《车用氢气传感器》编制说明

《车用氢气传感器》编制说明

一、工作简况

1.1任务来源

《车用氢气传感器》团体标准是由中国汽车工程学会批准立项，文件号中汽学

标【2023】103号，任务号为2023-035。本标准由中国汽车工程学会提出，浙江固

微科技有限公司、中国第一汽车股份有限公司、南京大学、山东大学、重庆长安新

能源汽车科技有限公司、广西玉柴机器股份有限公司、德燃(浙江)动力科技有限公

司、浙江氢途科技有限公司、国家电投集团氢能科技发展有限公司、东风汽车集团

有限公司技术中心、上海舜华新能源系统有限公司等单位起草。

1.2编制背景与目标

氢气易泄漏而难发现、氢气爆炸极限宽（4%~75%）易发生爆炸且破坏力大，因

此防止氢气泄漏爆炸是包括氢燃料电池、氢内燃机汽车在内以氢气为动力来源车辆

的最重要的安全指标之一。使用灵敏、准确、稳定的氢气传感器，对汽车的包括储

气罐、输气管路、电池、发动机、排气管等车载氢气系统及相关系统的氢气浓度实

时监测，及时发现氢能汽车制造、运储、使用过程氢气泄漏，是确保氢能汽车安全

性的主要措施。

随着我国氢能产业政策的推进，车用氢气传感器的应用日益广泛。由于车用氢

气传感器相关技术标准尚属空白，目前没有统一的氢气传感器测量范围、精度、工

况环境、响应速度、抗气体干扰等标准，不利于国内氢气传感器制造水平的提高和

氢能汽车产业的发展。

因此，非常有必要制定车用氢气传感器生产、检测技术标准，避免因缺乏标准

而造成产品良莠不一，因氢气传感器质量问题导致氢气泄漏爆炸事故。该标准的发

布，不仅为车用氢气传感器指明了未来发展方向，其中不少条目更是适用于其他应

用场景的氢气传感器或可燃气体传感器，对其他传感器的行业标准建立具有极高的

借鉴价值。

1.3主要工作过程

2022年下半年，本标准牵头单位浙江固微科技有限公司基于从事氢气传感器研

发、制造的相关技术和经验积累，启动团体标准的预研工作。预研工作包括相关试

验数据、国内外车用氢气传感器使用场景及技术需求、车用氢气传感器标准主要内

1

容等。

2022年8月——2023年2月在预研的基础上，汇聚科研院校、产品应用企业完

成《车用氢气传感器》初稿。

2023年3月——2023年5月开始向中国汽车工程学会申请团体标准立项工作。

立项申请工作包括编写立项申请、筹备成立编写工作组、在工作组范围内修改《车

用传感器》初稿等。

2023年4月26日标准立项通过中国汽车工程学会审核并于5月16日发布立项

通知书。

2023年5月——9月期间工作组以线下、线上方式组织6次会议对《车用氢气

传感》初稿进行修改。其中4月26日在重庆、7月26日在杭州两次线下会议。

2023年9月20日——10月15日，工作组根据各方意见召开4次会议集中修

改。10月13日中国汽车工程学会邀请国家标准委专家对草稿进行标准化方面的审

核并于封闭意见，形成征求意见稿。

2023年10月15日经中国汽车工程学会审核后，《车用氢气传感器》征求意见

稿公开征求意见。

11月20日——11月30日，根据征求意见的反馈，对征求意见稿修改并形成送

审稿。中国汽车工程学会组织专家对送审稿进行审核。

12月，针对专家评审意见，修改送审稿形成报批稿，进行报批公示。

2023年1月，标准正式发布。

二、标准编制原则和主要内容

2.1标准制定原则

遵循通用性、指导性、协调性原则，在充分总结和比较国内外车用氢气传感器

主要技术内容、相关指标测量试验方法的基础上，结合国内外车用氢气生产和应用

实际情况，参考GB/T28046《道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验》系列

标准、GB34660-2017《道路车辆电磁兼容性要求和试验方法》、GB/T19951-2019

《道路车辆电气/电子部件对静电放电抗扰性的试验方法》、GB/T2408-2021《塑

料燃烧性能的测定水平法和垂直法》等标准制定了车用氢气传感器的电磁、物理

