燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法(GB/T 24554-2009)

1范圍 　　本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)特性、穩(wěn)態(tài)特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、氣密性檢測(cè)、絕緣電阻檢測(cè)等試驗(yàn)方法。 　　本標(biāo)準(zhǔn)適用于車用質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)。 　　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(所有部分）電動(dòng)汽車安全要求 　　GB/T 24548燃料電池電動(dòng)汽車術(shù)語 　　GB/T 24549燃料電池電動(dòng)汽車安全要求 　　3術(shù)語和定義 　　GB/T 24548確立的以及下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。 　　3.1 　　冷機(jī)狀態(tài)cold state 　　燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部溫度（冷卻液出口溫度）與環(huán)境溫度相同。 　　3.2 　　熱機(jī)狀態(tài)hot state 　　燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部溫度處于正常工作溫度范圍（正常工作溫度由制造廠規(guī)定）。 　　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 　　試驗(yàn)前按照6.3做好燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的準(zhǔn)備工作，然后將燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)封存12h，封存后不應(yīng)對(duì)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)做任何改動(dòng)。 　　6一般試驗(yàn)條件及試驗(yàn)要求 　　6.1燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的要求 　　燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足以下要求： 　　——燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)要完整； 　　——燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)要有可靠的安全保障系統(tǒng)。 　　6.2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)力電源等。 　　6.3測(cè)試前燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)規(guī)定 　　測(cè)試前燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)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)動(dòng)機(jī)即可工作。 　　6.4一般試驗(yàn)要求 　　測(cè)試應(yīng)按以下要求進(jìn)行： 　　——在整個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目中，首先按照7.9進(jìn)行氣密性檢測(cè)，如果氣密性達(dá)不到要求，則終止試驗(yàn)， 　　——氣密性檢測(cè)完成后，按照7.10進(jìn)行絕緣電阻的預(yù)檢測(cè)（冷卻泵處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)），如果絕緣電阻值不滿足GB/T 24549的規(guī)定，則終止試驗(yàn)（此絕緣電阻值不作為最終的絕緣電阻檢測(cè)結(jié)果）； 　　——所有性能測(cè)試項(xiàng)目（7.3-7.8)完成后，才能按照7.10進(jìn)行絕緣電阻檢測(cè)及質(zhì)量側(cè)試； 　　——性能測(cè)試項(xiàng)目（7.3-7.8)可以根據(jù)實(shí)際需要安排測(cè)試順序； 　　——燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在測(cè)試過程中不允許補(bǔ)充冷卻液及加濕用水。 　　7性能試驗(yàn)方法 　　7.1冷機(jī)方法 　　燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)（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(zhǎng)的時(shí)間以保證燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部溫度與環(huán)境溫度相同，靜置時(shí)間至少為12h。 　　7.2熱機(jī)方法 　　按照制造廠的使用規(guī)定，使燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)工作在一定功率，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)動(dòng)機(jī)達(dá)到熱機(jī)狀態(tài)。 　　7.3起動(dòng)特性試驗(yàn) 　　7.3.1冷起動(dòng)特性試驗(yàn) 　　7.3.1.1試驗(yàn)條件 　　試驗(yàn)前燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷機(jī)狀態(tài)。試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　7.3.1.2試驗(yàn)方法 　　冷起動(dòng)特性試驗(yàn)按以下方法進(jìn)行： 　　a）按照制造廠規(guī)定的起動(dòng)操作步驟起動(dòng)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)； 　　b)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，在怠速狀態(tài)下持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行10min。 　　7.3.1.3試驗(yàn)過程中測(cè)量記錄的數(shù)據(jù) 　　試驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)：冷起動(dòng)時(shí)間、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電壓。 　　7.3.2熱起動(dòng)試驗(yàn) 　　7.3.2.1試驗(yàn)條件 　　試驗(yàn)前燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)處于熱機(jī)狀態(tài)，試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　7.3.2.2試驗(yàn)方法 　　熱起動(dòng)試驗(yàn)按以下方法進(jìn)行： 　　a)按照制造廠規(guī)定的起動(dòng)操作步驟起動(dòng)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)； 　　b)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，在怠速狀態(tài)下持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行10min。 　　7.3.2.3試驗(yàn)過程中測(cè)且記錄的數(shù)據(jù) 　　試驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)：熱起動(dòng)時(shí)間、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電壓。 　　7.4額定功率試驗(yàn) 　　7.4.1試驗(yàn)條件 　　試驗(yàn)前燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)為熱機(jī)狀態(tài)，試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　7.4.2試驗(yàn)方法 　　額定功率試驗(yàn)按以下方法進(jìn)行： 　　a)熱機(jī)過程結(jié)束后，回到怠速狀態(tài)運(yùn)行10s; 　　b)測(cè)試平臺(tái)按照規(guī)定的加載方法進(jìn)行加載，加載到額定功率后持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行60min。 　　7.4.3試驗(yàn)過程中測(cè)且記錄的數(shù)據(jù) 　　試驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)：燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電壓、電流，氫氣的消耗量，輔助系統(tǒng)的電壓、電流。 　　7.5峰值功率試驗(yàn) 　　7.5.1試驗(yàn)條件 　　試驗(yàn)前燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)為熱機(jī)狀態(tài)。試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　7.5.2試驗(yàn)方法 　　峰值功率試驗(yàn)按以下方法進(jìn)行： 　　a)熱機(jī)過程結(jié)束后，回到怠速狀態(tài)運(yùn)行10s; 　　b)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)定的加載方式加載到設(shè)定的峰值功率，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)間后按照制造廠規(guī)定的卸載方式進(jìn)行卸載。 　　