乘用車用燃料電池發(fā)電系統(tǒng)測(cè)試方法（GB/T 23645-2009）

1范圍 　　本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了乘用車用燃料電池發(fā)電系統(tǒng)測(cè)試方面的術(shù)語和定義、測(cè)試用儀表精度的要求、試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作及試驗(yàn)條件和性能試驗(yàn)方法。 　　本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試內(nèi)容包括：常規(guī)性能檢測(cè)、起動(dòng)特性測(cè)試、穩(wěn)態(tài)特性測(cè)試、額定功率特性測(cè)試、峰值功率特性測(cè)試和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性測(cè)試。 　　本標(biāo)準(zhǔn)適用于乘用車用質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。 　　2規(guī)范性引用文件 　　下列文件中的條款通過本標(biāo)準(zhǔn)的引用而成為本標(biāo)準(zhǔn)的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用于本標(biāo)準(zhǔn)，然而，鼓勵(lì)根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。 　　GB/T 18384.3-2001電動(dòng)汽車安全要求第3部分：人員觸電防護(hù)（ISO/DIS 6469-3:2000,EQV) 　　GB/T 20042.1質(zhì)子交換膜燃料電池術(shù)語 　　3術(shù)語和定義 　　GB/T 20042.1確立的以及下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。 　　3.1 　　發(fā)電系統(tǒng)凈輸出功率net output power of power system 　　燃料電池堆輸出功率減去輔助系統(tǒng)消耗的功率后所剩的功率，即燃料電池發(fā)電系統(tǒng)凈輸出功率，也簡稱發(fā)電系統(tǒng)功率。 　　3.2 　　電池堆效率efficiency of fuel cell stack 　　燃料電池堆單位時(shí)間內(nèi)所消耗燃料的能量轉(zhuǎn)化為輸出功率的份額，規(guī)定以氫氣低熱值（LHVH2）計(jì)算。計(jì)算公式見附錄A。 　　3.3 　　發(fā)電系統(tǒng)效率efficiency of power system 　　燃料電池發(fā)電系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)所消耗燃料的能量轉(zhuǎn)化為有效功率的份額，規(guī)定以氫氣低熱值(LHVH2）計(jì)算。計(jì)算公式見附錄A。 　　3.4 　　怠速工況idle state 　　發(fā)電系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，能維持自身工作，而不對(duì)外輸出功率的工況。 　　3.5 　　冷機(jī)狀態(tài)cold state 　　燃料電池發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部溫度（冷卻液出口溫度）與環(huán)境溫度相同。 　　3.6 　　熱機(jī)狀態(tài)hot state 　　燃料電池發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部溫度處于正常工作溫度范圍（正常工作溫度由制造商規(guī)定）內(nèi)。 　　4測(cè)試用儀表精度的要求 　　測(cè)試用儀表精度要求見表1。 　　5試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作及試驗(yàn)條件 　　5.1試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 　　a)試驗(yàn)前12h按照5.2.3做好燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作，然后將燃料電池發(fā)電系統(tǒng)封存； 　　b)在試驗(yàn)之前不得對(duì)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)做任何改動(dòng)。 　　5.2一般試驗(yàn)條件 　　5.2.1燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的要求 　　燃料電池發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求： 　　——燃料電池發(fā)電系統(tǒng)各系統(tǒng)要完整，能夠在外接氫源的條件下正常運(yùn)行； 　　——燃料電池發(fā)電系統(tǒng)要有可靠的安全保障系統(tǒng)； 　　——燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在測(cè)試過程中不允許補(bǔ)充冷卻液及加濕用水。 　　5.2.2測(cè)試條件 　　測(cè)試方應(yīng)提供以下測(cè)試條件： 　　——氫氣高壓氣源，純度滿足使用要求； 　　——控制電源（如DC12V電源、DC24V電源等）； 　　——直流輔助動(dòng)力電源。 　　