《燃料電池電動汽車燃料電池堆耐久性試驗方法》編制說明

《燃料電池電動汽車燃料電池堆耐久性試驗方法》

編制說明

一、工作簡況

1.1任務(wù)來源

《燃料電池電動汽車燃料電池堆耐久性試驗方法》團體標(biāo)準(zhǔn)是由中國汽車工程

學(xué)會批準(zhǔn)立項，項目任務(wù)編號為：2022-61。本標(biāo)準(zhǔn)由中國汽車工程學(xué)會汽車測試技

術(shù)分會提出，中汽研汽車新能源汽車檢驗中心（天津）有限公司、東風(fēng)汽車集團有

限公司、中國第一汽車集團有限公司、襄陽達安汽車檢測中心有限公司、國家電投

集團氫能科技發(fā)展有限公司、東方電氣（成都）氫燃料電池科技有限公司、北京氫

璞創(chuàng)能科技有限公司、上海捷氫科技股份有限公司、深圳市氫藍時代動力科技有限

公司、上海韻量新能源科技有限公司、上海神力科技有限公司、佛山仙湖實驗室、

佛山市清極能源科技有限公司、豐田汽車（中國）投資有限公司、豐田汽車研發(fā)中

心（中國）有限公司、深圳市氫瑞燃料電池科技有限公司、安徽明天氫能科技股份

有限公司、廣東清能新能源技術(shù)有限公司、新源動力股份有限公司、重慶大學(xué)、國

鴻氫能科技(嘉興)股份有限公司、航天氫能（上海）科技有限公司、北京嘉清新能

源科技有限公司、未勢能源科技有限公司、廣東喜瑪拉雅氫能科技有限公司、上海

驥翀氫能科技有限公司、上海氫晨新能源科技有限公司、深藍汽車科技有限公司、

氫質(zhì)氫離（北京）科技有限公司、億華通科技股份有限公司、鴻基創(chuàng)能科技（廣州）

有限公司、德燃（浙江）動力科技有限公司、海卓動力（青島）能源科技有限公司、

山東國創(chuàng)燃料電池技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司、濰柴動力股份有限公司、湖南大學(xué)、特

嗨氫能檢測（保定）有限公司、博世動力總成有限公司、北京理工大學(xué)等聯(lián)合起草。

1.2編制背景與目標(biāo)

隨著近年來國內(nèi)外燃料電池技術(shù)的不斷發(fā)展，眾多燃料電池堆產(chǎn)品相繼面世。

2020年五部委發(fā)布了《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》，并分兩批確定了

五個示范城市群，對燃料電池汽車的商業(yè)化推廣影響廣泛。2022年冬奧會的舉辦使

燃料電池汽車進入了公眾的視野。燃料電池堆作為燃料電池汽車的核心部件，其耐

久性的優(yōu)劣直接影響了燃料電池車輛的商業(yè)化進程，是最重要的指標(biāo)之一，受到了

國內(nèi)外的科研機構(gòu)及企業(yè)的高度重視。目前，GB/T38914-2020通過提取典型工況

及壽命預(yù)測的方式對燃料電池堆耐久性測試提供了參考，但行業(yè)內(nèi)仍缺少以實際車

1

用工況進行耐久性測試的標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)外燃料電池堆企業(yè)仍面臨著耐久性試驗方法不

統(tǒng)一、耐久循環(huán)工況不明確、性能復(fù)測方法不細化、評價指標(biāo)不完善等問題，直接

導(dǎo)致燃料電池堆的耐久性能和壽命缺少統(tǒng)一的參照尺度，不利于燃料電池堆行業(yè)的

健康發(fā)展。

本標(biāo)準(zhǔn)旨在提出一種適用于燃料電池電動汽車用燃料電池堆的耐久性試驗方法，

明確耐久性循環(huán)工況，細化性能復(fù)測方法，完善耐久性評價指標(biāo)。在試驗方法方面，

統(tǒng)一了活化、極化曲線、耐久循環(huán)工況步驟、停機頻率等；在循環(huán)工況方面，提出

了基于中國工況的符合中國實際道路特點的燃料電池堆的工況；在性能復(fù)測方面，

明確了性能復(fù)測的內(nèi)容、頻率和測試步驟；在評價指標(biāo)方面，完善了電壓衰減、功

率衰減、效率率領(lǐng)、一致性、安全性的評價測試體系。為鑒別市場上電堆產(chǎn)品的優(yōu)

