《商用車燃料電池耐久試驗工況提取和擬合方法》編制說明

1.任務來源，起草單位，協(xié)作單位，主要起草人

1.1任務來源

濰柴動力股份有限公司已建成燃料電池整車、燃料電池系統(tǒng)、電堆、單電池等綜

合性測試平臺，同時具備萬套級的燃料電池模組、電堆和雙極板產能，在行業(yè)中屬于

重要的燃料電池廠商。但在燃料電池耐久及可靠性測評過程中發(fā)現(xiàn)缺少科學統(tǒng)一的標

準，為了讓燃料電池產品在推向市場前對產品的耐久性及可靠性有全方位的測試評價，

且以解決行業(yè)內沒有統(tǒng)一的燃料電池車輛用耐久試驗工況提取和擬合方法為宗旨，通

過一系列針對燃料電池耐久測評特征的提取和擬合制定出耐久試驗工況分析調研，提

出了本標準的新方法，并向中國交通運輸協(xié)會提交團體標準《商用車燃料電池耐久試

驗工況提取和擬合方法》立項申請，通過了中國交通運輸協(xié)會標準化技術委員會組織

的評審，2021年12月17日在中國交通運輸協(xié)會官方網站下發(fā)立項通知。

1.2起草單位、協(xié)作單位及主要起草人

本標準主要由濰柴動力股份有限公司起草，山東國創(chuàng)燃料電池技術創(chuàng)新中心有限

公司、中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司、濰柴巴拉德氫能科技有限公司、同濟

大學、上海捷氫科技有限公司、上海重塑科技有限公司等單位協(xié)作起草。

主要起草人如下：

序號姓名單位職務/職稱分工

1王欽普濰柴動力股份有限公司濰柴科學家/研究員級高工組長

山東國創(chuàng)燃料電池技術創(chuàng)新中

2潘鳳文首席科學家/正高級工程師副組長

心有限公司

3李明陽濰柴動力股份有限公司工程師成員

中汽研汽車檢驗中心（天津）有

4郭婷博士/副研究員成員

限公司

山東國創(chuàng)燃料電池技術創(chuàng)新中

5王彥波博士/高級工程師成員

心有限公司

山東國創(chuàng)燃料電池技術創(chuàng)新中

6趙小軍博士/高級工程師成員

心有限公司

7朱曉春濰柴巴拉德氫能科技有限公司高級工程師成員

8陳沛上海捷氫科技有限公司高級工程師成員

9翟雙上海重塑科技有限公司首席專家工程師成員

10李冰同濟大學教授/博士生導師成員

2.制定標準的必要性和意義

燃料電池車輛應用場景的不同，電堆或發(fā)動機變載條件不同，壽命周期內操作方

式存在明顯差異，若采用通用工況不能真正反映出某車型匹配的電堆或發(fā)動機的耐久

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性能和壽命，為滿足具體車型的耐久性測試和壽命預測等對耐久試驗工況的需求，亟

需制定統(tǒng)一、規(guī)范的燃料電池車用耐久試驗工況的制定方法、標準。針對具體車型應

用的耐久試驗工況和燃料電池的輸出特性，通過科學合理地提取和擬合方法，并規(guī)范

統(tǒng)一化，更加客觀地、真實地反映出該車型所匹配的電堆和發(fā)動機耐久性和可靠性，

同時為市場化的對比提供了統(tǒng)一標準，有助于推動行業(yè)健康發(fā)展。《商用車燃料電池

耐久試驗工況提取和擬合方法》標準的制定，可為企業(yè)規(guī)范化、統(tǒng)一開展燃料電池電

堆、發(fā)動機可靠性、耐久性測試及壽命評價提供重要的技術指導意義。

3.主要工作過程

第1階段（2020.10-2021.05）：國內標準法規(guī)解讀與對比分析，研究分析燃料電

池耐久試驗工況的設計方法。

第2階段（2021.01-2021.10）：對商用車中各種車型的耐久試驗工況提取和擬合

方法研究，并按中國交通運輸協(xié)會項目計劃制定《商用車燃料電池耐久試驗工況提取

和擬合方法》團標草案；

第3階段（2021.08-2022.10）：設計用于驗證的牽引車、客車推薦耐久試驗工況；

第4階段（2022.05-2022.12）：開展電堆或系統(tǒng)樣本驗證，以充分證明該標準方

法的科學合理性。

4.制定標準的原則和依據(jù)，與現(xiàn)行法律、法規(guī)、標準的關系

4.1原則和依據(jù)

在充分總結和比較了國內外燃料電池耐久測試工況的標準和文獻、調研了國內外

對耐久測試方法的基礎上提出了科學合理的工況提取和擬合方法，本標準制定按

GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化化文件的結構和起草規(guī)則》標準

編制；按照但不限于GB/T38146.2-2019《中國汽車行駛工況第2部分：重型商用車

輛》中路譜要求進行提取和擬合。

4.2與現(xiàn)行法律、標準的關系

法律法規(guī)方面，本標準制定遵守現(xiàn)行法律法規(guī)。

標準方面，燃料電池發(fā)動機國家標準層面主要制定了GB/T38914-2020《車用質

子交換膜燃料電池堆使用壽命測試評價方法》，方法中提及了“參比工況譜”、“自

定義工況譜”。

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圖1歐盟EUHarmonisedTest動態(tài)載荷工況

