GB／T 41134.2-2021  电驱动工业车辆用燃料电池发电系统 第2部分：性能试验方法

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项目管理和论文表1电/热性能的符号及其含义（续）

表2环境性能的符号及其含义

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表2环境性能的符号及其含义（续）

标准条件规定如下： 标准温度：T，=273.15K(0℃)； 标准压力：力，=101.325kPa(绝对)

除非另有规定，燃料热值应采用低热值（LHV)或类似值。 主：附录A中给出了氢气和甲醇的低热值（LHV)和高热值（HHV) 若采用低热值(LHV)计算能量效率，则无需标注LHV"符号，如： 7el~7或7total=××% 若采用高热值（HHV)计算能量效率，则该数值后应注明“HHV"符号，如： 7d>7±或 7 totl=X ×% (HHV)

，且应注意细节以将不确定度降到最小。 试验相关方以本文件为基础制定详细白 面试验计划

为满足目标的不确定度，需确定适当的读数持续时长和频率，且应在性能试验前准备好数据记录 设备。

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图2和图3分别举例说明了使用氢气和甲醇燃料进行燃料电池发电系统测试所需的试验装置。 池发电系统与电子负载连接。

? 电流表； ? ? 温度计； 压力表； ? 流量计； ? 集成流量计； ? 一电功率计； ? 一集成电功率计（电能计）。 接收集装置以测量体积（或质量）、pH、生化需氧量（BOD)、化学需氧量（COD)。 接收集装置以分析成分。

图2氢燃料电池试验装置示例

接收集装置以测量体积（或质量）、PH、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD) 接收集装置以分析成分。

图3甲醇燃料电池试验装置示例

9测量系统不确定度的最低要求

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电功率：士1%； 电能：±1%； 燃料气体流量：土1%； 累计气体流量：士1%； 时间：±0.5% 液态燃料质量：按照GB/T27748.4一2017中所述确定质量（不含燃料箱的质量）士1%； 相对湿度：±5%； 绝对压力：土1%； 燃料气体和排放水温度：土1K； 尾气温度：士4K。

除非另有说明，应在如下规定的环境中进行性能试验： 温度：20℃±5℃； 湿度：65%±20%相对湿度； 压力：在91kPa(绝对）～106kPa绝对）之间。 在每次试验中都应测量试验过程中实验室的环境条件。因空气质量可能会影响燃料电池发电系统 的性能，实验室空气组分(二氧化碳、一氧化碳、二氢化硫等）应与试验结果一起报告。

10.2系统的安装和操作条件

10.3恭电池状态指示

对于配置蓄电池的系统，蓄电池的荷电状态(SOC)应该在试验开始时和结束时一致。可以将 额定输出功率运行30min以上来达到标称荷电状态。如此过程无法确保蓄电池的荷电状态在 始时和结束时一致，按照10.3.2和10.3.3进行处理

10.3.2可外接充电的电驱动工业车辆

对于可外接充电的电驱动工业车辆，在试验开始前，接照GB/T19753一2021中附录C的规定，完 成对储能装置的完全充电以达到蓄电池的标称荷电状态。 试验结束后30min内，按照GB/T19753一2021中附录C的规定对储能装置进行充电。测量并记 录从电网获得的电能el(kW·h），el即为蓄电池电能输出。 注：仅当制造厂在其生产说明书中或以其他明确的方式推荐或要求定期进行车外充电时，电驱动工业车辆方可认 为是“可外接充电”的。仅用来不定期的储能装置电量调节而非用作常规的车外能量补充，即使有车外充电能 力，也不认为是“可外接充电”的车型，

对于可外接充电的电驱动工业车辆，在试验开始前，接照GB/T19753一2021中附录C的规定，完 对储能装置的完全充电以达到蓄电池的标称荷电状态。 试验结束后30min内，按照GB/T19753一2021中附录C的规定对储能装置进行充电。测量并记 录从电网获得的电能el(kW·h），el即为蓄电池电能输出。 注：仅当制造厂在其生产说明书中或以其他明确的方式推荐或要求定期进行车外充电时，电驱动工业车辆方可证 为是“可外接充电”的。仅用来不定期的储能装置电量调节而非用作常规的车外能量补充，即使有车外充电能 力，也不认为是“可外接充电”的车型，