5.2.3測(cè)試前燃料電池發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)規(guī)定 　　測(cè)試前燃料電池發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)應(yīng)符合以下規(guī)定： 　　——冷卻液加注完成； 　　——通氫氣后燃料電池發(fā)電系統(tǒng)即可工作。 　　5.2.4制造商在測(cè)試前向測(cè)試方提供燃料電池發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)參數(shù)。 　　6性能試驗(yàn)方法 　　6.1冷機(jī)方法 　　燃料電池發(fā)電系統(tǒng)（冷卻液加注完成）在規(guī)定的溫度和濕度條件下保溫足夠長的時(shí)間以保證燃料電池發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部溫度與環(huán)境溫度相同，靜置時(shí)間至少為12h。 　　6.2熱機(jī)方法 　　按照制造商的使用規(guī)定，使燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在一定功率下工作，同時(shí)監(jiān)測(cè)燃料電池堆冷卻液的出口溫度，一旦燃料電池堆冷卻液的出口溫度達(dá)到正常工作溫度，即認(rèn)為燃料電池發(fā)電系統(tǒng)達(dá)到熱機(jī)狀態(tài)。 　　6.3常規(guī)性能檢測(cè) 　　6.3.1發(fā)電系統(tǒng)質(zhì)量 　　測(cè)量燃料電池堆和輔助系統(tǒng)（包括氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、空氣供應(yīng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)等）的質(zhì)量（應(yīng)包括冷卻液及加濕用水的質(zhì)量）。 　　6.3.2電池堆的體積 　　測(cè)量燃料電池堆三個(gè)方向的最大尺寸，計(jì)算燃料電池堆的最大外圍體積。 　　6.3.3絕緣電阻檢測(cè) 　　在整個(gè)試驗(yàn)結(jié)束后，不連接負(fù)載并加注冷卻液和加濕用水的冷態(tài)條件下（冷卻泵運(yùn)轉(zhuǎn)），用兆歐表分別測(cè)量燃料電池堆正負(fù)極輸出端相對(duì)于發(fā)電系統(tǒng)機(jī)箱的絕緣電阻，絕緣電阻值符合GB/T 18384.3-2001的規(guī)定。 　　6.4起動(dòng)特性測(cè)試 　　6.4.1怠速起動(dòng)測(cè)試 　　6.4.1.1試驗(yàn)方法 　　a)根據(jù)試驗(yàn)要求對(duì)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行冷機(jī)（見6.1)或者熱機(jī)（見6.2)過程預(yù)處理； 　　b)預(yù)處理過程結(jié)束后，按照制造商建議的起動(dòng)操作步驟起動(dòng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)； 　　c)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)起動(dòng)后，在怠速狀態(tài)下能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行10 min，則燃料電池發(fā)電系統(tǒng)怠速起動(dòng)成功，否則怠速起動(dòng)失??； 　　d)試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　6.4.1.2數(shù)據(jù)整理 　　試驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)：起動(dòng)時(shí)間、冷卻液起始溫度、燃料電池堆的電壓、燃料電池堆的電流、輔助系統(tǒng)的電壓、輔助系統(tǒng)的電流、氫氣的消耗量。 　　6.4.1.3評(píng)價(jià)指標(biāo) 　　起動(dòng)時(shí)間。 　　6.4.2額定功率起動(dòng)測(cè)試 　　6.4.2.1試驗(yàn)方法 　　a)根據(jù)試驗(yàn)要求對(duì)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行冷機(jī)（見6.1)或者熱機(jī)（見6.2)過程預(yù)處理； 　　b)預(yù)處理過程結(jié)束后，按照制造商建議的起動(dòng)操作步驟起動(dòng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)； 　　c)測(cè)試平臺(tái)控制器按照制造商建議的方法向燃料電池發(fā)電系統(tǒng)發(fā)送工作指令，同時(shí)測(cè)試平臺(tái)按照規(guī)定的加載方法進(jìn)行加載，加載到額定功率點(diǎn)后燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在額定功率下能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行10min，則燃料電池發(fā)電系統(tǒng)額定功率起動(dòng)成功，否則額定功率起動(dòng)失?。? 　　d)試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　注：規(guī)定的加載（卸載）方法：由測(cè)試方、制造商、用戶根據(jù)使用要求協(xié)商確定。 　　