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GB／T 41134.1-2021 电驱动工业车辆用燃料电池发电系统 第1部分：安全.pdf

下列术语和定义适用于本文件。 非正常运行abnormaloperation 燃料电池发电系统在任何电气或控制部件故障或失效的情况下，或在失效模式分析（FMEA)程序

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由部件或系统制造商规定的最大压力，系统或部件被设计成在该压力下可连续运行。 注1：最大运行压力单位为帕(Pa)。 注2：见附录B的压力条款对照表。 ［来源：GB/T28816—2020，定义3.86.4，有修改］ 3.17 正常释放normalrelease 正常运行期间，系统内局部浓度有限的可燃蒸气释放，可能包括燃料电池间歇排气。 3.18 正常运行 Fnormal operation 所有在产品使用过程中遇到的不导致失效的运行和非运行模式 3.19 压力释放装置 pressurereliefdevice;PRD 压力和/或温度激发的泄压装置，用于防止压力高于预先确定的最大值，从而防止压力部件或

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4.1.1本文件中所涵盖产品的任何部件均应符合该部件的要求。用于本文件所涵盖产品中使用的部 件的规范性引用文件在第2章中给出。 4.1.2部件在下列情况下不需要符合规范性引用文件中的具体要求： a）涉及在本文件所涵盖的产品中GB/T 37687-2019 信息技术 电子信息产品用低功率无线充电器通用规范，应用该部件时不需要的特性；或 b）被本文件的要求所替代的。 413任何部件应在符合其设定的条件下值用

4.1.4如某部件的结构特性不完整或性能上有限制时。此部件仅可在受限条件下使用，例如温度应不 超过规定的限制并在相关特定条件使用。

4.2承载氢气和其他流体的部件

4.2.2管道、软管和管件

4.2.2.1当输送气体或蒸气的压力超过103.4kPa（表压），或液体压力超过1103kPa，或温度超过 120℃时，管道和相关部件的设计、制造和测试应符合ISO15649的规定。 4.2.2.2低于4.2.2.1规定的压力和/或温度水平下使用的管道和非金属管道应根据本文件的要求进行 评估，同时考虑所用的材料、流体及压力和温度等使用条件。用于氢气或甲醇燃料的非金属管道的设 计、制造和测试应符合4.2.2.6的附加要求。 4.2.2.3燃料电池发电系统外所使用涉及的氢气或甲醇燃料的非金属软管，受物理应力的影响，应符合 流体静压试验、附着力（橡胶）、弹性、低温弹性、耐臭氧（橡胶外保护层的软管）、耐紫外线（塑料覆盖的软 管）、气体渗透性、导电性、以及ISO14113规定的端部接头测试，材料应满足氢燃料的使用要求，或液体 （甲醇等）符合4.2.1的要求。软管长度天于1.5m时，应采用不锈钢丝缩织加固。 4.2.2.4柔性金属连接件及相关配件在用于输送氢气时，应符合ISO10806和ISO10380的要求。 4.2.2.5氢燃料管道应最大限度地减少摩擦，并保持排气系统部件和电气系统部件至少51mm的 问

4.2.2.6氢气和甲醇燃料用非金属管路应：

采用通风的外壳内进行保护，使其受到机械或物理应力最小； 避免静电放电。根据5.9b)对金属和5.9c)对非金属进行连接测试确定符合性； 一根据在使用过程中的温度，使用经过评估并确认适用于其所承载流体的材料。如适用，应根据 5.20和5.21确定符合性；和 燃料系统和电池堆之间的连接应符合GB/T7127.1一2000或ISO4038中静电放电的要求。 4.2.2.7管道、连接件以及其他管道部件应能承受1.5倍额定工作压力下进行的最小流体静力测试而 没有结构损坏。 例外：高压管道、配件和其他管道部件的安全系数应与使用的储气瓶的安全系数等同。见4.2.3

