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文檔簡介
ICS27.010
團體標(biāo)準(zhǔn)
T/CECA-G00XX—2022
T/CAAMTBXXXX—XXXX
質(zhì)量分級及“領(lǐng)跑者”評價要求車用燃
料電池電堆
Assessmentrequirementsforqualitygradingandforerunner-Fuelcellstacksfor
vehicles
（征求意見稿）
2022-XX-XX發(fā)布2022-XX-XX實施
中國節(jié)能協(xié)會
發(fā)布
中國汽車工業(yè)協(xié)會
質(zhì)量分級及“領(lǐng)跑者”評價要求車用燃料電池電堆
1范圍
本文件規(guī)定了車用燃料電池電堆質(zhì)量及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水平評價的術(shù)語和定義、評價指標(biāo)體系
和評價方法。
本文件適用于車用燃料電池電堆質(zhì)量和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水平評價。相關(guān)機構(gòu)開展質(zhì)量分級和企
業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水平評估、“領(lǐng)跑者”評價以及相關(guān)認(rèn)證時可參照使用，企業(yè)在制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)時也可
參照本文件。
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。
GB/T4208-2017外殼防護(hù)等級（IP代碼）
GB/T19001質(zhì)量管理體系要求
GB/T20042.1-2017質(zhì)子交換膜燃料電池第1部分：術(shù)語
GB/T20042.2質(zhì)子交換膜燃料電池電池堆通用技術(shù)條件
GB/T24001環(huán)境管理體系要求及使用指南
GB/T28816-2020燃料電池術(shù)語
GB/T29838燃料電池模塊
GB/T31035-2014質(zhì)子交換膜燃料電池電堆低溫特性試驗方法
GB/T33978-2017道路車輛用質(zhì)子交換膜燃料電池模塊
GB/T36288-2018燃料電池電動汽車燃料電池電堆安全要求
GB/T45001職業(yè)健康安全管理體系要求及使用指南
3術(shù)語和定義
GB/T20042.1-2017、GB/T28816-2020界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。
1.1
燃料電池堆fuelcellstack
由單電池、隔離板、冷卻板、歧管和支承結(jié)構(gòu)組成的設(shè)備，通過電化學(xué)反應(yīng)把（通常）
富氫氣體和空氣反應(yīng)物轉(zhuǎn)換成直流電、熱和其他反應(yīng)產(chǎn)物。
[來源：GB/T28816-2020]
1.2
1.3石墨板電堆graphitebipolarplateoffuelcellstack
采用石墨雙極板的燃料電池堆。
1.4
1.5金屬板電堆metalbipolarplateoffuelcellstack
采用金屬雙極板的燃料電池堆。
1.6
1.7怠速狀態(tài)idleconditions
燃料電池電堆處于最小穩(wěn)定輸出工作狀態(tài)。
1.8
1.9額定功率ratepower
燃料電池電堆在特定工況條件下能夠持續(xù)工作的功率，在該測試條件下，燃料電池電堆
單電池平均節(jié)電壓不低于0.65V。
4評價指標(biāo)體系
4.1基本要求
4.1.1近三年，生產(chǎn)企業(yè)無較大及以上環(huán)境、安全、質(zhì)量事故。
4.1.2企業(yè)應(yīng)未列入國家信用信息嚴(yán)重失信主體相關(guān)名錄。
4.1.3企業(yè)可根據(jù)GB/T19001、GB/T24001、GB/T45001建立并運行相應(yīng)質(zhì)量、環(huán)境
和職業(yè)健康安全，鼓勵企業(yè)根據(jù)自身運營情況建立更高水平的相關(guān)管理體系。
