DB31 T 1685-2026 燃料电池电动货车换氢技术要求.pdf

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1、ICS43.080.01CCS T4731上海市地方标准DB31/T 16852026燃料电池电动货车换氢技术要求Technology requirements for hydrogen Tank-Swap of fuel cell electric truck2026-05-01 发布2026-08-01 实施上海市市场监督管理局 发 布DB31/T 16852026I目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14通用要求.25功能要求.25.1车载托架.25.2储氢模块.35.3换氢机构.35.4换氢通讯交互.36换氢作业要求.56.1作业人员安全要求.56.2劳动防护要求

2、56.3换氢装置及操作的安全要求.56.4换氢场所安全要求.56.5换氢作业流程.56.6换氢氢气计算及结算.67换氢系统检验要求.77.1检验周期.77.2检验要求.77.3检验项目.8附录 A（资料性）系统构成.9附录 B（规范性）储氢模块、换氢机构结构及储氢模块上接口.10附录 C（资料性）车载托架及储氢模块下接口.12附录 D（资料性）换氢电信号连接器储氢模块.14D.1特殊技术要求.14D.2基础技术要求.14附录 E（资料性）氢气管路快速接头.16参考文献.17DB31/T 16852026II前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规

3、则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由上海市经济和信息化委员会提出并组织实施。本文件由上海市新能源汽车及应用标准化技术委员会归口。本文件起草单位：宝武清洁能源有限公司、上海杰宁新能源科技发展有限公司、云动（上海）汽车技术有限公司、上海海事大学、同济大学、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司、上海研氢能源科技有限公司、羚牛新能源科技（上海）有限公司、上海浦江特种气体有限公司、上海上氢能源科技有限公司、上海翼迅创能新能源科技有限公司、江苏国富氢能技术装备股份有限公司、国家再制造汽车零部件产品质量检验检测中心、上海长三角氢能科技研究院、上海

4、氢力鸿运汽车有限公司、杭叉集团（天津）新能源叉车有限公司。本文件主要起草人：魏炜、王嫣然、李宗韬、董佳怡、廖懿、马占鑫、郭燚、卢迪柯、谢先宇、龚靖、蒲红霞、刘炜炜、黄帆、李义、马霞、丁镭哲、冯雪飞、李昕、张焰峰、寇健、刘明清。DB31/T 168520261燃料电池电动货车换氢技术要求1范围本文件规定了可用于背装式燃料电池电动货车（N类）集装格式压缩氢气系统的通用要求、功能要求、换氢作业要求和换氢系统检验要求。本文件适用于结构设计上可进行集装格式压缩氢气系统替换的背装式燃料电池电动货车（N类）。叉车等场地机动车辆、使用氢气为能源的备用电源发电用可替换的集装格式压缩氢气系统等可参照执行。2规范性

5、引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 2894安全标志及其使用导则GB 7258机动车运行安全技术条件GB 380312020电动汽车用动力蓄电池安全要求GB/T 24548燃料电池电动汽车术语GB/T 245492020燃料电池电动汽车安全要求GB/T 269902023燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件GB/T 426262023车用压缩氢气纤维全缠绕气瓶定期检验与评定TSG 23气瓶安全技术规程3术语和定义GB/T 24548界定

6、的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1背装式换氢货车Tank-Swap hydrogen heavy-duty truck安装在驾驶室后方、通过车载托架与车辆底盘主梁连接、利用主梁上方空间进行更换、具有可更换车载氢系统功能的N1类货车。3.2换氢系统hydrogen Tank-Swap system具有换氢功能的压缩氢气系统及其相关部件总成。3.3可更换式储氢模块replaceable hydrogen storage module换氢货车的集装格式压缩氢气系统总成，简称“储氢模块”。3.4换氢hydrogen Tank-Swap通过专用装置或人工辅助快速更换储氢模块实现燃料电池车辆等终端完

