本文件描述了燃料电池发动机、燃料电池堆、膜电极、空气压缩机、氢气循环泵的耐久性试验方法。 本文件适用于车用质子交换膜燃料电池发动机及关键部件。

ICS27.070
CCST47
中华人民共和国国家标准化指导性技术文件GB/Z44116—2024
燃料电池发动机及关键部件
耐久性试验方法
Test methods for durability of fuel cell engine and its key components2024-05-28发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-05-28实施
规范性引用文件
术语和定义
测量参数、单位和准确度
燃料电池发动机耐久性试验方法5.1
试验要求
试验方法
5.3数据处理
6车用燃料电池堆耐久性试验方法.6.1
试验要求·
试验方法·
数据处理·
7车用燃料电池膜电极耐久性试验方法7.1
试验要求
试验方法·
数据处理·
8燃料电池发动机用空气压缩机耐久性试验方法·试验要求·
试验方法·
数据处理：
9燃料电池发动机用氢气循环泵耐久性试验方法·9.1
试验要求·
试验方法
数据处理
附录A（规范性）
附录B（规范性）
附录C(规范性）
附录D(资料性）
附录E（规范性）
附录F（资料性）
附录G(资料性)
附录H(资料性)
附录I(资料性）
燃料电池发动机耐久性试验流程燃料电池发动机耐久性循环工况燃料电池堆耐久性循环工况
膜电极测试夹具和组装要求
燃料电池膜电极耐久性循环工况次
燃料电池膜电极活化运行工况和可逆损失恢复程序燃料电池发动机保养、故障、试验不可抗力情况记录表燃料电池发动机耐久性试验数据记录表燃料电池堆耐久性试验数据记录表GB/Z44116—2024
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燃料电池发动机及关键部件
耐久性试验方法
GB/Z44116—2024
本文件描述了燃料电池发动机、燃料电池堆、膜电极、空气压缩机、氢气循环泵的耐久性试验方法。本文件适用于车用质子交换膜燃料电池发动机及关键部件。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/T8170
数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T20042.2一2023质子交换膜燃料电池第2部分：电池堆通用技术条件GB/T24548燃料电池电动汽车术语GB/T24554一2022燃料电池发动机性能试验方法GB/T36288一2018燃料电池电动汽车燃料电池堆安全要求GB/T37244质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气3术语和定义
GB/T24548界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
Eaveragecell voltage
平均单电池电压
燃料电池堆的电压与燃料电池堆单电池数量的比值。注：如燃料电池堆中有不输出电能的单电池，则其不包含在单电池数量内3.3
燃料电池发动机参考电流
reference current offuel cell engine燃料电池发动机在耐久性试验前进行稳态特性试验时，选定的功率点对应的燃料电池堆电流。注：Pe为燃料电池发动机额定功率（初始值），本文件选取燃料电池发动机在100%PE、50%PE和10%PE对应的燃料电池堆电流I100、I50、I10作为参考电流。3.3
燃料电池堆参考电流referencecurrentoffuelcell stack在耐久性试验中，初始极化曲线测试中燃料电池堆对应平均单电池电压为0.700V土0.005V时的电流。
氢气循环系统
hydrogenrecirculationsystem
将燃料电池堆阳极出口的流体介质循环输送至燃料电池堆阳极人口的装置。注：一般由氢气循环泵、引射器的单个或多个组合形式构成。1
GB/Z44116—2024
测量参数、单位和准确度
表1规定了试验测量的参数、单位和准确度。表1
测量参数
单电池电压
单电池电流
气体流量
气体流量b.
