ICS27.070
F 19 DB37 山东省地方标准
DB37/T 4097—2020
商用车用质子交换膜燃料电池堆耐久性
测评方法
Test&evaluation method for durability of proton exchange membrane fuel cell stack
for commercial vehicles
2020-08-31发布2020-10-01实施
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 测试用仪器设备要求 (1)
5 测试条件 (2)
6 测试方法 (2)
7 耐久性评价 (4)
8 测试报告 (4)
附录A（规范性附录）燃料电池堆耐久性测试组合工况表 (6)
商用车用质子交换膜燃料电池堆耐久性测评方法
1 范围
本标准规定了质子交换膜燃料电池堆耐久性测试的术语和定义、测试用仪器设备要求、测试条件、测试方法、耐久性评价及测试报告。
本标准适用于最大设计总质量大于3500kg商用车所搭载的质子交换膜燃料电池堆。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是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 20042.1 质子交换膜燃料电池第1部分：术语
GB/Z 27753 质子交换膜燃料电池膜电极工况适应性测试方法
GB/T 36288—2018 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 38146.2 中国汽车行驶工况第2部分：重型商用车辆
3 术语和定义
GB/T 20042.1、GB/Z 27753界定的术语和定义适用于本文件。
3.1
基准电流工况reference current condition
在燃料电池堆耐久性测评中以某特定电流为基准的工况。
4 测试用仪器设备要求
测试设备采用燃料电池堆测试台架，应能按照程序自动测量。测试台架使用的主要测试仪表及其准确度按照表1要求。
表1 测试台架使用的主要测量装置及其准确度要求
表1 测试台架使用的主要测量装置及其准确度要求（续）
5 测试条件
5.1 测试对象
测试对象应为单一燃料电池堆或多个燃料电池堆的组合体。测试对象在测试设备上安装前应满足制造厂规定的基本性能、气密性和绝缘要求，且外观无损伤。
5.2 测试环境
本标准的测试环境条件为：
——海拔：＜1000m；
——温度：25℃±5℃；
——测试用燃料：纯度99.97%以上的氢气，并满足GB/T 37244的规定。
5.3 测试终止条件
燃料电池堆耐久性测试终止条件包括：
燃料电池电动汽车
——燃料电池堆不能稳定运行；
——某节燃料电池电压低于0.3V（水淹情况除外）；
——燃料电池堆额定电流下平均单片电压衰减≥20%；
——试验过程中燃料电池堆空气侧排气中氢气的体积浓度高于0.5%；
——燃料电池堆气密性不满足制造厂指定的要求（每20次循环测试后，按制造厂指定的方法进行气密性测试）；
——不满足GB/T 36288—2018中6.3规定的电安全要求。
6 测试方法
6.1 燃料电池堆活化
按照制造厂规定的方法对燃料电池堆进行热机和活化，应达到制造厂指定的活化标准后，进行下一步测试。
6.2 额定电流测试
按照制造厂规定的方法对燃料电池堆进行加载，加载到额定电流后持续稳定运行60min，记录燃料电池
堆的额定电流为I1。
6.3 极化曲线测试
在燃料电池堆工作范围内均匀选择至少8个工况点，按照制造厂规定的加载方法加载到预先确定的工况点，在每个工况点至少持续稳定运行5min；按照制造厂规定的减载方法从预先确定的工况点减载
到OCV，在每个工况点至少持续稳定运行5min。测试中燃料电池堆进气温度、进气湿度、进气压力、进气化学计量比、冷却液温度及压力等参数由制造厂指定。
分别对每个工况点在加载和减载过程中的平均单片电压做平均值，记录燃料电池堆的平均单片电压、功率和电流等数据，绘制“平均单片电压-电流”极化曲线图和“功率-电流”曲线图。
6.4 基准电流测试
燃料电池堆的基准电流为I2、I3、I4，分别对应的平均单片电压由制造厂指定或选取0.70V、0.75V、0.85V。根据“平均单片电压-电流”极化曲线测试结果，分别确定燃料电池堆的基准电流I2、I3、I4。
6.5 组合工况循环测试
6.5.1 组合工况
按照GB/T 38146.2的规定，组合工况包括市区、城郊、高速三个速度区间，由启停工况、变载工况、怠速工况和额定工况等组成，按照对燃料电池堆性能影响的比重组合为一个循环谱图，以检测燃料电池堆的性能。一次完整的组合工况耗时9.5h，包含10次启停过程，工况曲线如图1所示。工况逐秒数据见附录A。
组合工况按照基准电流分为四个工况：
——基准电流工况一：高速速度区间，时间占比33%，在额定电流I1下稳定运行≥45min；
——基准电流工况二：城郊速度区间，时间占比29%，在基准电流I2下稳定运行≥15min；
——基准电流工况三：市区速度区间，时间占比25%，在基准电流I3下稳定运行≥15min；
——基准电流工况四：变载工况段，包含连续变载工况、启停工况、怠速工况等，时间占比13%，在基准电流I4下稳定运行≥10min。
图1 燃料电池堆耐久性测试组合工况