劣提供可靠依據(jù)，使得燃料電池堆的耐久壽命指標(biāo)更具有參考價值。

1.3主要工作過程

本標(biāo)準(zhǔn)于2022年3月開始標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研；2022年3月到2022年5月份進行了標(biāo)準(zhǔn)

初版工況的數(shù)據(jù)收集和轉(zhuǎn)化工作；2022年6月24日正式立項；2022年7月至2023

年10月進行了標(biāo)準(zhǔn)編寫、草案研討、試驗交叉驗證等相關(guān)工作。

2022年6月10日召開了標(biāo)準(zhǔn)立項審查會，會議上由中汽研新能源汽車檢驗中

心（天津）有限公司對本標(biāo)準(zhǔn)的立項背景、內(nèi)容、編制說明等進行了簡要介紹。

2022年11月10日在天津召開了第一次標(biāo)準(zhǔn)研討會，會議上中汽研新能源汽車

檢驗中心（天津）有限公司對標(biāo)準(zhǔn)的測試工況及標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容框架進行了介紹，東風(fēng)、

一汽、長安、濰柴動力、捷氫、國鴻、新源動力、億華通、上海韻量、上海驥翀、

上海氫晨、國氫科技、北京嘉清、上海神力、德燃動力、明天氫能、豐田中國、廣

東清能、北京氫璞、佛山清極、未勢、鴻基創(chuàng)能等企業(yè)針對標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進行了討論。

經(jīng)過此次會議，初步確定了測試流程、性能復(fù)測頻次及內(nèi)容、測試工況等要求，對

會議中部分未達成一致條目確定以問卷調(diào)研的形式征求意見，為下一步工作奠定了

基礎(chǔ)。

2023年4月11日在天津召開了第二次標(biāo)準(zhǔn)研討會，會議上中汽研新能源汽車

檢驗中心（天津）有限公司對標(biāo)準(zhǔn)的測試工況、標(biāo)準(zhǔn)草案內(nèi)容、前期問卷的處理情

況、試驗驗證情況進行了介紹，東風(fēng)、一汽、長安、濰柴動力、捷氫、國鴻、新源

動力、億華通、上海韻量、上海驥翀、上海氫晨、國氫科技、北京嘉清、上海神力、

德燃動力、明天氫能、豐田中國、廣東清能、北京氫璞、佛山清極、未勢、鴻基創(chuàng)

2

能等企業(yè)積極參與，對標(biāo)準(zhǔn)的測試細節(jié)及試驗驗證結(jié)果進行了充分的討論和交流，

初步完成了標(biāo)準(zhǔn)草案的敲定。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容

2.1標(biāo)準(zhǔn)制定原則

在充分總結(jié)和比較了國內(nèi)外燃料電池耐久性測試標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，參考了GB/T

38914-2020《車用質(zhì)子交換膜燃料電池堆使用壽命測試評價方法》標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)內(nèi)容

的編寫。本標(biāo)準(zhǔn)對氣密性測試、絕緣電阻測試、極化曲線測試、循環(huán)工況、數(shù)據(jù)處

理等方面做了較詳細的規(guī)定，并通過對不同功率、不同極板類型的燃料電池堆的多

次試驗對標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容進行了調(diào)整及驗證，以確保測試的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

2.1.1通用性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的燃料電池堆耐久性試驗方法適用于車用質(zhì)子交換膜燃料電池堆，

對不同極板類型、功率等級等具有同等適用性，通用性高。

2.1.2指導(dǎo)性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的方法能為燃料電池堆綜合工況耐久性實測提供指導(dǎo)作用。目前使

