附件《燃料电池电动汽车低温冷起动性能试验方法》 编制说明

燃料电池电动汽车低温冷起动试验方法编制说明一、工作简况1.1 任务来源燃料电池电动汽车低温冷起动试验方法团体标准是由中国汽车工程学会批准立项。项目任务编号为：2018-12。本标准由中国汽车工程学会汽车测试技术分会提出，中国汽车技术研究中心有限公司、同济大学、广州汽车集团股份有限公司联合起草。1.2编制背景与目标燃料电池电动汽车以氢气为主要能量来源，其核心系统燃料电池发动机的工作原理是氢气和氧气发生反应生成电、水、热。反应生成的水需要及时排出电堆，同时电堆工作需要保持一定的湿度；但当燃料电池汽车在零下的低温环境下存放时，电堆内部的液态水会结冰，阻碍气液传输，甚至破坏内部微观结构，导致无法正常起动。整车需要热管理系统、起动控制策略、辅助方法等来保证燃料电池发动机能够在整车条件下进行低温冷起动。燃料电池汽车独有的技术方案与其它类型车辆差别较大，导致多项测评技术的不同，其中包括整车低温冷起动性能的测评。可以说燃料电池汽车的低温冷起动测试跟传统汽车相比，其测试装备不同、试验方法不同、评价方法不同。目前，国内外还没有关于燃料电池汽车整车低温冷起动的直接相关标准，尚处缺失状态。其它类型车辆或FCV系统的标准现状如下：现有GB/T 12535-2007 汽车起动性能试验方法、GB/T 28382-2012 纯电动乘用车技术条件、GB/T 24554-2009 燃料电池发动机性能试验方法（修订中）。国外有SAE J1635 SAE Cold Start and Drivability Procedure 、IEC-05 62282-3-200-2015 Fuel cell technologies - Part 3-200 Stationary fuel cell power systems - Performance test methods。这些标准部分是针对传统汽车的，部分是针对燃料电池发动机的，暂不能满足燃料电池汽车的低温冷起动测试需求。针对这种现状有必要对燃料电池电动汽车低温冷起动试验方法进行研究，形成适用国内燃料电池汽车的标准规范。1.3主要工作过程本标准于2017年10月开始标准调研；2017年12月到2018年9月份进行了标准相关的试验操作工作；2018年7月24日正式立项；2018年7月至2019年3月进行了标准编写工作。2018年6月29日在昆明召开了标准立项审查会，会议上由中国汽车技术研究中心有限公司对本标准的立项背景、内容、编制说明等进行了简要介绍。2018年8月29日在上海召开了讨论会，会议上中国汽车技术研究中心有限公司对标准的测试工况及标准内容框架进行了介绍，广州汽车集团股份有限公司、同济大学针对标准的测试工况进行了讨论。2018年11月13日在武汉召开了讨论会，针对这一阶段的试验验证成果进行了讨论，中国汽车技术研究中心有限公司、广州汽车集团股份有限公司和同济大学对标准的测试细节及试验验证结果进行了充分的讨论和交流，初步完成了标准草案的制定。2019年3月20日，中汽中心内部组织专题讨论会，对该标准进行了进一步完善。二、标准编制原则和主要内容2.1标准制定原则在充分总结和比较了国内外燃料电池汽车低温冷起动情况的基础上，对不同包括加热、吹扫、保温在内的启动策略进行了技术分析，参考了GB/T 12535-2007 汽车起动性能试验方法、GB/T 28382-2012 纯电动乘用车 技术条件、GB/T 24554-2009 燃料电池发动机性能试验方法（修订中）。以及国外的SAE J1635 SAE Cold Start and Drivability Procedure 、IEC-05 62282-3-200-2015 Fuel cell technologies - Part 3-200 Stationary fuel cell power systems - Performance test methods。对本标准中有关内容进行了初步编写。本标准对浸车时间、燃料电池汽车低温冷起动状态判断、车辆状态、测试参数、判断指标、测试设备，以及具体测试步骤等方面做了较明确的规定，并通过对不同类型燃料电池电动汽车的技术状况对标准的内容进行了调整及验证，以确保测试的准确性和一致性。2.1.1通用性原则本标准提出的燃料电池电动汽车低温冷起动方法适用于任何以压缩氢气的燃料电池电动汽车，对不同压力等级、不同动力混合方式、不同控制策略具有同等适用性，通用性高。2.1.2指导性原则本标准提出的方法能为国内燃料电池汽车的低温冷起动性能测试提供指导作用。克服了传统汽车低温起动试验方法的不适用性，对冷起动过程的能量消耗及氢安全性等测试方法进行了规定，用以引导先进低温冷起动方法的研发。