《燃料电池电动汽车 热平衡能力 试验方法》编制说明

《燃料电池电动汽车热平衡能力试验方法》编制说明

一、工作简况

1.1任务来源

《燃料电池电动汽车热平衡能力试验方法》团体标准是由中国汽车工程学会批

准立项。文件号中汽学标【2022】044号，任务号为2022-15：。本标准由中国汽

车工程学会汽车测试技术分会提出，中汽研汽车检验中心（天津）有限公司、中国

第一汽车集团有限公司、重庆长安新能源汽车有限公司、重庆大学、潍柴动力股份

有限公司、东风汽车集团有限公司、中通客车股份有限公司、郑州宇通客车股份有

限公司、北汽福田汽车股份有限公司、广汽研究院等单位起草。

1.2编制背景与目标

目前，燃料电池汽车技术日益成熟，我国已正式进入燃料电池汽车商业化示范

运营阶段。在燃料电池汽车产品研发过程中，针对其热管理系统在多种极限工况下

的性能表现展开测评分析对提升其环境适应性具有十分重要的意义。然而，现有的

标准体系尚不能支持相关的研究工作，未能覆盖到燃料电池汽车整车热平衡能力测

试领域。因此，为了进一步提高燃料电池汽车整车适应性能，促进我国燃料电池汽

车产业发展，起草本标准项目。本标准致力于提供燃料电池汽车整车热平衡能力的

测试方法，以促进整车热平衡技术水平的提高。

1.3主要工作过程

本标准于2021年4月开始标准学习；2021年8月至2023年8月进行了标准

相关的试验操作工作；2022年1月至3月进行了标准编写工作；2022年4月完成

了标准立项工作；2022年6月对标准进行了修改和讨论；2023年6月在起草组内

进行了标准初步意见征集。预计2023年12月底前完成标准的公布工作。

2022年6月，以线上方式召开了《燃料电池电动汽车热平衡能力试验方法》

的标准启动会，会上宣布了起草工作组的正式成立，由中汽研汽车检验中心（天

津）有限公司对本标准的任务来源、技术内容和编制说明做了简要介绍。各起草人

对标准内容进行逐字逐句的讨论，形成了初步意见汇总，其中大部分意见被予以采

纳和接受。例如：针对标准中的试验温度工况，经过会上讨论由初始的38℃提高

至40℃及以上，以给出更为严苛的试验工况，得到了参会单位的一致认定。

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2021年8月、2023年6月至8月，起草组对标准方法展开了一系列的验证工

作，完成包括现代NEXO、红旗H5、宇通城市客车和福田城市客车在内的共计5款

燃料电池汽车的热平衡能力试验工作，对标准中提出的燃料电池功率最大工况、高

速工况、低速爬坡、高速爬坡工况等开展了验证，得到了大量的车辆热平衡试验数

据，有效地支撑了标准的验证工作。

2023年9月，形成征求意见稿并完成组内征求意见，召开标准第二次研讨

会，起草组根据反馈意见进行修改后形成标准送审稿。

二、标准编制原则和主要内容

2.1标准制定原则

在充分总结和比较了国内外汽车热管理试验方法标准的基础上，参考了GB/T

12542-2020《汽车热平衡能力道路试验方法》、GB/T12534《汽车道路试验方法通

则》、GB/T3730.2《道路车辆质量词汇和代码》、GB/T38146.1-2019《中国汽

车行驶工况第1部分：轻型车》、GB/T38146.2-2019《中国汽车行驶工况第1部

分：重型商用车辆》以及GB/T24584《燃料电池电动汽车术语》。本标准通过对燃

料电池汽车热管理系统不同关键部件温度测点展开测试其在最大功率工况、高速工

况、高速爬坡工况和低速爬坡工况的测试方法做出详细规定，以确保准确测评燃料

电池整车热平衡性能。

2.1.1通用性原则

本标准适用于装有燃料电池发动机的M、N类汽车在室内进行热平衡能力试验，

在道路上进行试验时可参照执行。

2.1.2指导性原则

本标准提出的热平衡能力试验方法能为燃料电池汽车试验室环境下温度表现测

定提供指导作用。目前GB/T12542-2020《汽车热平衡能力道路试验方法》中尚无

燃料电池汽车热平衡能力测试方法，且其主要用于道路试验测定，本标准提出的方

法可补充该方面空白。

2.1.3协调性原则

本标准提出的方法与目前国家标准中相关方法协调统一，互相补充。对针对燃

料电池汽车为测试对象的热平衡试验给出高效、便捷的测试方法。

2.1.4兼容性原则

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本标准提出的热平衡能力测试方法充分考虑了M和N类汽车结构以及使用工况

的不同，具备普遍适用性。

2.2标准主要技术内容

本标准共分为8章，规定了燃料电池汽车进行热平衡能力试验的试验方法和要

求。内容包括范围、规范性引用文件、术语和定义、试验条件和试验要求、试验准

备、试验方法、数据处理及试验报告。

2.3关键技术问题说明

本标准提出的方法针对燃料电池汽车热管理系统开展其关键温度点位测量，通

过测定其在不同极限环境下的温度表现情况，判断车辆的热平衡能力，从而得出该

车辆在不同使用工况下的许可使用温度。

为了验证该标准方法的合理性和可操作性，起草组对现代NEXO燃料电池乘用

车展开在40℃环境下热平衡能力试验测评。下图是该车辆在高速工况、高速爬坡工

况和中国工况下的关键性能部件的温控表现：

（a）

（b）

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（c）

图1现代NEXO燃料电池汽车不同工况下的热平衡能力测试结果：（a）为高速工

况，（b）为高速爬坡工况，（c）为中国工况CLTC-P.

