微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)第2部分：性能試驗方法（GB/T 23751.2-2009/IEC 62282-6-200:2007）

1范圍 　　本部分提供了用于便攜式計算機、手機、個人數(shù)字助理（掌上電腦）、家用無線電器、電視廣播攝像機以及自主型機器人等的微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的性能評價的試驗方法。本部分介紹了輸出不超過60V直流以及240W的微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的功率特性、燃料消耗以及機械耐久性的性能試驗方法。根據(jù)本部分評價的微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)具有如圖1所示的功能。 　　本部分未涉及微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的安全問題。 　　本部分未涉及微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的互換性。 　　2規(guī)范性引用文件 　　下列文件中的條款通過GB/T 23751的本部分的引用而成為本部分的條款。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部分，然而，鼓勵根據(jù)本部分達成協(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部分。 　　GB/T 2423.10電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗第2部分：試驗方法試驗Fc：振動（正弦）(GB/T 2423.10-2008,IEC 60068-2-6:1995,IDT) 　　GB/T 4798.7電工電子產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境條件第7部分：攜帶和非固定使用（GB/T 4798.7-2007,IEC 60721-3-7:2002，MOD) 　　GB/T 7676.1直接作用模擬指示電測量儀表及其附件第1部分：定義和通用要求(GB/T 7676.1-1998,idt IEC 60051-1:1984) 　　GB/T 7676.2直接作用模擬指示電測量儀表及其附件第2部分：電流表和電壓表的特殊要求(GB/T 7676.2-1998,idt IEC 60051-2: 1984) 　　GB/T 20042.1質(zhì)子交換膜燃料電池術(shù)語 　　ISO 4677-1調(diào)節(jié)和試驗用大氣相對濕度的測定第1部分：吸人式濕度計法 　　ISO 4677-2調(diào)節(jié)和試驗用大氣相對濕度的測定第2部分：旋流式濕度計法 　　3術(shù)語和定義 　　GB/T 20042.1確立的以及下列術(shù)語和定義適用于本部分。 　　3.1 　　燃料fuel 　　微型燃料電池動力單元中用于產(chǎn)生電能的甲醇或任何濃度的甲醇水溶液。 　　3.2 　　燃料容器fuel cartridge 　　用來盛放并提供微型燃料電池發(fā)電單元所用燃料的可拆卸部件，用戶不能重新填充。 　　3.3 　　微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)micro fuel cell power system 　　用燃料電池提供電力的小型直流電源，包括一個燃料容器，提供不超過60V直流輸出電壓和240W輸出功率，通過集成到便攜式直流電氣裝置的柔性電纜、插頭或者終端接插件連接到一個手持式或者可攜帶的電子設(shè)備，如便攜式計算機、手機、個人數(shù)字助理（掌上電腦）、家用無線電器、電視廣播攝像機以及自主型機器人等。 　　3.4 　　起動時間starting duration 　　系統(tǒng)起動后，輸出電壓從零到系統(tǒng)額定電壓的90％所需的時間。 　　4總則 　　4.1試驗環(huán)境 　　除非另有規(guī)定，否則性能試驗應(yīng)在本部分規(guī)定的環(huán)境下進行。試驗環(huán)境條件如下： 　　——溫度：22℃±5℃; 　　——壓力：86kPa-106kPa; 　　——濕度：60％±20％相對濕度； 　　——氧氣體積分數(shù)：18%≤≤21% 　　測量應(yīng)在制造廠家規(guī)定的沒有明顯空氣流動的空間進行。 　　4.2所要求的最小測量精度 　　本部分所要求的測量參數(shù)以及最小測量精度如下： 　　——電壓：±1%; 　　——電流：±1%;  　　——時間：±1%; 　　——質(zhì)量：±1%; 　　——溫度：±2℃; 　　——相對濕度：±5個百分點； 　　——壓力：±500; 　　——振動頻率：±1Hz(5Hz＜頻率≤50Hz）或者±2％（頻率＞50Hz) ° 　　4.3測量儀器 　　4.3.1概述 　　測量儀器應(yīng)根據(jù)要求的精度和被測數(shù)值的范圍來確定。測量儀器應(yīng)定期進行標(biāo)定以保持4.2規(guī)定的精度水平。 　　4.3.2電壓 　　應(yīng)保證上述4.2規(guī)定的精度。模擬電壓測量儀器應(yīng)符合GB/T 7676.1和GB/T 7676.2的要求。 　　4.3.3電流 　　應(yīng)保證上述4.2規(guī)定的精度。模擬電流測量儀器應(yīng)符合GB/T 7676.1和GB/T 7676.2的要求。 　　