氢能源，作为一种潜力巨大的清洁能源，因其高能量密度而备受关注。然而，氢气的极高能量密度也带来了安全隐患，尤其是在氢燃料电池汽车领域。氢气的储存和运输过程中，一旦发生泄漏，后果不堪设想。那么，如何确保氢安全，成为了氢能源汽车发展中的重要课题。
氢气泄漏是氢安全问题的核心。泄漏可分为缓慢泄漏和剧烈泄漏两种。缓慢泄漏通常发生在阀门或管道处，虽然罐体保持完好，但氢气的泄漏与电气打火结合，可能引发事故。剧烈泄漏则伴随着罐体破裂或爆裂，其破坏力更为惊人。因此，对于氢气的储存和运输，必须采取严格的安全措施。
氢罐是氢气储存的关键设备，主要分为液态氢储罐和气态氢储罐两种。液态氢储罐通过极低温度将氢气液化，体积储氢密度高，适合长时间或大规模储存，但能耗较高且存在静态蒸发损失。气态氢储罐则通过高压压缩氢气，结构简单、充放氢速度快，且技术成熟，是车载氢罐的主流选择。
氢燃料电池汽车的氢安全涉及多个方面，包括氢气泄漏检测、系统压力和温度监控、紧急停机控制以及储氢瓶的安全设计等。这些安全措施的实现，离不开传感器、控制器和执行器的紧密配合。例如，高灵敏度的氢气泄漏传感器能够实时监测氢气浓度，一旦达到报警阈值，系统会通过CAN通信发送告警信号，触发相应的安全保护措施。
在氢罐的设计上，工程师们也在不断追求优化。压力容器最优设计是一个经典的工程优化问题，旨在通过调整壳体厚度、封头厚度、内半径和壳体长度等参数，实现材料、成型和焊接总成本的最小化。同时，储氢瓶还采用高强度材料制造，能够承受高达70MPa的压力，并在碰撞测试中满足严格的泄漏标准。
除了传统的安全措施外，一些新的监控角度也开始受到关注。例如，通过监测罐体和管线、接头的振动、罐体加速度、罐体表面应力、罐体表面温度以及罐体表面和管线、接头的位移等参数，可以更全面地了解氢罐的工作状态，及时发现潜在的安全隐患。这些监控数据可以通过传感器采集，并通过算法进行分析和处理。
在主动防御方面，氢燃料电池汽车也配备了一系列先进的设备。例如，热熔栓泄压阀可以在车辆发生燃烧时熔化并释放高压氢气，避免氢罐爆炸。通风与排放系统则能够在可能发生泄漏的情况下迅速排出氢气，避免氢气积聚。一些创新技术如Hydac的氢罐智能卡箍也开始应用于氢安全领域，通过智能感知氢罐变化并适当调整箍紧力度来抵消瓶体膨胀应力，提高氢罐的安全性。
在软件定义汽车的时代，氢安全系统也遵循着“感知-判断-动作”的闭环控制逻辑。随着电子技术、计算机技术和算法的不断发展，氢安全系统的智能化和主动化水平将不断提高，为氢能源汽车的普及提供更加坚实的安全保障。
