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最新發布《燃料電池汽車測試規范》

發布時間:2021-06-16    點擊次數:740

文章摘自:電車資源

為規范燃料電池汽車檢測工作,支撐燃料電池汽車示范應用,2021年6月11日,工信部發布了《燃料電池汽車測試規范》的通知。

 

以下為《燃料電池汽車測試規范》的具體內容:

燃料電池汽車測試規范(試行版)

1、通用要求

測試過程中采集數據的頻率應不低于5Hz,數據應精確到小數點后2位,另有說明除外。

2、燃料電池系統額定功率測試方法

按照GB/T 24554-2009第7.4章節的規定進行燃料電池系統的額定功率試驗。測試平臺按照規定的加載方法對系統進行加載,加載到制造商申報的系統額定功率后持續穩定運行60min,在此期間燃料電池系統應滿足:

a) 燃料電池系統的輸出功率應始終處于60min平均功率的97%~103%之間;

b) 燃料電池系統輸出的60min平均功率應不低于申報值;

c) 燃料電池系統持續穩定運行60min內,其單電池平均電壓應不低于0.6V,計算方式為60min燃料電池堆的平均電壓除單電池節數。

以燃料電池系統輸出的60min平均功率作為燃料電池系統的額定功率PFCE,根據GB/T 24554-2009第8.3章節的規定計算電堆的功率Pstack。

注1:單電池節數采用雙極板(含兩端單流場極板)數減1的方式計算,包括空電池。

注2:計算質量功率密度和體積功率密度時,燃料電池系統額定功率測量值以kW為單位,保留三位小數;最終記錄燃料電池系統額定功率標稱值時,以kW為單位,向下圓整到整數。

3、燃料電池系統質量功率密度測試方法

3.1 燃料電池系統質量

按照GB/T 24554-2009第7.11章節的規定測量燃料電池系統的質量m,測量時應按照盡可能保證被測系統完整性的原則,應確保被稱重的燃料電池系統在連接氫氣源和散熱器的條件下即可正常工作,稱重范圍包括燃料電池系統邊界內的所有部分,如圖1所示,單位為kg,具體包括:

a) 燃料電池模塊,包括燃料電池堆、集成外殼、軋帶、固定螺桿、CVM等;

b) 氫氣供應系統,包括氫氣循環泵和/或氫氣引射器等;

c) 空氣供應系統,包括空氣濾清器、消音裝置、空氣壓縮機、中冷器、增濕器等;

d) 水熱管理系統,包括冷卻泵、去離子器、PTC等,不包括輔助散熱組件、散熱器總成、水箱、冷卻液及加濕用水;

e) 控制系統,包括控制器、傳感器等;

f) 組成燃料電池系統所必需的閥件、管路、線束、接頭和框架等。

3.2 

1.1 燃料電池系統質量功率密度MSPFCE

燃料電池系統質量功率密度MSPFCE按照公式(1)進行計算,單位為W/kg。

 

(1)

電池,燃料電池,氫能源

 

 

燃料電池系統質量功率密度MSPFCE按照公式(1)進行計算,單位為W/kg。

4、燃料電池堆體積功率密度測試方法

4.1 燃料電池堆體積VStack

完成燃料電池系統性能試驗后,制造商應對被測的燃料電池系統進行必要的拆解,以便對燃料電池堆的體積進行測量。燃料電池堆體積測量示意圖如圖2所示,根據公式(2)計算,單位為L。

 

電池,燃料電池,氫能源

 

式中:

w——兩個端板之間的寬度(mm);

l——雙極板外廓長度(mm);

h——雙極板外廓高度(mm)。

注1:寬度w不包括端板、絕緣板、集流板,但應包括所有極板。

注2:拆解過程中不應拆解端板,防止因預緊力改變影響測量結果。

雙極板長度應測量燃料電池堆雙極板長度方向的最遠外廓尺寸,單位為mm;雙極板高度應測量燃料電池堆雙極板高度方向的最遠外廓尺寸,單位為mm,圖2枚舉了可能的測量場景,其他測量場景應參考執行。

其中,對于連續空白區域面積大于等于雙極板外廓面積(l*h)4%的部分,計算雙極板面積時應去除該部分面積(氫氣、空氣、水路通道除外)。連續空白區域面積的計算,應由第三方檢測機構基于被測試對象的雙極板實物進行測量計算。

 

電池,燃料電池,氫能源

 

4.2 燃料電池堆體積功率密度VSPStack

燃料電池堆體積功率密度VSPStack按照公式(3)計算,單位為kW/L。

 

電池,燃料電池,氫能源

 

5、燃料電池系統低溫冷起動測試方法

5.1 浸機方法

5.1.1 試驗開始前,燃料電池系統應處于冷機狀態。

5.1.2 將燃料電池系統置于環境艙內,并加注冷卻液。

5.1.3 在浸機開始前,燃料電池系統應起動至怠速狀態,持續時間(含起動)不超過3min,然后立即關閉燃料電池系統。

注:對于具備低溫吹掃功能的燃料電池系統,可在環境倉降至廠商溫度并持續至少15分鐘后,按照5.1.3規定的方法進行低溫吹掃代替浸機前吹掃。

5.1.4 設定環境艙溫度為-30℃或更低溫度,環境艙的溫度應控制在設定溫度的±2℃內,當環境溫度達到設定溫度后開始計時,有效浸機時間為12 h,浸機過程中不應有人工干預、加熱保溫及外接熱源等措施。

