Tiêu chuẩn TCVN 9057-1:2011 An toàn về chức năng của phương tiện đường bộ chạy pin nhiên liệu

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9057-1:2011

ISO 23273-1:2006

PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ CHẠY PIN NHIÊN LIỆU – ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT AN TOÀN – PHẦN 1: AN TOÀN VỀ CHỨC NĂNG CỦA XE

Fuel cell road vehicles - Safety specifications - Part 1: Vehicle functional safety

Lời nói đầu

TCVN 9057-1:2011 hoàn toàn tương đương với ISO 23273-1:2006.

TCVN 9057-1:2011 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 22 Phương tiện giao thông đường bộ biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 9057 (ISO 23273), Phương tiện giao thông đường bộ chạy pin nhiên liệu – Điều kiện kỹ thuật an toàn gồm các phần sau:

- TCVN 9057-1:2011 (ISO 23273-1:2006), Phần 1: An toàn về chức năng của xe.

- TCVN 9057-2-2011 (ISO 23273-2:2006), Phần 2: Bảo vệ tránh các mối nguy hiểm từ hyđrô cho xe chạy bằng nhiên liệu hyđrô nén.

- TCVN 9057-3:2011 (ISO 23273-3:2006), Phần 3: Bảo vệ người chống điện giật.

PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ CHẠY PIN NHIÊN LIỆU – ĐIỀU KIỆN KỸ THUẬT AN TOÀN – PHẦN 1: AN TOÀN VỀ CHỨC NĂNG CỦA XE

Fuel cell road vehicles - Safety specifications Part 1: Vehicle functional safety

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu thiết yếu đối với an toàn về chức năng của xe chạy pin nhiên liệu (FCV) có liên quan đến các mối nguy hiểm cho người và môi trường bên trong và bên ngoài xe do đặc tính vận hành của hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu gây ra.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho chế tạo, bảo dưỡng và sửa chữa xe.

Các yêu cầu trong tiêu chuẩn này tập trung vào cả trạng thái vận hành bình thường (không có lỗi sai sót) và các trạng thái có một lỗi sai sót của xe.

Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng khi điện áp làm việc lớn nhất của các mạch điện lắp trên xe thấp hơn 1000 V (xoay chiều) hoặc 1500 V (một chiều) theo tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn quốc tế và/hoặc các yêu cầu pháp lý.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 9053: 2011 (ISO 8713), Phương tiện giao thông đường bộ chạy điện - Từ vựng.

TCVN 9057-2:2011 (ISO 23273-2), Phương tiện giao thông đường bộ chạy pin nhiên liệu - Điều kiện kỹ thuật an toàn - Phần 2: Bảo vệ tránh các mối nguy hiểm từ hyđrô cho xe chạy bằng nhiên liệu hyđrô nén.

TCVN 9057-3:2011 (ISO 23273-3), Phương tiện giao thông đường bộ chạy pin nhiên liệu - Điều kiện kỹ thuật an toàn - Phần 3: Bảo vệ người chống bị điện giật.

ISO 11451 (all parts), Road vehicles – Vehicle test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy (Phương tiện giao thông đường bộ - Phương pháp thử xe về nhiễu loạn điện do năng lượng bức xạ điện từ dải hẹp).

3 Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1

Hệ thống xử lý không khí (air processing system)

Hệ thống xử lý (nghĩa là lọc, đo, ổn định hóa và nén tăng áp) không khí đi vào hệ thống pin nhiên liệu.

3.2

Chế độ xe chạy được (driving enabled mode)

Chế độ duy nhất trong đó xe có thể di chuyển được bằng hệ thống đẩy riêng của nó.

3.3

Pin nhiên liệu (fuel cell)

Bộ phận điện hóa tạo ra điện năng bằng cách biến đổi nhiên liệu và một chất oxy hóa, không có bất cứ sự tiêu thụ về vật lý hoặc hóa học nào của các điện cực hoặc chất điện phân.

3.4

Hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu (fuel cell power system)

Tổ hợp của hệ thống pin nhiên liệu, bộ biến đổi điện năng, cụm động cơ và hệ thống tích điện nạp lại được (RESS-xem 3.13), nếu có.

3.5

Hệ thống đẩy sử dụng pin nhiên liệu (fuel cell propulsion system)

Tổ hợp của bộ tích nhiên liệu lắp trên xe, hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu và hệ truyền động.

3.6

Bộ pin nhiên liệu (fuel cell stack)

Bộ hai hoặc nhiều pin nhiên liệu được kết nối điện với nhau.

3.7

Hệ thống pin nhiên liệu (fuel cell system)

Hệ thống điển hình chứa các hệ thống con sau: bộ pin nhiên liệu, hệ thống xử lý không khí, hệ thống xử lý nhiên liệu, điều khiển nhiệt, điều khiển nước và hệ thống điều khiển của chúng.

3.8

Xe chạy pin nhiên liệu (fuel cell vehicle), FCV

Xe nhận công suất đẩy từ một hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu lắp trên xe.

