《质量分级及“领跑者”评价要求 车用燃料电池电堆》团体标准征求意见稿

ICS27.010

团体标准

T/CECA-G00XX—2022

T/CAAMTBXXXX—XXXX

质量分级及“领跑者”评价要求车用燃

料电池电堆

Assessmentrequirementsforqualitygradingandforerunner-Fuelcellstacksfor

vehicles

（征求意见稿）

2022-XX-XX发布2022-XX-XX实施

中国节能协会

发布

中国汽车工业协会

质量分级及“领跑者”评价要求车用燃料电池电堆

1范围

本文件规定了车用燃料电池电堆质量及企业标准水平评价的术语和定义、评价指标体系

和评价方法。

本文件适用于车用燃料电池电堆质量和企业标准水平评价。相关机构开展质量分级和企

业标准水平评估、“领跑者”评价以及相关认证时可参照使用，企业在制定企业标准时也可

参照本文件。

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/T4208-2017外壳防护等级（IP代码）

GB/T19001质量管理体系要求

GB/T20042.1-2017质子交换膜燃料电池第1部分：术语

GB/T20042.2质子交换膜燃料电池电池堆通用技术条件

GB/T24001环境管理体系要求及使用指南

GB/T28816-2020燃料电池术语

GB/T29838燃料电池模块

GB/T31035-2014质子交换膜燃料电池电堆低温特性试验方法

GB/T33978-2017道路车辆用质子交换膜燃料电池模块

GB/T36288-2018燃料电池电动汽车燃料电池电堆安全要求

GB/T45001职业健康安全管理体系要求及使用指南

3术语和定义

GB/T20042.1-2017、GB/T28816-2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

1.1

燃料电池堆fuelcellstack

由单电池、隔离板、冷却板、歧管和支承结构组成的设备，通过电化学反应把（通常）

富氢气体和空气反应物转换成直流电、热和其他反应产物。

[来源：GB/T28816-2020]