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4.2.4金属氢化物容器

4.2.5.1甲醇燃料罐应符合4.2.1和4.2.2所述材料要求。容器及其相关的接头和连接件的设计和结 构应具有足够的强度和防漏性，以防止意外的泄漏。 4.2.5.2甲醇燃料罐应专门根据工业车辆应用的使用条件设计，包括运行和加注过程中预计的压力和 温度范围、甲醇对燃料罐疲劳寿命的影响以及检查频率。 4.2.5.3用于隔绝燃料供应的手动阀应位于压力容器附近，以便于关闭燃料电池发电系统的燃料供应 以进行维护或长期储存。 4.2.5.4甲醇燃料罐和填充配件应放置在车辆的外壳内，或放置在4.12中规定的外壳内，并对其进行 固定，以最大程度地降低对燃料罐或配件的损害的可能性。 甲醇燃料罐应永久安装在燃料电池发电系统模块或工业车辆上，以确保燃料罐在使用时不被移走， 也不能拆卸换料

燃料储存系统应设置过压保护装置，并满足以下要求： 发电系统处于运行状态，当压力超过储氢容器的正常工作压力时，应能通过显示屏或声音或光 等方式告知操作者，或提示紧急关机，当压力达到储氢容器的最大工作压力时应能自动关机并 切断氢气供应； 发电系统处于静止状态，当压力达到储氢容器能承受的最大压力时，应通过泄压阅或类似功能

储存系统应设置过压保护装置，并满足以下要求： 发电系统处于运行状态，当压力超过储氢容器的正常工作压力时，应能通过显示屏或声音或光 等方式告知操作者，或提示紧急关机，当压力达到储氢容器的最大工作压力时应能自动关机并 切断氢气供应； 发电系统处于静止状态，当压力达到储氢容器能承受的最大压力时，应通过泄压阀或类似功能

的装置自动向外界放气防止压力过高引起危险； 当压力低于要求的压力时，应能通过显示屏或声音或光等方式告知操作者，根据危险程度能自 动关机，或提示紧急关机，或自动关机并切断氢气供应。

气体压力调节阀应配置排气限制器或排气管道。

4.5关闭阀和操作规程

空气和流体过滤器应适用于该环境的应用，如果需要对其进行检查、清洁或更换，则该过滤器应安 装于易操作的位置。

4.7.1系统中使用的空气压缩机和空气真空泵应符合ISO10442的规定。 4.7.2水泵应符合GB4706.66—2008的规定。 4.7.3化工泵、氢气泵和压缩机应根据本文件适用的材料兼容性要求、机械和电气要求进行评估。 4.7.4可燃流体用压缩泵或转子泵或其他类动态密封的泵，应提供足够的通风，使在正常运行条件下 正常释放的少量氢气或其他可燃气体在燃料电池发电系统的非危险区域内的浓度不超过低可燃极限 的25%。

4.7.1系统中使用的空气压缩机和空气真空泵应符合ISO10442的规定。 4.7.2水泵应符合GB4706.66—2008的规定。 4.7.3化工泵、氢气泵和压缩机应根据本文件适用的材料兼容性要求、机械和电气要求进行评估。 4.7.4可燃流体用压缩泵或转子泵或其他类动态密封的泵，应提供足够的通风，使在正常运行条件下 正常释放的少量氢气或其他可燃气体在燃料电池发电系统的非危险区域内的浓度不超过低可燃极限 的25%。

4.8电控压力传感器和控制设备

压力激发并关和变送器应评估其用途。可燃或易燃流体的压力调节控制应适用 载的流体。 ：压力限制或调节控制的最大工作压力不应超过减压安全阀工作压力的90%。在系统压力极 可接近且可调的压力调节控制装置应在其预期运行的最大运行压力下可靠密封。

燃料电池发电系统的通风措施应满足如下要求： 制造商应在说明书中明示燃料电池发电系统使用场所应具备的通风情况； 根据GB3836.14一2014评定的燃料电池发电系统或电驱动工业车辆中的危险区域等级，在 险区域0区和1区及其燃料稀释边界的范围内应具有强制通风措施或其他方式，稀释、控制

动切断氢源的安全防护功能或其他有效方式预防和解除危险； 当发电系统内部可燃性气体积聚浓度达到25%低可燃极限时，燃料电池发电系统的通风装置 应能自动启动进行稀释，保证可燃性气体浓度不超过规定浓度

4.10静电放电(ESD)

燃料电池发电系统中涉及氢气的部件应尽可能采用防静电积聚的材料。 对氢气可能积聚的位置应采取防静电放电保护措施，可采取对非金属材料或隔离的金属部件 地或连接等措施。 发电系统应具有接地终端或与电驱动工业车辆上的接地连接，确保在氢气泄露或积聚时，不会 而导致燃烧、爆炸或其他危险。 应对充氢接口、氢气管路、电堆等与氢气相关部件采取防止静电放电的措施

4.11甲醇和废弃物等的排放

4.11.1燃料电池发电系统的构造应确保包括水在内的废弃物不会在可能造成不安全条件的环境中被 耗尽、排放或泄漏。 4.11.2甲醇燃料电池发电系统的排放不应超过安全限制要求。通过5.16废水排放试验来确定符合 性。系统的设计应防止废弃物进入终端应用的工业车辆乘客舱

4.12系统外壳（独立系统）

4.13燃料电池发电系统电气部件

4.13.1.1电气部件应根据其应用进行分级，并符合相应的标准。在燃料电池发电系统正常运行过程 中，它们不应受到振动、温度、环境和其他因素的不利影响。 4.13.1.2位于危险区域的燃料电池发电系统内部的电气设备应识别危险，符合GB3836.1一2010的 规定。 4.13.1.3电磁兼容符合GB/T17799.1—2017或GB17799.3—2012中的要求

发电系统内部电线应满足以下要求： 发电系统使用过程中，内部的电线能够承受最大电流的使用要求，同时能承受发电系统正常运 行状态下可能产生的任何温度； 在制造商规定的允许温度下，发电系统内部电线的机械强度不会降低，不会因热膨胀而超过材 料的允许承受的应力，不会损坏邻近的绝缘部件； 内部电线的选用应符合GB3836.4一2010中5.6的规定； 内部电线以及元器件的连接装置应符合GB3836.4一2010中7.2的规定； 与金属部件接触的内部导线，应有机械保护或加以适当固定以防损坏，

4.13.4燃料电池发电系统连接的紧急断电（断开）要求

燃料电池发电系统连接的紧急断电（断开）要求如下。 作为紧急关闭装置的紧急关闭控制器或电池连接器应在任何时候都能让操作人员在正常操作 位置接近。 b 紧急关闭装置应能在不危险的情况下切断对所有运转部件的电源供应，而且切断不会增加潜 在的风险。紧急关闭装置应能够通过下列方法之一切断正带的最大电流（包括电机启动电 流）。 1 燃料电池连接器的电压可达到或等于120Vd.c.。对于大于手120Vd.c.，应制定相关规定 以避免使用电池连接器进行紧急关闭。 2 手动电源开关直接切断电源供应线。 3） 手动控制开关将电源切断到电源线上一个接触器的线圈上。同时，电源控制器（逆变器或 独立励磁电机控制器等)将被关闭。在由系列缠绕的直流电机（s)驱动的工业用车辆中， 在没有电源控制器的机械换向器时，设置两个独立的接触器是关闭电池供应的必要条件。 ·在2)或3)的情况下，切断动作为主动类型，根据GB/T14048.5一2017规定的执行器 变为红色。也可按照GB/T14048.3一2017的规定。 ·如果执行器背景是红色的，则应使用对比色 ·只有在控制装置正常工作后，通过手动重新设置关闭装置，才能重新为运转部件供电。 c）如果燃料电池连接器使用紧急断开系统，则连接器的可拆卸部件应使用断开连接时不会损坏 燃料电池连接器或电缆的方法。 当连接器用于紧急断开时，该设备应能在紧急情况下迅速断开连接，两个半连接器可以很容易地分 两个半连接器分开的最大力不应超过150N，并且方便操作。

4.13.5开关和电机控制器

开关和电机控制器的要求如下： a）电机控制器或开关应按其控制的负载设定额定功率。电机控制器应具有电流中断能

一2019所要求的电机锁定转子负荷； 控制除电机以外的感应负载开关的电流，如变压器，应不小于变压器或类似设备的额定满载电 流的两倍，除非已对该开关进行验证，并确认可适用

4.13.6变压器和电源

4.13.7逆变器、变流器和控制器

逆变器、转换器和控制器应按照IEC62103规定的异常条件测试（故障部件）

4.13.8灯和灯座（如有）

4.13.9储能元件（如有）

4.13.9.2双电层电容器（超级电容器）

如适用，燃料电池发电系统中的超级电容器应满足以下要求。 a）超级电容器的整体充电电路应提供可靠的过电压保护措施，如有必要，则应提供过流充/放电 保护。 b）1 使用金属容器的超级电容器应彼此绝缘，并从金属托盘或金属电容器箱中隔离。在正常的操 作和维护过程中，应采用绝缘材料来减少绝损坏的风险。