現(xiàn)有的相關標準的問題及本標準的補充或優(yōu)化：

a）歐盟EUHarmonisedTest中提及應用于汽車領域的單電池組件耐久測試時，

基于NEDC行駛工況制定了動態(tài)載荷耐久試驗工況及耐久測評規(guī)范，但該耐久試驗

工況簡單地將“速度-時間”變載趨勢直接轉換為“電流-時間”，如圖1所示，造

成燃料電池功率特性、能量輸出、驅動阻力與速度的三次項關系等未被充分考慮在內。

圖2國標GB/T38914“參比工況譜”

b）國家標準層面制定了GB/T38914-2020《車用質子交換膜燃料電池堆使用壽命

測試評價方法》，方法中雖然提及了“參比工況譜”（怠速工況、穩(wěn)定工況、變載工

況、額定工況），如圖2所示，又提及了“自定義工況譜”，但僅提供了工況譜的啟

停、加載、減載次數(shù)及時間要求，且該工況是以加速測試的方式進行，不能直觀體現(xiàn)

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整車實際應用場景的變載特性。怠速和額定次數(shù)及時間等/未提出相關變載循環(huán)工況

的提取和擬合制定方法，本團體標準可以作為自定義工況譜的補充設計。

5.主要條款的說明，主要技術指標、參數(shù)、試驗驗證的論述

5.1術語、定義及參考文獻

燃料電池國家標準涉及的相關術語適應于本標準，標準中對怠速電流、額定電流、

峰值電流、工況循環(huán)等術語引用國標。

GB/T18386電動汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗方法

GB/T20042.1-2017質子交換膜燃料電池術語

GB/T24548-2009燃料電池電動汽車術語

GB/T24554燃料電池發(fā)動機性能試驗方法

GB/T27840重型商用車輛燃料消耗量測量方法

GB/T38146.2中國汽車行駛工況第2部分：重型商用車輛

GB/T38914車用質子交換膜燃料電池堆使用壽命測試評價方法

同時，參考了部分新能源車輛及動力系統(tǒng)的資料，IEC60027電氣技術用字母符

號作為基本規(guī)范性電氣符號使用，本標準中不作為特殊引用。

5.2工況的提取和擬合過程中的說明

從燃料電池目前發(fā)展階段來看，在商用車領域作為大規(guī)模試點應用燃料電池動力，

是發(fā)展燃料電池技術和產業(yè)的有利的切入點，本標準以商用車行駛工況為主線，制定

適合的燃料電池耐久試驗工況方法。

中國汽車行駛工況（或路譜）是指在中國交通環(huán)境下，描述特定車輛行駛特征的

時間-速度曲線，能夠代表車型的行駛特征，因此燃料電池的耐久試驗工況應在所匹

配車輛實際運行特征的基礎上，進行燃料電池的耐久性測試和使用壽命預測，更加貼

合商用的實際應用需求。本標準中商用車行駛工況以GB/T38146.2-2019、GB/T27840、

GB/T18386中推薦的行駛工況為主，其他針對應用場景和車型的工況也適用。如

CHTC（中國重型商用車輛行駛工況）相關的CHTC-B（中國客車行駛工況）和WTVC

（世界重型商用車輛瞬態(tài)循環(huán)）相關的C-WTVC（中國重型商用車輛瞬態(tài)循環(huán)）等；

從大量文獻資料中可知，不同行駛工況均有各自特點，因此使用和選取行駛工況可按

實際應用場景需求選擇，本標準不約束具體的商用車行駛工況。

目前，燃料電池車輛動力系統(tǒng)一般由燃料電池系統(tǒng)和動力電池（蓄電池）系統(tǒng)聯(lián)

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合驅動電動機的方式為車輛提供動力，在實際道路中燃料電池系統(tǒng)提供基本行駛功率

或維持動力電池SOC（荷電狀態(tài)）穩(wěn)定，但在加減速、坡度、高速等大負荷工況下

動力電池輔助驅動和能量回收，本標準提取的整車瞬態(tài)需求功率是基本行駛阻力功率，

涉及的阻力為空氣阻力和滾動阻力之和。

本標準根據(jù)車型、行駛工況（路譜）、車型阻力系數(shù)計算瞬態(tài)需求功率，如圖3

所示。結合燃料電池堆或發(fā)動機的特性，針對行駛工況（路譜）功率特性進行分析提

取，最終制定了燃料電池行業(yè)可用的耐久試驗工況。

圖3車型、阻力系數(shù)和行駛工況計算的瞬態(tài)功率

圖4分析各區(qū)段（加載階段、減載階段）擬合優(yōu)度

擬合優(yōu)度的要求：R2是指回歸曲線對觀測值的擬合程度。R2值越接近于1，說明

回歸曲線對觀測值的擬合程度越好。計算過程：實際值（即待擬合瞬態(tài)功率數(shù)據(jù)），

為yi的平均值；為擬合值：yi

y