6.4.2.2數(shù)據(jù)整理 　　試驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)：起動(dòng)時(shí)間、冷卻液起始溫度、燃料電池堆的電壓、燃料電池堆的電流、輔助系統(tǒng)的電壓、輔助系統(tǒng)的電流、氫氣的消耗量。 　　6.4.2.3評(píng)價(jià)指標(biāo) 　　起動(dòng)時(shí)間。 　　6.5穩(wěn)態(tài)特性測(cè)試 　　6.5.1試驗(yàn)方法 　　a)在燃料電池發(fā)電系統(tǒng)工作范圍內(nèi)均勻選擇10個(gè)或10個(gè)以上的工況點(diǎn)（工作模式可以采用功率工作模式和電流工作模式）； 　　b）對(duì)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)按照6.2規(guī)定的方法進(jìn)行熱機(jī)； 　　c)熱機(jī)過程結(jié)束后，回到怠速狀態(tài)運(yùn)行10s; 　　d)按照規(guī)定的加載方法加載到預(yù)先確定的工況點(diǎn)，在每個(gè)工況點(diǎn)至少持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行3min; 　　e)試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　6.5.2數(shù)據(jù)整理 　　試驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)：燃料電池堆的電壓、燃料電池堆的電流、輔助系統(tǒng)的電壓、輔助系統(tǒng)的電流、氫氣的消耗量。 　　6.5.3評(píng)價(jià)指標(biāo) 　　燃料電池堆的極化特性曲線（V-I曲線）、燃料電池堆的功率曲線、燃料電池堆的效率曲線；燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的功率曲線、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的效率曲線；輔助系統(tǒng)的功率曲線。 　　6.6額定功率特性測(cè)試 　　6.6.1試驗(yàn)方法 　　a)對(duì)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)按照6.2規(guī)定的方法進(jìn)行熱機(jī)； 　　b）熱機(jī)過程結(jié)束后，回到怠速狀態(tài)運(yùn)行10s; 　　c)測(cè)試平臺(tái)控制器按照制造商建議的方法向燃料電池發(fā)電系統(tǒng)發(fā)送工作指令，同時(shí)測(cè)試平臺(tái)按照規(guī)定的加載方法進(jìn)行加載，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定功率（額定功率）后而且至少能夠持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行60min，此功率即為額定功率； 　　d)試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　6.6.2數(shù)據(jù)整理 　　試驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)：燃料電池堆的電壓、燃料電池堆的電流、輔助系統(tǒng)的電壓、輔助系統(tǒng)的電流、氫氣的消耗量。 　　6.6.3評(píng)價(jià)指標(biāo) 　　額定功率、額定功率點(diǎn)的持續(xù)工作時(shí)間。 　　6.7峰值功率特性測(cè)試 　　6.7.1試驗(yàn)方法 　　a)對(duì)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)按照6.2規(guī)定的方法進(jìn)行熱機(jī)； 　　b）熱機(jī)過程結(jié)束后，回到怠速狀態(tài)運(yùn)行10s; 　　c)測(cè)試平臺(tái)控制器按照制造商建議的方法向燃料電池發(fā)電系統(tǒng)發(fā)送工作指令，同時(shí)測(cè)試平臺(tái)按照規(guī)定的加載方法進(jìn)行加載，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)輸出功率達(dá)到額定功率后在該功率點(diǎn)至少穩(wěn)定運(yùn)行10min、然后按照規(guī)定的加載方法加載到設(shè)定功率（即峰值功率），在該功率點(diǎn)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行設(shè)定的時(shí)間（根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求確定），到達(dá)設(shè)定的時(shí)間后按照制造商規(guī)定的卸載方法進(jìn)行卸載，所測(cè)得的最大功率平均值即為峰值功率； 　　d)試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　6.7.2數(shù)據(jù)整理 　　試驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)：峰值功率運(yùn)行的時(shí)間、燃料電池堆的電壓、燃料電池堆的電流、輔助系統(tǒng)的電壓、輔助系統(tǒng)的電流、氫氣的消耗量。 　　