燃料电池发动机性能试验方法(GB/T 24554-2009)
1 适用范围
本标准规定了燃料电池发动机启动特性、稳态特性、动态响应特性、气密性检测、绝缘电阻检测的试验方法。
本标准适用于车用质子交换膜燃料电池发动机。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 18384(所有部分)电动汽车安全要求
GB/T 24548 燃料电池电动汽车术语
GB/T 24549 燃料电池电动汽车安全要求
3 术语和定义
GB/T 24548确立的下列术语和定义适用于本标准。
3.1
冷态 冷态
燃料电池发动机内部的温度（冷却液出口温度）与环境温度相同。
3.2
热态 热态
燃料电池发动机的内部温度在正常工作温度范围内（正常工作温度由制造商规定）。
4 测试仪器的准确度要求
测试仪器的精度要求见表1。
5 考前准备
试验前按6.3准备燃料电池发动机，然后将燃料电池发动机密封12小时，贮存后不要对燃料电池发动机进行任何改动。
6 一般试验条件和试验要求
6.1 对燃料电池发动机的要求
燃料电池发动机应满足以下要求：
——燃料电池发动机的所有系统必须完整；
——燃料电池发动机必须有可靠的安全保障体系。
6.2 试验条件
测试方应提供以下测试条件：
——氢气高压气源，纯度满足使用要求；
——控制电源（如DC12V电源、DC24V电源等）；
——直流辅助电源等。
6.3 燃料电池发动机试验前状态规程
试验前燃料电池发动机的状态应满足以下要求：
——冷却液加注完成；
——燃料电池发动机通氢后即可工作。
6.4 一般试验要求
试验应按下列要求进行：
——在整个试验项目中，首先按7.9进行气密性试验，气密性不能满足要求时，试验终止，
——气密性试验完成后，按7.10（冷却泵运行）进行绝缘电阻预试验，若绝缘电阻值不符合GB/T 24549的要求，则终止本次试验。测试（此绝缘电阻值不作为最终的绝缘电阻测试结果）；
——完成7.3～7.8的所有性能试验项目后发动机功率测试方法，可按7.10进行绝缘电阻试验和质量侧试验；
——性能测试项目（7.3-7.8）可根据实际需要安排测试顺序；
——燃料电池发动机在试验过程中不允许补充冷却液和加湿水。
7 性能测试方法
7.1 冷却方式
燃料电池发动机（冷却液加注完成）在规定的温湿度条件下保温足够长的时间，保证燃料电池发动机内部温度与环境温度相同，静置时间为至少 12 小时。
7.2 热机法
按照厂家的使用规定，使燃料电池发动机工作在一定的功率下，同时监测燃料电池堆冷却液的出口温度。 一旦燃料电池组冷却剂的出口温度达到正常工作温度，则认为燃料电池发动机处于热态。
7.3 起动特性试验
7.3.1 冷启动特性测试
7.3.1.1 试验条件
燃料电池发动机在测试前处于冷态。 测试过程应自动进行，无需人工干预。
7.3.1.2 试验方法
冷启动特性试验按如下进行：
a) 按制造商规定的启动程序启动燃料电池发动机；
b) 燃料电池发动机启动后，继续怠速稳定运行10分钟。
7.3.1.3 试验过程中测量和记录的数据
测试中测得的数据：冷启动时间、燃料电池发动机系统电压。
7.3.2 热启动测试
7.3.2.1 试验条件
燃料电池发动机在试验前处于预热状态，试验过程应自动进行，无需人工干预。
7.3.2.2 试验方法
热启动试验应按如下方式进行：
a) 按制造商规定的启动程序启动燃料电池发动机；
b) 燃料电池发动机启动后，继续怠速稳定运行10分钟。
7.3.2.3 试验过程中测量和记录的数据
测试中测得的数据：热启动时间、燃料电池发动机系统电压。
7.4 额定功率试验
7.4.1 试验条件
试验前，燃料电池发动机状态为热机状态，试验过程应自动进行，无需人工干预。
7.4.2 试验方法
额定功率试验按如下方式进行：
a) 预热过程结束后，回到空闲状态，运行10s；
b) 试验平台按规定的加载方法加载，加载至额定功率后继续稳定运行60分钟。
7.4.3 试验过程中测量和记录的数据
测试中测得的数据：燃料电池发动机系统的电压和电流、氢气的消耗量、辅助系统的电压和电流。
7.5 峰值功率测试
7.5.1 试验条件
测试前燃料电池发动机的状态为热机状态。 测试过程应自动进行，无需人工干预。
7.5.2 试验方法
峰值功率测试进行如下：