4.3.4時間 　　時間測量儀器應(yīng)具有±1s/h或者更高的精度，以保證4.2規(guī)定的測量精度。 　　4.3.5質(zhì)量 　　質(zhì)量的測量應(yīng)按照相關(guān)的國家標(biāo)準，或者各國家相關(guān)協(xié)會或相關(guān)組織的規(guī)范進行。 　　4.3.6溫度 　　直接測量環(huán)境溫度的推薦儀器有： 　　a)帶傳感器的熱電偶；或者 　　b)帶傳感器的電阻溫度計。 　　溫度傳感器應(yīng)具有相應(yīng)的精度。 　　4.3.7濕度 　　環(huán)境濕度的測量參考ISO 4677-1和ISO 4677-2。 　　4.3.8壓力 　　壓力的測量應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準、行業(yè)規(guī)范，或者各國家相關(guān)組織的規(guī)范進行。 　　4.3.9振動頻率 　　振動頻率應(yīng)參照GB/T 2423.10的要求。 　　5試驗 　　5.1試驗步驟 　　每個試驗應(yīng)在3個樣品上進行。每個樣品上應(yīng)至少進行一次測量。除非另有規(guī)定，否則每次測量結(jié)束時所測得的數(shù)值應(yīng)作為測量值。測量值應(yīng)進行平均以獲取每個樣品的平均測量值。如果需要報告試驗測量數(shù)值的具體數(shù)值時，應(yīng)報告3個樣品的平均測量值的平均值。這些試驗可以利用一組樣品順次進行，或者使用不同組樣品并列進行。電氣參數(shù)測量應(yīng)在功率接口處獲取。 　　5.2發(fā)電特性 　　5.2.1起動時間 　　a)本試驗的目的是確定微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的起動時間。 　　b)測量之前，樣品須在斷電狀態(tài)下在試驗環(huán)境中放置至少2h。當(dāng)功率接口電路連接到制造商規(guī)定的恒定電阻時，開始測量達到制造商規(guī)定的額定電壓的90％所需的時間。對于起動時間小于100ms的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，該試驗可以跳過不做。 　　5.2.2額定功率試驗和額定電壓試驗 　　a)本試驗的目的是確定微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的額定功率和額定電壓。 　　b)在測量之前，樣品須在斷電狀態(tài)下在試驗環(huán)境中放置至少2h。應(yīng)連接一個電壓表以及一個恒定功率的負載以便獲取制造商規(guī)范中規(guī)定的額定功率（W）。在試驗過程中，微型燃料電池發(fā)電單元中的微型燃料電池或者微型燃料電池模塊應(yīng)通過燃料的消耗進行發(fā)電。如果系統(tǒng)不能產(chǎn)生額定的功率，中斷試驗，不再進行下面。）項的試驗內(nèi)容。 　　c)應(yīng)不斷測量輸出電壓，以確定其是否在制造商規(guī)定的額定電壓的上限和下限范圍內(nèi)。制造商規(guī)定的額定電壓范圍應(yīng)在試驗報告中指明。測量的時間以及測量過程中的燃料消耗應(yīng)在試驗報告中予以記錄。 　　5.2.3間歇發(fā)電試驗 　　a)本試驗的目的是確定微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在間歇發(fā)電后的性能。 　　b)在試驗開始時，可充電電池或電容器應(yīng)處于完全充滿狀態(tài)。在間歇發(fā)電循環(huán)之前，樣品須在斷電狀態(tài)下在試驗環(huán)境中放置至少2h。間歇發(fā)電循環(huán)應(yīng)包括10min的發(fā)電時間，其間微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在制造商規(guī)定的額定功率下進行發(fā)電；然后是10min的斷電時間，其間功率接口電路發(fā)生電中斷。該間歇發(fā)電循環(huán)應(yīng)持續(xù)2h(6個循環(huán)）。6個循環(huán)的最后一次斷電階段之后重新起動，10min后所測得的輸出電壓值作為測量值。 　　5.2.4停用后的發(fā)電試驗 　　a)本試驗的目的是確定微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在停用一段時間后的性能。 　　b）在試驗開始時，可充電電池或電容器（可選）應(yīng)處于完全充滿狀態(tài)。樣品應(yīng)提前使用一段時間，其間在制造商規(guī)定的額定功率下運行；然后停用一段時間，其間它們不運行并且對它們進行電隔離。提前使用的時間最少應(yīng)為1h，停用的時間應(yīng)為24h。停用后的輸出電壓應(yīng)通過在系統(tǒng)中連接一個電壓表和一個恒定功率的負載進行測量，以獲取制造商規(guī)定的額定功率(W)。 　　5.2.5低溫和高溫條件下的發(fā)電試驗 　　a)本試驗的目的是確認微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在低溫和高溫條件下的性能。 　　b)在試驗開始時，可充電電池或電容器應(yīng)處于完全充滿狀態(tài)。在測量之前，樣品須在斷電狀態(tài)、試驗溫度下放置至少2h。應(yīng)連接一個電壓表以及一個恒定功率的負載以便獲取制造商規(guī)定的額定功率（W)，并且應(yīng)在一個高于0℃的低溫和一個低于40℃的高溫下測量輸出電壓。