2.1.3协调性原则由于燃料电池汽车的动力源等方面的特殊性，目前国内外还缺乏此类标准的测试方法，本标准提出的方法与目前使用的国家标准中的方法协调统一、互不交叉。是一种新标准。2.1.4兼容性原则本标准提出的试验方法充分考虑了不同类型燃料电池汽车的使用环境要求和不同构型及起动策略，具有普遍适用性。2.2 标准主要技术内容本标准共分为4章，规定了燃料电池电动汽车低温冷起动的试验方法。内容包括范围、规范性引用文件、术语和定义、具体试验方法、判定依据等主要内容。2.3关键技术问题说明本标准提出的方法首先是车辆在低温环境下的浸车。浸车就是要求燃料电池汽车的温度达到与环境温度一致，以反映汽车在实际的低温环境下长时间停放后的汽车内部温度情况。同时对在低温环境中采取保温、加热等耗能措施的汽车，采取了具体能耗测试，以评价其保温加热所消耗的能量，保证测试的科学性和先进性。对采取低温吹扫策略防止水结冰的汽车，要监控其排氢造成的环境空气中的氢气浓度，以保证浸车时的氢气安全性。本标准中提出的燃料电池汽车低温冷起动性能试验方法，是针对安装在整车上的燃料电池动力系统进行的，并规定了燃料电池堆以一定功率输出和一定维持时间。要求燃料电池堆的输出功率达到制造商规定值后继续测量10 min，如果保持输出功率不低于规定值，则认为车辆起动成功。同时自起动上电操作起，连续测量并记录燃料电池堆的输出功率、动力电池功率、尾排处氢气浓度；这些测量为了监控发动机在启动过程中相关部件的工作情况。同时对一次起动不成功的情况进行了规定：如果车辆在起动过程中出现故障或燃料电池发动机自动停机，则起动失败，需要重新进行试验。2.4标准主要内容的论据低温（0以下）浸车时间12h以上指标的提出，是经过了与多家燃料电池汽车企业充分调研的结果。12h以上的浸车时间，才有可能使燃料电池汽车达到充分的浸车状态，也是为了能更加严苛的验证车辆的冷起动性能。本标准的试验步骤方面充分参考了GB/T 24554燃料电池发动机 性能试验方法的修订稿，符合现行标准的修订思路。2.5标准工作基础编写组主要起草单位中国汽车技术研究中心有限公司（以下简称“中汽中心”）具备完整的汽车产品检测能力。在燃料电池电动汽车的整车及系统部件测试方面积累了大量的经验和测试数据。由于国内尚无燃料电池电动汽车低温冷起动方面的试验方法标准，自项目开展以来，中汽中心在国内外标准和技术文献研究上方面做了大量工作，建设了大型低温涉氢整车环境舱、开发了相关测试设备、初步制定测试规程，并进行了国内首次低温冷起动实车测试，初步检验了相关设备和测试方法的可行性。本标准提出的燃料电池电动汽车低温冷起动试验方法具有一定的先进性、通用性、科学性和可操作性。三、主要试验（或验证）情况分析1) 试验过程简单，无复杂难行的操作。2) 试验所涉设备皆为涉氢设备，设有氢气浓度报警及通风装置，整个试验过程安全可靠，充分保证了试验人员和设备、车辆的安全；3) 方法适应面广，对于各种类型的燃料电池汽车的浸车能耗、安全性、燃料电池汽车的冷起动性能进行全方位的评估。综上所述，本标准提出的方法对当前燃料电池电动汽车低温冷起动测试具有良好的适用性。四、标准中涉及专利的情况尚无。五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用的情况燃料电池汽车技术的快速发展使得燃料电池汽车产品开始进入产品化阶段。国外已有丰田、本田、现代等推出了整车产品，国内上汽大通、上汽乘用车、宇通、北汽福田、佛山飞驰、东风特汽也都推出了自己的整车产品，产品的快速发展推动了标准需求。但由于燃料电池汽车的氢气排放安全的特殊性，目前国内外还缺乏此类标准的测试方法。通过标准形成，规范整车产品性能，解决目前无此类标准可依的情况，服务燃料电池汽车行业的健康发展。六、采用国际标准和国外先进标准情况，与国际、国外同类标准水平的对比情况，国内外关键指标对比分析或与测试的国外样品、样机的相关数据对比情况6.1 采用国际标准和国外先进标准情况未采用，国际上还没有此类标准，因此也不存在采用情况。6.2 国内外测试样车相关数据对比情况目前已对五辆FCV进行了低温冷起动试验，国内产品的该项性能仍然有较大提升空间，此处不做具体分析对比。七、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性本标准属于团体标准，与现行法律、法规、规章和政策以及有关基础和相关标准不矛盾。待相关国家标准发布后，建议停止本项标准的使用。八、重大分歧意见的处理经过和依据尚无。九、标准性质的建议说明本标准为中国标准化协会标准，属于团体标准,供协会会员和社会自愿使用。十、贯彻标准的要求和措施建议本标准为首次发布。十一、废止现行相关标准的建议本标准为新起草的团体标准，无废止现行标准。十二、其他应予说明的事项无。标准起草工作组2019年3月5