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10.3.3不可外接充电的电驱动工业车辆

对于不可外接充电的电驱动工业车辆，在试验进行时，使用电能测量装置测量蓄电池输出的电能。 为了使用外部设备测量蓄电池的电能，制造厂应在车上提供适当的、安全的、可接近的连接点。如果不 可行，制造厂应帮助测试机构获得按照上述方式要求的将电能测量装置连接到储能装置输出线上的 方法。 测量仪器应以最低20Hz的频率采样，得出电能的测量值e1(单位为kW·h)。

用于制备试验用的甲醇溶液的甲醇应符合GB/Z23751.3一2013中5.5.2的要求。 与甲醇混合的水的电导率应符合制造商的规定。 甲醇溶液中的甲醇浓度由制造商规定

11.1氢气燃料消耗试验

试验旨在测量额定辅出功 本试验应与第12章规定的电功率输出试验同时进行

氢气燃烧消耗试验方法如下： a 试验开始前，系统以额定输出功率运行30min以上； b） 对于含有电化学蓄电池的系统，按照10.3所述对蓄电池进行处理； 保持系统以额定电功率输出，开始试验； d）测量燃料温度、燃料压力及累计燃料输入流量（体积或质量）。每次测量至少60min。

氢气燃烧消耗试验方法如下： a 试验开始前，系统以额定输出功率运行30min以上； b）对于含有电化学蓄电池的系统，按照10.3所述对蓄电池进行处理； c 保持系统以额定电功率输出，开始试验； d)测量燃料温度、燃料压力及累计燃料输人流量(体积或质量)。每次测量至少 60 min。

11.1.3.1平均氢气燃料输入流量的计算

平均氢气燃料输入流量可表述为在标准条件下的体积流量qvfs，单位为L/min，或质量流 位为kg/s。应按照以下步骤进行计算

试验条件下的平均体积流量q，单位为L/min，计算方法为：将试验持续期间的总体积流 量除以试验持续时长，见公式（1）。

条件下燃料的平均体积流量，单位为升每分(L/m

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V一一试验持续期间的燃料总体积，单位为升(L)； △t一一试验持续时长，单位为分（min）。 2） 标准条件下的燃料平均体积流量qvs，单位为L/min，应按照公式（2)进行计算，燃料温度 及压力应采用试验持续期间获得的平均值，

试验条件下的平均质量流量qmf，单位为kg/s，应用试验持续期间的累计质量流量除以试 续时长来获得，见公式（3）

11.1.3.2氢气燃料平均输入功率的计算

氢气燃料平均输人功率P，单位为kJ/s，应根据下述步骤进行计算。燃料的温度和压 验期间测得的平均值。

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11.2甲醇燃料消耗量试验

本试验旨在测量额定输出功率下的甲醇燃料输入量。如果制造商规定了在50%、75%部分负载 和/或最低电功率输出下运行，则这些工作点也应被测量。 本试验应与第12章规定的电功率输出试验同时进行

甲醇燃料消耗量试验方法如下。 a） 试验开始前，系统以额定输出功率运行30min以上。 b） 对于含有蓄电池的系统，试验开始前，按照10.3所述对蓄电池进行处理。 C 保持系统以额定电功率输出运行时开始试验。如果制造商规定了在50%、75%部分负载和/ 或最低电功率输出下运行，在这些工况下重复该试验。 d 测量燃料箱或者整个系统（包括燃料箱）的初始质量。 e) 本试验至少持续3h。如果间歇性供给燃料，总测试持续时间应为燃料供应时间的20倍或 3h，以较长者为准。 在试验结束时测量燃料箱或者整个系统（包括燃料箱）的质量。

11.2.3甲醇燃料平均输入功率的计算

—燃料平均功率输入，单位为千焦每秒(kJ/s）；

E一一总燃料输入能量，单位为干焦（kJ)； △t—试验持续时间，单位为秒(s)。 注：通常，燃料输入能量和热值以低热值(LHV)为基准

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本试验测量额定功率输出时的平均电 商规定了在50%、75%部分负载和/或 最低电功率输出下运行，则这些工作点也应被测量 本试验应与第11章规定的燃料消耗试验同时进行

电功率输出试验方法如下。 a）试验开始前，系统以额定输出功率运行30min以上。 b）对于含有蓄电池的系统，试验开始前，按照10.3所述对蓄电池进行处理。 保持系统以额定电功率输出运行时开始试验。如果制造商规定了在50%、75%部分负载和/ 或最低电功率输出下运行，在这些工况下重复该试验。 d 测量试验期间的电功率输出。试验至少持续3h。如果间歇性供给燃料，总测试持续时间应为 燃料供应持续时间的20倍或3h，以较长时间为准，

