重磅!工信部發(fā)布《燃料電池汽車測試規(guī)范》
為規(guī)范燃料電池汽車檢測工作,支撐燃料電池汽車示范應(yīng)用,2021年6月11日,工信部發(fā)布了《燃料電池汽車測試規(guī)范》的通知。
以下為《燃料電池汽車測試規(guī)范》的具體內(nèi)容:
燃料電池汽車測試規(guī)范(試行版)
測試過程中采集數(shù)據(jù)的頻率應(yīng)不低于5Hz,數(shù)據(jù)應(yīng)精確到小數(shù)點后2位,另有說明除外。
按照GB/T 24554-2009第7.4章節(jié)的規(guī)定進(jìn)行燃料電池系統(tǒng)的額定功率試驗。測試平臺按照規(guī)定的加載方法對系統(tǒng)進(jìn)行加載,加載到制造商申報的系統(tǒng)額定功率后持續(xù)穩(wěn)定運行60min,在此期間燃料電池系統(tǒng)應(yīng)滿足:
a) 燃料電池系統(tǒng)的輸出功率應(yīng)始終處于60min平均功率的97%~103%之間;b) 燃料電池系統(tǒng)輸出的60min平均功率應(yīng)不低于申報值;c) 燃料電池系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運行60min內(nèi),其單電池平均電壓應(yīng)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(jié)數(shù)。以燃料電池系統(tǒng)輸出的60min平均功率作為燃料電池系統(tǒng)的額定功率PFCE,根據(jù)GB/T 24554-2009第8.3章節(jié)的規(guī)定計算電堆的功率Pstack。注1:單電池節(jié)數(shù)采用雙極板(含兩端單流場極板)數(shù)減1的方式計算,包括空電池。注2:計算質(zhì)量功率密度和體積功率密度時,燃料電池系統(tǒng)額定功率測量值以kW為單位,保留三位小數(shù);最終記錄燃料電池系統(tǒng)額定功率標(biāo)稱值時,以kW為單位,向下圓整到整數(shù)。
3 燃料電池系統(tǒng)質(zhì)量功率密度測試方法
3.1 燃料電池系統(tǒng)質(zhì)量
按照GB/T 24554-2009第7.11章節(jié)的規(guī)定測量燃料電池系統(tǒng)的質(zhì)量m,測量時應(yīng)按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: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(yīng)系統(tǒng),包括氫氣循環(huán)泵和/或氫氣引射器等;c) 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;d) 水熱管理系統(tǒng),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(tǒng),包括控制器、傳感器等;f) 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)邊界示意圖
3.2 燃料電池系統(tǒng)質(zhì)量功率密度MSPFCE
燃料電池系統(tǒng)質(zhì)量功率密度MSPFCE按照公式(1)進(jìn)行計算,單位為W/kg。
4.1 燃料電池堆體積VStack
完成燃料電池系統(tǒng)性能試驗后,制造商應(yīng)對被測的燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行必要的拆解,以便對燃料電池堆的體積進(jìn)行測量。燃料電池堆體積測量示意圖如圖2所示,根據(jù)公式(2)計算,單位為L。
式中:
注1:寬度w不包括端板、絕緣板、集流板,但應(yīng)包括所有極板。注2:拆解過程中不應(yīng)拆解端板,防止因預(yù)緊力改變影響測量結(jié)果。
圖2 燃料電池堆體積測量示意圖
雙極板長度應(yīng)測量燃料電池堆雙極板長度方向的最遠(yuǎn)外廓尺寸,單位為mm;雙極板高度應(yīng)測量燃料電池堆雙極板高度方向的最遠(yuǎn)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(yīng)參考執(zhí)行。
其中,對于連續(xù)空白區(qū)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(yīng)去除該部分面積(氫氣、空氣、水路通道除外)。連續(xù)空白區(qū)域面積的計算,應(yīng)由第三方檢測機(jī)構(gòu)基于被測試對象的雙極板實物進(jìn)行測量計算。
