燃料电池客车双动力源系统性能台架试验方法(T-SCSAE 002—2022).pdf

《燃料电池客车双动力源系统性能台架试验方法(T-SCSAE 002—2022).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燃料电池客车双动力源系统性能台架试验方法(T-SCSAE 002—2022).pdf（13页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 ICS 43.080.01 T 47 团体团体标准标准 T/SCSAE 002-2022 燃料电池客车双动力源系统性能台架试验 方法 Bench test method for dual power source system of fuel cell hybrid electric bus 2022-03-16 发布 2022-03-16 实施 四川省汽车工程学会 发布 T/SCSAE 002-2022 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 试验条件.3 5 试验程序.5 6 试验数据计算.9 7 试验报告.9 T/SCSAE 002-2022

2、 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由四川省汽车工程学会提出。本文件起草单位：西华大学、东方电气（成都）氢燃料电池科技有限公司、成都客车股份有限公司、重庆大学、电子科技大学、西南交通大学、成都大学、广东汉和汽车有限公司、四川省汽车工程学会、中国测试技术研究院、四川金星清洁能源装备股份有限公司、厚普清洁能源股份有限公司。本文件主要起草人：武小花、邓鹏毅、彭忆强、杨继斌、周华、黎青松、孙树磊、高新梅、李宁、雷姣、蒋平、谢先东、胡晓松、李凯、

3、殷聪、李奇、韩莹、范占锋、郭毅锋、潘映忠、徐俊德、肖潇、李海、王勇、黄吉。本文件首次制定。T/SCSAE 002-2022 1 燃料电池客车双动力源系统性能台架试验方法 1 范围 本文件规定了燃料电池客车双动力源系统性能台架试验的方法。本文件适用于氢燃料电池客车双动力源系统。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 4208 外壳防护等级（IP代码）GB/T 19596 电动汽车 术语 GB/T 197542021 重型混合

4、动力电动汽车能量消耗量试验方法 GB/T 20042.1 质子交换膜燃料电池第1部分 术语 GB/T 24347 电动汽车DC/DC变换器 GB/T 28183 客车用燃料电池发电系统测试方法 GB/T 36288 燃料电池电动汽车 燃料电池堆安全要求 GB/T 37244 质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气 GB/T 38031 电动汽车用动力蓄电池安全要求 3 术语和定义 GB/T 19596、GB/T 20042.1、GB/T 24347界定的以及下列术语和定义适用于本文件。双动力源系统 dual power source system 由燃料电池系统、动力电池系统、DC/DC变换器、高

5、压配电器、能量管理系统形成的组合。高压配电器 power distributor 安全可靠的分配动力电池系统、燃料电池系统的高压直流电到负载的电气装置。T/SCSAE 002-2022 2 额定功率 rated power 在生产厂商规定的正常运行条件下，双动力源系统的最大连续电输出功率。峰值功率 peak power 在生产厂商规定的正常运行条件下，双动力源系统在一个约定的短时间内产生的不低于额定功率的最大功率。净功率 net power 双动力源系统产生的可供外部使用的电功率。怠速工况 idle state 双动力源系统处于工作状态，且燃料电池系统处于怠速状态，系统能维持自身工作，而不对外

6、输出功率的工况。冷机状态 cold state 双动力源系统内部温度（冷却液出口温度）与环境温度相同。热机状态 hot state 双动力源系统内部温度处于正常工作温度范围（正常工作温度由生产厂商规定）。起动时间 start up time 在起动程序初始化后，双动力源系统从冷态（热态）过渡到有净功率输出的时间间隔（净功率大小由生产厂商规定）。或在起动程序初始化后，双动力源系统中燃料电池系统的起动时间。峰值功率运行时间 peak power operation time 双动力源系统在峰值功率稳态公差范围内持续运行的时间。T/SCSAE 002-2022 3 功率响应时间 power resp