7、成氢气补充的过程。DB31/T 1685202623.5换氢机构hydrogen Tank-Swap device用于结合和分离储氢模块与车体等用氢系统的机构。3.6车载托架truck bottom bracket连接于车辆底盘主梁上的可承载“储氢模块”的固定托架。3.7储氢模块上接口hydrogen storage module upper port位于储氢模块顶部，用于换氢时和换氢机构连接的部分。3.8储氢模块下接口hydrogen storage module lower port储氢模块底部、与车载托架、换氢站内储氢模块放置支架等连接的部分。3.9氢气管路快速接头hydrogen pi

8、pe quick connector用于实现储氢模块与车辆燃料电池系统连接的氢管路快速插拔连接装置。3.10换氢控制器hydrogen Tank-Swap controller能够实现可更换式储氢模块车载氢泄漏检测并与换氢管理平台、车辆和换氢站进行信息交互的控制器。3.11换氢电信号连接器hydrogen Tank-Swap electrical signal connector用于连接车辆换氢控制电路和储氢模块控制电路的连接器组件。3.12换氢管理平台Tank-Swap monitoring platform由车载信息终端、储氢模块控制系统、换氢站站控系统构成的储氢及新能源汽车运行管理平台。

9、3.13换氢站站控系统hydrogen Tank-Swap station control system用于执行换氢过程并负责监管场内待换储氢模块及换氢机构安全执行换氢程序的换氢站中控系统。4通用要求4.1背装式换氢货车应符合 GB/T 245492020 的规定，能在正常使用条件下安全、可靠地运行。4.2储氢模块更换后背装式换氢货车的外廓尺寸、轴荷、重量等参数应符合 GB 7258 的规定。4.3换氢系统由可更换式储氢模块、换氢机构、车载托架及换氢站站控系统构成，能够实现背装式换氢货车换氢操作流程，其构成见附录 A。4.4换氢系统中与氢接触的材料应与氢兼容,并应充分考虑氢脆现象对设计使用寿命

10、的影响。4.5换氢系统内可更换式储氢模块及车载托架组成背装式换氢货车车载氢系统，应符合 GB/T 269902023 第 5 章的规定，且该系统及其装置应满足快速安装和安全。5功能要求5.1车载托架DB31/T 1685202635.1.1车载托架结构应有导向和锁止位置点，具备导向及锁止功能，其设计应符合附录 B 的规定。5.1.2锁止机构结构应符合如下要求：a)能在 X、Y、Z 三个方向上将储氢模块紧固在托架机构上；b)具有自动和手动解锁功能，能实现快速解锁更换储氢模块；c)能承受的振动应符合 GB 380312020 中 8.2.1 的要求，Z 向随机振动有效值修正为 2.7g，XY向修正

11、为 1.36g；d)能承受的机械冲击应符合 GB 380312020 中 8.2.2 的要求；e)能通过信号控制锁体锁闭和解锁；f)锁闭和解锁动作能有明确信号反馈到通讯系统。5.2储氢模块5.2.1储氢模块氢气管路快速接头、换氢电信号连接器应安装在便于操作、安全防护较好的位置。5.2.2储氢模块设计应最大限度减少高压管路连接点的数量，设计上保证管路连接点施工方便、密封良好、易于检查和维修。5.2.3储氢模块中使用的部件、元件、材料等应符合 TSG 23 的规定。5.2.4主关断储氢容器单向阀和压力释放装置（PRD）应集成在一起，装在储氢容器的端头。主关断阀的操作应采用电动方式，并应在驾驶员易于

12、操作的部位，当断电时应处于自动关闭状态。5.2.5储氢模块应有过流保护装置或其他措施，当检测到压力反常降低或流量反常增大时，能自动关断来自储氢容器内的氢气供应；如果采用过流保护阀，应安装在主关断阀上或紧靠主关断阀处。每个可更换式储氢模块的进口管路上应装手动关断阀或其他装置，在加氢、排氢或维修时，可用来单独阻断各个可更换式储氢模块。5.2.6储氢模块的设计制造应满足安全、快速、可靠的要求并具有防意外操作和碰撞的安全保护功能。5.2.7储氢模块的设计寿命期内应具有满足互换性（互操作性）、通讯、电气控制等功能。5.2.8储氢模块在车载运行或可运行状态下，应通过机械自锁或电器监控装置保证系统处于正常状

