《燃料電池電動(dòng)汽車 熱平衡能力 試驗(yàn)方法》編制說明

《燃料電池電動(dòng)汽車熱平衡能力試驗(yàn)方法》編制說明

一、工作簡況

1.1任務(wù)來源

《燃料電池電動(dòng)汽車熱平衡能力試驗(yàn)方法》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)是由中國汽車工程學(xué)會(huì)批

準(zhǔn)立項(xiàng)。文件號(hào)中汽學(xué)標(biāo)【2022】044號(hào)，任務(wù)號(hào)為2022-15：。本標(biāo)準(zhǔn)由中國汽

車工程學(xué)會(huì)汽車測(cè)試技術(shù)分會(huì)提出，中汽研汽車檢驗(yàn)中心（天津）有限公司、中國

第一汽車集團(tuán)有限公司、重慶長安新能源汽車有限公司、重慶大學(xué)、濰柴動(dòng)力股份

有限公司、東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司、中通客車股份有限公司、鄭州宇通客車股份有

限公司、北汽福田汽車股份有限公司、廣汽研究院等單位起草。

1.2編制背景與目標(biāo)

目前，燃料電池汽車技術(shù)日益成熟，我國已正式進(jìn)入燃料電池汽車商業(yè)化示范

運(yùn)營階段。在燃料電池汽車產(chǎn)品研發(fā)過程中，針對(duì)其熱管理系統(tǒng)在多種極限工況下

的性能表現(xiàn)展開測(cè)評(píng)分析對(duì)提升其環(huán)境適應(yīng)性具有十分重要的意義。然而，現(xiàn)有的

標(biāo)準(zhǔn)體系尚不能支持相關(guān)的研究工作，未能覆蓋到燃料電池汽車整車熱平衡能力測(cè)

試領(lǐng)域。因此，為了進(jìn)一步提高燃料電池汽車整車適應(yīng)性能，促進(jìn)我國燃料電池汽

車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，起草本標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。本標(biāo)準(zhǔn)致力于提供燃料電池汽車整車熱平衡能力的

測(cè)試方法，以促進(jìn)整車熱平衡技術(shù)水平的提高。

1.3主要工作過程

本標(biāo)準(zhǔn)于2021年4月開始標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)；2021年8月至2023年8月進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)

相關(guān)的試驗(yàn)操作工作；2022年1月至3月進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)編寫工作；2022年4月完成

了標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)工作；2022年6月對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修改和討論；2023年6月在起草組內(nèi)

進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)初步意見征集。預(yù)計(jì)2023年12月底前完成標(biāo)準(zhǔn)的公布工作。

2022年6月，以線上方式召開了《燃料電池電動(dòng)汽車熱平衡能力試驗(yàn)方法》

的標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)會(huì)，會(huì)上宣布了起草工作組的正式成立，由中汽研汽車檢驗(yàn)中心（天

津）有限公司對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)來源、技術(shù)內(nèi)容和編制說明做了簡要介紹。各起草人

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行逐字逐句的討論，形成了初步意見匯總，其中大部分意見被予以采

納和接受。例如：針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的試驗(yàn)溫度工況，經(jīng)過會(huì)上討論由初始的38℃提高

至40℃及以上，以給出更為嚴(yán)苛的試驗(yàn)工況，得到了參會(huì)單位的一致認(rèn)定。

1

2021年8月、2023年6月至8月，起草組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)方法展開了一系列的驗(yàn)證工

作，完成包括現(xiàn)代NEXO、紅旗H5、宇通城市客車和福田城市客車在內(nèi)的共計(jì)5款

燃料電池汽車的熱平衡能力試驗(yàn)工作，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中提出的燃料電池功率最大工況、高

速工況、低速爬坡、高速爬坡工況等開展了驗(yàn)證，得到了大量的車輛熱平衡試驗(yàn)數(shù)