液体流量
相对湿度
电导率
FSD：最大显示或标尺的长度
测量参数、单位和准确度要求
μS/cem
气体在温度为0℃，压力为101325Pa的条件下。针对气密性测试的要求。
燃料电池发动机耐久性试验方法5.1
试验要求
环境要求
试验环境符合以下要求：
环境温度应处于23℃士5℃；
环境压力应处于96kPa～106kPa范围内5.1.2
燃料电池发动机要求
燃料电池发动机满足以下要求：准确度
±0.5%FSD
±0.05%FSD*
±0.5%FSD
±0.05%FSD
±1.0%FSD
±1.0%FSD
±1.0%FSD
±0.5%FSD
应保持燃料电池发动机出厂时的外形结构和技术参数；燃料电池发动机各系统应完整；燃料电池发动机应有可靠的安全保障系统：燃料电池发动机的绝缘性能、气密性等涉及安全的性能应符合制造商要求；燃料电池发动机的冷却剂宜采用专用防冻液2
分辨率
5.1.3试验平台及试验用氢气要求试验平台和使用的氢气符合以下要求：GB/Z44116—2024
一试验平台应提供稳定可靠的高低压电源，试验过程中燃料电池发动机的辅助系统可采用外部电源供给的方式；
一一试验平台应提供满足燃料电池发动机所需的散热条件：一试验平台通过CAN通信向燃料电池发动机发送指令的频率应不低于10Hz;一试验用氢气应符合GB/T37244的规定5.1.4燃料电池发动机控制要求
燃料电池发动机的控制符合以下要求。试验过程中，燃料电池发动机的起动、加载、降载、停机等均应由试验平台按照制造商提供的通信协议进行控制。
一燃料电池发动机的停机时长应自试验平台发送停机指令开始计时，至下一次由试验平台发送起动指令停止计时；待燃料电池发动机的停机过程（含吹扫过程)结束后，应切断试验平台提供的高低压电源和氢气供给。
5.1.5试验数据采集、计算要求
试验数据采集、计算满足以下要求：试验数据采样频率应不低于5Hz；循环工况试验过程中，宜每连续采集不超过5h进行一次数据分段保存；一试验中采集的数据应至少包括燃料电池堆的电压、燃料电池堆的电流、单电池电压（若有）、环境温度和湿度、冷却液温度、辅助系统各部件的电压、辅助系统各部件的电流、氢气流量；一辅助系统功率应包括空气压缩机、氢气循环系统、冷却泵、控制器等部件所消耗的功率，散热器风扇和空气压缩机散热系统的功率不计人辅助系统功率内；在数据处理过程中，应按照GB/T8170的规定修约至小数点后2位，特殊说明除外。5.2试验方法
5.2.1耐久性试验
试验准备阶段
试验准备阶段按照附录A进行以下步骤：按照5.2.2对燃料电池发动机进行气密性测试，然后按照5.2.3进行绝缘电阻测试，测试结果a）
应满足5.2.6的要求；
按照制造商的要求对燃料电池发动机进行准备和活化，但总时间不应超过100h；b）
按照5.2.4进行第一次稳态特性试验，按照5.2.5进行第一次动态响应特性试验，然后停机2h;
d）按照5.2.4进行第二次稳态特性试验，按照5.2.5进行第二次动态响应特性试验，然后使燃料电池发动机运行在急速状态（或燃料电池发动机最低功率点）。5.2.1.2耐久性试验阶段
完成试验准备阶段后，燃料电池发动机耐久性试验按照附录A进行以下步骤。a）在10min之内，开始按照附录B的循环工况进行加载，加载过程中燃料电池发动机的净输出3
GB/Z44116—2024
功率应满足5.2.7规定的循环工况功率公差要求。每累计完成5h循环工况（即10个循环工况，记为一组）后，停机15minb）
每累计完成20h循环工况（即40个循环工况）后，停机5h。c）
每累计完成200h循环工况（即400个循环工况）后，进行以下步骤：1）按照5.2.4进行一次稳态特性试验，按照5.2.5进行一次动态响应特性试验，然后停机，在热机状态下按照5.2.3进行绝缘电阻测试，待停机达到5h后，按照5.2.2.1进行氢气流道气密性测试；
按照5.2.8的规定，由制造商对燃料电池发动机进行保养，保养过程的总时间不应超过5h，并应将保养情况记录至附录G的表G.1中；3）
保养结束后，再次按照5.2.2.1进行氢气流道气密性测试，按照5.2.3进行绝缘电阻测试，测试结果应满足5.2.6的要求；4）
再次按照5.2.4进行一次稳态特性试验，按照5.2.5进行一次动态响应特性试验，然后使燃料电池发动机运行在急速状态（或燃料电池发动机最低功率点）。e）重复上述步骤a)～d)，直至达到5.2.10规定的试验终止条件后，使燃料电池发动机停机。停机后，可根据制造商要求选择是否按照5.2.2.2对燃料电池发动机进行整体气密性测试，完成以上步骤后，终止试验。试验过程中，如果出现燃料电池发动机故障或试验不可抗力，则按照5.2.9的规定进行处理，并应将相关情况记录至表G.2或表G.3中。f）
按照5.3处理试验数据，并将结果记录至附录H的表H.2中。5.2.2气密性测试
氢气流道气密性测试
燃料电池发动机的氢气流道气密性测试按照GB/T24554一2022中8.8.2.1进行整体气密性测试
燃料电池发动机的整体气密性测试按照GB/T24554一2022中8.8.2.2进行。5.2.3绝缘电阻测试
若燃料电池发动机未处于热机状态，应按照GB/T24554一2022中7.4使燃料电池发动机达到热机状态，然后按照GB/T24554一2022中8.9进行燃料电池发动机的绝缘电阻测试。5.2.4稳态特性试验
燃料电池发动机稳态特性试验按照以下步骤进行若燃料电池发动机未处于热机状态，则首先按照GB/T24554一2022中7.4使其达到热机a）
状态；
热机过程结束后，回到急速状态（或燃料电池发动机最低功率点）运行10S；b）
按照表H.1或表H.2规定的工况点进行燃料电池发动机稳态特性试验，测试平台向燃料电池系统发送加载指令，在每个工况点至少稳定运行3min；d）每个工况点的分析数据时间长度不应少于2min，将试验数据记录到表H.1或表H.2中。5.2.5动态响应特性试验
按照GB/T24554一2022中8.4进行燃料电池发动机动态响应特性试验。4
5.2.6试验安全要求
试验过程中，燃料电池发动机的安全性满足以下要求：燃料电池发动机的气密性应满足制造商的要求；燃料电池发动机的正负极对地的绝缘电阻应不低于1002/V。5.2.7循环工况要求
一般要求
GB/Z44116—2024
燃料电池发动机的耐久性循环工况及加载要求见附录B。燃料电池发动机在功率加载或电流加载的方式下，均以燃料电池发动机的净输出功率作为循环工况功率公差判定对象。当燃料电池发动机的净输出功率出现衰减且无法满足5.2.7.2的要求时，可选用以下任一方式进行修正。在试验停机期间，通过提高加载电流或加载功率的方式对循环工况进行调整，使燃料电池发动机的净输出功率满足循环工况功率公差要求。记录停机前的一组循环工况中符合公差要求的循环工况数n。调整后，继续进行循环工况试验，将上一组不符合公差要求的循环工况数（10一n）加至下一组循环工况中.即连续完成（20一n）个循环工况.试验过程中不再停机在循环工况试验期间，通过试验平台自动对提高加载电流或加载功率，使燃料电池发动机的净输出功率满足循环工况功率公差要求。5.2.7.2公差要求
燃料电池发动机实际功率和循环工况规定功率之间的允许公差规定为（如图1所示）：当循环工况规定的功率Ps不大于60kW时，功率公差为土3kW：当循环工况规定的功率PsET大于60kW时，功率公差为士5%PsETkW。时间/s
标引序号说明：
1—-循环工况规定的功率曲线；2——一功率公差，单位为千瓦（kW）。图1基准曲线和公差
5.2.8保养要求
燃料电池发动机的保养符合以下要求：5
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