標(biāo)準(zhǔn)解讀‖燃料電池堆及系統(tǒng)基本性能試驗(yàn)方法

1、標(biāo)準(zhǔn)解讀II燃料電池堆及系統(tǒng)基本性能試驗(yàn)方法中國汽車工程學(xué)會2021年6月11日，中國汽車工程學(xué)會正式發(fā)布燃料電池堆及系統(tǒng)基本性能試驗(yàn) 方法（T/CSAE 183 -2021 ）團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)以燃料電池系統(tǒng)為試驗(yàn)對象，規(guī)定了燃 料電池系統(tǒng)額定功率、燃料電池系統(tǒng)質(zhì)量功率密度、燃料電池堆體積功率密度、燃料電池 系統(tǒng)低溫冷起動(dòng)性能等關(guān)鍵性能指標(biāo)的定義和試驗(yàn)方法，形成了統(tǒng)一的、達(dá)成廣泛共識的 定義和試驗(yàn)方法，對引導(dǎo)和規(guī)范車用燃料電池產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。 標(biāo)準(zhǔn)起草單位：中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、上海捷氫科技有限公司、中汽研汽車檢 驗(yàn)中心（天津）有限公司、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、

2、同濟(jì)大學(xué)、上海重塑能源科 技有限公司、北京億華通科技有限公司、濰柴動(dòng)力股份有限公司、上海神力科技有限公 司、豐田汽車（中國）投資有限公司、襄陽達(dá)安汽車檢測中心有限公司、上海機(jī)動(dòng)車檢測 認(rèn)證技術(shù)研究中心有限公司、中國汽車工程研究院股份有限公司、中國第一汽車集團(tuán)有限 公司、北汽福田汽車股份有限公司、深圳市雄韜電源科技股份有限公司、安徽明天氫能科 技股份有限公司、北京國家新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司、未勢能源科技有限公司、 北京氫璞創(chuàng)能科技有限公司、上海驥腫氫能科技有限公司、廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公 司、廣州汽車集團(tuán)股份有限公司、現(xiàn)代汽車（中國）投資有限公司。主要起草人：郝冬、王曉兵、陳沛、馬明

3、輝、張妍懿、楊子榮、侯明、侯永平、張曉丹、 劉然、潘鳳文、周斌、許諾、鐘兵、裴馮來、王銳、盛夏、王超、趙坤、高鵬然、張林 松、張少鵬、田俊龍、朱俊娥、梁棟、楊福清、郭溫文、樸勛哲、魏青龍、樸世文、吳東 來、韓碩、杜超、徐云飛。標(biāo)準(zhǔn)解讀本標(biāo)準(zhǔn)以燃料電池系統(tǒng)為試驗(yàn)對象，主要規(guī)定了燃料電池系統(tǒng)額定功率、燃料電池系統(tǒng)質(zhì)量功率密度、燃料電池堆體積功率密度、燃料電池系統(tǒng)低溫冷起動(dòng)性能四項(xiàng)關(guān)鍵性能 指標(biāo)的定義和試驗(yàn)方法。? 燃料電池系統(tǒng)額定功率燃料電池系統(tǒng)額定功率為制造廠規(guī)定的燃料電池系統(tǒng)在特定工況條件下能夠持續(xù)工作的凈輸出功率。該標(biāo)準(zhǔn)對燃料電池系統(tǒng)的輸出功率、持續(xù)工作時(shí)間、允許的功率波動(dòng)范圍、單電池平均電

4、壓等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了明確的規(guī)定。按照GB/T 24554 規(guī)定的方法進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)熱機(jī)，在熱機(jī)狀態(tài)下，加載到制造廠規(guī)定功率后持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行 60 min 。燃料電池系統(tǒng)的輸出功率應(yīng)始終處于60 min平均功率的97%103% 之間，且單電池平均電壓不低于0.60 V。最后，以60 min輸出功率的平均值作為燃料電池系統(tǒng)的額定功率，向下取整后作為額定功率的標(biāo)稱值。? 燃料電池系統(tǒng)質(zhì)量功率密度燃料電池系統(tǒng)質(zhì)量功率密度是燃料電池系統(tǒng)輸出功率和其質(zhì)量的比值，其核心內(nèi)容是 燃料電池系統(tǒng)質(zhì)量的測量。該標(biāo)準(zhǔn)以GB/T 24554為基礎(chǔ)，規(guī)定了燃料電池系統(tǒng)質(zhì)量m的測量方法，清晰地劃定了稱重對象的邊界。測量時(shí)應(yīng)按