注:有效浸機時間是指從環境艙的溫度達到設定溫度后開始計時到浸機結束。

5.2 測試方法

試驗步驟如下:

a) 浸機過程結束后,由測試平臺向燃料電池系統發送起動指令。

b) 測試平臺向燃料電池系統發送加載指令,加載到制造商申報的系統額定功率后持續穩定運行10min,燃料電池系統的輸出功率應始終處于10min平均功率的97%~103%之間,且燃料電池系統輸出的10min平均功率應不低于申報值,然后測試平臺發送關機指令,完成關機操作。

c) 記錄從測試平臺發送起動指令開始至燃料電池系統達到額定功率的時間以及氫氣消耗量。

5.3 數據記錄

試驗中需要記錄的數據如下:

a) 環境溫度(℃);

b) 有效浸機時間(h);

c) 燃料電池堆的電壓(V)和電流(A);

d) 各個輔助系統的電壓(V)和電流(A);

e) 氫氣消耗量(g);

f) 冷起動時間(s)。

6、燃料電池汽車純氫續駛里程

6.1 測試條件

6.1.1 在20℃~30℃的室溫下進行室內試驗。

6.1.2 機械運動部件用潤滑油黏度和輪胎壓力應符合制造廠的規定。

6.1.3 車上的照明、信號裝置以及輔助設備應該關閉,除非試驗和車輛白天運行對這些裝置有要求。

6.1.4 除驅動用途外,所有的儲能系統(電能、液壓、氣壓等)應充到制造廠規定的最大值。

6.1.5 試驗車輛需按制造廠的規范進行磨合,且磨合里程不小于300km。

6.1.6 M1、N1類車輛和總質量不超過3500kg的M2類車輛的底盤測功機設定按照GB 18352.6-2016附件CC的規定進行。其他類型車輛的底盤測功機設定按照GB/T 27840-2011附錄C的規定進行,其中城市客車的附加質量為最大設計裝載質量的65%。如果行駛阻力曲線由汽車生產企業提供,需要提供第三方試驗報告、計算報告或其他相關資料,并由測試機構檢驗。

6.1.7 儲氫系統壓力為制造廠規定的公稱工作壓力(±0.5MPa)。

6.1.8 對于裝有動力電池且動力電池參與驅動的燃料電池電動汽車,試驗前應按照制造廠的要求調整動力電池SOC。

6.2 測試方法

6.2.1 M1、N1類車輛和最大設計總質量不超過3500kg的M2類車輛,按照GB/T 38146.1規定的循環工況進行續駛里程測試,其他類型車輛按照GB/T 38146.2規定的循環工況進行續駛里程測試,在底盤測功機上進行。

按照公式(4)計算燃料電池堆的輸出總能量EFC(kWh):

 

電池,燃料電池,氫能源

 

按照公式(5)計算動力電池的凈能量變化量EBAT(kWh):

 

電池,燃料電池,氫能源

 

6.2.2 滿足下列兩個條件之一即應停止試驗。達到試驗結束條件時,擋位保持不變,使車輛滑行至較低穩定車速或5km/h,再踩下制動踏板進行停車。

a) 當儀表給出停車指示時;

b) 試驗循環中車輛的速度公差和時間公差不滿足要求。

注1:M1、N1類車輛和最大設計總質量不超過3500kg的M2類車輛應滿足GB 18352.6-2016附錄C.1.2.6.6的規定,若車輛申報的最高車速小于CLTC的最高車速,對于超過車輛申報最高車速的部分,按照GB 18352.6-2016附件CA.5的規定對試驗循環進行修正,此時要求駕駛員將加速踏板踩到底,允許車輛實際車速超過GB 18352.6-2016附錄C.1.2.6.6的規定的公差上限,但不能超過公差下限。

注2:其他類型車輛應滿足GB/T 27840-2011中5.5.1的規定,若車輛申報的最高車速小于CHTC的最高車速,對于超過車輛申報最高車速的部分,按照GB 18352.6-2016附件CA.5的規定對試驗循環進行修正,此時要求駕駛員將加速踏板踩到底,允許車輛實際車速超過GB/T 27840-2011中5.5.1的規定公差上限,但不能超過公差下限。

6.2.3 試驗結束后,記錄試驗車輛行駛的距離D,單位為km,測量值按四舍五入圓整到整數,該距離即為車輛的續駛里程。按照公式(6)計算車輛的純氫續駛里程DFC(km):

 

電池,燃料電池,氫能源

 

6.3 數據記錄

從整車起動開始采樣,直至試驗結束,總采樣時間為T(s),采集參數包括:

a) 燃料電池堆電壓UFC(V);

b) 燃料電池堆電流IFC(A);

c) 動力電池電壓UBAT(V);

d) 動力電池電流IBAT(A)。

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