4.1.4產(chǎn)品應(yīng)為量產(chǎn)產(chǎn)品，車用燃料電池電堆領(lǐng)跑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)滿足國家強制性標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)規(guī)定
的要求。
4.2評價指標(biāo)分類
4.2.1車用燃料電池電堆質(zhì)量分級及“領(lǐng)跑者”評價指標(biāo)體系包括基礎(chǔ)指標(biāo)、核心指標(biāo)和創(chuàng)
新性指標(biāo)。
4.2.2基礎(chǔ)指標(biāo)包括：氫氣泄漏量、竄氣試驗、絕緣電阻、防水防塵。
4.2.3核心指標(biāo)包括：質(zhì)量比功率、體積比功率、性能@0.65V、低溫冷起動能力、壽命衰減
率；核心指標(biāo)分為三個等級，包括先進(jìn)水平，相當(dāng)于企標(biāo)排行榜中5星級水平；平均水平，
相當(dāng)于企標(biāo)排行榜中4星級水平；基準(zhǔn)水平，相當(dāng)于企標(biāo)排行榜中3星級水平。
4.2.4創(chuàng)新性指標(biāo)為沖擊和振動特性、電堆效率，劃分成平均水平和先進(jìn)水平兩個等級，其
中先進(jìn)水平相當(dāng)于企標(biāo)排行榜中的5星級水平，平均水平相當(dāng)于企標(biāo)排行榜中4星級水平；
鼓勵根據(jù)條件成熟情況適時增加與產(chǎn)品性能和消費者關(guān)注的相關(guān)創(chuàng)新性指標(biāo)。
4.3評價指標(biāo)體系
4.3.1車用燃料電池電堆“領(lǐng)跑者”標(biāo)準(zhǔn)評價指標(biāo)體系見表1。
表1車用燃料電池電堆評價指標(biāo)體系
序指標(biāo)指標(biāo)水平分級判定依據(jù)/
評價指標(biāo)指標(biāo)來源
號類型先進(jìn)水平平均水平基準(zhǔn)水平方法
GB/T
1氫氣泄漏量符合標(biāo)準(zhǔn)要求GB/T20042.2
20042.2
竄GB/T
2燃料腔向氧化劑腔GB/T20042.2GB/T20042.2
氣20042.2
基礎(chǔ)試
燃料腔和氧化劑腔GB/T
3指標(biāo)驗GB/T20042.2GB/T20042.2
向冷卻劑腔20042.2
GB/TGB/T
4絕緣強度符合標(biāo)準(zhǔn)要求
36288-201836288-2018
GB/TGB/T
5防水防塵等級≥IP55
4208-20174208-2017
2.5kW/kg2.0kW/kg＜
MPs≥
6質(zhì)量比功率本文件＜MPs≤MPs≤附錄A
3.0kW/kg
3.0kW/kg2.5kW/kg
4.0kW/L＜3.0kW/L＜
MPV≥
7體積比功率本文件MPV≤MPV≤附錄A
5.0kW/L
5.0kW/L4.0kW/L
單節(jié)巡檢電壓ΔV≤10mV＜Δ15mV＜ΔV
8本文件附錄A
性能偏差10mVV≤15mV≤20mV
@0.61.80A/cm21.50A/cm2＜
MD≥2.30
95V電流密度本文件＜MD≤MD≤1.80附錄B
A/cm2
2.00A/cm2A/cm2
核心
自啟動至50%額60s＜t≤120s＜t≤
10指標(biāo)本文件t＜60s附錄C
定功率時間90s150s
0.80kW/g1.20kW/g＜
低溫W≤
11單位功率耗氫量本文件＜W≤W≤附錄C
冷啟0.80kW/g
1.20kW/g1.50kW/g
動
5min＜t≤10min＜t≤
12@-3吹掃時間本文件t＜5min附錄C
10min15min
0℃
0.30kWh＜0.50kWh＜
W≤
13吹掃能耗本文件W≤W≤附錄C
0.30kWh
0.50kWh0.70kWh
壽命衰減率@額定功率GB/T8%＜A≤12%＜A≤GB/T
14A≤8%
下的電壓衰減率38914-202012%15%38914-2020
評分≥8070分≤評60分≤評分
15沖擊和振動特性本文件附錄D
分分＜80分＜70分
創(chuàng)新
64%＜?≤60%＜?≤
16性指最高效率本文件?≥68%附錄E
電堆68%64%
標(biāo)
效率53%＜?≤50%＜?≤
