燃料電池發(fā)動機耐久性試驗方法-編制說明

指導性技術文件

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件

耐久性試驗方法》

（征求意見稿）

編制說明

標準起草組

2023年6月

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》

（征求意見稿）

編制說明

一、工作簡況

1.1編制背景及任務來源

在”雙碳“戰(zhàn)略、能源轉(zhuǎn)型的背景下，汽車領域氫燃料電池產(chǎn)業(yè)正迎來高速發(fā)展，相關

產(chǎn)業(yè)鏈的商業(yè)化落地和應用都在不斷加速中。在燃料電池大規(guī)模商業(yè)化應用的進程中，燃料

電池發(fā)動機的成本、耐久性（即使用壽命），仍然是制約其發(fā)展的兩大突出因素。在成本方

面，隨著催化劑鉑載量的下降以及零部件規(guī)?；a(chǎn)，燃料電池成本正在逐漸下降。因此，

耐久性成為行業(yè)測試的研究重點，燃料電池耐久性的提升將大大有利于大規(guī)模商業(yè)化進程的

推進。

燃料電池發(fā)動機及其關鍵部件耐久測試是檢測燃料電池發(fā)動機的耐久性、可靠性等最有

效、最直接的方式。美國能源部和交通運輸部建議燃料電池耐久性的最終目標是乘用車用燃

料電池達到8000h以上（性能衰減低于10%），日本NEDO（NewEnergy&Industrial

TechnologyDevelopmentOrganization）和歐洲HFP（HydrogenandFuelCellTechnology

Platform）針對耐久性的研究計劃中也有類似的要求，同時，中國的《節(jié)能與新能源汽車技

術路線圖2.0》中也明確指出燃料電池壽命在2025年達到5500h。因此，國內(nèi)外眾多燃料電

池企業(yè)投入大量資金和精力重點開展燃料電池耐久性研究。但是，國內(nèi)外尚沒有燃料電池發(fā)

