龙兴利

(一汽客车(大连)有限公司，辽宁 大连 116600)

燃料电池客车已经列入国家新能源汽车产业发展规划，其氢燃料系统布置和动力系统匹配是氢燃料客车开发的重点。依据整车开发流程[1]，我公司自主研发了某型氢燃料城市客车。本篇在深入分析燃料电池性能的基础上，充分考虑整车控制策略及使用安全需要，系统地介绍了此款燃料电池城市客车的氢燃料系统布置、动力系统计算与匹配[2]的设计过程。

1 氢系统布置

该车型为全承载车身结构[3]，采用公交专用前后桥及空气悬架。依据氢燃料车的特点，采用“长轴距、短后悬”的结构设计。依据总体布置确定该车车长10 495 mm，轴距5 900 mm,后悬长度优化至2 245 mm，后悬的立体空间中主要布置动力电池、燃料电池、电机、升压DC/DC、空压机和散热器。氢气瓶组布置于车顶，原因及主要设计如下：

氢气的燃烧极限和爆炸极限很宽(4%～75%)，发生爆炸的必要条件有3个：浓度达到极限值；密闭空间；足够的点火能量(0.02 mJ)。由于氢气的密度很低(不足空气的7%)，且汽车通常都在露天环境中行驶，依据“氢气流最短”原则，采取“氢往上，电下行”的思路将氢瓶系统布置于车顶可有效制止上述前两个爆炸条件同时满足，实现即使有氢泄漏也不聚集的要求。其次，在车身关键位置上布置氢气传感器，高压氢气如果从氢瓶泄漏了，可以及时被传感器在短时间(1 s)内检测到，并按照泄漏浓度层级(低于危险极限前设定三级)依次实现声光报警，直至强制关闭氢瓶的主截止阀，满足安全要求。……