12.3平均电功率输出的计算

平均电功率输出应按照公式(10)进行计算：

式中： P. 平均电功率输出，单位为千瓦（kW)； Wout 试验期间的电能输出，单位为千瓦时（kW·h)； At 试验持续时长，单位为秒（s）

电效率是基于第11章和第12章中的计算结果得到的。 电效率nel，单位为%，应按照公式（11)进行计算：

7el 电效率，%； P. ——平均电功率输出，单位为千瓦(kW)（见12.3)；

13运行状态下的功率稳定性

本试验旨在确定以实际车辆行驶工况运行时燃料电池发电系统功率输出的稳定性

车辆制造商应详细说明工业车辆在不同运行时间内电流、电压的输出要求，以保证车辆的性能。 试验前，燃料电池发电系统应在额定功率下运行30min进行暖机，确认蓄电池已达到目标荷电状 态(SOC)。 车辆应按栏目IDmin中给出的时间间隔TD，、TD2、TDs和无负载（零电流）条件下运行。额外时间 间隔应由制造商提供。这些要求定义了车辆控制系统的要求而非车辆使用要求。 在车辆运行期间表3所要求的数据应记录在案。

车辆制造商应详细说明工业车辆在不同运行时间内自耗电流、电压的要求，以保证车辆的性能。 试验前应对燃料电池发电系统进行暖机。试验应在辅助储能装置达到目标荷电状态时开始。 车辆应按栏目IAmin中给出的时间间隔下运行。额外时间间隔应由制造商提供。这些要求定义了 车辆控制系统的要求而非车辆使用要求。 在车辆运行期间表4所要求的数据应记录在案

蓄电池状态（测量时的荷电状态和温度）应记录在报告中。

蓄电池状态（测量时的荷电状态和温度）应记录在报告中。

环境性能型式试验包括： 噪声试验(14.2)； 尾气试验(14.3)。

环境性能型式试验包括： 噪声试验(14.2)； 尾气试验（14.3）。

此试验是为了测量带有气压计、湿度计、温度传感器等装置的系统在每个阶段产生的噪声级，包含 12

输出功率由制造商规定

14.2.2.1基准面

基准面应设置在距离燃料电池发电系统四个侧面（前、后、左、右)1m远的位置。如果不可行，可以 调整为50cm处的位置，试验报告应对此做明确说明。 如果燃料电池发电系统表面上的凸起对表面噪声无显著影响，则应忽略此凸起，并参考ISO6798 对燃料电池发电系统表面进行概念简化

14.2.2.2测量点

应在4个点进行测量，即在燃料电池发电系统前后中心线的两个方向上和左右中心线的两个方向 上。测量点应位于距发电系统的底部1.2m的基准面上（见图4）

14.2.2.3背景噪声的影响

图4燃料电池发电系统噪声测量点

噪声计在有待测噪声和无得测噪声时的读数差应在10dB或10dB以上。当燃料电池发电系统是 唯一的噪声源时，如果读数差为3dB或大于3dB且不超过10dB，读数可按照表5进行调整以评估噪 声级。

表5背景噪声对读数影响的补偿

14.2.2.4回声的影响

噪声试验方法如下。 a） 测量系统在冷态时的背景噪声级。 b）在冷态启动系统。 c 首先将输出加载至额定功率，达到额定功率后至少等待30min。然后在额定功率下继续运行 系统1h或更久。 d 如果制造商规定了最小电功率输出的工况，并且用户希望进行测量，则将系统设置为最小电功 率输出，然后等待至少30min。继续以最小输出额定功率运行系统1h或更长时间。 e） 系统关机。 f 测量系统从启动到关机的噪声级。测量频率应以1s为间隔。读数应取最为接近的整数（如 45.7变为46)。 g）系统关机完成后，测量背景噪声级，并确保背景噪声级之间偏差小于士2dB(A)

按以下要求进行数据处理。 a）背景噪声的影响应按14.2.2.3所述进行校正。 b）以下代表性噪声级的数值应记录在报告中： ·所有运行阶段的最大噪声级以及产生最大值的运行阶段； ·在额定功率下运行1h的噪声级均值

尾气试验只应用于直接甲醇燃料电池。本试验旨在测量直接甲 分的体积分数。这些值用于计算启动、额定功率输出和停机期间的如下值： 氧化碳（CO)和总碳氢化合物（THC)（mg/m）（14.3.4.3）的质量浓度； 单位输入燃料能量中的一氧化碳(CO)和总碳氢化合物（THC)质量[mg/(kW·h))(14.3.4.4)。