17額定效率本文件?≥55%附錄E
55%53%
5評價方法及等級劃分
評價結(jié)果劃分為一級、二級和三級，各等級所對應(yīng)的劃分依據(jù)見表2。達(dá)到三級要求及
以上的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并按照有關(guān)要求進(jìn)行自我聲明公開后均可進(jìn)入車用燃料電池電堆企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
排行榜。達(dá)到一級要求的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，且按照有關(guān)要求進(jìn)行自我聲明公開后，其標(biāo)準(zhǔn)和符合標(biāo)
準(zhǔn)的產(chǎn)品或服務(wù)可以直接進(jìn)入車用燃料電池電堆企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“領(lǐng)跑者”候選名單。
表2指標(biāo)評價要求及等級劃分
評價等級滿足條件
核心指標(biāo)至少項達(dá)到創(chuàng)新性指標(biāo)至少項達(dá)到先進(jìn)水平要
一級應(yīng)同時滿足基本要求基礎(chǔ)指標(biāo)要求72
先進(jìn)水平要求求
核心指標(biāo)至少項達(dá)到創(chuàng)新性指標(biāo)至少項達(dá)到平均水平以
二級應(yīng)同時滿足基本要求基礎(chǔ)指標(biāo)要求62
平均水平以上要求上要求
核心指標(biāo)至少項達(dá)到
三級應(yīng)同時滿足基本要求基礎(chǔ)指標(biāo)要求5——
基準(zhǔn)水平以上要求
附錄A
（規(guī)范性）
質(zhì)量比功率和體積比功率試驗方法
A.1試驗條件要求
燃料電池電堆在額定功率下穩(wěn)定運行，節(jié)電壓波動小于5%。
A.2試驗方法
A.2.1燃料電池電堆額定功率測試方法
試驗方法應(yīng)滿足以下要求：
a）將燃料電池電堆按照產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量規(guī)定的正常運行條件下運行，使其達(dá)到熱機狀態(tài)，
試驗過程應(yīng)自動進(jìn)行；
b）熱機過程結(jié)束后，回到怠速狀態(tài)運行10s；
c）測試平臺按照產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量規(guī)定的加載方法對電堆進(jìn)行加載，加載到制造商規(guī)定的
電堆額定功率后持續(xù)穩(wěn)定運行60min，在穩(wěn)定運行60min內(nèi)，其單電池平均電壓應(yīng)不低于0.65
V，計算方式為60min燃料電池電堆的平均電壓/單電池節(jié)數(shù)，輸出功率應(yīng)始終處于60min平
均功率的97%~103%之間，采樣頻率應(yīng)不低于5Hz；
d）以燃料電池電堆輸出的60min運行功率的平均值作為燃料電池電堆的額定功率測
量值Ps（以kW為單位），額定功率測量值小數(shù)點取后2位有效數(shù)字（采用四舍五入的方法）。
注1：單電池節(jié)數(shù)采用雙極板數(shù)減1的方式計算，包括空電池。
A.2.2燃料電池電堆質(zhì)量測試方法
a）測量燃料電池電堆的質(zhì)量要求：包括組成燃料電池電堆所必須的端板、絕緣板、集
流板、控制系統(tǒng)、閥件、管路、線束、接頭和框架等。
b）燃料電池電堆進(jìn)行質(zhì)量測試時，應(yīng)以三次測量的平均值作為燃料電池電堆的質(zhì)量
（m）測量值，單位為千克（kg），并保留兩位有效數(shù)字。3次測量數(shù)值的偏差不能超過稱
重衡器精度的0.5%FS，否則測量無效。
A.2.3燃料電池電堆體積測試方法
采用幾何測試方法，測量燃料電池電堆體積。燃料電池電堆體積測量示意圖如圖1所示，
根據(jù)公式（3）計算：
6
Vs=w×(l×h-SA)/10（A.1）
式中：
Vs——燃料電池電堆體積，單位為升（L）；
w——兩個端板之間的寬度，單位為毫米（mm）；
l——雙極板外廓長度，單位為毫米（mm）；
h——雙極板外廓寬度，單位為毫米（mm）；