據(jù)，有效地支撐了標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證工作。

2023年9月，形成征求意見稿并完成組內(nèi)征求意見，召開標(biāo)準(zhǔn)第二次研討

會(huì)，起草組根據(jù)反饋意見進(jìn)行修改后形成標(biāo)準(zhǔn)送審稿。

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)外汽車熱管理試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，參考了GB/T

12542-2020《汽車熱平衡能力道路試驗(yàn)方法》、GB/T12534《汽車道路試驗(yàn)方法通

則》、GB/T3730.2《道路車輛質(zhì)量詞匯和代碼》、GB/T38146.1-2019《中國汽

車行駛工況第1部分：輕型車》、GB/T38146.2-2019《中國汽車行駛工況第1部

分：重型商用車輛》以及GB/T24584《燃料電池電動(dòng)汽車術(shù)語》。本標(biāo)準(zhǔn)通過對(duì)燃

料電池汽車熱管理系統(tǒng)不同關(guān)鍵部件溫度測(cè)點(diǎn)展開測(cè)試其在最大功率工況、高速工

況、高速爬坡工況和低速爬坡工況的測(cè)試方法做出詳細(xì)規(guī)定，以確保準(zhǔn)確測(cè)評(píng)燃料

電池整車熱平衡性能。

2.1.1通用性原則

本標(biāo)準(zhǔn)適用于裝有燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的M、N類汽車在室內(nèi)進(jìn)行熱平衡能力試驗(yàn)，

在道路上進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)可參照?qǐng)?zhí)行。

2.1.2指導(dǎo)性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的熱平衡能力試驗(yàn)方法能為燃料電池汽車試驗(yàn)室環(huán)境下溫度表現(xiàn)測(cè)

定提供指導(dǎo)作用。目前GB/T12542-2020《汽車熱平衡能力道路試驗(yàn)方法》中尚無

燃料電池汽車熱平衡能力測(cè)試方法，且其主要用于道路試驗(yàn)測(cè)定，本標(biāo)準(zhǔn)提出的方

法可補(bǔ)充該方面空白。

2.1.3協(xié)調(diào)性原則

本標(biāo)準(zhǔn)提出的方法與目前國家標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)方法協(xié)調(diào)統(tǒng)一，互相補(bǔ)充。對(duì)針對(duì)燃

料電池汽車為測(cè)試對(duì)象的熱平衡試驗(yàn)給出高效、便捷的測(cè)試方法。

2.1.4兼容性原則

2

本標(biāo)準(zhǔn)提出的熱平衡能力測(cè)試方法充分考慮了M和N類汽車結(jié)構(gòu)以及使用工況

的不同，具備普遍適用性。

2.2標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)共分為8章，規(guī)定了燃料電池汽車進(jìn)行熱平衡能力試驗(yàn)的試驗(yàn)方法和要

求。內(nèi)容包括范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、試驗(yàn)條件和試驗(yàn)要求、試驗(yàn)準(zhǔn)

備、試驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)處理及試驗(yàn)報(bào)告。

2.3關(guān)鍵技術(shù)問題說明

本標(biāo)準(zhǔn)提出的方法針對(duì)燃料電池汽車熱管理系統(tǒng)開展其關(guān)鍵溫度點(diǎn)位測(cè)量，通

過測(cè)定其在不同極限環(huán)境下的溫度表現(xiàn)情況，判斷車輛的熱平衡能力，從而得出該

車輛在不同使用工況下的許可使用溫度。

為了驗(yàn)證該標(biāo)準(zhǔn)方法的合理性和可操作性，起草組對(duì)現(xiàn)代NEXO燃料電池乘用

車展開在40℃環(huán)境下熱平衡能力試驗(yàn)測(cè)評(píng)。下圖是該車輛在高速工況、高速爬坡工

況和中國工況下的關(guān)鍵性能部件的溫控表現(xiàn)：

（a）

（b）

3

（c）

圖1現(xiàn)代NEXO燃料電池汽車不同工況下的熱平衡能力測(cè)試結(jié)果：（a）為高速工

況，（b）為高速爬坡工況，（c）為中國工況CLTC-P.