動機耐久性試驗相關的標準，發(fā)動機耐久試驗過程中的技術要求、試驗方法和判定條件仍不

健全，大大增加了企業(yè)的研發(fā)周期和測試成本。

行業(yè)亟需一套完善的基于實際車用工況的燃料電池發(fā)動機耐久性試驗相關標準，明確試

驗過程中的試驗條件、試驗工況、試驗方法和評價指標，對耐久測試中燃料電池發(fā)動機的一

致性、可靠性、安全性等進行全方面測評，為行業(yè)提供測試依據(jù)，填補基于實車工況的燃料

電池發(fā)動機耐久性測試方法的空白，完善我國燃料電池標準體系。

本標準的制定計劃由國家標準化管理委員下達，項目編號為20213560-Z-339，項目名稱

為《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》，標準性質(zhì)為指導性技術文件。

1.2主要工作過程

1

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

燃料電池發(fā)動機耐久性測評方法專項研究工作組提出了針對《燃料電池發(fā)動機及關鍵部

件耐久性試驗方法》標準立項的提案，并在2020年10月燃料電池發(fā)動機耐久性測評方法專

項研究工作組上開展立項討論，進行立項申請。

自標準制定工作以來，按照標準總體研究計劃，工作組對國內(nèi)外燃料電池發(fā)動機耐久性

試驗的技術發(fā)展現(xiàn)狀進行了充分的調(diào)研，為標準起草工作打下了堅實基礎。經(jīng)過多次討論和

試驗驗證，2023年6月，形成了標準征求意見稿。主要技術會議及研究活動情況如下：

表1主要技術會議及研究活動

時間會議活動主要工作

2019年~2020年9

——前期研究及工作組籌建

月

就標準制訂的相關背景進行了介紹，包括國內(nèi)外標準現(xiàn)狀、

燃料電池電動汽車工作組

2020年10月發(fā)動機耐久試驗主要內(nèi)容介紹，進行立項討論，簡介了標

會議（成都）

準討論稿

2021年8月——國標委下達立項通知，項目計劃編號20213560-Z-339。

燃料電池發(fā)動機耐久性測評

2022年2月根據(jù)前期工作基礎，進一步修改完善標準草案。

方法工作組會議（天津）

燃料電池發(fā)動機耐久性測評

2022年6月1日重點討論了循環(huán)工況和試驗流程。

方法工作組會議（天津）

明確燃料電池發(fā)動機耐久的測試工況以及測試方法。

燃料電池發(fā)動機耐久性測評

2022年9月27日確定降低測試工況的平均功率，增加變載工況；優(yōu)化了燃

方法工作組會議（天津）

料電池發(fā)動機耐久測試的試驗方法。

以會議討論和調(diào)查問卷的形式，面向國內(nèi)主要系統(tǒng)集成企

燃料電池發(fā)動機耐久性測評業(yè)和主機廠，調(diào)研燃料電池發(fā)動機耐久測試技術方案，并

2023年3月9日

方法工作組會議（天津）在會議上介紹調(diào)查結果，明確燃料電池發(fā)動機耐久試驗方

法以及數(shù)據(jù)處理方法。

燃料電池電動汽車工作組

2023年4月13日匯總并處理征求到的意見。

會議（西安）

燃料電池電動汽車工作組重點介紹了標準文本，介紹了部件級試驗方法，根據(jù)工作

2023年5月18日

會議（襄陽）組成員單位意見修訂形成標準征求意見稿。

二、國家標準編制原則和確定國家標準主要內(nèi)容的依據(jù)

2.1標準制定原則

本標準編寫符合GB/T1《標準化工作導則》的規(guī)定。

在充分總結和比較了國內(nèi)外燃料電池標準和文獻、調(diào)研了國內(nèi)對燃料電池發(fā)動機相關測

試方法的基礎上，對本標準中有關內(nèi)容進行了初步編寫。本標準對環(huán)境要求、燃料電池發(fā)動

2

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

機要求、試驗平臺及試驗用氫要求、控制方法、發(fā)動機停機、數(shù)據(jù)采集、循環(huán)工況、以及具

體測試步驟等方面做了較明確的規(guī)定，并根據(jù)不同功率等級燃料電池發(fā)動機的技術狀況對標

準的內(nèi)容進行了調(diào)整及驗證，以確保測試的準確性和規(guī)范性。

2.1.1通用性原則

本標準提出的燃料電池發(fā)動機在耐久性試驗、穩(wěn)態(tài)特性試驗、動態(tài)響應特性試驗等方面

對不同功率等級、不同控制策略的燃料電池發(fā)動機具有同等適用性，使制定的燃料電池發(fā)動

機試驗要求及測試方法具有代表性和合理性，通用性高。

2.1.2指導性原則

目前國內(nèi)外還缺乏基于實車工況的燃料電池發(fā)動機耐久相關的的測試標準和試驗方法，

本標準提出的試驗方法可以實現(xiàn)燃料電池發(fā)動機耐久性測試的統(tǒng)一測試，具有一定指導性和

統(tǒng)一性。

2.1.3協(xié)調(diào)性原則

本標準提出的方法與目前使用的國家標準中的方法協(xié)調(diào)統(tǒng)一、互不交叉，是一項新制定

標準。

2.1.4兼容性原則

本標準提出的測試方法充分考慮行業(yè)內(nèi)燃料電池系統(tǒng)的技術發(fā)展水平和應用場景，具有

普遍性和適用性。

2.2標準主要技術內(nèi)容

本標準共分為9章，規(guī)定了燃料電池發(fā)動機及其關鍵部件耐久性測試的試驗方法。包括

范圍、規(guī)范性引用文件、術語定義、測量參數(shù)、單位和準確度、試驗要求、試驗方法、數(shù)據(jù)

處理、和試驗數(shù)據(jù)記錄等主要內(nèi)容。

2.3關鍵技術問題說明

（1）本標準提出的燃料電池發(fā)動機耐久性試驗方法最核心的內(nèi)容之一是明確了具體的

試驗步驟。耐久性試驗步驟中包含穩(wěn)態(tài)特性試驗、氣密性測試、絕緣電阻測試、動態(tài)響應特

性試驗等具體操作。在耐久測試前，允許按照制造商的要求對燃料電池發(fā)動機進行活化和調(diào)