13、态，并且只有在非工作状态，使用不少于 2 个动作，才能够解除固定状态。5.2.9储氢模块如有易耗损零部件，应在相关技术文件和说明书给出易损耗零部件的范围、维护和更换要求。5.2.10储氢模块内换氢电信号连接器要求如下：a)储氢模块换氢电信号连接器接口应连接牢固，并且有防止不正确耦合的结构或设计；b)用于传输储氢模块与货车之间电信号的专用电连接器，由公端和母端组成。公端安装在可更换式储氢模块上，母端安装在货车或换氢站，换氢电信号连接器可参照附录 C。5.2.11储氢模块内氢气管路快速接头要求如下：a)储氢模块氢气管路快速接头应连接牢固，且符合 GB/T 269902023 中 5.4 中关于气密

14、性的要求；b)用于导通储氢模块与货车氢管路的氢气管路快速接头，由公端和母端组成。公端安装在储氢模块上，母端安装在货车或换氢站。氢气管路快速接头技术说明详见附录 D。5.3换氢机构换氢机构应具备吊装或叉装储氢模块的功能，其构成示意图见附录E。换氢机构应同时具备自动解锁和手动解锁功能，应采用2个及以上步骤进行解锁，避免误操作。5.4换氢通讯交互5.4.1通讯方式DB31/T 1685202645.4.1.1换氢站站控系统交互组件包括：换氢控制器、站控系统、换氢管理平台，见图 1 所示。5.4.1.2站控系统与换氢管理平台的接口为支持 TCP/IP 的网络接口，换氢管理平台为服务端，站控系统为客户端

15、站控系统主动进行连接，换氢管理平台被动响应 TCP 连接。图 1换氢通讯交互结构示意图5.4.2通讯传输过程5.4.2.1TCP 链路在登录和登录确认后建立，登录确认后方可进行其他业务报文的交互。5.4.2.2通过车牌识别方式获取到换氢车辆的车牌号码，站控系统数据库绑定信息一致（如车牌号码、车架号等和换氢管理平台连接登录检索到的匹配）保证换氢安全性、有效性。换氢管理平台向站控系统发送报文为触发式下发。5.4.3功能码要求功能码分为站控系统下发帧和换氢控制系统上送帧，其功能码要求如表1所示。表 1功能码要求表定义名称功能定义站控系统下发帧要求站控回复换氢控制器登录请求站控回复查询站控系统状态报

16、文站控回复换氢控制器请求站控发送换氢完成换氢控制器上送帧要求换氢控制器登录请求换氢控制器请求查询站控系统状态换氢控制器请求换氢帧换氢控制器应答换氢完成DB31/T 1685202656换氢作业要求6.1作业人员安全要求6.1.1换氢作业人员应了解所作业的气瓶及瓶内介质的特性、相关要求和发生事故时的应急处置技术。6.1.2作业人员在作业中应经常检查换氢系统的安全情况，发现问题及时采取措施。6.1.3作业人员应无色盲、无妨碍操作的疾病和其他生理缺陷，且不应服用影响操作或判断力的药物。6.2劳动防护要求6.2.1作业单位应配备必要的劳动防护用品和现场急救用具，如防火服、灭火毯、安全绳、呼吸机、医药箱

17、6.2.2作业人员作业时，应穿戴相应的防护用具，并采取相应的人身机体保护措施。6.2.3作业单位应负责定期对作业人员进行健康检查。6.2.4作业单位应负责定期对作业人员进行事故预防、急救知识的培训。6.3换氢装置及操作的安全要求6.3.1储氢模块宜设置起吊或叉装位置点以供换氢机构作业，驱动换氢机构的起重设施的作业重量应按吊装件或叉装件的最大荷重确定。6.3.2在爆炸危险区域内用以驱动换氢机构的起重设施应采用防爆设施。6.3.3更换储氢模块时，不应敲击、带压维修和紧固，不应超压，不应发生低于规定压力的状态。6.3.4驱动换氢机构的起重设施应于每次使用前进行检查，并做好定期检验。6.4换氢场所安