用的GB/T38914-2020標(biāo)準(zhǔn)為單一工況組合測試并對壽命進行預(yù)測，與本標(biāo)準(zhǔn)存在

本質(zhì)區(qū)別，本標(biāo)準(zhǔn)的提出可以填補基于綜合工況進行耐久測試的空白。

2.1.3協(xié)調(diào)性原則

由于國內(nèi)燃料電池發(fā)展處于早期階段，標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，目前國內(nèi)還缺乏此類標(biāo)

準(zhǔn)的測試方法，本標(biāo)準(zhǔn)提出的方法與目前使用的國家標(biāo)準(zhǔn)中的方法協(xié)調(diào)統(tǒng)一、互不

交叉，僅作為一種標(biāo)準(zhǔn)補充。

2.1.4兼容性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的燃料電池堆耐久性測試方法是基于電堆測試臺的臺架循環(huán)工況測

試方法，具有普遍適用性。

2.2標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)共分為7章，規(guī)定了燃料電池堆的耐久性試驗方法。內(nèi)容包括范圍，規(guī)

范性引用文件，術(shù)語和定義，測量參數(shù)、單位和準(zhǔn)確度，試驗條件及試驗要求，試

驗方法，試驗結(jié)果。

2.3關(guān)鍵技術(shù)問題說明

本標(biāo)準(zhǔn)提出的方法是基于循環(huán)工況的耐久性測試方法，工況來源于多款燃料電

池汽車在中國工況實車測試時電堆電信號采集轉(zhuǎn)化，符合中國道路實際運行工況。

3

為了對測試方法進行細化，減少因測試方法不同帶來的耐久性結(jié)果差異，基于上萬

小時的臺架循環(huán)工況實測數(shù)據(jù)，對循環(huán)工況過程中溫度、壓力、流量、電流等的控

制誤差和超差的要求進行了嚴格的規(guī)定。

對于性能復(fù)測的項目，本標(biāo)準(zhǔn)選擇對氣密性、絕緣、極化曲線進行定期復(fù)測，

此為試驗室上萬小時的測試經(jīng)驗總結(jié)，電堆失效模式常見于氣密性失效、絕緣失效

和發(fā)電性能衰減失效，任何一項出現(xiàn)問題，都意味著電堆耐久試驗不再適合繼續(xù)進

行，應(yīng)該終止。

對于性能復(fù)測的頻率，在充分征求起草組及行業(yè)意見的基礎(chǔ)上，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每

100小時進行極化曲線復(fù)測，每200小時進行氣密性、絕緣、極化曲線復(fù)測。

2.4標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)參考電流的選擇，同GB/T38914-2020標(biāo)準(zhǔn)中參考電流的選擇一致。即

選擇在耐久試驗中，初始穩(wěn)態(tài)特性（極化曲線）測試中燃料電池堆對應(yīng)平均單電池

電壓為0.70V±0.005V時的電流。

2.5標(biāo)準(zhǔn)工作基礎(chǔ)