整，但總時間不應超過100h。燃料電池發(fā)動機進行第一次穩(wěn)態(tài)和動態(tài)響應試驗，停機2h后，

再進行第二次穩(wěn)態(tài)和動態(tài)響應試驗。燃料電池發(fā)動機應按照規(guī)定的循環(huán)工況進行加載，每累

計完成5h循環(huán)工況，停機15min；每累計完成20h循環(huán)工況，停機5h；每累計完成200h，

允許制造商對燃料電池發(fā)動機進行保養(yǎng)，保養(yǎng)過程的總時間不應超過5h。同時，試驗流程

3

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

中還包括對燃料電池發(fā)動機保養(yǎng)操作、故障分類及處理、不可抗力因素的處理等規(guī)定。以上

內(nèi)容互相配合和支撐，使燃料電池發(fā)動機的耐久性試驗流程實現(xiàn)標準化，如圖1所示。

圖1燃料電池發(fā)動機試驗流程圖

4

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

（2）本標準中提出了燃料電池發(fā)動機及關鍵部件的耐久性試驗循環(huán)工況。以燃料電池

發(fā)動機循環(huán)工況為例，該工況基于中國汽車行駛工況轉(zhuǎn)化而來，并進行了部分強化處理，形

成了一條橫坐標為時間，縱坐標為額定功率百分比的循環(huán)工況曲線。該工況同時轉(zhuǎn)化為車用

燃料電池堆和車用燃料電池膜電極的耐久性循環(huán)工況，為從發(fā)動機到部件的耐久性評價提供

了統(tǒng)一的試驗工況。

圖2燃料電池發(fā)動機耐久性循環(huán)工況

（3）本標準中提出了燃料電池發(fā)動機耐久性的評價指標體系。該指標體系從電壓、功

率、效率、一致性、安全性、可靠性多個維度對燃料電池發(fā)動機的耐久性進行全面的評價，

支撐行業(yè)更加全面的測試評價和優(yōu)化提升產(chǎn)品的耐久性。

圖3燃料電池發(fā)動機耐久性評價指標體系

（4）本標準中基于燃料電池發(fā)動機的耐久性試驗流程和試驗工況，衍生出車用燃料電

池堆、車用燃料電池膜電極、燃料電池發(fā)動機用空氣壓縮機、燃料電池發(fā)動機用氫氣循環(huán)泵

的耐久性試驗方法和循環(huán)工況。

5

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

圖4車用燃料電池堆耐久性循環(huán)工況

圖5車用燃料電池膜電極耐久性循環(huán)工況

三、主要試驗（或驗證）情況分析

標準制訂過程中，中汽研新能源汽車檢驗中心（天津）有限公司聯(lián)合工作組內(nèi)成員單位

開展了大量試驗驗證和分析工作，主要包括：

（1）工作組選擇不同功率等級的10余款燃料電池發(fā)動機，開展了大量燃料電池發(fā)動機

耐久性試驗、燃料電池發(fā)動機耐久性試驗的試驗方法和試驗流程的可行性研究與驗證。試驗

現(xiàn)場見圖6。

6

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

圖6燃料電池發(fā)動機耐久性試驗現(xiàn)場

（2）工作組開展了不同功率等級和不同控制策略的燃料電池發(fā)動機的耐久性試驗，充

分驗證了燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法的科學性和適用性。

（3）工作組開展了不同功率等級的燃料電池發(fā)動機耐久性試驗驗證。記錄了在一個循

環(huán)工況內(nèi)燃料電池發(fā)動機的系統(tǒng)輸出功率變化。如圖7所示，為某款燃料電池發(fā)動機在發(fā)動

機耐久性試驗中系統(tǒng)輸出功率曲線，其中燃料電池發(fā)動機的系統(tǒng)輸出功率滿足“當循環(huán)工況

規(guī)定的功率PSET不大于60kW時，功率公差為±3kW；循環(huán)工況規(guī)定的功率PSET大于60kW

時，功率公差為±5%PSETkW”的要求。

圖7某款燃料電池發(fā)動機耐久性試驗的功率曲線

（4）工作組基于試驗驗證，評價了多款燃料電池發(fā)動機的耐久性情況，充分驗證了循

環(huán)工況對燃料電池發(fā)動機的性能衰減效果。

7

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

圖8某款燃料電池發(fā)動機耐久性試驗的試驗結果

四、標準中涉及專利的情況

本標準經(jīng)評估不涉及專利問題。

五、預期達到的社會效益等情況

燃料電池發(fā)動機開發(fā)技術的快速發(fā)展使得燃料電池發(fā)動機逐步進入產(chǎn)業(yè)化階段，同時也

推動了標準的需求。但由于燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法、試驗工況的復雜性，

目前國內(nèi)外還缺乏此類標準的測試方法。通過標準的制定，使得燃料電池發(fā)動機耐久測試有

據(jù)可依，各企業(yè)和檢測機構運用同樣的測試方法，在同一測試條件下進行燃料電池發(fā)動機耐

久性試驗，保證了測試過程的同一性，極大了提升了該類試驗的效率，減少了相關的測試成

本和時間，助力燃料電池產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

六、采用國際標準和國外先進標準的情況

6.1采用國際標準和國外先進標準情況

未采用。

6.2國際、國外同類標準水平的對比情況

國際上尚沒有此類標準。

6.3國內(nèi)外測試樣車相關數(shù)據(jù)對比情況

國內(nèi)外針對該項性能測試的試驗方法及判定依據(jù)尚不統(tǒng)一。

七、與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準的協(xié)調(diào)性