18、全要求6.4.1换氢场所应远离有明火或散发火花的地点，周边至少 10 m 内不应有明火；不应在人员密集地段和交通要道邻近处操作，宜设置不可燃烧材质的实体围墙。6.4.2换氢区域应通风良好，空气中氢气最高含量不超过 1%（体积）。采用机械通风的建筑物，进风口应设在建筑物下方，排风口应设在上方。6.4.3建筑物顶部或外墙的上部应设气窗或排气孔。6.4.4应设置固定式可燃气体检测报警仪，可燃气体检测报警仪的有效覆盖水平平面半径，室内不宜小于 7.5 m，室外不宜小于 15 m。6.4.5换氢区域装卸平台地面应做到平整、耐磨、不出火花。6.4.6换氢场所应按照 GB 2894 的规定，在换氢区域周围设

19、置安全标识。6.4.7换氢场所应设置接地设备，换氢操作人员在换氢作业前去除静电，换氢车辆进入换氢场所后，接地线连接接地设备保障安全。6.4.8换氢场所应配备可灭 C 类火灾（可燃气体）和 E 类火灾（带电物体）的灭火器。6.5换氢作业流程6.5.1换氢前应按照下列要求核对车辆就位：a)车辆行驶至入口处时核对车辆，如为可换氢车辆，自动放行；如果不是，拒绝入场；b)引导司机行驶至指定位置。6.5.2换氢作业按照下列流程执行：a)储氢模块状态确认信息收集与核对；b)车辆信息确认信息收集与核对；DB31/T 168520266c)车辆熄火状态确认；d)车辆接地线连接接地设备；e)发送计费用的氢气压力、

20、温度等参数；f)换氢电信号连接器及氢气管路断开；g)换氢装置对接；h)锁止机构解锁；i)换氢机构执行原储氢模块吊离工作；j)新储氢模块脱离换氢站车载托架；k)新储氢模块核对位置无误后落座，锁止机构上锁；l)换氢电信号连接器及氢气管路快速接头对接；m)发送计费用的氢气压力、温度等参数；n)换氢作业后检漏。6.5.3加氢计费流程应以储氢模块和车辆控制单元接入和断开时为计费点。6.6换氢氢气计算及结算6.6.1换氢氢耗计算方法6.6.1.1储氢模块应安装可用于计量的压力表与温度计。6.6.1.2可依据计入温度压力补偿系数的公式计算出的换氢质量进行结算。6.6.1.3采用的计量方式为公式（1）：=12

21、73.15+2 2 2273.15+1 1(1)式中：M 实际换得的氢气量，单位为千克（kg）；c 换氢补偿修正系数；m 氢分子摩尔质量（2.016），单位为克每摩尔（g/mol）；P1 该瓶组上一次换氢结束时上车记录的压力，单位为兆帕（MPa）；P2 换氢作业中储氢模块离开车辆前该瓶组内剩余的压力，单位为兆帕（MPa）；V 空瓶组的水容积，单位为升（L）；R 共用气体常量，R=0.0083145MPaL/(molK)；T1 该瓶组上一次换氢结束时上车记录的气体温度，单位为摄氏度（）；T2 换氢作业中储氢模块离开车辆前该瓶组内剩余气体的温度，单位为摄氏度（）；Z1 该瓶组上一次换氢结束时上车记

22、录时的压缩因子；Z2 换氢作业中储氢模块离开车辆时的压缩因子。注：Z是氢气的压缩系数，该系数值可根据温度和压力在“氢气压缩系数表”中查询得到。6.6.1.4氢气压缩因子求解方法如下：a)适用范围：0.1 MPa100 MPa、温度 220 K500 K 的氢气；b)氢气压缩因子 Z 按式(2)计算：=16=141 100/1(2)式中：P 压力，单位为兆帕（MPa）；T 温度，单位为开尔文（K）；DB31/T 168520267V 常数，见表2。注：对于一组确定的温度和压力,利用式（2）可以求出一个对应的压缩因子。表 2系数 Vij系数Vj1234i11.00018-0.00225460.01