CHÚ THÍCH: Thuật ngữ chung của FCV cũng bao gồm các xe có một nguồn công suất đẩy phụ khác.

3.9

Hệ thống xử lý nhiên liệu (fuel processing system)

Hệ thống biến đổi (nếu cần thiết) và/hoặc ổn định hóa nhiên liệu được tích trữ trong bộ tích nhiên liệu lắp trên xe thành nhiên liệu thích hợp cho vận hành trong bộ pin nhiên liệu.

3.10

Điện áp làm việc lớn nhất (maximum working voltage)

Giá trị cao nhất của điện áp xoay chiều (rms) hoặc điện áp một chiều có thể xuất hiện trong một hệ thống điện trong bất cứ điều kiện vận hành bình thường nào theo điều kiện kỹ thuật của nhà sản xuất, khi bỏ qua các chế độ chuyển tiếp.

3.11

Cụm động cơ (power unit)

Tổ hợp của động cơ điện, các thiết bị điện tử công suất liên kết và các bộ điều khiển liên kết của chúng dùng cho mục đích đẩy xe.

3.12

Làm sạch (purge)

Quá trình loại bỏ các thành phần khí không cần thiết ra khỏi hệ thống.

3.13

Hệ thống tích điện nạp lại được (rechargeable energy storage system), RESS

Hệ thống tích điện và nạp lại được bằng các nguồn năng lượng lắp trên xe và/hoặc các nguồn năng lượng từ bên ngoài và các bộ điều khiển liên kết, nếu có:

VÍ DỤ: Ắc quy, tụ điện và các bánh đà cơ-điện.

4 Các điều kiện về môi trường và vận hành

4.1 Quy định chung

Các yêu cầu cho trong tiêu chuẩn này phải được đáp ứng thông qua phạm vi các điều kiện về môi trường và vận hành được dùng để thiết kế xe và do nhà sản xuất xe quy định.

4.2 Tính tương thích điện từ

4.2.1 Độ thụ cảm

Tất cả các bộ phận điện trên xe chạy pin nhiên liệu (FCV) có thể ảnh hưởng đến sự vận hành an toàn của xe phải có môi trường điện từ thích hợp cho sự phơi nhiễm thường xuyên của xe. Môi trường này bao gồm độ dao động của điện áp và các điều kiện phụ tải, các quá trình chuyển tiếp về điện.

Xe chạy pin nhiên liệu phải được thử theo các phần thích hợp của ISO 11451. Cường độ trường chuẩn phải theo tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn quốc tế và/hoặc các yêu cầu pháp lý.

4.2.2 Sự phát xạ

Phải chú ý để giảm tới mức tối thiểu sự phát xạ điện từ từ phương tiện chạy pin nhiên liệu (FCV), có kể đến các tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn quốc tế (CISPR 22) hoặc các yêu cầu pháp lý.

5 An toàn trong vận hành

5.1 Chức năng của công tắc chính

5.1.1 Quy định chung

Công tắc chính phải có chức năng sao cho người vận hành có thể ngắt các nguồn điện kéo và ngắt sự cung cấp nhiên liệu.

Bộ điều khiển đối với chức năng của công tắc chính phải tiếp cận được tương tự như một công tắc đánh lửa thông thường và người lái xe có thể vận hành được.

Đối với các yêu cầu riêng, xem TCVN 9057-2 (ISO 23273-2) và TCVN 9057-3 (ISO 23273-3).

CHÚ THÍCH: Nếu không được kích hoạt bởi chức năng của công tắc chính, hệ thống pin nhiên liệu có thể ở vị trí để thực hiện một số chức năng như làm sạch.

5.1.2 Hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu, quy trình bật/tắt điện

Đối với quy trình bật điện của phương tiện chạy pin nhiên liệu (FCV), ít nhất phải thực hiện hai tác động có cân nhắc kỹ và khác biệt để chuyển chế độ tắt điện sang chế độ chạy xe được.

Chỉ cần một tác động để chuyển từ chế độ chạy xe được sang chế độ tắt điện.

Có thể thực hiện các quy trình bật/tắt điện khi sử dụng cùng một cơ cấu như đối với chức năng của công tắc chính.

Người lái xe có thể được chỉ báo một cách liên tục hoặc tức thời rằng hệ thống điện pin nhiên liệu ở điều kiện sẵn sàng cho chạy xe.

Sau khi tắt tự động hoặc bằng tay đối với hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu thì hệ thống này chỉ có thể được kích hoạt trở lại bằng quy trình bật điện như đã mô tả.

5.2 Chạy xe

5.2.1 Chỉ báo công suất giảm

Nếu hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu được trang bị phương tiện để tự động giảm công suất đẩy thì sự giảm đáng kể của công suất phải được chỉ báo cho người lái xe.

CHÚ THÍCH: Phương tiện này có thể hạn chế các ảnh hưởng của lỗi sai sót trong hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu hoặc hạn chế nhu cầu công suất quá mức của người lái xe.