與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及標準沒有沖突。

8

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無。

九、標準性質(zhì)的建議說明

指導性技術文件。

十、貫徹標準的要求和措施建議

建議本標準自實施之日起生效。

十一、廢止現(xiàn)行相關標準的建議

無。

十二、其他應予說明的事項

該指導性技術文件立項時名稱為“燃料電池發(fā)動機耐久性試驗方法”，在后期討論中，工

作組成員認為，圍繞燃料電池發(fā)動機的零部件也是構成燃料電池發(fā)動機耐久性的關鍵參數(shù)，

同時考慮到該標準性質(zhì)為指導性技術文件，為了能為行業(yè)提供更多有價值的信息和指導，經(jīng)

過討論，修改題目為“燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法”。

《燃料電發(fā)動機耐久性及關鍵部件耐久性試驗方法》起草組

2023年6月9日

9

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

目次

一、工作簡況..........................................................................................................................1

二、國家標準編制原則和確定國家標準主要內(nèi)容依據(jù)......................................................2

三、主要試驗（或驗證）情況分析......................................................................................2

四、標準中涉及專利的情況..................................................................................................8

五、預期達到的社會效益等情況..........................................................................................8

六、采用國際標準和國外先進標準的情況..........................................................................8

七、與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準的協(xié)調(diào)性..................................................8

八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)..................................................................................9

九、標準性質(zhì)的建議說明......................................................................................................9

十、貫徹標準的要求和措施建議..........................................................................................9

十一、廢止現(xiàn)行相關標準的建議..........................................................................................9

十二、其他應予說明的事項..................................................................................................9

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》

（征求意見稿）

編制說明

一、工作簡況

1.1編制背景及任務來源

在”雙碳“戰(zhàn)略、能源轉(zhuǎn)型的背景下，汽車領域氫燃料電池產(chǎn)業(yè)正迎來高速發(fā)展，相關

產(chǎn)業(yè)鏈的商業(yè)化落地和應用都在不斷加速中。在燃料電池大規(guī)模商業(yè)化應用的進程中，燃料

電池發(fā)動機的成本、耐久性（即使用壽命），仍然是制約其發(fā)展的兩大突出因素。在成本方

面，隨著催化劑鉑載量的下降以及零部件規(guī)模化生產(chǎn)，燃料電池成本正在逐漸下降。因此，

耐久性成為行業(yè)測試的研究重點，燃料電池耐久性的提升將大大有利于大規(guī)模商業(yè)化進程的

推進。

燃料電池發(fā)動機及其關鍵部件耐久測試是檢測燃料電池發(fā)動機的耐久性、可靠性等最有

效、最直接的方式。美國能源部和交通運輸部建議燃料電池耐久性的最終目標是乘用車用燃

料電池達到8000h以上（性能衰減低于10%），日本NEDO（NewEnergy&Industrial

TechnologyDevelopmentOrganization）和歐洲HFP（HydrogenandFuelCellTechnology

Platform）針對耐久性的研究計劃中也有類似的要求，同時，中國的《節(jié)能與新能源汽車技

術路線圖2.0》中也明確指出燃料電池壽命在2025年達到5500h。因此，國內(nèi)外眾多燃料電

池企業(yè)投入大量資金和精力重點開展燃料電池耐久性研究。但是，國內(nèi)外尚沒有燃料電池發(fā)