編寫組主要起草單位中汽研新能源汽車檢驗中心（天津）有限公司（以下簡稱

“新能源檢驗中心”）具備完整的車用燃料電池產(chǎn)品檢測能力。在燃料電池堆耐久

性測試方面積累了大量的經(jīng)驗和測試數(shù)據(jù)。新能源檢驗中心分別對0~10kW級別短堆、

30~60kW級別中等功率電堆、150kW~200kW級別大功率電堆進行了基于本標(biāo)準(zhǔn)的耐久

性測試，累計測試時長過萬小時。充分驗證了測試方法對于各類測試臺架、各功率

等級電堆的適應(yīng)性和普適性，測試標(biāo)準(zhǔn)的可行性也得到了很好地驗證。

三、主要試驗（或驗證）情況分析

1)試驗過程簡單，無復(fù)雜操作。

2)工況的跟隨情況驗證

主要參數(shù)的跟隨情況如下圖所示。

4

可以看出，主要參數(shù)的跟隨性較好，可以滿足耐久性測試需求。

3)各功率等級電堆驗證情況如下。

針對不同功率等級電堆，按照本規(guī)范的方法進行了驗證，驗證的結(jié)果如下表。

表1各功率燃料電池堆的耐久性試驗驗證結(jié)果

StackStackStackStackStackStack

項目

ABCDED

額定功率(kW)5124595130160

循環(huán)時長(h)16001400120040012001000

衰減率-首末作差法(%)-3.73-5.52-2.71-0.29-2.71-0.07

衰減率-線性擬合法(%)-1.78-8.77-2.18-0.57-2.45-0.43

通過試驗驗證了該方法對各等級電堆的適應(yīng)情況，通過測試也可看出不同電堆

具備一定的差異性。

綜上所述，本標(biāo)準(zhǔn)提出的方法對當(dāng)前各功率等級燃料電池堆的工況耐久性測試

具有良好的適用性。

5

四、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況

尚無。

五、預(yù)期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用的情況

隨著示范運行政策的推動，燃料電池汽車的實車運行里程大幅度增長，燃料電

池汽車推廣目前以商用車為主，商用車對成本更加敏感，燃料電池堆是否可以長期

無故障運行，是否保持較低的衰減率對于商用車用戶來說至關(guān)重要。隨著商業(yè)化運

行的不斷加速，行業(yè)對燃料電池堆產(chǎn)品的耐久性提出了更高的要求。循環(huán)工況耐久

性測試是檢驗電堆耐久性的重要方法之一，通過實車道路工況轉(zhuǎn)化，可以在電堆開

發(fā)階段進行耐久性驗證，為后續(xù)裝車做好準(zhǔn)備。目前國內(nèi)外還缺乏此類標(biāo)準(zhǔn)的測試

方法。通過標(biāo)準(zhǔn)形成，規(guī)范電堆產(chǎn)品的耐久性能，解決目前無此類標(biāo)準(zhǔn)可依的情況，

服務(wù)燃料電池汽車行業(yè)的健康發(fā)展。

六、采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)情況，與國際、國外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對比情況，國內(nèi)外關(guān)鍵

指標(biāo)對比分析或與測試的國外樣品、樣機的相關(guān)數(shù)據(jù)對比情況

6.1采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)情況

未采用，國際上還沒有針對電堆耐久性測試的標(biāo)準(zhǔn)，因此也就不存在采用情況。

6.2測試樣品相關(guān)數(shù)據(jù)對比情況

暫無。

七、在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別是強制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)

調(diào)性

在燃料電池汽車的國標(biāo)體系中，《燃料電池電動汽車燃料電池堆耐久性試驗方

法》屬于部件級別，但目前還未啟動。燃料電池發(fā)動機層級的耐久性試驗方法目前

在制定中，本標(biāo)準(zhǔn)制定時與該標(biāo)準(zhǔn)的工況協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

本標(biāo)準(zhǔn)符合國家有關(guān)法律、法規(guī)和相關(guān)強制性標(biāo)準(zhǔn)的要求，與現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)

相協(xié)調(diào)。

八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

尚無。

九、標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的建議說明

本標(biāo)準(zhǔn)為中國汽車工程學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)，屬于團體標(biāo)準(zhǔn),供協(xié)會會員和社會自愿使用。

十、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

6

嚴格按照本標(biāo)準(zhǔn)提出的試驗工況和復(fù)測頻次進行檢測，對試驗人員進行理論學(xué)