試驗溫度應(yīng)由制造商確定。在測量過程中，微型燃料電池發(fā)電裝置中的微型燃料電池或者微型燃料電池模塊應(yīng)通過燃料的消耗進行發(fā)電。 　　5.2.6低濕度和高濕度條件下的發(fā)電試驗 　　a)本試驗的目的是確認微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在低濕度和高濕度條件下的性能。 　　b）在試驗開始時，可充電電池或電容器應(yīng)處于完全充滿狀態(tài)。在測量之前，樣品須在斷電狀態(tài)、試驗濕度下放置至少2h。應(yīng)連接一個電壓表以及一個恒定功率的負載以便獲取制造商規(guī)定的額定功率（W），并且應(yīng)在一個低于20％相對濕度的條件下和一個高于80％相對濕度的條件下測量輸出電壓。試驗濕度應(yīng)由制造商確定。在測量過程中，微型燃料電池發(fā)電單元中的微型燃料電池或者微型燃料電池模塊應(yīng)通過燃料的消耗進行發(fā)電。 　　5.2.7高空試驗 　　a)本試驗的目的是確認微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在降低的大氣壓力條件下的性能。 　　5.3燃料消耗試驗 　　a)本試驗的目的是測量微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在額定電流或者額定功率條件下連續(xù)運轉(zhuǎn)時燃料容器所提供的以及微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)所消耗的燃料質(zhì)量。 　　b)微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)在額定電流或者額定功率下運轉(zhuǎn)。如果是在額定電流下運轉(zhuǎn)，應(yīng)測量總體的燃料消耗、微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的電壓以及發(fā)電的持續(xù)時間。如果是在額定功率下運轉(zhuǎn)，應(yīng)測量總體的燃料消耗以及發(fā)電的持續(xù)時間。總的燃料消耗應(yīng)根據(jù)電測量之前和之后的燃料質(zhì)量差來測量。進行測量時，系統(tǒng)應(yīng)該在穩(wěn)定狀態(tài)下連續(xù)運轉(zhuǎn)制造商規(guī)定的一段時間。單位時間的燃料消耗質(zhì)量以及單位質(zhì)量燃料所產(chǎn)生的電力可以根據(jù)下面的公式進行計算： 　　5.4機械耐久性試驗 　　5.4.1跌落試驗 　　a)本試驗的目的是評價跌落沖擊對微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的性能的影響。 　　b)在平面硬木地板的上方，應(yīng)利用一根繩子將微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)懸掛在根據(jù)GB/T 4798.7中電子設(shè)備條款確定的一個高度位置。該系統(tǒng)應(yīng)保持在其預(yù)期運轉(zhuǎn)位置并且平行于地板表面。然后發(fā)電系統(tǒng)跌落到該地板上。 　　c)跌落后，應(yīng)接人一個電壓表和一個恒定功率的負載，以獲取制造商規(guī)定的額定功率（W），并測量輸出電壓。在測量過程中，微型燃料電池發(fā)電裝置中的微型燃料電池或者微型燃料電池模塊應(yīng)通過消耗燃料進行發(fā)電。 　　5.4.2振動試驗 　　a)本試驗的目的是評價振動對微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的性能的影響。 　　b)微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)以預(yù)期運轉(zhuǎn)位置安裝在振動臺上，在15min內(nèi)施加從7Hz到200Hz，又從200Hz減小到7Hz的正弦波振動。將該循環(huán)重復(fù)進行12次。振動方向應(yīng)垂直于該系統(tǒng)的固定水平面。振動條件應(yīng)根據(jù)GB/T 4798.7中電子設(shè)備的條款確定。 　　c)振動后，應(yīng)接人一個電壓表和一個恒定功率的負載，以獲取制造商規(guī)定的額定功率（W），并測量輸出電壓。在測量過程中，微型燃料電池發(fā)電裝置中的微型燃料電池或者微型燃料電池模塊應(yīng)通過消耗燃料進行發(fā)電。 　　6標(biāo)志和標(biāo)識 　　作為自我聲明制造商應(yīng)在其微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)上給出標(biāo)志和標(biāo)識，指明符合本部分。該標(biāo)志和標(biāo)識應(yīng)包括以下內(nèi)容，并且應(yīng)根據(jù)制造商的規(guī)范標(biāo)記。 　　——制造商的名稱； 　　——生產(chǎn)的年份和月份； 　　——引用標(biāo)準編號（GB/T 23751.2-2009《微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)第2部分：性能試驗方法》）； 　　——額定電壓和額定功率。 　　7試驗報告 　　微型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)制造商可以利用本部分對其商業(yè)用途的產(chǎn)品的性能進行評價。試驗報告的格式可參照表1給出的格式。