1.2

1.3石墨板电堆graphitebipolarplateoffuelcellstack

采用石墨双极板的燃料电池堆。

1.4

1.5金属板电堆metalbipolarplateoffuelcellstack

采用金属双极板的燃料电池堆。

1.6

1.7怠速状态idleconditions

燃料电池电堆处于最小稳定输出工作状态。

1.8

1.9额定功率ratepower

燃料电池电堆在特定工况条件下能够持续工作的功率，在该测试条件下，燃料电池电堆

单电池平均节电压不低于0.65V。

4评价指标体系

4.1基本要求

4.1.1近三年，生产企业无较大及以上环境、安全、质量事故。

4.1.2企业应未列入国家信用信息严重失信主体相关名录。

4.1.3企业可根据GB/T19001、GB/T24001、GB/T45001建立并运行相应质量、环境

和职业健康安全，鼓励企业根据自身运营情况建立更高水平的相关管理体系。

4.1.4产品应为量产产品，车用燃料电池电堆领跑标准应满足国家强制性标准及相关规定

的要求。

4.2评价指标分类

4.2.1车用燃料电池电堆质量分级及“领跑者”评价指标体系包括基础指标、核心指标和创

新性指标。

4.2.2基础指标包括：氢气泄漏量、窜气试验、绝缘电阻、防水防尘。

4.2.3核心指标包括：质量比功率、体积比功率、性能@0.65V、低温冷起动能力、寿命衰减

率；核心指标分为三个等级，包括先进水平，相当于企标排行榜中5星级水平；平均水平，

相当于企标排行榜中4星级水平；基准水平，相当于企标排行榜中3星级水平。

4.2.4创新性指标为冲击和振动特性、电堆效率，划分成平均水平和先进水平两个等级，其

中先进水平相当于企标排行榜中的5星级水平，平均水平相当于企标排行榜中4星级水平；

鼓励根据条件成熟情况适时增加与产品性能和消费者关注的相关创新性指标。

4.3评价指标体系

4.3.1车用燃料电池电堆“领跑者”标准评价指标体系见表1。

表1车用燃料电池电堆评价指标体系

序指标指标水平分级判定依据/

评价指标指标来源

号类型先进水平平均水平基准水平方法

GB/T

1氢气泄漏量符合标准要求GB/T20042.2

20042.2

窜GB/T

2燃料腔向氧化剂腔GB/T20042.2GB/T20042.2

气20042.2

基础试

燃料腔和氧化剂腔GB/T

3指标验GB/T20042.2GB/T20042.2

向冷却剂腔20042.2

GB/TGB/T

4绝缘强度符合标准要求

36288-201836288-2018

GB/TGB/T

5防水防尘等级≥IP55

4208-20174208-2017

2.5kW/kg2.0kW/kg＜

MPs≥

6质量比功率本文件＜MPs≤MPs≤附录A

3.0kW/kg

3.0kW/kg2.5kW/kg

4.0kW/L＜3.0kW/L＜

MPV≥

7体积比功率本文件MPV≤MPV≤附录A

5.0kW/L

5.0kW/L4.0kW/L

单节巡检电压ΔV≤10mV＜Δ15mV＜ΔV

8本文件附录A

性能偏差10mVV≤15mV≤20mV

@0.61.80A/cm21.50A/cm2＜

MD≥2.30

95V电流密度本文件＜MD≤MD≤1.80附录B

A/cm2

2.00A/cm2A/cm2

核心

自启动至50%额60s＜t≤120s＜t≤

10指标本文件t＜60s附录C

定功率时间90s150s

0.80kW/g1.20kW/g＜

低温W≤

11单位功率耗氢量本文件＜W≤W≤附录C

冷启0.80kW/g

1.20kW/g1.50kW/g

动

5min＜t≤10min＜t≤

12@-3吹扫时间本文件t＜5min附录C

10min15min

0℃

0.30kWh＜0.50kWh＜

W≤

13吹扫能耗本文件W≤W≤附录C

0.30kWh

0.50kWh0.70kWh

寿命衰减率@额定功率GB/T8%＜A≤12%＜A≤GB/T

14A≤8%

下的电压衰减率38914-202012%15%38914-2020

评分≥8070分≤评60分≤评分

15冲击和振动特性本文件附录D

分分＜80分＜70分

创新

64%＜ƞ≤60%＜ƞ≤

16性指最高效率本文件ƞ≥68%附录E

电堆68%64%

标