5、照盡可能保證被測系統(tǒng)完整性的原則，應(yīng)確保被稱重的 燃料電池系統(tǒng)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(tǒng) 邊界內(nèi)的所有部分，如圖 1所示，單位為kg ,具體包括：燃料電池模塊，包括燃料電池堆、集成外殼、軋帶、固定螺桿、單電池電壓巡檢(CVM )等；氫氣供應(yīng)系統(tǒng)，包氫氣循環(huán)泵和/或氫氣引射器等；空氣供應(yīng)系統(tǒng)，包括空氣濾清器、消音裝置、空氣壓縮機(jī)、中冷器、增濕器等；水熱管理系統(tǒng)，包括冷卻泵、去離子器、電加熱器等，不包括輔助散熱組件、散熱器總成、水箱、冷卻液及加濕用水；控制系統(tǒng)，包括控制器、傳感器等;組成燃料電池系統(tǒng)所必需的閥件、管路、線束、接頭和框架等。圖1燃料電池系統(tǒng)邊界

6、示意圖?燃料電池堆體積功率密度燃料電池堆體積功率密度是燃料電池堆輸出功率和其體積的比值，其核心內(nèi)容是燃料電池堆體積的測量。燃料電池堆體積測量示意圖如圖 2所示，根據(jù)下式計(jì)算，單位為L。3小二ax1xw/io式中：Vstack 燃料電池堆體積，單位為升（L）；l 雙極板外輪廓長度，單位為毫米（ mm ）;h雙極板外輪廓高度，單位為毫米（ mm ）;Sa不小于雙極板外輪廓面積4%的連續(xù)空白區(qū)域面積之和，單位為平方毫米（mm 2）;板，但應(yīng)包括所有極板。雙板板廉子交猿就雙柢板圖2燃料電池堆體積測量示意圖雙極板外輪廓長度應(yīng)測量燃料電池堆雙極板長度方向的最遠(yuǎn)外輪廓尺寸，單位為mm ;板，但應(yīng)包括所有極板

7、。雙板板廉子交猿就雙柢板圖2燃料電池堆體積測量示意圖雙極板外輪廓長度應(yīng)測量燃料電池堆雙極板長度方向的最遠(yuǎn)外輪廓尺寸，單位為mm ;雙極板外輪廓高度應(yīng)測量燃料電池堆雙極板高度方向的最遠(yuǎn)外輪廓尺寸，單位為圖3燃料電池堆長寬測量示意圖mm ,圖3枚舉了可能的測量場景，其他測量場景應(yīng)參考執(zhí)行。w兩個(gè)端板之間的寬度，單位為毫米（ mm ）。寬度w不包括端板、絕緣板、集流其中，對于連續(xù)空白區(qū)域面積不小于雙極板外輪廓面積（IXh） X4%的部分Sa,計(jì)算雙極板面積時(shí)應(yīng)去除該部分面積（氫氣、空氣、水路通道除外）。? 燃料電池系統(tǒng)低溫冷起動(dòng)性能燃料電池系統(tǒng)低溫冷起動(dòng)性能的試驗(yàn)方法主要包括低溫浸機(jī)方法和低溫冷起動(dòng)試驗(yàn)步驟兩部分。燃料電池系統(tǒng)的低溫浸機(jī)和試驗(yàn)溫度為-30 C或更低溫度，且有效浸機(jī)時(shí)間不小于12h。浸機(jī)過程結(jié)束后，向燃料電池系統(tǒng)發(fā)送起動(dòng)和加載指令，加載到制造廠規(guī)定功率后持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行10 min ,燃料電池系統(tǒng)的輸出功率應(yīng)始終處于10 min平均功率的97%103% 之間，且燃料電1系統(tǒng)輸出的10 min平均功率應(yīng)不低于申報(bào)值。記錄從測試綜上，本標(biāo)準(zhǔn)提出了燃料電