离与保

存氢气的能力。碰撞后，多存储气瓶之间相互独立，应该分别测量氢气损失，然后把所有的

泄漏量相加决定压缩氢气的泄漏总量。

国内燃料电池电动汽车高压管路的使用情况统计显示，高压管路中所含氢气量全部泄漏，

其每分钟泄漏率较低，远小于118NL/min，可以忽略不计，仅仅考虑储氢气瓶内氢气的泄漏

量即可。统计情况见表1。

表1燃料电池汽车高压管路特征信息统计情况表

序号孔径长度体积压力标准大气压体积平均每分钟泄漏量

（mm）（m）（L）（MPa）（NL）（NL/min）

142.10.0267018.2900.305

23.052.290.0177011.5960.193

37.052.810.1107076.0241.267

43.053.3530.0247016.9790.283

53.053.80.0287019.2420.321

63.052.70.0207013.6720.228

732.30.0167011.2680.188

842.10.0267018.2900.305

93.052.6180.0197013.2570.221

103100.0717048.9900.817

注：标准大气压体积为前端70Mpa气压和体积转换后的体积。平均每分钟泄漏量为标准大气压下体积除以

60min。

（5）测量时间△t计算

参考资料SAEJ2578-2014附录A。根据FMVSS303S5.2中第一个指标的理念，所有测量

误差不应大于被测量量值的10%。因为当前最先进的压力传感器的测量误差为0.5%，为了精

确测量，测量的压力损失应大于传感器测量量程的5%。图1可知，当储氢气瓶容积较大时，

泄漏允许量氢气的压力损失较小，不利于精确测量。

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《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

图1不同容积容器泄漏允许量氢气的压力损失

图2不同压力下泄漏允许量氢气的压力损失

图2所示，大于400L的储氢气瓶泄露允许量氢气时，其泄漏损失无法达到5%。

为了满足5%准确度测量需求，应延长时间以使泄露压降损失达到5%。图3所示为不同容

积不同压力下通过规定孔板（可以在60min完成允许量氢气泄漏的孔板）达到5%压降需求时

间的模拟计算结果。图2和图3压力传感器的量程为公称工作压力的1.3倍。孔板的面积通过

孔板方程计算，方程包含平均质量流速0.606/3600（kg/s）、平均压力、氢气温度（T=288K）、

氢气气体常数（R=4127）及比热容比（k=1.407）。孔板流量方程为：

11

2�−1

�2�2

�=�×××

式中：�×��+1�+1

M——质量流速（kg/s）

A——孔板面积（㎡）

R——气体常数（J/kg*K）

P——气体压力（Pa）

T——气体温度（K）

k——比热容比

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《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

图3不同容积不同压力下氢气通过规定孔板达到5%压降需求时间的模拟计算

根据图3的模拟计算结果，氢气泄漏量达到传感器量程5%压降需求时间可以用近似方程

计算。

,Rt=SR/NWP

𝑉�×���

式𝑚�中�：_5%=1000×−0.027×���+4×𝑅−0.21−1.7×𝑅

Time_5%——达到传感器量程5%压降需求时间（min）

VOl——气瓶的容积（L）

NWP——公称工作压力（MPa）

SR——压力传感器量程（MPa）

Rt——压力传感器量程与公称工作压力比

图4不同容积不同压力下氦气通过规定孔板达到5%压降需求时间的模拟计算

同理，采用氦气时，根据图4模拟计算结果，氦气泄漏量达到传感器量程5%压降需求时

间可以用近似方程计算。

,Rt=SR/NWP

𝑉�×���

式𝑚�中�：_5%=1000×−0.028×���+5.5×𝑅−0.3−2.6×𝑅

Time_5%——达到传感器量程5%压降需求时间（min）

VOl——气瓶的容积（L）

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《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