7、onse time 双动力源系统接受功率变化指令后，从电功率输出变化的开始时刻到电输出功率达到设定值稳态公差范围内的时间间隔。净能量改变量 net energy change；NEC 本文件指动力电池净能量改变量，单位为千瓦时（kWh）。4 试验条件 试验环境要求 4.1.1 规定测试环境条件为：海拔不超过 1 000，环境温度为 5 40。4.1.2 实验室具备必要的安全措施，包括氢气泄漏检测报警措施、通风措施、空间上部电器防爆密封措施。试验台架要求 4.2.1 基本要求 电子负载及电池模拟器与双动力源系统通过高压配电器连接（参见图1）。图1所示为一类典型燃料电池双动力源系统试验台架，不代表

8、所有典型燃料电池双动力源系统台架。燃料电池双动力源系统主要由燃料电池系统、DC/DC变换器、动力电池系统、高压配电器、能量管理系统组成。试验台架包括燃料电池双动力源系统、电子负载及电池模拟器、上位机系统、供气系统、温控系统。上位机系统发出双动力源系统目标功率指令，并进行数据采集和记录生产厂商，分别测量双动力源系统输出电压、输出电流，氢气消耗量、进气温度和湿度、进气压力、冷却水温度。试验台架各部件要求如下：a）电子负载及电池模拟器应具有恒流、恒压和恒功率等多种模式，以满足各种加减载测试需求；b）供气系统能够为燃料电池系统提供测试所需的氢气，应满足GB/T 37244和双动力源系统生产厂商技术条件

9、规定的要求；c）温控系统能够实现燃料电池系统、动力电池系统、DC/DC变换器的外部换热；d）上位机系统能够采集流量、温度、压力、电流、电压等关键信息。T/SCSAE 002-2022 4 图 1 试验台架示意图 4.2.2 其他相关参数要求 测量参数、单位及精度见表1。表1 测量参数、单位和精度要求 参数 单位 精度 电压 V 0.5%FS 电流 A 0.5%FS 温度 1.0 湿度%相对湿度不低于 3%气体质量流量 g/s 不低于 1.0%FS 气体体积流量 L/s 不低于 1.0%FS 气体压力 kPa 不低于1.0 被测对象要求 4.3.1 完整性要求 被测试的双动力源系统是燃料电池系统

10、、动力电池系统、DC/DC变换器、高压配电器、能量管理系统的集成，且具备生产厂商声明的全部功能和完整性能。在进行首次试验前，要求对动力电池系统进行充电，达到生产厂商对产品系统规定的SOC。在测试平台上安装测试对象前，检查确认测试对象管路连接是否完整，有无明显外观损伤，并确认燃料电池堆符合GB/T 36288、动力电池系统符合GB/T 38031的基本安全要求。4.3.2 通讯要求 要求被测双动力源系统给测试平台提供和接受以下信息：a）提供燃料电池堆工作温度、动力电池温度；高压配电器燃料电池系统动力电池系统电子负载及电池模拟器电压/电流传感器DC/DC变换器上位机系统温控系统供气系统信号传递能量

11、传递气体传递冷却液传递双动力源系统能量管理系统T/SCSAE 002-2022 5 b）提供燃料电池堆、燃料电池系统、DC/DC变换器、动力电池系统的电压和电流；c）提供动力电池系统的SOC；d）提供系统进入紧急处置程序（避免安全事故发生）的指令代码和信号；e）能接受紧急处置程序（避免安全事故发生）的指令代码和信号，接受启停信号；f）能接受功率给定信号；g）能够给出故障码。5 试验程序 密封性检测 双动力源系统的燃料电池系统按照GB/T 28183气密性检查方法进行检查，动力电池系统的密封性应满足IP67的要求，按照GB/T 38031和GB/T 4208的方法进行检查。试验样机准备 5.2.