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c）超级电容器的金属容器在与电容器的负极相连（负极和金属容器，或内部不相互绝缘)时其应 被视为负极的一部分，并应封闭或提供绝缘罩。 d）螺纹的超级电容终端应采用锁紧垫圈或等效方式，以减少连接端子的松动造成接线端子外部 短路风险。 e）如适用，超限电器端子应受绝缘靴或绝缘罩的保护。 f）在超级电容器的维护或服务之前需确认它们已放电完全。 例外1：在已确定工业车辆框架有与地面连接的终端不需要提供绝缘靴或绝缘罩。 例外2本要求不适用于装有接地故障电路中

4.13.10限功率电路

电路应进行5.13的测

4.13.11电气间阴

对于工业车辆用燃料电池发电系统中的电气间隙不应小于表1所列。 例外1：在4.11中定义中没有指定最小可接受间隔的有限电源电路。 例外2：组件内的最小可接受间隔应由各部件标准决定。 例外3：如果按照GB/T16935.1一2008的评估，可接受的最小可接受的间距可以从表1中所列的 范围缩小，如下所述： a）减少的间隔要求不应用于与工业车辆的电气连接，也不应用于非载流金属外壳。 b）在GB/T16935.1一2008中定义燃料电池的过电压为I型和污染程度是3。带有保护罩的电 路，没有通风孔，允许灰尘、湿度和其他导电碎片的进入，可以被认为污染程度是2，而在密封 或封装的情况下，可以被认为污染程度是1。 c）为了应用间隙B（受控的过电压)间隙，通过提供一个过电压保护装置或一体化燃料电池系统 来控制过电压。 d）所有印刷接线板都被认为最小相对漏电起痕指数（CTI)为100（材料组Ⅲb)

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注：电源电路是指没有过载保护的电机控制电路。如果有电流过载保护电路，电路就不被认为是电源电路。 ?最大150V。 这些空间适用于一个与框架没有电连接的系统。 “这些间距也适用于与框架相连的额定电压小于或等于24V的系统。 d例如，电机终端通过电机机架的点。 ：如果在封装的测量点上有可能变形，应指定变形后的间距

4.13.12电路分离

电路分离的要求如下。 限功率电路应与所有其他电路分开： 1）将电路单独封装； 2）证明空气通过和表面上方的间隔符合表1要求； 3）采用隔板。 6） 限功率电路的内部布线绝缘导线，应由栅栏隔开，或隔离于连接到不同电路的带电部件，或为 所涉及的最高电压提供绝缘材料。 c）在a）3)中的隔板为不小于0.51mm厚的包层金属或不低于0.71mm厚的绝缘材料。 d）工作在不同电压下电路导体除非它们绝缘性可承受最高电压，否则它们应彼此可靠地分开。 e 单个电路的电路分离应按照GB/T16895.21一2020中第413章的要求进行

4.14.1 安全控制

控制电路的启动要求如下： a）只有在4.15确定的所有保障措施到位并生效时，才可以启动操作。除非按照4.15确定自动重 启的风险很小，否则燃料电池发电系统应按照设计好的顺序操作启动； b）根据4.15确定，燃料电池发电系统从停机到重新启动不应造成危险情况

4.15安全/危险分析

燃料电池发电系统的制造商应进行 或其他等效可靠性分析，以识别影响 统安全性的故障。 注: FMEAs 的相关信息见 IEC 60812.

燃料电池发电系统应根据5.11进行绝缘试验，结果满足GB18384一2020中5.1.4.

5安全性能要求和型式试验

安全性能要求及试验条件如下。 a）除非在试验方法中另有说明，在5.2～5.22的试验中，燃料电池发电系统应在最大功率运行： 将控制器设置为正常限制最大值。 b） 除非另有说明，在5.2～5.22试验的结果中，容纳有气体或液体的部件应无泄漏，不应造成危 险状况。 c）试验条件：除非另有说明，应在如下规定的环境中进行性能试验： ·温度：20℃±5℃； ·相对湿度：65%±20%； ●压力：在91kPa(绝对)106kPa(绝对）之间。 在每次试验中都应测量试验过程中实验室的环境条件。因空气质量可能会影响燃料电池发电系统 性能，实验室空气组分（二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等）应与试验结果一起报告。