SA——不小于雙極板外輪廓面積4%的連續(xù)空白區(qū)域面積之和，單位為平方毫米（mm2）。
注：寬度w不包括端板、絕緣板、集流板，但應(yīng)包括所有極板。
圖A.1燃料電池電堆體積測量示意圖
雙極板長度應(yīng)測量燃料電池電堆雙極板長度方向的最遠(yuǎn)外廓尺寸，單位為mm；雙極板
高度應(yīng)測量燃料電池電堆高度方向的最遠(yuǎn)外廓尺寸，單位為mm，以三次測量的平均值為準(zhǔn)。
圖2列舉了可能的測量場景，其他測量場景應(yīng)參考執(zhí)行。
圖A.2燃料電池電堆長寬測量示意圖
其中，對于連續(xù)空白區(qū)域面積不小于雙極板外輪廓面積（l×h）×4%的部分SA，計算
雙極板面積時應(yīng)去除該部分面積（氫氣、空氣、水路通道除外）。
A.3計算方法
A.3.1燃料電堆額定功率
如果燃料電池電堆的電壓和電流直接測量得到，則燃料電池電堆功率按下式計算：
Ps=Us×Is/1000（A.2）
式中：
Ps——燃料電池電堆功率，單位為千瓦（kW）；
Us——燃料電池電堆電壓，單位為伏特（V）；
Is——燃料電池電堆電流，單位為安培（A）
A.3.2燃料電堆質(zhì)量比功率
燃料電池電堆質(zhì)量比功率密度按照下式計算：
MPs=Ps/m（A.3）
式中：
MPs——燃料電池電堆質(zhì)量功率密度，單位為千瓦每千克（kW/kg）；
Ps——燃料電池電堆額定功率，單位為千瓦（kW）；
m——燃料電池電堆質(zhì)量，單位為千克（kg）。
A.3.3燃料電堆體積比功率
燃料電池電堆體積比功率密度按照下式計算：
VSPs=Ps/Vs（A.4）
式中：
VSPs——燃料電池電堆體積功率密度，單位為千瓦每升（kW/L）；
VSPStack=PFCE/VStack
Ps——燃料電池電堆額定功率，單位為千瓦（kW）；
Vs——燃料電池電堆體積，單位為升（L）。
附錄B
（規(guī)范性）
燃料電池電堆性能試驗方法
B.1試驗方法
試驗方法應(yīng)滿足以下要求：
a）采用恒定氣體化學(xué)計量比測試燃料電池電堆的I-V特性；
b）加載電流從0到Imax之間以合適的間隔變化獲得電池的I-V曲線；
c）在電流由0降載到制造商規(guī)定的最低電流Imin時，可以采用制造商規(guī)定的一個恒定最
低流量以避免這種電壓不穩(wěn)定的狀態(tài)；
d）在電流由Imin到Imax范圍時，燃料和氧化劑的化學(xué)計量比保持恒定，二者的流量將
隨電流變化而自然改變；
e）電流在0到Imax之間設(shè)置合適的間隔變化，推薦0到Imin的電流密度間隔10mA/cm2，
Imin到Imax的電流密度間隔為100mA/cm2；
f）對于每個電流值，電壓波動范圍應(yīng)在98%~102%之間，穩(wěn)定運行時間不少于2min。
B.2試驗過程中測量記錄的數(shù)據(jù)
記錄燃料電池電堆電流電壓隨時間的變化值，計算燃料電池電堆各電流點的功率密度。
附錄C
（規(guī)范性）
低溫冷啟動試驗方法
C.1試驗條件要求
a）按照GB/T31035-2014《質(zhì)子交換膜燃料電池電堆低溫特性試驗方法》中8.4.3節(jié)的
規(guī)定，對燃料電池堆進(jìn)行低溫冷啟動試驗；
b）將環(huán)境艙的溫度設(shè)置到規(guī)定的溫度值，環(huán)境艙的溫度應(yīng)控制在設(shè)定溫度的±2℃內(nèi)，
環(huán)境艙溫度達(dá)到規(guī)定溫度以后開始計時，浸機12h以上。
C.2計算方法
C.2.1輔助電能輸入
在燃料電池電堆低溫啟動時所消耗的電能，單位為千瓦時（kWh）。計算公式為：
（）
?0C.1
????
式中：????=3600
U——外加電壓，單位為伏（V）；
I——外加電流，單位為安（A）；
t——時間，單位為秒（s）；
t0——燃料電池電堆從靜置狀態(tài)啟動達(dá)到額定工作點時的啟動時間，單位為秒（s）。
C.2.2輔助熱能輸入
在燃料電池電堆低溫啟動時所消耗的熱能，單位為千瓦時（kWh）。計算公式為：
（）
??0C.2
?????
式中：????=3600
Qin——輸入的熱流量，單位為焦[耳]每秒（J/s）；
t——時間，單位為秒（s）。
C.2.3吹掃能耗
燃料電池電堆在關(guān)機時的吹掃能耗，單位為千瓦時（kWh）。計算公式為：
（C.3）
?1
式中：W?=