23、053-0.0132052-0.000672910.028051-0.024126-0.005866330.000010817-0.000126530.000197880.000856774-0.000000143680.00000121710.00000077563-0.00001741850.0000000012441-0.000000008965-0.0000000167110.000000146976-0.00000000000447090.0000000000302710.000000000063329-0.000000000469746.6.2氢耗结算程序换氢系统的结算点应设置离开

24、换氢底座开关为起始点，重新回到换氢底座开关为终止点。期间消耗氢气应按式（1）中算法结算，若剩余氢气余量大于该储氢模块离开换氢底座时记录的起始氢气量，则按0计算，考虑到计算精度与实际偏差存在，可增加补偿修正系数。固态储氢换氢系统的结算方式由厂家根据自身材料体系、充装工艺、商业模式等进行定义。7换氢系统检验要求7.1检验周期7.1.1可更换式储氢模块应独立于车辆单独进行定期检验。7.1.2气瓶的定期检验周期应符合 TSG 23 的有关规定。7.1.3在使用过程中，如遇到下列情况，应提前进行检验：a)车辆发生火灾；b)车辆遭受碰撞；c)气瓶安装使用期间发生跌落或受到冲击；d)储氢模块中气瓶因其他原因

25、暴露于过热环境；e)气瓶受损；f)气瓶内氢气压力异常下降；g)使用中出现异常的尖锐响声；h)用户反映使用中出现异常的味道；i)检验人员认为有必要提前检验的。7.1.4库存或停用时间超过一个检验周期的气瓶，启用前应进行检验。7.2检验要求7.2.1检查和记录气瓶制造标志和检验标志。记录的内容至少应包括制造单位许可证编号或单位代码、气瓶制造标准、气瓶编号、制造年月、公称工作压力、水压试验压力、公称水容积、设计使用年限、设计循环次数、瓶阀和温度驱动安全泄压装置（TPRD）端塞的制造单位和型号、上次检验日期及检验机构名称或代号等信息，对进口气瓶应记录国别。DB31/T 1685202687.2.2未取

26、得特种设备制造许可的制造单位生产的气瓶、制造标志模糊不清或项目不全又无据可查的气瓶、特种设备安全技术规范规定需报废的气瓶，登记后不予检验，应判废。7.2.3自气瓶制造之日起，使用年限超过设计使用年限的气瓶，应判废。7.3检验项目气瓶定期检验项目应包括外观检查，内部检查、瓶口螺纹检查、水压试验、瓶网检查与装配、气密性试验。检验机构应在气瓶检验前对储氢系统进行预检查，以便对储氢系统的安全状况做出初步判断。对首次检验的气瓶，检验机构可根据气瓶的使用状况及储氢系统预检查的结果确定是否进行拆卸检验。若预检查的结果符合GB/T 426262023 5.1的有关规定，检验机构可不拆卸气瓶完成检验，不拆卸气瓶

27、的检验项目仅为外观检查。若预检查的结果不符合GB/T 426262023 5.1的有关规定，或者需要更换瓶阀的，则应将气瓶拆卸后，进行全部项目检验。DB31/T 168520269AA附录A（资料性）系统构成换氢系统主要由储氢模块、换氢机构、车载托架、换氢站站控系统平台四部分构成，其参考示意图见图A.1所示。图 A.1换氢系统构成示意图DB31/T 1685202610BB附录B（规范性）储氢模块、换氢机构结构及储氢模块上接口B.1可更换式储氢模块在结构上的设计及材料的选择应符合 GB/T 269902023 及 GB/T 297292022中的要求；储氢模块的布置应保证车辆在空载、满载状态下

28、的载荷分布符合 GB 7258 中的规定，储氢模块上接口应与换氢机构匹配，其形制可参考图 B.1 及图 B.2，图示中氢瓶数量仅作参考。B.2储氢模块上接口应与换氢机构匹配，在满足储氢模块结构要求的基础上，上接口与吊具接触固定的部位应安全稳固且受力均匀。B.3上接口应具备承受储氢模块整体重量的能力并避免换装过程中的晃动。B.4储氢模块内部布置（如：气瓶、管路等）不应超过上接口的下部分结构，避免换装过程中与吊装装置发生干涉，造成隐患。图 B.1储氢模块结构示意图DB31/T 1685202611图 B.2储氢模块上接口示意图DB31/T 1685202612CC附录C（资料性）车载托架及储氢模块