效率53%＜ƞ≤50%＜ƞ≤

17额定效率本文件ƞ≥55%附录E

55%53%

5评价方法及等级划分

评价结果划分为一级、二级和三级，各等级所对应的划分依据见表2。达到三级要求及

以上的企业标准并按照有关要求进行自我声明公开后均可进入车用燃料电池电堆企业标准

排行榜。达到一级要求的企业标准，且按照有关要求进行自我声明公开后，其标准和符合标

准的产品或服务可以直接进入车用燃料电池电堆企业标准“领跑者”候选名单。

表2指标评价要求及等级划分

评价等级满足条件

核心指标至少项达到创新性指标至少项达到先进水平要

一级应同时满足基本要求基础指标要求72

先进水平要求求

核心指标至少项达到创新性指标至少项达到平均水平以

二级应同时满足基本要求基础指标要求62

平均水平以上要求上要求

核心指标至少项达到

三级应同时满足基本要求基础指标要求5——

基准水平以上要求

附录A

（规范性）

质量比功率和体积比功率试验方法

A.1试验条件要求

燃料电池电堆在额定功率下稳定运行，节电压波动小于5%。

A.2试验方法

A.2.1燃料电池电堆额定功率测试方法

试验方法应满足以下要求：

a）将燃料电池电堆按照产品技术质量规定的正常运行条件下运行，使其达到热机状态，

试验过程应自动进行；

b）热机过程结束后，回到怠速状态运行10s；

c）测试平台按照产品技术质量规定的加载方法对电堆进行加载，加载到制造商规定的

电堆额定功率后持续稳定运行60min，在稳定运行60min内，其单电池平均电压应不低于0.65

V，计算方式为60min燃料电池电堆的平均电压/单电池节数，输出功率应始终处于60min平

均功率的97%~103%之间，采样频率应不低于5Hz；

d）以燃料电池电堆输出的60min运行功率的平均值作为燃料电池电堆的额定功率测

量值Ps（以kW为单位），额定功率测量值小数点取后2位有效数字（采用四舍五入的方法）。

注1：单电池节数采用双极板数减1的方式计算，包括空电池。

A.2.2燃料电池电堆质量测试方法

a）测量燃料电池电堆的质量要求：包括组成燃料电池电堆所必须的端板、绝缘板、集

流板、控制系统、阀件、管路、线束、接头和框架等。

b）燃料电池电堆进行质量测试时，应以三次测量的平均值作为燃料电池电堆的质量

（m）测量值，单位为千克（kg），并保留两位有效数字。3次测量数值的偏差不能超过称

重衡器精度的0.5%FS，否则测量无效。

A.2.3燃料电池电堆体积测试方法

采用几何测试方法，测量燃料电池电堆体积。燃料电池电堆体积测量示意图如图1所示，

根据公式（3）计算：

6

Vs=w×(l×h-SA)/10（A.1）

式中：

Vs——燃料电池电堆体积，单位为升（L）；

w——两个端板之间的宽度，单位为毫米（mm）；

l——双极板外廓长度，单位为毫米（mm）；

h——双极板外廓宽度，单位为毫米（mm）；

SA——不小于双极板外轮廓面积4%的连续空白区域面积之和，单位为平方毫米（mm2）。

注：宽度w不包括端板、绝缘板、集流板，但应包括所有极板。

图A.1燃料电池电堆体积测量示意图

双极板长度应测量燃料电池电堆双极板长度方向的最远外廓尺寸，单位为mm；双极板

高度应测量燃料电池电堆高度方向的最远外廓尺寸，单位为mm，以三次测量的平均值为准。

图2列举了可能的测量场景，其他测量场景应参考执行。

图A.2燃料电池电堆长宽测量示意图

其中，对于连续空白区域面积不小于双极板外轮廓面积（l×h）×4%的部分SA，计算

双极板面积时应去除该部分面积（氢气、空气、水路通道除外）。

A.3计算方法

A.3.1燃料电堆额定功率

如果燃料电池电堆的电压和电流直接测量得到，则燃料电池电堆功率按下式计算：

Ps=Us×Is/1000（A.2）

式中：

Ps——燃料电池电堆功率，单位为千瓦（kW）；

Us——燃料电池电堆电压，单位为伏特（V）；

Is——燃料电池电堆电流，单位为安培（A）

A.3.2燃料电堆质量比功率

燃料电池电堆质量比功率密度按照下式计算：

MPs=Ps/m（A.3）

式中：

MPs——燃料电池电堆质量功率密度，单位为千瓦每千克（kW/kg）；

Ps——燃料电池电堆额定功率，单位为千瓦（kW）；

m——燃料电池电堆质量，单位为千克（kg）。

A.3.3燃料电堆体积比功率

燃料电池电堆体积比功率密度按照下式计算：