NWP——公称工作压力（MPa）

SR——压力传感器量程（MPa）

Rt——压力传感器量程与公称工作压力比

（6）气体密度公式来源

参考资料SAEJ2578-2014附录A。氢气的密度公式根据图5的氢气压力密度关系图拟合而

来。密度公式如下：

式中：2

�=−0.0027×�+0.75×�+1.07

D——氢气的密度

P——氢气的压力

图5氢气压力密度关系图

氦气的密度公式根据氦气压力密度关系图拟合而来。密度公式如下：

式中：2

�=−0.0043×�+1.53×�+1.49

D——氦气的密度

P——氦气的压力

（7）压力和温度传感器校验程序

储氢气瓶气体泄漏速率计算需要测量气瓶内部的温度和压力。储氢气瓶是完整的封装部

件，不易在储氢气瓶内部布置传感器，可采用储氢气瓶自带温度传感器测量气瓶内的温度。

为了满足测试精度要求，需要对储氢气瓶内的温度传感器进行计量，结合计量证书对温度传

感器进行校验。同理，压力测量也可采用车载压力传感器，并进行计量和校验。

温度传感器准确度校验：稳定后的储氢气瓶的温度传感器的数值与实际环境温度相差不

超过1.5℃，小于温度传感器的要求公差范围，则该温度传感器满足测试要求。

环境温度变化后，气瓶内部温度会缓慢随之变化。为了使储氢气瓶的温度稳定，车辆需

在恒温环境下静置24小时或以上，多次测量比较气瓶内气体温度，以确认储氢气瓶内温度处

于稳定状态。对某燃料电池电动乘用车进行24小时恒温静置后，每隔5分钟进行了1次温度测

量，测量值如10表2所示，气瓶1温度最大差值为0.1℃，气瓶2温度最大差值为0.05℃，环境

温度与气瓶温度最大差值为1.05℃。由于气瓶内部温度传感器的测量误差一般大于1℃，当

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《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

储氢气瓶的温度5次记录相互之差绝对值均小于1℃，则认为气瓶内温度处于稳定状态。当处

于稳定状态的温度值与环境温度平均值之差小于1.5℃，且小于温度传感器的准确度要求，

则认为储氢气瓶内温度传感器满足测试要求。

表2气瓶温度与环境温度测量表

气瓶1温度气瓶2温度环境温度

序号

（℃）（℃）（℃）

125.1024.9526.0

225.1524.9526.0

325.1524.9526.0

425.1524.9526.0

525.1524.9526.0

625.1524.9526.0

725.2025.0026.0

825.2025.0026.0

925.2025.0026.0

1025.2025.0026.0

温度与压力关系准确度校验：根据理想气体方程，气瓶的体积不变，则不同状态下的压

力与温度的比值基本不变。通过多次测量储氢气瓶内的温度与压力，分别计算三个温度状态

的压力与温度的比值，得出比值系数n1、n2、n3，再计算三个比值系数的比值，得出系数比

值k1、k2、k3,最后计算k1、k2、k3与1之差的绝对值。系数比值与1的差值绝对值小于0.02，

则认为储氢气瓶的压力与温度关系稳定。

当环境温度变化时，气瓶内气体温度会逐渐趋近环境温度，但持续时间比较长，尤其是

当气瓶内部温度与环境温度差小于5℃，气瓶内部温度变化过程非常缓慢，如图6和图7所示。

为了在短时间内测量不同的温度值，将车辆置于采用高低温环境舱内，设置环境温度时，设

定环境温度与初始温度值T1差值大于15℃。储氢气瓶内的压力随温度变化较小，如图8和图9

所示。在进行测试时为了保证压力传感器的测量精度，需充装适量的氢气以完成温度与压力

关系校验。当储氢气瓶压力小于20MPa，推荐充装至25MPa或以上的氢气。允许压力和温度

传感器有一定的测量误差，为了确定k值与1的差值绝对值，对两台车6个气瓶计算所有测量

的压力和温度比值n，n1取最小值，n3取最大值，n2取次大值，结果如表3所示，|k-1|最大

值为0.0190，6个气瓶处于不同温度测量后，其|k-1|均小于0.015。进行碰撞试验时，通常

温度在20℃，温度传感器公差按照1.5℃计算，压力25MPa，压力传感器公差按照0.45MPa计

算，可得压力与温度的比值最大偏差为1.995%。|k-1|的相对偏差1.5%，小于1.995%，设定

|k-1|小于0.015时，温度与压力关系准确度满足要求。

表3温度、压力及氢气压缩系数

编号P1T1Z1P2T2Z2P3T3Z3

1#24.611.11.158825.116.61.159725.922.21.1625

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《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

2#24.610.21.159225.114.61.160625.921.81.1627

3#32,047401.193031.473341.192630.83291.1912

4#32,047391.193632.473341.192630.83281.1918

5#32,047391.193633.473341.192630.83281.1918

6#32,047401.193034.473341.192630.83281.1918

表4温度、压力比值系数表

编号n1n2n3k1k2k3|k1-1||k2-1||k3-1|

1#0.07470.07470.07550.99980.99010.99020.00020.00990.0098

2#0.07490.07520.07560.99650.99170.99510.00350.00830.0049

3#0.08580.08600.08570.99841.00141.00300.00160.00140.0030

4#0.08610.08600.08591.00111.00131.00020.00110.00130.0002

5#0.08610.08600.08591.00111.00131.00020.00110.00130.0002

6#0.08580.08600.08590.99840.99851.00020.00160.00150.0002

图6某乘用车静置时气体温度-时间图

图7某商用车静置时气体温度-时间图

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《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