29、下接口C.1储氢模块下接口宜与车载托架匹配，通过底座与换氢货车进行锁止固定或解锁分离。C.2在匹配储氢模块结构要求的基础上，车载托架宜具备导向、定位及锁止功能，其形制参考图 C.1。C.3导向功能用于引导换装过程中的储氢模块准确坐落或吊离车载托架；定位功能用于辅助固定车载托架上的储氢模块；锁止功能用于锁定或解锁车载托架上的储氢模块。标引序号说明：1导向机构；2手动锁止机构；3自动锁止机构；4定位机构。图 C.1车载托架结构示意图C.4储氢模块下接口结构布置和车载托架的导向、定位及锁止机构相对应，其在背装式换氢货车上的形制参考图 C.2。DB31/T 1685202613标引序号说明：1储氢模块

30、2车辆大梁；3车载托架；4储氢模块下接口。图 C.2储氢模块下接口、车载托架与车辆连接结构示意图DB31/T 1685202614DD附录D（资料性）换氢电信号连接器储氢模块D.1特殊技术要求D.1.1线束各导线端可标有明显耐久的线号标志，例如：VOLT12-0.5R（1）在标号管上只写到VOLT12。D.1.2所有插件如有空余的引脚应塞好堵头；通讯线建议采用屏蔽双绞线，屏蔽层可不接出，120 电阻可按照要求配置。D.1.3通讯线可采用带屏蔽层的双绞线；屏蔽层标号“PCV”可接到“与整车对接”的对应引脚。D.2基础技术要求D.2.1线束中导线导通率宜达到100%。D.2.2导线可采用耐油、耐

31、温、阻燃型薄壁导线。D.2.3端子压接、电线接头宜保持牢固可靠。D.2.4线束中护套、波纹管、PVC胶布、热缩管的水平燃烧特性和垂直燃烧可分别满足GB/T 2408中的HB级和V-0级。D.2.5线束中导线可按照GB/T 25085.3的抗延燃性试验后，燃烧火焰在30 s内熄灭，试样上端宜最少有50 mm绝缘/护套。D.2.6线束尺寸极限偏差可参考标准QC/T 29106要求执行。D.2.7换氢电信号连接器信号连接对应表及换氢连接器针脚线束定义和规格参考见表D.1。表 D.1换氢电信号连接器定义参考表连接器定义储氢模块供电接口整车端低压线束公头氢系统低压线束母头功能信号类型对应接口HMS供电1

32、电源ON信号激活电VCANH通讯线VCANL通讯线CAN屏蔽层HMS供电2电源HMS电源地1地HMS电源地2地D.2.8换氢电信号连接器氢系统端触头分布，及换氢连接器车辆端触头分布、结构尺寸及推荐安装面板尺寸参考图D.1。DB31/T 1685202615注1：左侧为公头（整车端低压线束），右侧为母头（氢系统低压线束）。注2：换氢过程中当公母头断开，两端宜做好防水措施，避免系统短路。图 D.1换氢电信号连接器示意图DB31/T 1685202616EE附录E（资料性）氢气管路快速接头E.1设备端采用双卡套金属接头宜符合 GB/T 26990 相关要求。E.2快速接头由公头及母头组成，公头后端与氢燃料电池电堆通过氢气管路连接，母头后端属供氢系统，其形制参考图 E.1。a）公端接头b）母端接头图 E.1氢气管路快速接头示意图（双卡套金属接头）E.3快速接头关断形式宜采用双端关断（快插有单向阀，在断开连接时保持关闭）。DB31/T 1685202617参考文献1GB/T 24082021塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法2GB/T 25085.3道路车辆汽车电缆第3部分：交流30V或直流60V单芯铜导体电缆的尺寸和要求3GB/T 297292022氢系统安全的基本要求4QC/T 29106汽车电线束技术条件