科电池发电系统的质 气中各 体积分数。这些值用于计算启动、额定功率输出和停机期间的如下值： 氧化碳（CO)和总碳氢化合物（THC)（mg/m）（14.3.4.3）的质量浓度； 单位输入燃料能量中的一氧化碳（CO)）和总碳氢化合物（THC)质量「mg/（kW·h）1(14.3.4.4）。

待测组分如下： 氧化碳（CO)； 总碳氢化合物（THC）； 氧气（02）。

尾气试验方法如下。 a）将取样探头（一个或多个）完全放人尾气气流中，确保取样探头（一个或多个)不阻塞排气管。 取样探头应放置在燃料电池系统尾气出口的位置；对于封闭式排气通风系统，置于尾气排放管 道内部；对于开放式排气通风系统，直接置于尾气出口处。如果排气管道外形尺寸较大，则在 排气管道的中心及排气管横截面的格栅中选取有代表性的点读数，并算出平均值。 b）对于开放式排气通风系统，放置探头时应注意避免取样气体与周围空气混合。

尾气试验方法如下。 a）将取样探头（一个或多个）完全放人尾气气流中，确保取样探头（一个或多个）不阻塞排气管 取样探头应放置在燃料电池系统尾气出口的位置；对于封闭式排气通风系统，置于尾气排放 道内部；对于开放式排气通风系统，直接置于尾气出口处。如果排气管道外形尺寸较大，则 排气管道的中心及排气管横截面的格栅中选取有代表性的点读数，并算出平均值。 b）对于开放式排气通风系统，放置探头时应注意避免取样气体与周围空气混合。

d）从冷态下启动系统，然后将输出功率加载至额定功率，达到额定输出功率后保持至少30min。 e 继续在额定功率下运行系统1h或以上，然后关闭系统。 测量从启动到关机过程的尾气中各组分的体积分数（以vol%或mL/m为单位），燃料流量 （体积或质量流量），燃料压力、温度、 数据采集的周期应为15s或更短。

14.3.4.2干燥和无空气条件下校正体积分数

量的尾气中各组分的体积分数（mL/m"）应使用干燥尾气中氧气的体积分数来校正，以得到不 干燥和无空气条件下的校正体积分数，如公式（12）所示：

PB,corrB,messX Pat(02)ex(02)

PB,co 各组分校正后的体积分数，单位为体积百分比或毫升每立方米（vol%或mL/m）； B,meas 各组分测量的体积分数，单位为体积百分比或毫升每立方米（vo1%或mL/m"）； P（O2) 干燥状态下空气进口处测量的氧气的体积分数，单位为体积百分比[vol%，新鲜空气 P(0)~21%]; ?（O) 干燥尾气中氧气的测量体积分数，单位为体积百分比（vo1%）

14.3.4.3各组分的质量浓度

14.3.4.3.1CO的质量浓度

14.3.4.3.2THC的质量浓度

ex(CO) =ex.con(co) X 1.25

THC) 干燥尾气中THC的质量浓度，单位为毫克每立方米（mg/m"）； orr(THC) 干燥尾气中THC的校正体积分数，单位为毫升每立方米（mL/m路桥设计、计算，碳当量）； 尾气中THC的氢碳原子比； 87 标准条件下每摩尔体积碳原子质量，单位为千克每立方米（kg/m）：

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14.3.4.4.1单位输入燃料能量中CO的质量

CO的质量[mg/（kW·h）】应按照公式（15）进行

(22.4X10 E(CO) =Pex,con(CO) X ( H. X1.25X3600 （15

CH,0H+3/2O→CO,+2H,0

1.25 标准条件下CO的密度文化标准，单位为干克每立方米（kg/m）； 3600 kJ到kW·h的换算因子。

14.3.4.4.2单位输入燃料能量中THC的质量

E(THC) = Pex.con(THC) X .·..·(16) 式中： (THC) 单位输人燃料能量中THC的质量，单位为毫克每千瓦时[mg/(kW·h)]； Pex, cor(THC) 燥尾气中THC的校正体积分数，单位为毫升每立方米（mL/m"）； Hs 标准条件下甲醇的摩尔热值，单位为千焦每摩尔（kJ/mol)； α(THC) 尾气中THC的氢碳原子比。