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文檔簡介
ICS27.070
CCST40
團體標準
T/CCTASXXXX—XXXX
商用車燃料電池耐久試驗工況提取和擬合
方法
Methodforextractionandfittingofendurancetestconditionsforprotonexchange
membranefuelcellvehicles
（征求意見稿）
（本草案完成時間：2022.11.5）
在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。
XXXX-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施
中國交通運輸協(xié)會??發(fā)布
T/CCTASXXXX—XXXX
商用車燃料電池耐久試驗工況提取和擬合方法
1范圍
本文件規(guī)定了商用車用質(zhì)子交換膜燃料電池耐久試驗工況提取和擬合方法。
本文件適用于商用車所匹配的質(zhì)子交換膜燃料電池電堆、質(zhì)子交換膜燃料電池發(fā)動機的
耐久試驗工況的制定。
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/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(zhì)子交換膜燃料電池術(shù)語
GB/T24548-2009燃料電池電動汽車術(shù)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(zhì)子交換膜燃料電池堆使用壽命測試評價方法
3術(shù)語和定義
GB/T20042.1-2017、GB/T15089-2001、GB/T24548-2009界定的以及下列術(shù)語和定義適
用于本文件。
3.1
燃料電池電堆fuelcellstack
由多個單體電池、隔板、冷卻板、歧管等構(gòu)成，而且把富氫氣體和空氣進行電化學(xué)反應(yīng)
生成直流電，并同時產(chǎn)生熱、水等其他副產(chǎn)物的總成。本標準中一般指質(zhì)子交換膜燃料電池
電堆。
[來源：GB/T20042.1-2017、GB/T24548-2009]
3.2
怠速電流idlingcurrent
被測燃料電池堆對應(yīng)車載燃料電池系統(tǒng)在怠速工況下燃料電池堆的輸出電流，此電流下
燃料電池堆能夠維持燃料電池系統(tǒng)自身工作一定時間，但對外不輸出功率。
[來源：GB/T20042.1-2017]
3.3
額定電流ratedcurrent
被測燃料電池堆對應(yīng)車載燃料電池系統(tǒng)在額定工況下燃料電池堆的輸出電流，此電流下
燃料電池堆能夠維持運行一定時間。
[來源：GB/T20042.1-2017]
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3.4
耐久試驗工況循環(huán)Endurancetestcycle
被測燃料電池堆或?qū)?yīng)車載燃料電池系統(tǒng)從啟動到停機連續(xù)運行中燃料電池堆的工況
變化歷程為一個試驗工況循環(huán)。燃料電池堆或系統(tǒng)在此工況中循環(huán)運行直至伏安特性衰減到
規(guī)定的限值或失效即耐久試驗工況循環(huán)試驗完成。
3.5
車用燃料電池堆使用壽命lifetimeoffuelcellstackinvehicleapplication
燃料電池堆在車用工況循環(huán)下從開始使用至伏安特性衰減到規(guī)定的最低程度時的累計
使用時間。
[來源：GB/T38914-2020]
3.6
燃料電池系統(tǒng)fuelcellsystem
燃料電池發(fā)動機fuelcellsystem
包括燃料電池堆和燃料電池輔助系統(tǒng)，在外接氫源的條件下可以正常工作。
[來源：GB/T20042.1-2017、GB/T24548-2009]
4試驗要求
4.1電流點的規(guī)定
電流點按照如下要求確定：
a)燃料電池堆峰值電流：由電堆或發(fā)動機廠家、委托方指定，或?qū)?yīng)燃料電池堆平均
每節(jié)電壓0.60V時的電流；
b)燃料電池堆額定電流：由電堆或發(fā)動機廠家、委托方指定，或?qū)?yīng)燃料電池堆平均
每節(jié)電壓0.65V時的電流；
c)燃料電池堆怠速電流：由電堆或發(fā)動機廠家、委托方指定，或?qū)?yīng)燃料電池堆平均
每節(jié)電壓0.85V時的電流；
d)燃料電池堆基準電流：由電堆或發(fā)動機廠家、委托方指定，或在完成初步活化后對
應(yīng)燃料電池平均每節(jié)電壓0.70V時的電流。
4.2耐久試驗評價準則
車用燃料電池堆使用壽命的評價準則：從開始伏安曲線至最終伏安曲線，在基準電流下
燃料電池平均每節(jié)電壓衰減10%。
注：參考GB/T38914電壓衰減標準。
5工況的提取
5.1概述
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。例如CHTC（中國重型商用車輛行駛工況）相關(guān)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(guān)的C-WTVC（中國重型商用車輛瞬態(tài)循環(huán)）等。