VSPs=Ps/Vs（A.4）

式中：

VSPs——燃料电池电堆体积功率密度，单位为千瓦每升（kW/L）；

VSPStack=PFCE/VStack

Ps——燃料电池电堆额定功率，单位为千瓦（kW）；

Vs——燃料电池电堆体积，单位为升（L）。

附录B

（规范性）

燃料电池电堆性能试验方法

B.1试验方法

试验方法应满足以下要求：

a）采用恒定气体化学计量比测试燃料电池电堆的I-V特性；

b）加载电流从0到Imax之间以合适的间隔变化获得电池的I-V曲线；

c）在电流由0降载到制造商规定的最低电流Imin时，可以采用制造商规定的一个恒定最

低流量以避免这种电压不稳定的状态；

d）在电流由Imin到Imax范围时，燃料和氧化剂的化学计量比保持恒定，二者的流量将

随电流变化而自然改变；

e）电流在0到Imax之间设置合适的间隔变化，推荐0到Imin的电流密度间隔10mA/cm2，

Imin到Imax的电流密度间隔为100mA/cm2；

f）对于每个电流值，电压波动范围应在98%~102%之间，稳定运行时间不少于2min。

B.2试验过程中测量记录的数据

记录燃料电池电堆电流电压随时间的变化值，计算燃料电池电堆各电流点的功率密度。

附录C

（规范性）

低温冷启动试验方法

C.1试验条件要求

a）按照GB/T31035-2014《质子交换膜燃料电池电堆低温特性试验方法》中8.4.3节的

规定，对燃料电池堆进行低温冷启动试验；

b）将环境舱的温度设置到规定的温度值，环境舱的温度应控制在设定温度的±2℃内，

环境舱温度达到规定温度以后开始计时，浸机12h以上。

C.2计算方法

C.2.1辅助电能输入

在燃料电池电堆低温启动时所消耗的电能，单位为千瓦时（kWh）。计算公式为：

（）

�0C.1

�𝑈�

式中：�𝑒�=3600

U——外加电压，单位为伏（V）；

I——外加电流，单位为安（A）；

t——时间，单位为秒（s）；

t0——燃料电池电堆从静置状态启动达到额定工作点时的启动时间，单位为秒（s）。

C.2.2辅助热能输入

在燃料电池电堆低温启动时所消耗的热能，单位为千瓦时（kWh）。计算公式为：

（）

ℎ�0C.2

��𝑖�

式中：�𝑒�=3600

Qin——输入的热流量，单位为焦[耳]每秒（J/s）；

t——时间，单位为秒（s）。

C.2.3吹扫能耗

燃料电池电堆在关机时的吹扫能耗，单位为千瓦时（kWh）。计算公式为：

（C.3）

�1

式中：W�=�2���

Pc——吹扫过程中燃料电池电堆输出功率，单位为千瓦（kW）；

t——吹扫时间，单位为秒（s）。

附录D

（规范性）

冲击和振动特性试验方法

D.1试验条件要求

除非另有规定，燃料电池堆被测样品应按照标准要求，在优选的每条轴向上进行振动。

D.2试验方法

D.2.1机械冲击试验

按照GB/T36288-2018《燃料电池电动汽车燃料电池堆安全要求》中6.1节的规定，对

燃料电池堆进行机械冲击试验。燃料电池安装固定后，在X向、Y向、Z向上分别以5.0g的冲

击加速度进行冲击试验。机械冲击脉冲采取半正弦波形，持续时间15ms，每个方向各进行

一次。

D.2.2机械振动试验

试验方法如下：

a）试验前，对燃料电池电堆进行气密性测试和绝缘电阻测试。

b）试验对象参照在车辆的安装位置和GB/T2423.10-2019的要求，将试验对象安装在振

动台。

c）如单点控制，则从一个检测点获得；如多点控制，则从多个检测点获得。

d）加速度谱密度示值容差应控制±3dB，截止容差控制在±5dB。

e)振动试验台在三个轴向进行，试验从z轴开始，然后是y轴，最后是x轴。试验过程参

照GB/T2423.56-2018，每个轴向的实验时间是21h。

f)完成以上试验步骤后，在试验环境温度下观察2h，观察封装课题和封装安装固定部件

是否出现裂缝、扭曲变形等缺陷，然后进行气密性测试和绝缘电阻测试，检查燃料电池电堆

是否能够正常启动。

试验参照表E.1和图E.1进行。

表E.1燃料电池电堆振动测试条件

随机振动（每个方向测试时间为21h）

z轴功率谱密度（PSD）y轴功率谱密度（PSD）x轴功率谱密度（PSD）

频率（Hz）

（g2/Hz）（g2/Hz）（g2/Hz）

50.050.040.0125

100.06--0.03

200.060.040.03