12、1 跑合 生产厂商应对试验样机进行跑合，或按生产厂商提供的技术条件完成跑合。5.2.2 冷机 双动力源系统（冷却液加注完成）在规定的温度和湿度条件下保温足够长的时间以保证双动力源系统内部温度与环境温度相同，静置时间至少为12 h。5.2.3 热机 按照生产厂商的使用规定，使双动力源系统工作在一定功率，同时监测双动力源系统冷却液的出口温度，一旦冷却液的出口温度达到正常工作温度，即认为双动力源系统达到热机状态。起动特性试验 5.3.1 冷起动试验 5.3.1.1 试验方法 冷起动特性试验按以下方法进行：a）根据试验要求对双动力源系统进行冷机，按照（见5.2.2）过程预处理；b）按照生产厂商规定的起

13、动操作步骤起动双动力源系统；c）双动力源系统从冷态过渡到有净功率输出，在该净功率状态下持续稳定运行10 min，则双动力源系统冷起动成功，否则冷起动失败；d）试验过程应自动进行，不应有人工干预。5.3.1.2 试验过程测量记录的数据 T/SCSAE 002-2022 6 试验中测量的数据：冷起动时间；冷却液起始温度；双动力源系统输出电压、输出电流。5.3.2 热起动试验 5.3.2.1 试验方法 热起动特性试验按以下方法进行：a）根据试验要求对双动力源系统进行热机（见5.2.3）过程预处理；b）按照生产厂商规定的起动操作步骤起动双动力源系统；c）双动力源系统从热态过渡到有净功率输出，在该净功率

14、状态下持续稳定运行10 min，则双动力源系统热起动成功，否则热起动失败；d）试验过程应自动进行，不应有人工干预。5.3.2.2 试验过程测量记录的数据 试验中测量的数据：热起动时间；冷却液起始温度；双动力源系统输出电压、输出电流。额定功率试验 5.4.1 试验方法 a）根据试验要求对双动力源系统进行热机（见5.2.3）过程预处理；b）预处理过程结束后，按照生产厂商建议的起动操作步骤起动双动力源系统；c）测试平台按照生产厂商建议的方法向双动力源系统发送工作指令，同时测试平台按照规定的加载方法进行加载，加载到额定功率点后双动力源系统在额定功率下能够持续稳定运行60 min；d）试验过程应自动进行

15、，不应有人工干预。注：规定的加载（卸载）方法：由测试方、生产厂商、用户根据使用要求协商确定。5.4.2 试验过程测量记录的数据 试验中测量的数据：双动力源系统输出电压、输出电流；动力电池系统初始SOC、终止SOC；氢气消耗量；进气温度和湿度、进气压力、冷却水温度。峰值功率试验 5.5.1 试验方法 a）根据试验要求对双动力源系统进行热机（见5.2.3）过程预处理；b）热机过程结束后，回到怠速状态运行10 s；c）测试平台控制器按照生产厂商建议的方法向双动力源系统发送工作指令，同时测试平台按照规定的加载方法进行加载，双动力源系统输出功率达到额定功率后在该功率点至少稳定运行10 min，然后按照规

16、定的加载方法加载到设定功率（即峰值功率），在该功率点持续稳定运行设定的时间（根据产品T/SCSAE 002-2022 7 技术要求确定，但持续稳定运行时间不得少于30 s），到达设定的时间后按照生产厂商规定的卸载方法进行卸载，所测得的最大功率平均值即为峰值功率；d）试验过程应自动进行，不应有人工干预。5.5.2 试验过程测量记录的数据 试验中测量的数据：峰值功率运行时间；双动力源系统输出电压、输出电流；动力电池系统初始SOC、终止SOC；氢气消耗量；进气温度和湿度、进气压力、冷却水温度。动态响应特性试验 5.6.1 加载动态响应测试 5.6.1.1 试验方法 a）对双动力源系统按照5.2.3规

17、定的方法进行热机；b）热机过程结束后，回到怠速状态运行10 s；c）按照规定的加载方法加载到动态响应的起始功率点，在该功率点至少稳定运行1 min；d）双动力源系统接受测试平台发送的功率加载变化指令，从电功率输出变化的开始时刻到电功率输出增加到设定值稳态公差范围内，记录动态过程的响应时间，系统应当在设定功率点稳态公差范围内持续稳定运行不少于10 min；e）试验过程应自动进行，不应有人工干预。推荐取10%90%的双动力源系统额定功率的响应时间作为评价双动力源系统的加载动态响应指标。5.6.1.2 试验过程测量记录的数据 试验中测量的数据：加载动态响应时间；双动力源系统输出电压、输出电流。5.6