燃料电池发电系统的试验通则如下。 a）燃料电池发电系统应依据5.2.2和5.2.3进行包含垂直方向和横向/纵向的系统振动试验。以 上试验过程中，燃料电池发电系统不应运行。试验结果应符合5.5和5.6的要求。 例外：对已通过振动测试的工业车辆用燃料电池发电系统，此测试报告内容可代替5.2.2和 5.2.3中要求的试验。 b）在5.2.2和5.2.3中，应采用完整的燃料电池发电系统在工业车外进行独立试验。燃料电池发 电系统安装可采用自有或者典型安全的紧固方式，以其使用相同的位置固定于振动试验装 置上。 c）集成化的燃料电池发电系统不要求做5.2.2和5.2.3的试验。 d）b)中，独立部件或子系统如能够被与在完整系统中相同的固定或放置，可对其进行单独试验。 如部件之间有任何干扰或接触，通常安装在测试对象附近的组件应包括或模拟。

5.2.2垂直轴向试验

5.2.3横向和纵向试验

横向和纵向测试的加速度数据应与工业车辆制造商共同确定。

5.3燃料容器稳固性试验

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疲劳试验的要求如下。 燃料电池发电系统中，如果采用了非金属易燃燃料操作部件或/和带有动态密封的易燃燃料 泵，应按5.5.2b)进行适当的疲劳测试。燃料电池发电系统在测试前后应满足5.6的要求。燃 料电池发电系统不应受到可能造成危险的损坏。上述试验之后，燃料电池动力系统应能正常 工作。 燃料电池发电系统应连接到燃料源，并在不小于50%最大持续额定载荷条件下运行。在额定 操作压力和温度下连续运行720h

HJ 1035-2019 排污许可证申请与核发技术规范 无机化学工业5.7潜在失效模式试验

潜在失效模式试验的要求如下。 a）依据4.15对制造商的危险分析进行审查，以确定本试验的测试范围，包括在测试期间系统是 否运行。也可以根据制造商提供的证明材料来决定是否符合本条规定。 b） 应模拟4.15中定义的关键失效模式，以确定安全系统是否正常运行和系统是否安全关闭。 c）在启动关键故障模式时，应根据制造商的危害分析，可通过安全关闭系统来确定是否符合本条规定

温度试验的要求如下。 a）燃料电池系统在最大持续额定负载条件下持续运行时，温度不应达到足以引起火灾或对所用 材料造成损坏，在可接触表面和对温度敏感的部件和材料上测量的温度应符合表2的规定。 b）在此测试期间，热保护装置或过载保护装置不应运行。 c）在表2中的所有温升值都是基于假设的环境温度为25℃。试验可以在10℃～40℃环境温 度范围内进行，通过加法（如果环境温度低于25℃）或减法（如果环境温度高于25℃）来校正 的25℃与环境温度之间的差别。 d）试验应持续进行至达到稳定的温度状态。当有连续3次间隔不低于5min的稳定温度读数 时，就表明温度不再升高。 e）温度测量应采用热电偶法。线圈绕组上的温度可以采用热电偶法或电阻法来测量。 f）热电偶应由0.05mm~0.21mm²导线组成。热电偶导线应符合GB/T16839.1一2018中关 于初始电动势与温度表的公差的规定。 g）当采用电阻法时，在试验开始时绕组的温度应为室温，绕组的温升按照公式（1)进行计算得到：

式中： 温升EJ/T 838-1994 二氧化铀粉末可烧结性检验，单位为摄氏度（℃）； R 试验结束时线圈的电阻，单位为欧姆（Q)； Y 试验开始时线圈的电阻，单位为欧姆（Q)； 开始测量电阻“”时的起始室温（即起始线圈温度），单位为摄氏度（℃） 一一试验结束时的室温，单位为摄氏度（℃）； —铜=234.5，电子导体级（EC)铝=225.0，其他导体的常数有待确定，

温升，单位为摄氏度（℃）； R 试验结束时线圈的电阻，单位为欧姆（)； Y 试验开始时线圈的电阻，单位为欧姆（Q)； 开始测量电阻“”时的起始室温（即起始线圈温度），单位为摄氏度（℃）； 试验结束时的室温，单位为摄氏度（℃）； 铜=234.5，电子导体级（EC)铝=225.0，其他导体的常数有待确定

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