图8某乘用车静置时气体压力-时间图

图9某商用车静置时气体压力-时间图

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，确定了燃料电池电动汽车碰撞后需要采

集的氢系统安全数据的解决方案，并研制试验设备。充分考虑到燃料电池电动汽车碰撞后的

电安全及气体泄漏风险，定制燃料电池电动汽车正面碰撞、侧面碰撞及后面碰撞实施细则，

编制风险应急预案。与标准编制参与单位东风汽车公司技术中心合作，对车上所带压力传感

器和温度传感器先行计量，然后由技术中心委托气瓶专家厂家安装在高压储气瓶上。车辆准

备前，先将车内氢气排放干净，使用氦气加压设备，将购置好的氦气集装格内的氦气，加注

到车辆的高压储气瓶内，见图10、图11。

将各种必须设备安置于车辆上，包括假人、假人数采、车载高速摄影机、高压电安全测

量设备、氢系统漏气采集设备及浓度传感器等。储气瓶位置的试验情况见图12，车载氢系

统泄漏采集设备见图13，其采集界面见图14和图15，燃料电池堆的测试情况见图16，浓

度传感器的安装见图17和图18。为了防止温度传感器和压力传感器接到氢系统泄漏采集设

备后产生报错，导致车辆的其他功能出现问题，需要确认车辆上传感器的激励电压和氢系统

泄漏采集设备的激励电压是否一致。首先检查车辆上的温度传感器和压力传感器的激励电压，

发现温度传感器的电压与氢系统漏气采集设备的激励电压不一致，压力传感器的激励电压一

致。这种情况只能采用氢系统漏气采集设备提供激励电压，需要将整套传感器输入输出全部

12

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

接入外置数采，为了防止车辆系统紊乱，用与温度传感器的相近电阻替代原温度传感器。对

于压力传感器仍采用原来的传感器线路，只是将压力传感器的输出电压并联输出。由于氢系

统泄漏采集设备采用信号放大的方式采集信号，此时产生的信号的对原电路几乎无影响。

图10购置氦气集气格

图11定制氦气加压装置

图12碰撞试验车辆氢储气瓶测试情况

13

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

图13车载氢系统泄漏数采系统

图14碰撞车辆燃料电池堆测试情况

图15气体浓度传感器

图16车载气体浓度采集设备

完成以上的所有配置后，在2020年10月24日和2020年10月29日分别完成了东风汽

车公司首款燃料电池电动乘用车的侧面碰撞试验和正面碰撞试验，燃料泄漏数据采集系统显

示数据正常，试验监控时间结束后，采用手动方式打开瓶阀，再次测量气瓶内的压力与温度，

显示结果与车载设备采集数据基本一致，氢气泄漏的体积流量均不超过5NL/min；瓶阀关闭

14

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

监控数据显示，每一个储氢容器的主关断阀均在1s内关闭，小于标准要求5秒；密闭空间

的浓度测量数据显示为0.5%VOL，远小于标准限值要求3%（氦气）。试验后，储氢气瓶瓶

阀周围的车身有变形，但未影响到瓶阀本身，储氢气瓶的固定系统有变形但未失效，仍保持

连接。偏置碰撞和侧面碰撞时对关注点的加速度监控数据见图19～图22所示。偏置碰撞中

储氢气瓶和燃料电池系统承受加速度较大，侧面碰撞碰撞中承受加速度较小。

20

10

0

-10

-20

-30

A

c-40

c

e

l

e

r-50

a

t

i

o

n-60

(00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.20.22

g

)Max=11.33g(0.0655s)Min=-55.39g(0.0771s)CFC=60Time[s]

图17偏置碰撞时储氢气瓶上的X向加速度

50

25

0

-25

-50

A-75

c

c

e

l

e-100

r

a

t

i

o

n-125

(00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.20.22

g

)Max=25.19g(0.0779s)Min=-119.88g(0.0663s)CFC=60Time[s]