18、.2 卸载动态响应测试 5.6.2.1 试验方法 a）对双动力源系统按照5.2.3规定的方法进行热机；b）热机过程结束后，回到怠速状态运行10 s；c）按照规定的加载方法加载到动态响应的起始功率点，在该功率点至少稳定运行1 min；d）双动力源系统接受测试平台发送的卸载功率变化指令，从电功率输出变化的开始时刻到电输出功率减少到设定值稳态公差范围内，记录动态过程的响应时间，系统应当在设定功率点稳态公差范围内持续稳定运行不少于10 min；e）试验过程应自动进行，不应有人工干预。推荐取90%的双动力源系统额定功率作为起始功率点，10%的双动力源系统额定功率作为目标功率点的响应时间作为评价双动力源系

19、统的卸载动态响应指标。T/SCSAE 002-2022 8 5.6.2.2 试验过程测量记录的数据 试验中测量的数据：卸载动态响应时间；双动力源系统输出电压、输出电流。双动力源系统稳态工况法性能测试 5.7.1 试验方法 a）对双动力源系统按照5.2.3规定的方法进行热机；b）热机过程结束后，回到怠速状态运行10 s；c）双动力源系统起动成功后，按表2所示的工况顺序不停机运行；d）试验过程应自动进行，不应有人工干预。表2 双动力源系统工况运行条件 工况号 工况名称 负荷率 稳定时间/min 1 起动后怠速 0 1 2 冷机加载 由生产厂商给定 3 3 怠速 0 15 4 部分负荷 20%3 5

20、 部分负荷 40%3 6 部分负荷 60%3 7 部分负荷 80%3 8 额定 100%3 9 过载 由生产厂商给定 3 10 部分负荷 50%3 11 部分负荷 25%3 12 部分负荷 10%3 5.7.2 试验过程测量记录的数据 试验中测量的数据：双动力源系统输出电压、输出电流；动力电池系统初始SOC、终止SOC；氢气消耗量；进气温度和湿度、进气压力、冷却水温度。双动力源系统动态工况法性能测试 5.8.1 动态工况 根据测试方与生产厂商协商的动态功率需求，作为双动力源系统的动态加载工况。5.8.2 试验方法 a）对双动力源系统按照5.2.3规定的方法进行热机；b）热机过程结束后，回到怠速

21、状态运行10 s；c）双动力源系统起动成功后，按动态工况不停机连续运行；T/SCSAE 002-2022 9 d）试验过程应自动进行，不应有人工干预。5.8.3 试验过程测量记录的数据 试验中测量的数据：双动力源系统输出电压、输出电流；动力电池系统初始SOC、终止SOC；氢气消耗量；进气温度和湿度、进气压力、冷却水温度。6 试验数据计算 双动力源系统的功率 双动力源系统的功率按下式计算：sss1 000UIP （1）式中：Ps 双动力源系统输出功率，单位为千瓦（kW）；Us 双动力源系统输出的电压，单位为伏特（V）；Is 双动力源系统输出的电流，单位为安培（A）。双动力源系统能量效率 双动力源

22、系统的功率按下式计算：ih2,endntendintts,t6h2+1 000 =103.6sttttmLtVHNEPtC双动力源系统输出总电量供给氢气的总能量 动力电池系统消耗能量（2）式中：tint 试验开始时刻（s）；tend 试验结束时刻（s）；t 时间（s）；t 时间步长（s）；Ps,t t时刻双动力源系统输出功率，单位为千瓦（kW）；mh2,t t时刻氢气流量，单位为克每秒（g/s）；LVHh2 氢气低热值，1.2105 kJ/kg；NEC 动力电池净能量改变量，单位为千瓦时（kWh），按照GB/T 197542021计算。7 试验报告 T/SCSAE 002-2022 10 试验报告应包括台架对应的双动力源系统参数、第5章规定的所有测量数据和第6章的计算结果。_