7.5.3試驗(yàn)過程中測(cè)．記錄的數(shù)據(jù) 　　試驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)：峰值功率運(yùn)行的時(shí)間，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電壓、電流，氫氣的消耗量，輔助系統(tǒng)的電壓、電流。 　　7.6動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性試驗(yàn) 　　7.6.1試驗(yàn)條件 　　試驗(yàn)前燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)處于熱機(jī)狀態(tài)。試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　7.6.2試驗(yàn)方法 　　7.6.2.1加載動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試 　　加載動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試按以下方法進(jìn)行： 　　a)熱機(jī)過程結(jié)束后，回到怠速狀態(tài)運(yùn)行10s; 　　b)按照規(guī)定的加載方式加載到動(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; 　　c)測(cè)試平臺(tái)向燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)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)定的加載方式加載，直至達(dá)到動(dòng)態(tài)階躍的截止點(diǎn)，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在該功率點(diǎn)至少持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行10min。 　　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)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)指標(biāo)。PE為燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率。 　　7.6.2.2卸載動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試 　　卸載動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試按以下方法進(jìn)行： 　　a)熱機(jī)過程結(jié)束后，回到怠速狀態(tài)運(yùn)行10s; 　　b)按照規(guī)定的加載方式加載到動(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; 　　c)側(cè)試平臺(tái)向燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)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)定的卸載方式卸載，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到動(dòng)態(tài)階躍的截止點(diǎn)，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在該功率點(diǎn)至少持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行10min。 　　7.6.3試驗(yàn)過程中測(cè)．記錄的數(shù)據(jù) 　　試驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)：動(dòng)態(tài)階躍響應(yīng)時(shí)間，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電壓、電流，氫氣的消耗量，輔助系統(tǒng)的電壓、電流。 　　7.7穩(wěn)態(tài)特性試驗(yàn) 　　7.7.1試驗(yàn)條件 　　試驗(yàn)前燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)處于熱機(jī)狀態(tài)。試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　7.7.2試驗(yàn)方法 　　穩(wěn)態(tài)特性試驗(yàn)按以下方法進(jìn)行： 　　a)在燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍內(nèi)均勻選擇至少10個(gè)工況點(diǎn)； 　　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。 　　7.7.3試驗(yàn)過程中測(cè)I記錄的數(shù)據(jù) 　　試驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)：燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的電壓、電流，氫氣的消耗量，輔助系統(tǒng)的電壓、電流。 　　由此可以得到：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)動(dòng)機(jī)的功率曲線、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的效率曲線；輔助系統(tǒng)的功率曲線等。 　　7.8緊急停機(jī)功能測(cè)試 　　7.8.1試驗(yàn)條件 　　燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)處于工作狀態(tài)。試驗(yàn)過程應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行，不能有人工干預(yù)。 　　7.8.2試驗(yàn)方法 　　按照規(guī)定的加載方式，把燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)加載到一定的功率點(diǎn)（功率值不低于50%PE），持續(xù)運(yùn)行一定時(shí)間，然后測(cè)試平臺(tái)緊急切斷氣源，5min后重新起動(dòng)燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，檢查燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)是否正常起動(dòng)。 　　7.9燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)氣密性測(cè)試 　　7.9.1關(guān)閉燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)排氫閥，將燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)氫氣系統(tǒng)中充滿惰性氣體（氮?dú)?、氬氣、氦氣，或者氦氣濃度不低?％的氦氮混合氣），壓力設(shè)定為50kPa，壓力穩(wěn)定后，關(guān)閉氫氣的進(jìn)氣閥，保持20min。 　　7.9.2關(guān)閉燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)排氫閥，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)空氣排氣口封閉。將燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)氫氣系統(tǒng)和陰極流道中充滿惰性氣體，兩側(cè)壓力都設(shè)定為正常工作壓力，壓力穩(wěn)定后，關(guān)閉兩側(cè)的進(jìn)氣閥，保持20min。 　　7.9.3數(shù)據(jù)記錄 　　記錄壓力下降值。 　　7.10絕緣電阻測(cè)試 　　測(cè)試條件：上述測(cè)試項(xiàng)目完成后，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻泵處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)處于熱機(jī)狀態(tài)。 　　測(cè)試方法：按照GB/T 24549規(guī)定的方法測(cè)量燃料電池堆正極和負(fù)極分別對(duì)地的絕緣電阻；絕緣電阻值應(yīng)滿足GB/T 24549的規(guī)定。 　　7.11質(zhì)量測(cè)試 　　測(cè)量燃料電池堆和輔助系統(tǒng)的質(zhì)量［包括氫氣供應(yīng)系統(tǒng)（不包括高壓氫氣瓶）、空氣供應(yīng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、水熱管理系統(tǒng)（不包括散熱器總成）等，應(yīng)包括冷卻液及加濕用水的質(zhì)量]。 　　8試驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算 　　8.1燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)功率 　　燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)功率按下式計(jì)算： 　　8.2燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)效率 　　燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)效率按下式計(jì)算： 　　8.3料電池堆的功率 　　燃料電池堆的功率按下式計(jì)算： 　　8.4料電池堆效率 　　燃料電池堆效率按下式計(jì)算：