2000.00080.00080.00025

z轴y轴x轴

RMS

1.44g1.23g0.96g

图E.1燃料电池电堆随机振动测试曲线

D.3评分方法

表E.2燃料电池电堆冲击和振动试验评分方法

指标名称评价方法得分

评价条件：

条件①“燃料电池电堆中的零部件无明显位移、扭转和弯曲，不出现

开裂、破碎或其他物理损伤，绝缘电阻值≥500Ω/V”；

初始分值

条件②“零部件的谐振频率与初始值的偏差应小于10%，各个紧固螺

100

丝的剩余紧固力不低于初始值的60%”；

条件③“各个电气连接点的电阻与初始值的偏差应小于5%”；

耐振动试验

条件④“最小监控单元电压无锐变，电压差的绝对值不大于0.15V”。

不满足条件①0

满足条件①②③④100

满足条件①②③70

满足条件①②④60

T/CECA-G—00XX—2022

附录E

（规范性）

电堆效率试验方法

E.1试验条件要求

燃料电池电堆处于热机状态。

E.2试验方法

试验方法应满足以下要求：

a）在燃料电池电堆工作范围内选择11个工况点，分别是怠速、10%PE、20%PE、30%PE、40%PE、

50%PE、60%PE、70%PE、80%PE、90%PE、PE；

b）对燃料电池电堆进行热机，热机过程结束后，回到怠速状态运行10s；

c）按照规定的加载方式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3min；

d）每个工况点分析数据时间长度不能少于2min。

E.3计算方法

E.3.1燃料电池电堆额定效率

燃料电池电堆额定效率可按下式计算：

(E.1)

V1

式中：

�=1.25∗��2

V——为电堆额定功率对应的电堆节电压值，单位为伏特（V）；

1.25——为采用氢气低热值计算的理论电压；

——为氢气的化学计量比。

��2

E.3.2燃料电池电堆效率

燃料电池电堆效率按下式计算：

（E.2）

1000��

�

�=��2����2×100%

式中：

Ps——燃料电池电堆输出功率，单位为千瓦（kW）；

——燃料电池电堆效率；

——氢气流量，单位为克每秒（g/s）；

��

5

2——氢低热值，1.210kJ/kg。

��

2

����×

1

前  言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》和T/CAQP

015—2020、T/ESF0001—2020《“领跑者”标准编制通则》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专利的责任。

本文件由中国汽车工业协会、中国节能协会和企业标准“领跑者”工作委员会提出

本文件由中国汽车工业协会、中国节能协会归口。

本文件起草单位：XXXXX

本文件主要起草人：XXXX

本文件为首次发布。

质量分级及“领跑者”评价要求车用燃料电池电堆

1范围

本文件规定了车用燃料电池电堆质量及企业标准水平评价的术语和定义、评价指标体系

和评价方法。

本文件适用于车用燃料电池电堆质量和企业标准水平评价。相关机构开展质量分级和企

业标准水平评估、“领跑者”评价以及相关认证时可参照使用，企业在制定企业标准时也可

参照本文件。

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/T4208-2017外壳防护等级（IP代码）

GB/T19001质量管理体系要求

GB/T20042.1-2017质子交换膜燃料电池第1部分：术语

GB/T20042.2质子交换膜燃料电池电池堆通用技术条件

GB/T24001环境管理体系要求及使用指南

GB/T28816-2020燃料电池术语

GB/T29838燃料电池模块

GB/T31035-2014质子交换膜燃料电池电堆低温特性试验方法

GB/T33978-2017道路车辆用质子交换膜燃料电池模块

GB/T36288-2018燃料电池电动汽车燃料电池电堆安全要求

GB/T45001职业健康安全管理体系要求及使用指南

3术语和定义

GB/T20042.1-2017、GB/T28816-2020界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