5.2.2 Lùi xe

Nếu có thể lái cho xe chạy lùi bằng cách đảo chiều quay của động cơ điện thì các yêu cầu sau phải được đáp ứng để tránh nguy hiểm do vô ý chuyển mạch sang chiều ngược lại khi xe đang di chuyển:

Sự chuyển mạch giữa chiều tiến và chiều lùi cần phải:

- Có hai tác động tách biệt của người lái xe; hoặc

- Nếu chỉ có một tác động của người lái xe thì cơ cấu an toàn chỉ cho phép chuyển đổi chiều khi xe không di chuyển hoặc di chuyển chậm theo quy định của nhà sản xuất.

Nếu không thể lái cho xe chạy lùi bằng cách đảo chiều quay của động cơ điện thì phải áp dụng các tiêu chuẩn quốc gia hoặc tiêu chuẩn quốc tế hoặc các yêu cầu pháp lý cho các xe được chạy lùi bằng động cơ đốt trong.

5.3 Đỗ xe

Khi rời khỏi xe, người lái xe phải được chỉ báo liệu hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu có còn ở chế độ chạy xe được hay không.

Xe không được tự di chuyển bất ngờ khi người lái xe đã chuyển mạch sang chế độ tắt điện.

5.4 Độ bền chịu đâm va chạm của xe chạy pin nhiên liệu (FCV)

Các yêu cầu về độ bền chịu đâm va chạm của xe chạy pin nhiên liệu phải đáp ứng các tiêu chuẩn áp dụng của quốc gia hoặc tiêu chuẩn quốc tế và các yêu cầu pháp lý.

6 Bảo vệ tránh hư hỏng

6.1 An toàn chung của xe

6.1.1 Thiết kế dự phòng an toàn

Khi thiết kế các hệ thống và bộ phận dành riêng cho xe chạy pin nhiên liệu (FCV) phải quan tâm đến thiết kế an toàn đối với các bộ phận điều khiển điện và hệ thống chất lỏng nguy hiểm. Các mạch điện phải hở và các van ngắt nguyên liệu phải đóng kín để cách ly các nguồn điện và nguồn nguyên liệu của hệ thống điện nguồn pin nhiên liệu.

6.1.2 Phản ứng trước hư hỏng đầu tiên

Phải có các biện pháp an toàn để giảm nguy hiểm cho người gây ra bởi các hư hỏng tại một điểm của phần cứng hoặc phần mềm trong các hệ thống và bộ phận dùng riêng cho xe chạy pin nhiên liệu (FCV) như đã đưa ra trong phân tích về mối nguy hiểm của nhà sản xuất xe. Khi phân tích về mối nguy hiểm có thể sử dụng phương pháp FMEA (dạng hư hỏng và phân tích ảnh hưởng) hoặc FTA (phân tích lỗi dạng cây) hoặc phương pháp thích hợp khác. Đặc biệt là phải tránh các mối nguy hiểm tiềm năng trong 6.2 và 6.3.

Các biện pháp an toàn phải bao gồm khả năng thực hiện sự ngừng chạy xe một cách an toàn khi các lỗi sai sót được phát hiện có thể dẫn tới các tình huống nguy hiểm. Ngừng chạy xe một cách an toàn phải được xem là một trạng thái vận hành của xe.

CHÚ THÍCH: Đối với các ví dụ và chi tiết về ngừng chạy xe một cách an toàn, xem SAEJ 2578

6.2 Trạng thái vận hành vô ý đối với xe

Sự tăng tốc, giảm tốc và đảo chiều vô ý đối với phương tiện chạy pin nhiên liệu phải được quản lý bởi 6.1.2.

6.3 Các đầu nối

Các đầu nối điện và/hoặc cơ phải có phương tiện để ngăn ngừa sự tháo ra bất ngờ có thể dẫn đến trạng thái nguy hiểm của xe.

7 Hướng dẫn hoặc sổ tay hướng dẫn sử dụng cho chủ xe

Phải đặc biệt quan tâm đến sổ tay hướng dẫn sử dụng cho các chủ xe về các mặt dành riêng cho xe chạy pin nhiên liệu.

CHÚ THÍCH: Đối với các ví dụ, xem SAEJ 2578.

8 Ghi nhãn

Việc ghi nhãn xe phải được thực hiện theo quy định quốc gia hoặc quốc tế và các quy định pháp lý.

9 Phản ứng trước tình trạng khẩn cấp

CHÚ THÍCH: Hướng dẫn về phản ứng thích hợp trước tình trạng khẩn cấp được giới thiệu trong SAE J2578.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] SAEJ 2578, Recommended practice for general fuel cell vehide safety (Quy trình kỹ thuật được khuyến nghị đối với an toàn chung của xe chạy pin nhiên liệu)

[2] CISPR 22, Information technology equipment - Radio disturbance characteristics - Limits and methods of measurement (1987 - 11) (Thiết bị công nghệ thông tin - Đặc tính của nhiễm loạn vô tuyến - Giới hạn và phương pháp đo).