从图中能够明确得到该车辆的不同部件包括：电堆进出水温度、水泵进出水口、

电机控制器进水口、冷凝器进出口等在不同工况下的热平衡温度点、其达到热平衡

状态所用时间以及试验结束后的降温表现，通过这些数据结果能够给整车热管理系

统设计提供较好的数据支撑。

2.4标准主要内容的论据

燃料电池汽车的热平衡能力主要是指其在不同工况条件下所能达到的最高工作

温度表现，是其在常规使用工况下的整车温度边界。本标准所提出的燃料电池电堆

最大输出功率工况、高速行驶工况、高速爬坡工况、低速爬坡工况、城市工况和怠

速工况能够覆盖车辆常规使用条件下的极限边界条件，通过与试验温度工况规定相

结合，可以得出其多工况下的热平衡能力。标准中所规定的测试温度点位包括：电

堆进出水温度、散热器进出水温度、水泵进出水温度、电机进出水温度等（详见标

准正文表2）能够涵盖当下燃料电池汽车不同车型热管理系统的关键零部件结构，

对不同测温点的具体测温位置进行了统一规定，从而使标准方法操作明晰。

2.5标准工作基础

编写组主要起草单位中汽研汽车检验中心（天津）有限公司具备完整的整车产

品检测能力。其中，包括标准中引用的GB/T12542-2020《汽车热平衡能力道路试

验方法》检测能力，积累了大量的传统车辆热平衡测试数据，其检测过程和相关结

果得到了行业专家的认可。标准立项以来，项目组对国内外标准展开对比分析，包

括GB/T12542《汽车热平衡能力道路试验方法》、T/CSAE114-2019《汽车动力总

成冷却能力环境风洞试验方法》、SAEJ3193《Fuelcellvehiclethermal

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management》和SAEJ3193《Batterythermalmanagement》等。通过前期开展

的不同类型燃料电池汽车热平衡试验，积累了大量的数据并对方法进行了验证。本

标准具有一定的先进性、通用性、科学性和可操作性。

三、主要试验（或验证）情况分析

起草组对标准方法展开了一系列的验证工作，完成包括现代NEXO、红旗H5、

宇通城市客车和福田城市客车在内的共计5款燃料电池汽车的热平衡能力试验工

作，对标准中提出的燃料电池功率最大工况、高速工况、低速爬坡、高速爬坡工况

等开展了验证，得到了大量的车辆热平衡试验数据，有效地支撑了标准的验证工

作。其中，现代NEXO燃料电池汽车的试验数据结果详见2.3中的图1，在40℃条

件下，该车辆热管理系统不同部件能够在不同工况下达到热平衡状态，例如：在车

辆高速爬坡阶段，电堆散热器平均温度基本达到平衡，整体温度变化不超过2℃；

在车辆高速爬坡阶段，电堆进出水温度已基本达到平衡状态，电堆进出水存在一定

的温差，约为3℃；在刚开始高速运转期间，电堆散热器平均温度急速下降，之后

基本维持稳定，温度变化不超过2℃，基本达到了热平衡状态。在车辆静置后，电

堆散热器平均温度出现了上升现象后维持58℃上下不变；在中国工况条件下试验

期间，不同部件的温度会随着车速的变化表现出一定的变化，但整体平稳。通过上

述测试结果可以得到该车辆不同工况下的热管理系统控制能力，达到标准方法的测

试目的。

针对红旗H5燃料电池汽车、宇通城市客车和福田城市客车等，起草组对其开

展了低速爬坡工况、高速爬坡工况和高速工况条件下的热平衡试验验证，测试结果

出于保密要求不便公开：

通过对不同车辆车型展开标准方法的验证工作，对本标准方法进行总结如下：

1）试验过程操作简单、明晰，能够准确测试不同工况下的车辆热平衡能力；

2）试验过程中充分考虑了涉氢安全情况，可以最大限度保证试验安全要求；

3）本标准不仅规定了燃料电池汽车热平衡试验工况和温度测点，对后续数据

处理计算许用环境温度也给出计算方法；

4）试验结果具有较高准确性，可以满足大部分燃料电池汽车的热平衡能力测

试；

综上所述，本标准提出的方法对于燃料电池汽车热平衡能力测试具有良好的适

用性，可以补充现有标准方法在该领域的缺失。

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四、标准中涉及专利的情况

本标准涉及到“燃料电池汽车热平衡测试评价方法”这一专利，目前该专利处

于实质性审查状态，专利申请号为：2021106832073，专利申请人为中国汽车技术

研究中心有限公司和中汽研汽车检验中心（天津）有限公司。标准涉及专利的内容

主要为标准试验工况和温度测点以及测试步骤。该专利为主要起草单位中汽研汽车

检验中心（天津）有限公司提出，可直接采用专利与标准在技术内容的相关性。

五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用的情况

本标准的发布，实现了燃料电池汽车在不同工况下的热平衡能力测评，弥补了

传统汽车热平衡标准体系中在该方面的缺失，对提升燃料电池汽车技术水平，促进

燃料电池汽车产业进步具有一定的推动作用。

六、采用国际标准和国外先进标准情况，与国际、国外同类标准水平的对比情况，国内外关键

指标对比分析或与测试的国外样品、样机的相关数据对比情况

尚无。