1.1

燃料电池堆fuelcellstack

由单电池、隔离板、冷却板、歧管和支承结构组成的设备，通过电化学反应把（通常）

富氢气体和空气反应物转换成直流电、热和其他反应产物。

[来源：GB/T28816-2020]

1.2

1.3石墨板电堆graphitebipolarplateoffuelcellstack

采用石墨双极板的燃料电池堆。

1.4

1.5金属板电堆metalbipolarplateoffuelcellstack

采用金属双极板的燃料电池堆。

1.6

1.7怠速状态idleconditions

燃料电池电堆处于最小稳定输出工作状态。

1.8

1.9额定功率ratepower

燃料电池电堆在特定工况条件下能够持续工作的功率，在该测试条件下，燃料电池电堆

单电池平均节电压不低于0.65V。

4评价指标体系

4.1基本要求

4.1.1近三年，生产企业无较大及以上环境、安全、质量事故。

4.1.2企业应未列入国家信用信息严重失信主体相关名录。

4.1.3企业可根据GB/T19001、GB/T24001、GB/T45001建立并运行相应质量、环境

和职业健康安全，鼓励企业根据自身运营情况建立更高水平的相关管理体系。

4.1.4产品应为量产产品，车用燃料电池电堆领跑标准应满足国家强制性标准及相关规定

的要求。

4.2评价指标分类

4.2.1车用燃料电池电堆质量分级及“领跑者”评价指标体系包括基础指标、核心指标和创

新性指标。

4.2.2基础指标包括：氢气泄漏量、窜气试验、绝缘电阻、防水防尘。

4.2.3核心指标包括：质量比功率、体积比功率、性能@0.65V、低温冷起动能力、寿命衰减

率；核心指标分为三个等级，包括先进水平，相当于企标排行榜中5星级水平；平均水平，

相当于企标排行榜中4星级水平；基准水平，相当于企标排行榜中3星级水平。

4.2.4创新性指标为冲击和振动特性、电堆效率，划分成平均水平和先进水平两个等级，其

中先进水平相当于企标排行榜中的5星级水平，平均水平相当于企标排行榜中4星级水平；

鼓励根据条件成熟情况适时增加与产品性能和消费者关注的相关创新性指标。

4.3评价指标体系

4.3.1车用燃料电池电堆“领跑者”标准评价指标体系见表1。

表1车用燃料电池电堆评价指标体系

序指标指标水平分级判定依据/

评价指标指标来源

号类型先进水平平均水平基准水平方法

GB/T

1氢气泄漏量符合标准要求GB/T20042.2

20042.2

窜GB/T

2燃料腔向氧化剂腔GB/T20042.2GB/T20042.2

气20042.2

基础试

燃料腔和氧化剂腔GB/T

3指标验GB/T20042.2GB/T20042.2

向冷却剂腔20042.2

GB/TGB/T

4绝缘强度符合标准要求

36288-201836288-2018

GB/TGB/T

5防水防尘等级≥IP55

4208-20174208-2017

2.5kW/kg2.0kW/kg＜

MPs≥

6质量比功率本文件＜MPs≤MPs≤附录A

3.0kW/kg

3.0kW/kg2.5kW/kg

4.0kW/L＜3.0kW/L＜

MPV≥

7体积比功率本文件MPV≤MPV≤附录A

5.0kW/L

5.0kW/L4.0kW/L

单节巡检电压ΔV≤10mV＜Δ15mV＜ΔV

8本文件附录A

性能偏差10mVV≤15mV≤20mV

@0.61.80A/cm21.50A/cm2＜

MD≥2.30

95V电流密度本文件＜MD≤MD≤1.80附录B