6.7.3評(píng)價(jià)指標(biāo) 　　峰值功率、峰值功率運(yùn)行時(shí)間。 　　6.8動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性測(cè)試 　　6.8.1試驗(yàn)方法 　　a)對(duì)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)按照6.2規(guī)定的方法進(jìn)行熱機(jī)； 　　b)熱機(jī)過程結(jié)束后，回到怠速狀態(tài)運(yùn)行10s; 　　c)按照規(guī)定的加載方法加載到動(dòng)態(tài)響應(yīng)的起始功率點(diǎn)，在該功率點(diǎn)至少穩(wěn)定運(yùn)行1min; 　　d)測(cè)試平臺(tái)控制器向燃料電池發(fā)電系統(tǒng)發(fā)送動(dòng)態(tài)階躍工作指令，同時(shí)測(cè)試平臺(tái)按照規(guī)定的加載方法加載，直至達(dá)到動(dòng)態(tài)階躍的截止點(diǎn)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在該功率點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，至少持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行10min。記錄動(dòng)態(tài)過程的響應(yīng)時(shí)間； 　　e)試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　推薦取10%PE-90%PE的響應(yīng)時(shí)間作為評(píng)價(jià)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。 　　注：PE——燃料電池發(fā)電系統(tǒng)額定功率。 　　6.8.2數(shù)據(jù)整理 　　試驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)：動(dòng)態(tài)階躍響應(yīng)時(shí)間、燃料電池堆的電壓、燃料電池堆的電流、輔助系統(tǒng)的電壓、輔助系統(tǒng)的電流、氫氣的消耗量。 　　6.8.3評(píng)價(jià)指標(biāo) 　　動(dòng)態(tài)階躍響應(yīng)時(shí)間。 附錄A （規(guī)范性附錄） 相關(guān)計(jì)算公式 附錄B （資料性附錄） 測(cè)試報(bào)告 　　B.1概述 　　根據(jù)所做試驗(yàn)，測(cè)試報(bào)告應(yīng)提供足夠多的正確、清晰和客觀的數(shù)據(jù)用來進(jìn)行分析和參考。報(bào)告應(yīng)包含第6章中所有的數(shù)據(jù)。報(bào)告有三種形式，摘要式、詳細(xì)式和完整式。每種類型的報(bào)告都應(yīng)包含相應(yīng)的標(biāo)題頁和內(nèi)容目錄。 　　B.2測(cè)試報(bào)告內(nèi)容 　　B.2.1標(biāo)題頁 　　標(biāo)題頁應(yīng)包括下列各項(xiàng)信息： 　　——報(bào)告編號(hào)；（可選擇） 　　——報(bào)告的類型；（摘要式、詳細(xì)式和完整式） 　　——報(bào)告的作者； 　　——試驗(yàn)者； 　　——報(bào)告日期； 　　——試驗(yàn)的場(chǎng)所； 　　——試驗(yàn)的名稱； 　　——試驗(yàn)日期； 　　——發(fā)電系統(tǒng)鑒定機(jī)構(gòu)和制造商的名稱； 　　——用于試驗(yàn)的燃料種類； 　　——試驗(yàn)申請(qǐng)單位。 　　B.2.2目錄 　　每種類型的報(bào)告都應(yīng)提供一個(gè)目錄。 　　B.2.3測(cè)試報(bào)告形式 　　B.2.3.1摘要式報(bào)告 　　摘要式報(bào)告應(yīng)包括下列各項(xiàng)信息： 　　——試驗(yàn)的目的； 　　——試驗(yàn)的種類、儀器和設(shè)備； 　　——所有的試驗(yàn)結(jié)果； 　　——結(jié)論。 　　B.2.3.2詳細(xì)式報(bào)告 　　詳細(xì)式報(bào)告除包含摘要式報(bào)告的內(nèi)容外，還應(yīng)包括下列各項(xiàng)數(shù)據(jù)： 　　——發(fā)電系統(tǒng)的類型、操作方式和試驗(yàn)系統(tǒng)流程圖； 　　——儀器和設(shè)備的安排、布置和操作條件的描述； 　　——儀器設(shè)備校準(zhǔn)情況； 　　——用圖或表的形式說明試驗(yàn)結(jié)果； 　　——試驗(yàn)結(jié)果的討論分析。 　　B.2.3.3完整式報(bào)告 　　完整式報(bào)告除了包含詳細(xì)式報(bào)告的內(nèi)容外，還應(yīng)有原始數(shù)據(jù)的副本，此外還應(yīng)包括下列各項(xiàng)： 　　——試驗(yàn)進(jìn)行日期和時(shí)間； 　　——用于試驗(yàn)的測(cè)量設(shè)備的型號(hào)和精度； 　　——試驗(yàn)的環(huán)境條件； 　　——試驗(yàn)者的姓名和資格； 　　——完整和詳細(xì)的不確定度分析； 　　——燃料分析結(jié)果。