方面各项技术内容和试验方法。本标准对车用氢气传感的术语进行规定，并对响应

时间、恢复时间、冷启动时间、探测下限、测量范围、灵敏度、一致性与重复性、

抗气体干扰测试等车用氢气传感器重要指标和这些指标的检测试验方面作了较详细

2

的规定，以确保车用氢气传感器在氢能汽车使用过程中安全性、可靠性、准确性、

耐久性方面的要求。

2.1.1通用性原则

本标准参考现行相关标准，针对目前车用氢气传感器实际应用情况，提出的车

用氢气传感器技术要求和相关指标检测试验方法适用于氢燃料电池汽车和氢能发动

机汽车的氢气泄露检测和报警，通用性高。

2.1.2指导性原则

本标准广泛引用道路车辆系列国家标准（车规），对工作温度、电源性能、振

动、静电抗干扰等重要技术要求提出具体参数，有利于指导氢气传感器的相关技术

性能符合车辆的应用要求；本标准对氢气暴露循环、交叉敏感度、响应和恢复时间、

测量范围与精度等技术要求提出具体测试试验方法，有利于避免试验方法和指标不

统一，造成的对传感器性能指标评价结果不统一的问题。例如本标准规定测试气体

流量为1000sccm，即避免了国内外试验方法不一致造成的车用氢气传感器准确度

不一致的问题。

2.1.3协调性原则

本标准提出的方法与目前使用的国家标准中的方法协调统一、互不交叉。仅作

为一种更便捷、精确度更高、更高效的方法对目前使用的方法进行补充。

2.1.4兼容性原则

本标准提出的车用氢气传感器主要技术要求与实际应用的车用氢气传感器的主

要指标基本相同或相近；试验方法充分考虑国内外主要车用氢气传感器产品的特性

和使用惯例，具有普遍适用性。

2.2标准主要技术内容

本标准规定以氢气为动力来源的车辆包括氢燃料电池汽车、氢能发动机汽车中

的所有氢气传感器件的性能、检测、设置等相关内容。主要技术内容包括有车载式

氢气传感器的测量范围、精度、响应时间、恢复时间、振动、气体干扰、工作环境

温度、工作环境压力等性能的硬性指标，氢气传感器硬性指标的标准测试方法，以

及氢气传感器在车辆中的具体安装位置、安装方式以及规范输出等。

本标准共8个章节，具体如下：

1范围

2规范性引用文件

3

3术语和定义

4缩略语

5技术要求

6试验

7检验规则

8标志、包装、运输、贮存

2.3关键技术问题说明

本标准在氢气传感器动力学性能、传感器寿命和探测下限等技术指标的测试方

法上作出了规范性描述，下面对其原理和依据进行说明。

2.3.1动力学性能测试中的响应时间测量

如术语和定义3.7所述，响应时间被定义为氢气浓度阶跃变化（由0瞬间增大

至某个浓度）引起的传感器输出上升，达到最终指示稳态信号的90%所需的时间即

为响应时间。但事实上，实验过程中无法实现理想的氢气浓度阶跃变化。无论采用

腔室法还是流动法测定传感器的响应时间，都应尽可能地使得测量过程中氢气浓度

尽可能快速地达到目标值。考虑到技术要求5.4和5.14所述，本标准规定了响应时

间应≤3s。为了尽可能减少在特定腔室或容器中建立特定氢气浓度环境所需的平

衡时间，就必须严格限定腔室或容器的容积和气体流量。

以响应时间3s为边界，考虑可以接受的影响误差为5%，即允许氢气浓度平衡

时间最大不超过0.15s。这里将平衡时间估算为腔室的容积x（单位为cm3）与气体

푥

流量V（单位为sccm）之比。那么应满足关系≤0.15푠。因此，通入腔体中的目标

푉

气体的流量V应不低于440xsccm。关于这一点，本标准在试验6.4中规定了用于

测量响应时间腔室体积和目标气体流量应满足的条件。

2.3.2传感器寿命

理论上，工业化批量生产的气体传感器的寿命分布带有一定的随机性，且与使

用环境密切关联。例如，某个氢气检测仪的传感器假如连续露出于2ppm氢气之中，

它的寿命大约是两年（或许称为2ppm年寿命）假如长时间露出于1%的氢气水平，

则只有三个月的寿命。因此，氢气传感器的寿命评估是基于在一定测量条件下的敏

感材料失效时间统计的结果。