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。5.1.1 試驗開始前,燃料電池系統(tǒng)應(yīng)處于冷機(jī)狀態(tài)。5.1.2 將燃料電池系統(tǒng)置于環(huán)境艙內(nèi),并加注冷卻液。5.1.3 在浸機(jī)開始前,燃料電池系統(tǒng)應(yīng)起動至怠速狀態(tài),持續(xù)時間(含起動)不超過3min,然后立即關(guān)閉燃料電池系統(tǒng)。注:對于具備低溫吹掃功能的燃料電池系統(tǒng),可在環(huán)境倉降至廠商指定溫度并持續(xù)至少15分鐘后,按照5.1.3規(guī)定的方法進(jìn)行低溫吹掃代替浸機(jī)前吹掃。5.1.4 設(shè)定環(huán)境艙溫度為-30℃或更低溫度,環(huán)境艙的溫度應(yīng)控制在設(shè)定溫度的±2℃內(nèi),當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到設(shè)定溫度后開始計時,有效浸機(jī)時間為12 h,浸機(jī)過程中不應(yīng)有人工干注:有效浸機(jī)時間是指從環(huán)境艙的溫度達(dá)到設(shè)定溫度后開始計時到浸機(jī)結(jié)束。
a) 浸機(jī)過程結(jié)束后,由測試平臺向燃料電池系統(tǒng)發(fā)送起動指令。b) 測試平臺向燃料電池系統(tǒng)發(fā)送加載指令,加載到制造商申報的系統(tǒng)額定功率后持續(xù)穩(wěn)定運行10min,燃料電池系統(tǒng)的輸出功率應(yīng)始終處于10min平均功率的97%~103%之間,且燃料電池系統(tǒng)輸出的10min平均功率應(yīng)不低于申報值,然后測試平臺發(fā)送關(guān)機(jī)指令,完成c) 記錄從測試平臺發(fā)送起動指令開始至燃料電池系統(tǒng)達(dá)到額定功率的時間以及氫氣消耗量。
d) 各個輔助系統(tǒng)的電壓(V)和電流(A);f) 冷起動時間(s)。
6 燃料電池汽車純氫續(xù)駛里程
6.1 測試條件
6.1.1 在20℃~30℃的室溫下進(jìn)行室內(nèi)試驗。6.1.2 機(jī)械運動部件用潤滑油黏度和輪胎壓力應(yīng)符合制造廠的規(guī)定。6.1.3 車上的照明、信號裝置以及輔助設(shè)備應(yīng)該關(guān)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(qū)動用途外,所有的儲能系統(tǒng)(電能、液壓、氣壓等)應(yīng)充到制造廠規(guī)定的最大6.1.5 試驗車輛需按制造廠的規(guī)范進(jìn)行磨合,且磨合里程不小于300km。6.1.6 M1、N1類車輛和總質(zhì)量不超過3500kg的M2類車輛的底盤測功機(jī)設(shè)定按照GB 18352.6-2016附件CC的規(guī)定進(jìn)行。其他類型車輛的底盤測功機(jī)設(shè)定按照GB/T 27840-2011附錄C的規(guī)定進(jìn)行,其中城市客車的附加質(zhì)量為最大設(shè)計裝載質(zhì)量的65%。如果行駛阻力曲線由汽車生產(chǎn)企業(yè)提供,需要提供第三方試驗報告、計算報告或其他相關(guān)資料,并由測6.1.7 儲氫系統(tǒng)壓力為制造廠規(guī)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(qū)動的燃料電池電動汽車,試驗前應(yīng)按照制造廠的要求調(diào)整動力電池SOC。6.2.1 M1、N1類車輛和最大設(shè)計總質(zhì)量不超過3500kg的M2類車輛,按照GB/T 38146.1規(guī)定的循環(huán)工況進(jìn)行續(xù)駛里程測試,其他類型車輛按照GB/T 38146.2規(guī)定的循環(huán)工況進(jìn)行續(xù)駛里程測試,在底盤測功機(jī)上進(jìn)行。按照公式(4)計算燃料電池堆的輸出總能量EFC(kWh):按照公式(5)計算動力電池的凈能量變化量EBAT(kWh):
6.2.2 滿足下列兩個條件之一即應(yīng)停止試驗。達(dá)到試驗結(jié)束條件時,擋位保持不變,使車輛滑行至最低穩(wěn)定車速或5km/h,再踩下制動踏板進(jìn)行停車。
b) 試驗循環(huán)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(shè)計總質(zhì)量不超過3500kg的M2類車輛應(yīng)滿足GB 18352.6-2016附錄C.1.2.6.6的規(guī)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(guī)定對試驗循環(huán)進(jìn)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(guī)定的公差上限,但不能超過公差下限。
注2:其他類型車輛應(yīng)滿足GB/T 27840-2011中5.5.1的規(guī)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(guī)定對試驗循環(huán)進(jìn)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(guī)定公差上限,但不能超過公差下限。6.2.3 試驗結(jié)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(shù),該距離即為車輛的續(xù)駛里程。按照公式(6)計算車輛的純氫續(xù)駛里程DFC(km):
6.3 數(shù)據(jù)記錄
從整車起動開始采樣,直至試驗結(jié)束,總采樣時間為T(s),采集參數(shù)包括: