GBT 43255-2023 燃料電池電動汽車低溫冷起動性能試驗方法

燃料電池電動汽車低溫冷起動性能試驗方法2023-11-27發(fā)布國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中華人民共和國工業(yè)和信息化部提出。本文件由全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC114)歸口。本文件起草單位：中汽研新能源汽車檢驗中心(天津)有限公司、中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、上汽大通汽車有限公司、上海捷氫科技股份有限公司、豐田汽車(中國)投資有限公司、濰柴動力股份有限公司、上海機動車檢測認證技術(shù)研究中心有限公司、廣州汽車集團股份有限公司、襄陽達安汽車檢測中心有限公司、中國第一汽車股份有限公司、未勢能源科技有限公司、上海重塑能源科技有限公司、同濟大學(xué)、招商局檢測車輛技術(shù)研究院有限公司、東風(fēng)汽車集團有限公司、重慶長安新能源汽車科技有限公司、中國汽車工程研究院股份有限公司。1燃料電池電動汽車低溫冷起動性能試驗方法本文件描述了燃料電池電動汽車在低溫(0℃以下)環(huán)境下的冷起動和起步性能試驗方法。本文件適用于使用壓縮氣態(tài)氫的M類、N類燃料電池電動汽車(以下簡稱“車輛”)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB18352.6—2016輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)GB/T18386.1—2021電動汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗方法第1部分：輕型汽車GB/T24548燃料電池電動汽車術(shù)語GB/T27840—2021重型商用車輛燃料消耗量測量方法GB/T37154—2018燃料電池電動汽車整車氫氣排放測試方法GB/T37244質(zhì)子交換膜燃料電池汽車用燃料氫氣GB/T38146.1—2019中國汽車行駛工況第1部分：輕型汽車GB/T38146.2—2019中國汽車行駛工況第2部分：重型商用車輛3術(shù)語和定義GB/T24548界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。從對車輛進行起動操作至車輛驅(qū)動系統(tǒng)已就緒(即車輛儀表顯示“READY”或“OK”),到燃料電池堆的輸出功率首次達到1kW的時間。表1規(guī)定了試驗測量的參數(shù)、單位、準(zhǔn)確度和分辨率的要求。2測量參數(shù)單位準(zhǔn)確度分辨率時間S士0.1溫度℃士1電壓V±0.3%FSD或讀數(shù)的士1%”電流A±0.3%FSD或讀數(shù)的±1%”能量W·h1氫氣體積濃度FSD:最大顯示或標(biāo)尺的長度?！比≥^大者。5試驗車輛要求試驗車輛應(yīng)滿足以下要求：——保持車輛出廠時的外形結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)；——機械運動零部件潤滑油的黏度符合制造商的規(guī)定；——在不同的環(huán)境溫度下，按照制造商的規(guī)定，選擇相應(yīng)的冷卻液及玻璃清洗液等；——車輛使用的燃料符合GB/T37244的規(guī)定。6試驗條件6.1低溫環(huán)境低溫環(huán)境條件應(yīng)滿足以下要求：——從浸車開始到試驗結(jié)束，環(huán)境艙的溫度控制在設(shè)定溫度的±2℃內(nèi)。6.2環(huán)境艙試驗環(huán)境艙應(yīng)具備氫氣體積濃度監(jiān)測報警裝置及通風(fēng)裝置。7試驗方法7.1低溫浸車試驗車輛應(yīng)按照以下步驟進行浸車：a)在浸車開始前，允許按照制造商的規(guī)定調(diào)整可充電儲能系統(tǒng)(REESS)的荷電狀態(tài)(SOC),記錄調(diào)整前后的SOC、調(diào)整過程中的燃料電池發(fā)動機狀態(tài)；b)設(shè)置環(huán)境艙使環(huán)境溫度下降至設(shè)定溫度(從6.1規(guī)定的環(huán)境溫度中選定),也可按照制造商的規(guī)定設(shè)置環(huán)境溫度的下降曲線；c)在環(huán)境溫度下降至設(shè)定溫度的過程中，允許按照制造商的規(guī)定對車輛進行一次起動和停機操3作，但車輛完成從起動操作到停機操作(不含吹掃過程)的總時間t。不超過3min;d)當(dāng)環(huán)境溫度達到設(shè)定溫度后開始計時，有效浸車時間至少為12h。7.2低溫冷起動性能試驗7.2.1數(shù)據(jù)記錄及氫氣體積濃度要求從車輛起動操作開始到車輛停機過程(含吹掃過程)結(jié)束，記錄燃料電池堆電壓Urc、燃料電池堆電GB/T37154—2018中6.1.3進行測量，任意連續(xù)3s內(nèi)的平均氫氣體積濃度不超過4%,且瞬時氫氣體積濃度不超過8%。7.2.2試驗步驟車輛應(yīng)按照以下步驟進行低溫冷起動性能試驗。a)按照7.1的要求進行浸車。b)浸車結(jié)束后，按照制造商建議的起動操作步驟起動車輛。c)對車輛進行起動操作后，可按照制造商的規(guī)定開啟暖風(fēng)裝置、空調(diào)等，以消耗功率。d)記錄從對車輛進行起動操作至車輛驅(qū)動系統(tǒng)就緒(車輛儀表顯示“READY”或“OK”)的時e)當(dāng)燃料電池堆能以不低于1kW的功率連續(xù)運行至少10min,或在20min內(nèi)，以不低于1kW的功率累計運行至少10min時，記錄低溫冷起動時間t2。f)按照制造商建議的停機步驟使車輛停機。g)完成以上所有步驟，且車輛的氫氣排放符合7.2.1中關(guān)于氫氣體積濃度的要求，則認為車輛在設(shè)定溫度下冷起動成功。如果車輛在起動過程中出現(xiàn)報警、故障，或車輛尾排處氫氣體積濃度不符合要求，則認為冷起動失敗。7.3低溫起步性能試驗7.3.1車輛道路負荷的設(shè)定中附件CC的規(guī)定進行。其他類型車輛的底盤測功機設(shè)定按照GB/T27840—2021中附錄C的規(guī)定進行，其中城市客車的附加質(zhì)量為最大設(shè)計裝載質(zhì)量的65%。在進行道路和底盤測功機的滑行試驗時，均應(yīng)把制動能量回收系統(tǒng)功能關(guān)閉。如果行駛阻力曲線由汽車制造商提供，需要提供試驗報告、計算報告或其他相關(guān)資料，并由測試機構(gòu)檢驗。7.3.1.2應(yīng)對底盤測功機的阻力設(shè)定進行調(diào)整以模擬低溫環(huán)境下車輛在道路上的運行狀況。該調(diào)整可基于低溫環(huán)境下確定的道路行駛阻力的變化；也可將按照7.3.1.1確定的行駛阻力的滑行時間減少10%后得到的阻力，作為替代的道路行駛阻力。7.3.2駕駛模式的選擇駕駛模式應(yīng)按照GB/T18386.1—2021的C.2中駕駛模式的選擇進行設(shè)定。從車輛起動操作開始到車輛停機過程(含吹掃過程)結(jié)束，記錄燃料電池堆電壓Urc、燃料電池堆電4流Irc、REESS電壓UREEss、REESS電流IRrrss。車輛應(yīng)按照以下步驟進行低溫起步性能試驗。a)按照7.1的要求進行浸車。b)浸車完成后，按照制造商建議的操作步驟起動車輛。c)記錄從對車輛進行起動操作至車輛驅(qū)動系統(tǒng)就緒(車輛儀表顯示“READY”或“OK”)的時d)車輛驅(qū)動系統(tǒng)就緒后，將車輛狀態(tài)切換到可行駛模式，以全油門運行，直至燃料電池堆的輸出功率首次達到燃料電池系統(tǒng)額定功率(Prcr)的50%,記錄時間t?ce)擋位保持不變，松開油門踏板，緩慢踩下制動踏板，并在1min內(nèi)完成停車。f)停車后3min內(nèi)，繼續(xù)按照表2規(guī)定的工況進行試驗，完成1個試驗循環(huán)。g)按照制造商建議的操作步驟停機，試驗結(jié)束。h)完成以上所有步驟，則認為車輛在設(shè)定溫度下起步成功。如果在試驗過程中達到7.3.5中試驗終止的條件，則起步失敗。表2不同類型車輛對應(yīng)的試驗工況車輛類型工況M?類GB/T38146.1—2019中的乘用車行駛工況N?類和最大設(shè)計總質(zhì)量不超過3500kg的M?類GB/T38146.1—2019中的輕型商用車行駛工況最大設(shè)計總質(zhì)量大于3500kg的城市客車類GB/T38146.2—2019中的城市客車行駛工況最大設(shè)計總質(zhì)量大于3500kg的客車(不含城市客車)類GB/T38146.2—2019中的客車(不含城市客車)行駛工況最大設(shè)計總質(zhì)量大于5500kg的貨車類GB/T38146.2—2019中的貨車(GVW>5500kg)行駛工況最大設(shè)計總質(zhì)量大于3500kg,不超過5500kg的貨車類GB/T38146.2—2019中的貨車(GVW≤5500kg)行駛工況最大設(shè)計總質(zhì)量大于3500kg的自卸汽車類GB/T38146.2—2019中的自卸汽車行駛工況最大設(shè)計總質(zhì)量大于3500kg的半掛牽引車類GB/T38146.2—2019中的半掛牽引車行駛工況試驗過程中的基準(zhǔn)曲線、車速公差和時間公差的示意圖見圖1。5標(biāo)引序號說明：1——基準(zhǔn)曲線；2——速度公差，單位為千米每小時(km/h);3——時間公差，單位為秒(s)。時間/s基準(zhǔn)曲線和公差示意圖車輛實際速度和測試循環(huán)規(guī)定的速度之間的允許公差如下：類、最大設(shè)計總質(zhì)量不超過3500kg的M?類車輛時，速度公差為±2.0km/h,時間公差為±1.0s;——適用于其他類型車輛時，速度公差為±3.0km/h,時間公差為±1.0s,見圖1。M?類、N?類車輛和最大設(shè)計總質(zhì)量不超過3500kg的M?類車輛應(yīng)滿足GB18352.6—2016中C.1.2.6.6的規(guī)定，若車輛申報的最高車速小于CLTC的最高車速，對于超過車輛申報最高車速的部分，按照GB18352.6—2016的附件CA中的CA.5的規(guī)定對試驗循環(huán)進行修正，此時要求駕駛員將加速踏板踩到底，允許車輛實際車速超過GB18352.6—2016中C.1.2.6.6規(guī)定的公差上限，但不能超過公差下限。其他類型車輛應(yīng)滿足GB/T27840—2021中5.5.1的規(guī)定，若車輛申報的最高車速小于中國重型商用車輛行駛工況(CHTC)的最高車速，對于超過車輛申報最高車速的部分，按照GB18352.6—2016的附件CA中的CA.5的規(guī)定對試驗循環(huán)進行修正，此時要求駕駛員將加速踏板踩到底，允許車輛實際車速超過GB/T27840—2021中5.5.1的規(guī)定公差上限，但不能超過公差下限。7.3.5試驗終止的條件當(dāng)出現(xiàn)以下情況時，應(yīng)停止試驗：a)車載儀表顯示停車指示；b)車載儀表顯示報警或故障信號；c)試驗期間，車輛出現(xiàn)7.3.4規(guī)定的速度超差情況多于10次；d)車輛申報的最高車速小于工況最高車速，而車輛無法達到申報的最高車速。7.4數(shù)據(jù)采集要求試驗數(shù)據(jù)采集應(yīng)滿足以下要求：a)試驗中的數(shù)據(jù)采樣頻率不低于5Hz;b)若由于車輛結(jié)構(gòu)導(dǎo)致無法直接采集到燃料電池堆的電壓和電流，可采集DC/DC變換器的輸出電壓和輸出電流作為替代，按照DC/DC變換器效率為97%折算燃料電池堆的功率。68能耗數(shù)據(jù)處理能耗數(shù)據(jù)處理應(yīng)滿足以下要求：a)按照附錄A計算7.2車輛低溫冷起動性能試驗中燃料電池堆和REESS的總輸出能量，即為車輛低溫冷起動的能量消耗量；b)按照附錄A計算7.3車輛低溫起步性能試驗中燃料電池堆和REESS的總輸出能量，即為車輛低溫起步的能量消耗量。9試驗數(shù)據(jù)記錄燃料電池電動汽車低溫冷起動性能試驗結(jié)果參照附錄B填寫試驗基本信息表和試驗記錄表。7--------(規(guī)范性)能耗消耗量數(shù)據(jù)處理方法A.1燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖A.1所示。考慮到不同結(jié)構(gòu)類型中DC/DC變換器的使用情況可能不同，所以圖中DC/DC變換器用虛線框圖表示。IeessIeessDCRECSSIx4---?AC變速器燃料電池堆驅(qū)動電機IkErss——REESS輸出電流(正值表示放電，負值表示充電),單位為安培(A);Ipe——燃料電池堆輸出電流，單位為安培(A)Upc——燃料電池堆輸出電壓，單位為伏特(V)。圖A.1燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖A.2燃料電池堆的總輸出能量燃料電池堆的總輸出能量按公式(A.1)計算：…………(A.1)Erc——燃料電池堆的總輸出能量，單位為千瓦時(kW·h);T——總采樣時間，即從車輛起動操作開始到車輛停機過程(含吹掃過程)結(jié)束的時間，單位為秒8GB/T43255—2023A.3REESS的凈能量變化量REESS的凈能量變化量按公式(A.2)計算：EREPss——REESS的凈能量變化量，單位為千瓦時(kW·h)。A.4燃料電池堆和REESS的總輸出能量試驗過程中燃料電池堆和REESS的總輸出能量按公式(A.3)計算：Ep=Erc+EREEss……(A.3)Ep——燃料電池堆和REESS的總輸出能量，單位為千瓦時(kW·h)。9GB/T43255—2023(資料性)燃料電池電動汽車低溫冷起動性能試驗記錄表B.1試驗基本信息表試驗基本信息表見表B.1。表B.1試驗基本信息表記錄參數(shù)數(shù)據(jù)試驗日期試驗地點試驗人員整備質(zhì)量設(shè)計最高車速里程表讀數(shù)燃料電池發(fā)動機型號燃料電池發(fā)動機額定功率REESS容量kW·h燃料電池系統(tǒng)