在试验6.16中，对氢气传感器失效原因归结为反复经历氢气暴露循环导致的

传感材料的感知性能超出传感器失效判据所规定的限制。非敏感材料导致的传感器

4

失效不在本标准规定的传感器寿命范畴。因此，采用了指数分布、对数正态分布和

威布尔分布三个常用于气体传感材料寿命评估的模型来计算传感器的理论寿命。

2.3.3探测下限

如术语和定义3.9所述，探测下限是传感器可以可靠检测的最小值。在实际的

传感器标定或测量过程中，考虑到氢气传感器品类繁多，被测试的氢气浓度很难在

极低浓度范围内实现精确可调，因此，直接使用极低浓度氢气对传感器进行探测下

限的测量是不现实的，也不具备可操作性。

所幸的是，国际纯粹与应用化学联合会（InternationalUnionofPureand

AppliedChemistry，简称IUPAC）给出了化学传感器的探测下限的量化计算方法（参

见文献DOI:10.1021/ac00258a724）。参照这一方法，本标准在术语和定义3.9中，

明确将探测下限的计算方法规定为传感器背景噪声信号的标准差的三倍所对应的氢

气浓度输出值，并且在试验6.15中给出了评估探测下限的具体方法。

2.3.4传感器精度

鉴于当前氢气传感器在量程范围和测量精度上的制约性，本标准以1000ppm为

界限，划分两个测量段。在小于等于1000ppm氢气浓度时，放宽测量精度的限制要

求（低于±200ppm）；而当氢气浓度大于1000ppm时，则统一将精度约束在全量程

的10%以内。

2.4标准工作基础

标准牵头单位之一是国内主要的车用氢气传感器研发、制造企业，另一牵头单

位是国内主要的汽车制造企业。编写组由汽车制造企业、科研院校、汽车检测机

构、燃料电池配套企业等组成。上述参与单位有扎实的车用氢气传感器研发、制

造、检测、应用基础，能够准确把握车用氢气传感器技术要求、试验方法方面的需

求，对标准的制定提出合理架构规划并具体落实、执行。

本标准具有一定的先进性、通用性、科学性和可操作性。

三、标准中涉及专利的情况

本标准尚无涉及专利的内容。

四、预期达到的社会效益、对产业发展的作用的情况

本标准的发布，为整车实现复杂多环境场景模式下涉氢区域安全态势评估提供

实时数据支撑，是联合多个场景应用单位形成的国内首个车用氢传感器团体标准。

这一全新的行业标准首次明确提出车载条件下耐久性指标，并进一步完善了车用氢

5

传感器的核心指标与相关评价方法。该标准的发布，不仅为车用氢气传感器指明了

未来发展方向，其中不少条目更是适用于其他应用场景的氢气传感器或可燃气体传

感器，对其他传感器的行业标准建立具有极高的借鉴价值。

本标准的发布有利于氢能产业，特别是氢燃料电池汽车、氢能发动机汽车行业

的发展。

五、采用国际标准和国外先进标准情况，与国际、国外同类标准水平的对比情况，国内外关键

指标对比分析或与测试的国外样品、样机的相关数据对比情况

尚无。

六、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协

调性

本标准符合国家有关法律、法规和相关强制性标准的要求，与现行的国家标准、行业标准

相协调。在标准化技术委员会层面，车用氢气传感器与全国汽车标准化技术委员会、全国氢能

标准化技术委员会下标准体系有关。考虑到车用氢气传感器应用于汽车，故该标准归入全国汽

车标准化技术委员会下标准体系为妥，具体归入氢能与燃料电池标准体系。

对照《北京市燃料电池汽车标准体系》，氢能与燃料电池标准体系分为安全与管理（1）、

氢能基础（2）、氢加注（3）、关键零部件（4）、整车（5）五大板块。本标准为车载氢系统

（4.2）的检测方法（4.2.2.2）的技术类团体标准。

车用氢气传感器标准作为关键零部件（4）板块下车载氢系统（4.2）的其它相关

（4.2.2）标准，在涉及氢气泄漏检测方面与氢能与燃料电池标准体系中与其它三大板块都有

一定程度的关系：1）氢基础板块（储存与运输）；