a) 预热过程结束后，回到空闲状态，运行10s；
b) 试验平台按规定的加载方式加载。 加载到额定功率后，在该功率点稳定运行至少10分钟，然后按规定的加载方式加载到设定的峰值功率，并在设定的功率点继续稳定运行。 时间（根据产品技术要求确定），达到设定时间后，按厂家规定的卸料方法卸料。
7.5.3 试验过程中试验记录数据
测试中测得的数据：峰值功率运行时间、燃料电池发动机系统电压电流、氢气消耗量、辅助系统电压电流。
7.6 动态响应特性试验
7.6.1 试验条件
测试前，燃料电池发动机处于预热状态。 测试过程应自动进行，无需人工干预。
7.6.2 试验方法
7.6.2.1 加载动态响应测试
加载动态响应测试按如下方式进行：
a) 预热过程结束后，回到空闲状态，运行10s；
b) 按规定的加载方法加载到动态响应的初始功率点，并在该功率点稳定运行至少1min；
c) 测试平台向燃料电池发动机发送动态步进工作指令，同时测试平台按照规定的加载方式进行加载，直至到达动态步进的截止点，燃料电池发动机继续在此功率点稳定运行至少 10 分钟。
建议以10%PE-90%PE的响应时间作为评价燃料电池发动机的动态响应指标。 PE是燃料电池发动机的额定功率。
7.6.2.2 卸载动态响应试验
卸载动态响应试验按如下方式进行：
a) 预热过程结束后，回到空闲状态，运行10s；
b) 按规定的加载方法加载到动态响应的初始功率点，并在该功率点稳定运行至少1min；
c) 侧试平台向燃料电池发动机发送动态步进工作指令，同时测试平台按照规定的卸载方式进行卸载，并在规定时间内到达动态步进的截止点，燃料电池发动机至少在该功率点持续稳定运行10min。
7.6.3 试验过程中试验记录数据
测试中测得的数据：燃料电池发动机系统的动态阶跃响应时间、电压和电流，辅助系统的氢气消耗量、电压和电流。
7.7 稳态特性试验
7.7.1 试验条件
测试前，燃料电池发动机处于预热状态。 测试过程应自动进行，无需人工干预。
7.7.2 试验方法
稳态特性试验按如下方式进行：
a) 在燃料电池发动机的工作范围内平均选择至少10个工况点；
b) 预热过程结束后，回到空闲状态运行10s；
c) 按规定的加载方法，加载到预定的工作点，每个工作点至少稳定运行 3 分钟。
7.7.3 试验过程中记录的数据
测试中测得的数据：燃料电池发动机系统的电压和电流、氢气的消耗量、辅助系统的电压和电流。
由此可得：燃料电池堆的极化特性曲线（VI曲线）、燃料电池堆的功率曲线、燃料电池堆的效率曲线； 燃料电池发动机功率曲线、燃料电池发动机效率曲线； 辅助系统功率曲线等。
7.8 急停功能测试
7.8.1 测试条件
燃料电池发动机处于工作状态。 测试过程应自动进行，无需人工干预。
7.8.2 试验方法
按照规定的加载方式，将燃料电池发动机加载到一定功率点（功率值不低于50%PE），继续运行一定时间，然后在试验时紧急切断气源平台，5分钟后重启燃料电池发动机，检查燃料电池发动机是否正常启动。
7.9 燃料电池发动机气密性试验
7.9.1 关闭燃料电池发动机的氢气排气阀，向燃料电池发动机的氢气系统充入惰性气体（氮气、氩气、氦气或氦气浓度不低于5%的氦氮混合气） ),并将压力调至50kPa，压力稳定后，关闭氢气入口阀发动机功率测试方法，保持20min。
7.9.2 关闭燃料电池发动机排氢阀，关闭燃料电池发动机排气口。 将惰性气体充入燃料电池发动机氢气系统和阴极流道，将两侧压力调至正常工作压力，待压力稳定后，关闭两侧进气阀并保持20分钟。
7.9.3 数据记录
记录压降。
7.10 绝缘电阻测试
测试条件：以上测试项目完成后，燃料电池发动机冷却泵处于运行状态，燃料电池发动机处于热机状态。
测试方法：按GB/T 24549规定的方法测量燃料电池电堆正负极对地绝缘电阻； 绝缘电阻值应符合GB/T 24549的要求。
7.11 质量检测
测量燃料电池电堆及辅助系统[包括供氢系统（不含高压氢气瓶）、供气系统、控制系统、水热管理系统（不含散热器总成）等质量，包括冷却液和加湿水的质量]。
8 试验数据的计算
8.1 燃料电池发动机功率
燃料电池发动机功率计算如下：
8.2 燃料电池发动机效率
燃料电池发动机效率计算如下：
8.3 电池组功率
燃料电池堆的功率计算如下：
8.4 材料电池堆效率
燃料电池堆效率计算如下：
