(高清版)GBT 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

国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I Ⅲ V 1 1 2 3 5 5 57.1通则 5 5 6 710试验条件 710.1实验室条件 710.2系统的安装和操作条件 7 710.4试验燃料品质 8 811.1氢气燃料消耗试验 8 12.1通则 12.3平均电功率输出的计算 13.1通则 ⅡGB/T41134.2—2021 15.3辅助负载电压尖峰试验 16.1通则 16.2标题页 附录B(资料性)详细报告和完整报告内容指南 21 22Ⅲ—-第1部分：安全；●删除了IEC62282-4-102:2017引用的ISO9000和IEC61672-1。 VV1本文件适用于采用气态氢或直接甲醇为燃料的燃料电池发电系统的电驱本文件适用于室内和室外使用的额定输出电压不超过150V的直流型本文件适用于3.7和图1所定义的燃料电池发电系统。本文件不适用于配备重整装置的燃料电池发电系统、配置内燃机的混合动力车辆和用于潜在爆炸本文件涉及的燃料电池发电系统，其燃料源容器永久地连接在工业车辆或燃料电池发电系统上。氧化剂(空气)水标引序号说明：燃料电池发电系统含子系统，该接口定义为概念性或功能性单元，而不是如电源包之类的硬件。子系统：燃料电池模块，燃料处理器等。子系统的配置取决于燃料的种类、燃料电池或者系统的类型。计算用数据的边界测量点。2GB/T19753—2021轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法GB/Z23751.3—2013微型燃料电池发电系统第3部分：燃料容器互换性(IEC62282-6-300:GB/T27748.4—2017固定式燃料电池发电系统第4部分：小型燃料电池发电系统性能试验方法(IEC62282-3-201:2013,IDT)ISO14687:2019氢气燃料品质产品规范(Hydrogenfuelquality—ProductSpecification)3术语和定义3表1和表2分别给出了在本文件中使用的关于电/热性能和环境性能的符号、含义以及相应的定义Mp压力标准压力[101.325kPa(绝对)]kPa(绝对)平均燃料压力kPa(绝对)P4表1电/热性能的符号及其含义(续)定义EEQH甲醇的热值t时间sT标准温度(273.15K)KKVL理想气体的标准摩尔体积(22.414L/mol)(在标准温273.15K和p,=101.325kPa)W电能电能输出蓄电池电能输出η电效率%%总能量效率%定义φvol%或mL/m²vol%或mL/m³干燥状态下空气进口处大气中氧气(O₂)体积分数的测量值干燥的排放尾气中氧气(O₂)的测量体积分数5表2环境性能的符号及其含义(续)定义干燥的排放尾气中碳氢化合物(THC)的校正体积分数(碳当量)mL/m³(碳当量)YEa原子比H0甲醇的质量分数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68试验装置图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。燃料电池发电系统与电子负载连接。氢气氢气燃料发电系统A-O电子负载电气①图2氢燃料电池试验装置示例甲醇甲醇O图3甲醇燃料电池试验装置示例7810.3.3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)。10.4试验燃料品质试验用的氢气燃料品质应符合ISO14687:2019中表1的要求。用于制备试验用的甲醇溶液的甲醇应符合GB/Z23751.3—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燃料消耗试验11.1氢气燃料消耗试验本试验旨在测量额定输出功率时的氢气燃料输入量。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；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入流量(体积或质量)。每次测量至少60min。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qv,单位为L/min,或质量流量qm,单位为kg/s。应按照以下步骤进行计算。a)体积流量1)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)。 (1)式中：qv——试验条件下燃料的平均体积流量，单位为升每分(L/min);92)标准条件下的燃料平均体积流量qv,单位为L/min,应按照公式(2)进行计算，燃料温度 (2)b)质量流量试验条件下的平均质量流量qm,单位为kg/s,应用试验持续期间的累计质量流量除以试验持氢气燃料平均输入功率pfm,单位为kJ/s,应根据下述步骤进行计算。燃料的温度和压力应采用试1)应按照公式(4)进行计算标准条件下单位体积燃料的能量Ew,单位kJ/L。E=H,/Vm (4)Vm,——理想气体的标准摩尔体积(222)应按照公式(5)进行计算燃料平均输入功率Pf,单位kJ/s。 (5)b)质量流量法1)单位质量燃料的输入能量Em(kJ/kg),应按照公式(6)进行计算：Em=Hf,/M…………(6)2)燃料平均输入功率Pf,单位kJ/s,应按照公式(7)进行计算：Pfm=qmr×Em (7)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%部分负载本试验应与第12章规定的电功率输出试验同时进行。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/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f)在试验结束时测量燃料箱或者整个系统(包试验持续期间总的甲醇燃料输入能量Em,单位是kJ,应按照公式(8)进行计算： (8)平均燃料输入功率Pf,单位是kJ/s,应按照公式(9)进行计算：Pfin=Ef/△t (9)12.1通则本试验测量额定功率输出时的平均电功率输出。如果制造商规定了在50%、75%部分负载和/或本试验应与第11章规定的燃料消耗试验同时进行。12.2试验方法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/燃料供应持续时间的20倍或3h,以较长时间为准。 (10)电效率是基于第11章和第12章中的计算结果得到的。 (11)7d——电效率，%;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。车辆应按栏目IDmin中给出的时间间隔TD₁、TD₂、TD₃和无负载(零电流)条件下运行。额外时间在车辆运行期间表3所要求的数据应记录在案。表3输出功率的测量间隔AVV013.3输入功率车辆应按栏目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。这些要求定义了在车辆运行期间表4所要求的数据应记录在案。表4输入功率的测量间隔AVV——噪声试验(14.2)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)。噪声计在有待测噪声和无待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3456789当麦克风或声源附近有大反射体时，从反射体反射回来的声音加入声源的噪声会导致测量误差。f)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/m³为单位),燃料流量——一氧化碳(CO)和总碳氢化合物(THC)的质量浓度(mg/m³)(14.3.4.3); 9B,ma—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(vol%或mL/m³);φPa(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14.3.4.3.1CO的质量浓度 (13)14.3.4.3.2THC的质量浓度Yex(THC)=φcx,o(THC×[0.537+a(THc×0.045] (14)单位电能消耗CO的质量[mg/(kW·h)]应按照公式(15) (15)CH₃OH+3/2O₂→CO₂+2H₂O单位输入燃料能量中THC的质量[mg/(kW·h)]应按照公式(16)进行计算：在以额定输出功率运行过程中(达到额定功率30min后运行1h),测量的各有害气体组分的平均质量浓度和平均单位输入燃料能量的平均质量，应对平均质量浓度和单位输入燃料能量的质量取平均值来计算。此试验旨在测量从启动、额定电功率输出到关机的所有运行模式下排放●排放水总量(记录运行时间);●排放水的温度；●必要时生物需氧量(BOD);e)适当的结论(资料性)标准条件下氢气和甲醇的热值见表A.1。2甲醇注：上述数值摘自ISO6976:1995/Cor3:1999中的表3和表4。(资料性)d)计算方法的参考依据；a)原始数据表的复印件；●试验进行的日期和时间；●试验所用仪器的型号、序列号及测量精度；●试验的环境条件；●试验执行者的姓名与资质；●完整详细的不确定度分析。[2]GB/T28816—2020燃料电池术语[3]GB/T41134.1—2021电驱动工业车辆用燃料电池发电系统第1部分：安全[4]ISO5815(allparts)Waterquality—Deter[5]ISO6060Waterqu