結(jié)合燃料電池發(fā)動機性能輸出特性，設(shè)計既滿足燃料電池耐久性能測試，又滿足行駛工
況總能量需求的燃料電池耐久試驗工況。
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特別的，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)合驅(qū)
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(qū)動
和能量回收，因此，本標準提取的需求功率是進本行駛阻力功率，涉及的阻力為空氣阻力和
滾動阻力之和。
5.2工況提取方法
5.2.1工況提取步驟
工況的提取和擬合的具體步驟如圖1所示。
圖1工況提取和擬合流程圖
5.2.2特征里程參數(shù)確定
存在特征里程要求的，按車型及其對應(yīng)行駛工況明確“特征里程分配比例”分配，特
征里程將用于后續(xù)各區(qū)段和總區(qū)段的能量對比和功率特征分析，GB/T18386中規(guī)定常用車
型的特征里程分配比例如表1所示，按國標規(guī)定的特征里程將運行時間、運行距離、里程比
例進行計算分析，如表2所示。
表1特征里程分配比例
最大設(shè)計總質(zhì)量（）市區(qū)比例公路比例高速比例
車輛類型GCW/GVM
（kg）（K市區(qū)）（K公路）（K高速）
9000＜GCM≤27000040%60%
半掛牽引車
GVM>27000010%90%
自卸汽車GVM>35000100%0
3500＜GCM≤550040%40%20%
貨車
5500＜GCM≤1250010%60%30%
（不含自卸汽
車）12500＜GCM≤2500010%40%50%
GVM>2500010%30%60%
城市客車GVM>3500100%00
客車3500＜GCM≤550050%25%25%
（不含城市客5500＜GCM≤1250020%30%505
車）
GVM>1250010%20%70%
表2按特征里程分配設(shè)計后行駛參數(shù)表
工況運行時間（s）運行距離（km）里程比例（%）
市區(qū)段T1
公路段T2
高速段T3
全部循環(huán)
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5.2.3阻力系數(shù)確定
由整車商提供該阻力系數(shù)或按照國標GB/T18386中獲取車型阻力系數(shù)推薦值，格式參
數(shù)見表3。
表3匹配車型的阻力系數(shù)參考表（部分）
匹配車輛類型最大設(shè)計總質(zhì)量（GCW/GVM）常數(shù)項一次項系數(shù)二次項系數(shù)
（kg）（A）（B）（C）
半掛牽引車490002747.322.450.276
客車18000886.57.600.171
5.2.4提取與計算
根據(jù)5.2.2和5.2.3所確定的參數(shù)、系數(shù)、行駛工況等進行計算和特征功率提取。根據(jù)
公式（1），計算克服阻力F：
F=A+B×v+C×v2…………………（1）
式中：
F——克服阻力（風阻與滾動阻力之和），單位為牛（N）；
A——阻力系數(shù)常數(shù)項，無量綱；
B——阻力系數(shù)一次項系數(shù)，無量綱；
C——阻力系數(shù)二次項系數(shù)，無量綱；
v——速度，單位千米每小時（km/h）；
根據(jù)公式（2）計算商用車輪端克服阻力功率Pl：
F×v×3.6
P=……（2）
l1000
式中：
Pl——為商用車輪端克服阻力功率，單位千瓦（kW）；
F——克服阻力（風阻與滾動阻力之和），單位為牛（N）；
v——速度，單位千米每小時（km/h）；
圖2不同阻力系數(shù)時克服阻力功率曲線圖
按圖2所示，計算并繪制的示例商用車在C-WTVC路譜中輪端克服阻力所需功率。燃
料電池發(fā)動機輸出端功率與輪端功率之間，需經(jīng)過電機、變速箱等，因此，應(yīng)進一步根據(jù)其
效率系數(shù)ηd、ηb計算燃料電池系統(tǒng)端輸出需求功率。
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根據(jù)公式（3），計算燃料電池系統(tǒng)功率Pf：
Pl
Pf=……………（3）
ηd×ηb
式中：
Pf——燃料電池系統(tǒng)端需求功率，單位千瓦（kW）；
ηd——電機傳動效率，單位百分比（%）；
ηb——變速箱傳動效率，單位百分比（%）。
需要計算電堆耐久試驗工況時，根據(jù)公式（4），由發(fā)動機輔助系統(tǒng)（BOP）寄生功率
占比進一步計算電堆輸出需求，占比系數(shù)ηbop，燃料電池電堆端計算公式：
PfPl
Ps==…………………（4）
1-ηbopηd×ηb×(1-ηbop)
式中：
Ps——燃料電池電堆端需求功率，千瓦（kW）；
ηbop——燃料電池發(fā)動機輔助系統(tǒng)（BOP）寄生功率占比，百分比（%）。
6工況擬合方法
6.1一般規(guī)定
工況擬合一般規(guī)定如下：
a)變載工況擬合過程加載和減載區(qū)間段，要求分段式直線擬合，擬合直線段與瞬態(tài)
曲線段變化趨勢盡可能相近，即擬合設(shè)計后的趨勢與瞬時趨勢應(yīng)一致，且擬合優(yōu)
度決定系數(shù)R2≥0.85，其中，R≈1時擬合效果最優(yōu)，計算擬合優(yōu)度決定系數(shù)R2，按
照公式（5）計算。
ny-y2
R2=1-i=1ii………（5）
ny-y2
i=1i