图18偏置碰撞时燃料电池系统上X向加速度

图19侧面碰撞时储氢气瓶上的Y向加速度

15

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

图20侧面碰撞时燃料电池系统上Y向加速度

随后，在2021年1月27日和2021年1月28日开展了携带氢气进行的燃料电池电动汽

车偏置碰撞试验和侧面碰撞试验，该车型配置储氢系统的压力为35MPa，国内首次开展携

氢碰撞试验，在室外进行。本次试验主要验证采用氢气作为介质进行试验时，采集系统的可

行性。试验后数据显示，车辆上储氢气瓶和燃料电池系统承受的加速度基本与2020年10

月开展的携氦气进行试验时承受的加速度相当。储氢气瓶的固定点位置基本无变形，试验后

瓶阀在5s内关闭，无泄漏。

2021年2月5日和2021年9月15日完成了两台燃料电池电动汽车的后面碰撞试验，

重点验证发生后碰时，车上储氢气瓶承受冲击的情况。发生后部碰撞时，车辆上靠近后部的

储氢气瓶受到冲击较大，有变形，但是储氢气瓶未发生脱落。如图图23图24所示。发生后

面碰撞时，车身上储气瓶及燃料电池系统承受的加速度也较大，最大加速度达到68g，存在

固定点脱落的风险。另外布置于前端的燃料电池系统也承受了24g的冲击。如图图25图26

所示。

图21后面碰撞时储氢气瓶位置（试验前）

16

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

图22后面碰撞时储氢气瓶位置（试验后）

图23后面碰撞时储氢气瓶承受的加速度

图24后面碰撞时燃料电池系统承受的加速度

截止目前为止，起草组共完成了8台燃料电池电动汽车的验证试验，3次40%正面偏置

碰撞试验，3次侧面碰撞试验，2次后碰撞试验，其中1次正面偏置碰撞试验和1次侧面碰

撞采用了携氢试验。在碰撞试验后，每一个储氢容器的主关断阀均在1s内关闭，小于标准

要求5秒。在泄漏测试时间△t内，氢气泄漏的体积流量均不超过5NL/min，小于标准要求

118NL/min，密闭空间浓度均小于0.5%VOL,小于标准要求4.0%VOL（氦气限值为3%VOL）。

17

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

所有储氢气瓶的固定强度基本不变。

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

本标准的发布，将填补国内燃料电池电动汽车碰撞测试标准和方法空缺，为企业提供设

计参考标准，为检测行业提供检测依据。有利于推动燃料电池汽车行业健康发展，有利于提

升燃料电池汽车碰撞后安全性能，让消费者更加放心大胆地购买燃料电池电动汽车。

六、采用国际标准和国外先进标准的情况

目前，国外在燃料电池电动汽车碰撞方面的法规主要三个，GTR13、UNR134以及SAE

J2578三项标准。其中UNR134和GTR13中的泄露率指标的制定参考了SAEJ2578的制定

原则。本标准的制定，在吸收了三项标准的先进性的基础上，增加了特殊要求和特殊方法。

具体差异见表4。

UNR134、GTR13及SAEJ2578对于燃料电池汽车碰撞试验后氢系统完整性做出了要

求。其中，UNR134还对不适合于进行正面碰撞试验和侧面碰撞试验的车辆提出滑台试验

的要求，根据车辆类型对滑台试验条件做出了规定，此时必须满足储氢系统安装的位置要求，

且需要满足滑台试验的要求。不满足位置要求时，需要完成摆锤冲击或移动壁障冲击试验，

且满足固定强度要求和泄漏率要求。国推标仅对M2、M3、N2和N3类车辆的CHSS进行滑

车冲击试验，要求内容与UNR134一致。

对于碰撞试验后的燃料泄漏限值，UNR134、国推标和SAEJ2578都规定为在泄漏测试

时间内，氢气泄漏的速度不超过118 NL/min，其中是通过储气瓶容积、公称工作压力

及压力传感器量程按照公式计算得出的。对碰撞试验后内的平均泄漏量做出

Δ�GTR13Δ�60 min

了要求。

对于碰撞试验后车辆密闭空间浓度限值，SAEJ2578没有相关要求，UNR134的要求是

氢气泄漏不应导致乘员舱和行李舱中的氢气体积浓度超过的4.0%。如确认储氢系统的主关

断阀在碰撞后5s内关闭，且无泄漏，则满足要求。国标与UNR134要求一致。而GTR对

氢气浓度限值的要求是在60min内氢气体积浓度均不超过（3±1）%。

关于储气瓶位移，GTR13和UNR134做出了相关要求，即试验后储氢系统至少有一点