動機耐久性試驗相關的標準，發(fā)動機耐久試驗過程中的技術要求、試驗方法和判定條件仍不

健全，大大增加了企業(yè)的研發(fā)周期和測試成本。

行業(yè)亟需一套完善的基于實際車用工況的燃料電池發(fā)動機耐久性試驗相關標準，明確試

驗過程中的試驗條件、試驗工況、試驗方法和評價指標，對耐久測試中燃料電池發(fā)動機的一

致性、可靠性、安全性等進行全方面測評，為行業(yè)提供測試依據(jù)，填補基于實車工況的燃料

電池發(fā)動機耐久性測試方法的空白，完善我國燃料電池標準體系。

本標準的制定計劃由國家標準化管理委員下達，項目編號為20213560-Z-339，項目名稱

為《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》，標準性質(zhì)為指導性技術文件。

1.2主要工作過程

1

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

燃料電池發(fā)動機耐久性測評方法專項研究工作組提出了針對《燃料電池發(fā)動機及關鍵部

件耐久性試驗方法》標準立項的提案，并在2020年10月燃料電池發(fā)動機耐久性測評方法專

項研究工作組上開展立項討論，進行立項申請。

自標準制定工作以來，按照標準總體研究計劃，工作組對國內(nèi)外燃料電池發(fā)動機耐久性

試驗的技術發(fā)展現(xiàn)狀進行了充分的調(diào)研，為標準起草工作打下了堅實基礎。經(jīng)過多次討論和

試驗驗證，2023年6月，形成了標準征求意見稿。主要技術會議及研究活動情況如下：

表1主要技術會議及研究活動

時間會議活動主要工作

2019年~2020年9

——前期研究及工作組籌建

月

就標準制訂的相關背景進行了介紹，包括國內(nèi)外標準現(xiàn)狀、

燃料電池電動汽車工作組

2020年10月發(fā)動機耐久試驗主要內(nèi)容介紹，進行立項討論，簡介了標

會議（成都）

準討論稿

2021年8月——國標委下達立項通知，項目計劃編號20213560-Z-339。

燃料電池發(fā)動機耐久性測評

2022年2月根據(jù)前期工作基礎，進一步修改完善標準草案。

方法工作組會議（天津）

燃料電池發(fā)動機耐久性測評

2022年6月1日重點討論了循環(huán)工況和試驗流程。

方法工作組會議（天津）

明確燃料電池發(fā)動機耐久的測試工況以及測試方法。

燃料電池發(fā)動機耐久性測評

2022年9月27日確定降低測試工況的平均功率，增加變載工況；優(yōu)化了燃

方法工作組會議（天津）

料電池發(fā)動機耐久測試的試驗方法。

以會議討論和調(diào)查問卷的形式，面向國內(nèi)主要系統(tǒng)集成企

燃料電池發(fā)動機耐久性測評業(yè)和主機廠，調(diào)研燃料電池發(fā)動機耐久測試技術方案，并

2023年3月9日

方法工作組會議（天津）在會議上介紹調(diào)查結果，明確燃料電池發(fā)動機耐久試驗方

法以及數(shù)據(jù)處理方法。

燃料電池電動汽車工作組

2023年4月13日匯總并處理征求到的意見。

會議（西安）

燃料電池電動汽車工作組重點介紹了標準文本，介紹了部件級試驗方法，根據(jù)工作

2023年5月18日

會議（襄陽）組成員單位意見修訂形成標準征求意見稿。

二、國家標準編制原則和確定國家標準主要內(nèi)容的依據(jù)

2.1標準制定原則

本標準編寫符合GB/T1《標準化工作導則》的規(guī)定。

在充分總結和比較了國內(nèi)外燃料電池標準和文獻、調(diào)研了國內(nèi)對燃料電池發(fā)動機相關測

試方法的基礎上，對本標準中有關內(nèi)容進行了初步編寫。本標準對環(huán)境要求、燃料電池發(fā)動

2

《燃料電池發(fā)動機及關鍵部件耐久性試驗方法》（征求意見稿）編制說明

機要求、試驗平臺及試驗用氫要求、控制方法、發(fā)動機停機、數(shù)據(jù)采集、循環(huán)工況、以及具

體測試步驟等方面做了較明確的規(guī)定，并根據(jù)不同功率等級燃料電池發(fā)動機的技術狀況對標

準的內(nèi)容進行了調(diào)整及驗證，以確保測試的準確性和規(guī)范性。

2.1.1通用性原則

本標準提出的燃料電池發(fā)動機在耐久性試驗、穩(wěn)態(tài)特性試驗、動態(tài)響應特性試驗等方面

對不同功率等級、不同控制策略的燃料電池發(fā)動機具有同等適用性，使制定的燃料電池發(fā)動

機試驗要求及測試方法具有代表性和合理性，通用性高。

2.1.2指導性原則

目前國內(nèi)外還缺乏基于實車工況的燃料電池發(fā)動機耐久相關的的測試標準和試驗方法，

本標準提出的試驗方法可以實現(xiàn)燃料電池發(fā)動機耐久性測試的統(tǒng)一測試，具有一定指導性和

統(tǒng)一性。

2.1.3協(xié)調(diào)性原則

本標準提出的方法與目前使用的國家標準中的方法協(xié)調(diào)統(tǒng)一、互不交叉，是一項新制定

標準。

2.1.4兼容性原則

本標準提出的測試方法充分考