習(xí)和操作培訓(xùn)，保證檢測方法操作的準(zhǔn)確性。

十一、廢止現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議

無。

十二、其他應(yīng)予說明的事項

無。

標(biāo)準(zhǔn)起草工作組

2023年10月17日

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《燃料電池電動汽車燃料電池堆耐久性試驗方法》

編制說明

一、工作簡況

1.1任務(wù)來源

《燃料電池電動汽車燃料電池堆耐久性試驗方法》團體標(biāo)準(zhǔn)是由中國汽車工程

學(xué)會批準(zhǔn)立項，項目任務(wù)編號為：2022-61。本標(biāo)準(zhǔn)由中國汽車工程學(xué)會汽車測試技

術(shù)分會提出，中汽研汽車新能源汽車檢驗中心（天津）有限公司、東風(fēng)汽車集團有

限公司、中國第一汽車集團有限公司、襄陽達安汽車檢測中心有限公司、國家電投

集團氫能科技發(fā)展有限公司、東方電氣（成都）氫燃料電池科技有限公司、北京氫

璞創(chuàng)能科技有限公司、上海捷氫科技股份有限公司、深圳市氫藍時代動力科技有限

公司、上海韻量新能源科技有限公司、上海神力科技有限公司、佛山仙湖實驗室、

佛山市清極能源科技有限公司、豐田汽車（中國）投資有限公司、豐田汽車研發(fā)中

心（中國）有限公司、深圳市氫瑞燃料電池科技有限公司、安徽明天氫能科技股份

有限公司、廣東清能新能源技術(shù)有限公司、新源動力股份有限公司、重慶大學(xué)、國

鴻氫能科技(嘉興)股份有限公司、航天氫能（上海）科技有限公司、北京嘉清新能

源科技有限公司、未勢能源科技有限公司、廣東喜瑪拉雅氫能科技有限公司、上海

驥翀氫能科技有限公司、上海氫晨新能源科技有限公司、深藍汽車科技有限公司、

氫質(zhì)氫離（北京）科技有限公司、億華通科技股份有限公司、鴻基創(chuàng)能科技（廣州）

有限公司、德燃（浙江）動力科技有限公司、海卓動力（青島）能源科技有限公司、

山東國創(chuàng)燃料電池技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司、濰柴動力股份有限公司、湖南大學(xué)、特

嗨氫能檢測（保定）有限公司、博世動力總成有限公司、北京理工大學(xué)等聯(lián)合起草。

1.2編制背景與目標(biāo)

隨著近年來國內(nèi)外燃料電池技術(shù)的不斷發(fā)展，眾多燃料電池堆產(chǎn)品相繼面世。

2020年五部委發(fā)布了《關(guān)于開展燃料電池汽車示范應(yīng)用的通知》，并分兩批確定了

五個示范城市群，對燃料電池汽車的商業(yè)化推廣影響廣泛。2022年冬奧會的舉辦使

燃料電池汽車進入了公眾的視野。燃料電池堆作為燃料電池汽車的核心部件，其耐

久性的優(yōu)劣直接影響了燃料電池車輛的商業(yè)化進程，是最重要的指標(biāo)之一，受到了

國內(nèi)外的科研機構(gòu)及企業(yè)的高度重視。目前，GB/T38914-2020通過提取典型工況

及壽命預(yù)測的方式對燃料電池堆耐久性測試提供了參考，但行業(yè)內(nèi)仍缺少以實際車

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用工況進行耐久性測試的標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)外燃料電池堆企業(yè)仍面臨著耐久性試驗方法不

統(tǒng)一、耐久循環(huán)工況不明確、性能復(fù)測方法不細化、評價指標(biāo)不完善等問題，直接

導(dǎo)致燃料電池堆的耐久性能和壽命缺少統(tǒng)一的參照尺度，不利于燃料電池堆行業(yè)的

健康發(fā)展。

本標(biāo)準(zhǔn)旨在提出一種適用于燃料電池電動汽車用燃料電池堆的耐久性試驗方法，

明確耐久性循環(huán)工況，細化性能復(fù)測方法，完善耐久性評價指標(biāo)。在試驗方法方面，

統(tǒng)一了活化、極化曲線、耐久循環(huán)工況步驟、停機頻率等；在循環(huán)工況方面，提出

了基于中國工況的符合中國實際道路特點的燃料電池堆的工況；在性能復(fù)測方面，

明確了性能復(fù)測的內(nèi)容、頻率和測試步驟；在評價指標(biāo)方面，完善了電壓衰減、功

率衰減、效率率領(lǐng)、一