從圖中能夠明確得到該車輛的不同部件包括：電堆進(jìn)出水溫度、水泵進(jìn)出水口、

電機(jī)控制器進(jìn)水口、冷凝器進(jìn)出口等在不同工況下的熱平衡溫度點(diǎn)、其達(dá)到熱平衡

狀態(tài)所用時(shí)間以及試驗(yàn)結(jié)束后的降溫表現(xiàn)，通過這些數(shù)據(jù)結(jié)果能夠給整車熱管理系

統(tǒng)設(shè)計(jì)提供較好的數(shù)據(jù)支撐。

2.4標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)

燃料電池汽車的熱平衡能力主要是指其在不同工況條件下所能達(dá)到的最高工作

溫度表現(xiàn)，是其在常規(guī)使用工況下的整車溫度邊界。本標(biāo)準(zhǔn)所提出的燃料電池電堆

最大輸出功率工況、高速行駛工況、高速爬坡工況、低速爬坡工況、城市工況和怠

速工況能夠覆蓋車輛常規(guī)使用條件下的極限邊界條件，通過與試驗(yàn)溫度工況規(guī)定相

結(jié)合，可以得出其多工況下的熱平衡能力。標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的測(cè)試溫度點(diǎn)位包括：電

堆進(jìn)出水溫度、散熱器進(jìn)出水溫度、水泵進(jìn)出水溫度、電機(jī)進(jìn)出水溫度等（詳見標(biāo)

準(zhǔn)正文表2）能夠涵蓋當(dāng)下燃料電池汽車不同車型熱管理系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件結(jié)構(gòu)，

對(duì)不同測(cè)溫點(diǎn)的具體測(cè)溫位置進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)定，從而使標(biāo)準(zhǔn)方法操作明晰。

2.5標(biāo)準(zhǔn)工作基礎(chǔ)

編寫組主要起草單位中汽研汽車檢驗(yàn)中心（天津）有限公司具備完整的整車產(chǎn)

品檢測(cè)能力。其中，包括標(biāo)準(zhǔn)中引用的GB/T12542-2020《汽車熱平衡能力道路試

驗(yàn)方法》檢測(cè)能力，積累了大量的傳統(tǒng)車輛熱平衡測(cè)試數(shù)據(jù)，其檢測(cè)過程和相關(guān)結(jié)

果得到了行業(yè)專家的認(rèn)可。標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)以來，項(xiàng)目組對(duì)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)展開對(duì)比分析，包

括GB/T12542《汽車熱平衡能力道路試驗(yàn)方法》、T/CSAE114-2019《汽車動(dòng)力總

成冷卻能力環(huán)境風(fēng)洞試驗(yàn)方法》、SAEJ3193《Fuelcellvehiclethermal

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management》和SAEJ3193《Batterythermalmanagement》等。通過前期開展

的不同類型燃料電池汽車熱平衡試驗(yàn)，積累了大量的數(shù)據(jù)并對(duì)方法進(jìn)行了驗(yàn)證。本

標(biāo)準(zhǔn)具有一定的先進(jìn)性、通用性、科學(xué)性和可操作性。

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析

起草組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)方法展開了一系列的驗(yàn)證工作，完成包括現(xiàn)代NEXO、紅旗H5、

宇通城市客車和福田城市客車在內(nèi)的共計(jì)5款燃料電池汽車的熱平衡能力試驗(yàn)工

作，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中提出的燃料電池功率最大工況、高速工況、低速爬坡、高速爬坡工況

等開展了驗(yàn)證，得到了大量的車輛熱平衡試驗(yàn)數(shù)據(jù)，有效地支撐了標(biāo)準(zhǔn)的驗(yàn)證工

作。其中，現(xiàn)代NEXO燃料電池汽車的試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果詳見2.3中的圖1，在40℃條