与车辆连接，SAEJ2578没有要求。国推标要求更丰富一些，要求不能进入乘员舱。

SAEJ2578规定了不能有氢化物的泄露，国推标规定了CHSS和燃料电池系统不能起火

爆炸的要求。

对于电安全性，四项标准均对电安全进行要求，满足相应电动汽车的电安全要求。

表5燃料系统完整性要求

项目UNR134GTR13SAEJ2578国推标

18

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

碰撞后按照规定的测试方法，在泄漏测试

燃料

时间△t内，所有储氢气瓶的氢气

在泄漏测试时间碰撞试验后60min内，氢气泄Δ�

泄漏

平均泄漏率的总和不应超过118

内，氢气泄漏的速Δ度�内，氢气泄漏的速度漏速度不超

限值

不超过118NL/min不应超过118NL/min过118NL/min。

要求

NL/min

氢气泄漏不应导致氢气泄漏不应导致乘封闭空间或半封闭空间内浓度限

乘员舱和行李舱中员舱和行李舱空气中值：按照规定的测试方法，碰撞后

密闭

的氢气体积浓度超的氢气体积浓度超过的燃料泄漏不应使封闭空间或半

空间

过的4.0%。如确认储的（3±1）%。如确认封闭空间内的氢气浓度超过4%（体

浓度无要求

气瓶的主关断阀[4]在储氢系统的主关断阀积浓度），如果使用氦气，则浓度

限值

碰撞后5s内关闭，在碰撞后5s内关闭，不应超过3％；若每一个储氢气瓶

要求

且无泄漏，则满足要且无泄漏，则满足该的主关断阀在碰撞发生后5秒内关

求要求闭，且无泄漏，认为满足浓度要求。

储氢气瓶固定装置强度要求：试验

储气试验后储氢系统至后储氢气瓶应与车身保持连接，

试验后储氢系统至少

瓶位少有一点与车辆连无要求CHSS在碰撞后不能侵入乘员舱内。

有一点与车辆连接

移接

无其他有害氢系统特殊安全要求：碰撞结束后

物质排出泄漏测试时间△t内，CHSS、燃料

特殊

无无（金属氢化电池发动机不应起火、爆炸。

要求

物或化学氢

化物材料）

M1和N1类车辆完成正碰、侧碰和后

碰后满足泄漏率、空间浓度及安装

不进行R94、R95及

强度要求。M2、N2、M3、N3车辆需进

R137碰撞的车辆，

行滑车试验，满足固定强度和安装

CHSS需进行滑车试

位置要求。不满足侧面安装要求

其他验，满足固定强度要

无要求无要求时，侧面冲击试验代替。

要求求和位置要求。不满

足时，侧面冲击试验

代替。无后碰的要

求。

表6燃料系统完整性试验方法比较

项

UNR134GTR13SAEJ2578国推标

目

19

《燃料电池电动汽车碰撞后安全要求》（征求意见稿）编制说明

1.可以填充氢气和氦气1.可以填充氢气和氦气两种气

两种气体进行试验。体进行试验。

1.可以填充氢气和氦气两种气体进2.气体充气压力提供了2.充气压力至少为目标充气压

行试验。两种方法，高压正常充气力的95%,试验前主关闭阀应正

2.充气压力至少为目标充气压力的试验和安全低压充气试常开启。

燃

95%,试验前主关闭阀应正常开启。验。3.试验前安装压力和温度传感

料

3.试验前安装压力和温度传感器，3.试验前安装压力和温器，进行试验，试验后持续测

泄

进行试验，试验后持续测量气体温度传感器，进行试验，试量气体温度和压力信号至少

漏

度和压力信号至少60 min或△t。验后持续测量气体温度60 min60 min或△t。（使用氦

（使用氦气进行试验时应进行换和压力信号至少气进行试验时应进行换算）。

算）。60 min60 min或△t。（使4.增加压力传感器位置不同时

用氦气进行试验时应进判别方法。压力传感器位于储

行换算）。氢气瓶外时计算方法为新增。

1.使用氢气或者氦气传感器布

1.使用氢气或者氦气传感器布置在置在车辆内部，采样位置为:a)

车辆内部，采样位置为:a)驾驶员座驾驶员座椅上方或乘员舱中

椅上方或乘员舱中心，距离顶部心，距离顶部250 mm以内；b)

250 mm以内；b)后排座椅前方的地后排座椅前方的地板，距离

板，距离250 mm以内；c)距不受碰250 mm以内；c)距不受碰撞冲

撞冲击直接影响的车辆行李舱顶部击直接影响的车辆行李舱顶部

密100 mm以内，来测量密闭空间浓度。100 mm以内，来测量密闭空间

闭2.碰撞试验后至少每隔5s采集一次浓度。

空浓度信号，持续测量60 min，滤波2.碰撞试验后至少每隔5s采集

无描述

间后的传感器数据均应该低于限