件下，該車輛熱管理系統(tǒng)不同部件能夠在不同工況下達(dá)到熱平衡狀態(tài)，例如：在車

輛高速爬坡階段，電堆散熱器平均溫度基本達(dá)到平衡，整體溫度變化不超過2℃；

在車輛高速爬坡階段，電堆進(jìn)出水溫度已基本達(dá)到平衡狀態(tài)，電堆進(jìn)出水存在一定

的溫差，約為3℃；在剛開始高速運(yùn)轉(zhuǎn)期間，電堆散熱器平均溫度急速下降，之后

基本維持穩(wěn)定，溫度變化不超過2℃，基本達(dá)到了熱平衡狀態(tài)。在車輛靜置后，電

堆散熱器平均溫度出現(xiàn)了上升現(xiàn)象后維持58℃上下不變；在中國工況條件下試驗(yàn)

期間，不同部件的溫度會(huì)隨著車速的變化表現(xiàn)出一定的變化，但整體平穩(wěn)。通過上

述測(cè)試結(jié)果可以得到該車輛不同工況下的熱管理系統(tǒng)控制能力，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)方法的測(cè)

試目的。

針對(duì)紅旗H5燃料電池汽車、宇通城市客車和福田城市客車等，起草組對(duì)其開

展了低速爬坡工況、高速爬坡工況和高速工況條件下的熱平衡試驗(yàn)驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果

出于保密要求不便公開：

通過對(duì)不同車輛車型展開標(biāo)準(zhǔn)方法的驗(yàn)證工作，對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行總結(jié)如下：

1）試驗(yàn)過程操作簡單、明晰，能夠準(zhǔn)確測(cè)試不同工況下的車輛熱平衡能力；

2）試驗(yàn)過程中充分考慮了涉氫安全情況，可以最大限度保證試驗(yàn)安全要求；

3）本標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了燃料電池汽車熱平衡試驗(yàn)工況和溫度測(cè)點(diǎn)，對(duì)后續(xù)數(shù)據(jù)

處理計(jì)算許用環(huán)境溫度也給出計(jì)算方法；

4）試驗(yàn)結(jié)果具有較高準(zhǔn)確性，可以滿足大部分燃料電池汽車的熱平衡能力測(cè)

試；

綜上所述，本標(biāo)準(zhǔn)提出的方法對(duì)于燃料電池汽車熱平衡能力測(cè)試具有良好的適

用性，可以補(bǔ)充現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)方法在該領(lǐng)域的缺失。

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四、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況

本標(biāo)準(zhǔn)涉及到“燃料電池汽車熱平衡測(cè)試評(píng)價(jià)方法”這一專利，目前該專利處

于實(shí)質(zhì)性審查狀態(tài)，專利申請(qǐng)?zhí)枮椋?021106832073，專利申請(qǐng)人為中國汽車技術(shù)

研究中心有限公司和中汽研汽車檢驗(yàn)中心（天津）有限公司。標(biāo)準(zhǔn)涉及專利的內(nèi)容

主要為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)工況和溫度測(cè)點(diǎn)以及測(cè)試步驟。該專利為主要起草單位中汽研汽車

檢驗(yàn)中心（天津）有限公司提出，可直接采用專利與標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)內(nèi)容的相關(guān)性。

五、預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益、對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用的情況

本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布，實(shí)現(xiàn)了燃料電池汽車在不同工況下的熱平衡能力測(cè)評(píng)，彌補(bǔ)了

傳統(tǒng)汽車熱平衡標(biāo)準(zhǔn)體系中在該方面的缺失，對(duì)提升燃料電池汽車技術(shù)水平，促進(jìn)

燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)步具有一定的推動(dòng)作用。

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

指標(biāo)對(duì)比分析或與測(cè)試的國外樣品、樣機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比情況

尚無。