燃料电池电动汽车测试与评价课件

1、2022/7/27第 1 页第7章 燃料电池电动汽车的测试与评价电动汽车测试与评价2022/7/27第 2 页1、燃料电池汽车的原理及结构2、燃料电池汽车的测试与评价3、电动汽车DC/DC变换器与加氢车知识要点2022/7/27第 3 页7.1 燃料电池电动汽车概述燃料电池电动汽车的基本结构一、基本结构2022/7/27第 4 页燃料电池汽车电力驱动（只有燃料电池一个动力源）混合驱动（燃料电池为主动力源，蓄电池组或超级电容为辅助动力源）2022/7/27第 5 页混合驱动型燃料电池汽车的动力系统结构原理图2022/7/27第 6 页二、燃料电池工作原理2022/7/27第 7 页三、燃料电池能

2、源管理系统能源管理系统功率分配管理（核心部分）速比控制管理制动能量回馈管理 目的：均衡各部件工作负荷，降低能量损失、提高燃料经济性。2022/7/27第 8 页7.2 燃料电池电动汽车测试基本术语1、冷机状态2、热机状态3、燃料电池混合动力汽车工作模式4、最高车速5、可再充电能量存储系统6、试验质量7、燃料电池混合动力汽车设计类型2022/7/27第 9 页充电方式工作模式FCHEV可外接充电混合动力模式纯电动模式不可外接充电混合动力模式纯电动模式燃料电池汽车（FCHEV）类型2022/7/27第 10 页7.3 燃料电池发动机性能试验试验对象：质子交换膜燃料电池发动机试验方法：起动特性、稳态

3、特性、动态响应特性、 气密性检测、绝缘电阻检测等 2022/7/27第 11 页一、测试用仪表精度的要求名称规定精度备注电压传感器0.5%FS电流传感器0.5%FS温度计1湿度计3%氢气流量计1%按照相对误差计冷却液流量计1%FS称重衡器0.5%FS2022/7/27第 12 页二、试验前的准备工作 试验前按照相关规定做好燃料电池发动机的准备工作，然后将燃料电池发动机封存12h，封存后不作任何改动。2022/7/27第 13 页三、一般试验条件及试验要求1、对燃料电池发动机的要求2、测试条件3、试验前燃料电池发动机的状态规定4、一般试验要求2022/7/27第 14 页四、性能试验方法1、冷机

4、方法2、热机方法3、起动特性试验4、额定功率试验5、峰值功率试验6、动态响应特性试验7、稳态特性试验8、紧急停机功能测试9、燃料电池发动机气密性测试10、绝缘电阻测试11、质量测试2022/7/27第 15 页1、冷机方法 燃料电池发动机（冷却液加注完成）在规定的温度和湿度条件下保温足够长的时间以保证燃料电池发动机内部温度与环境温度相同，静置时间至少为12 h。2022/7/27第 16 页1、热机方法 按照制造厂的使用规定，使燃料电池发动机工作在一定功率，同时监测燃料电池堆冷却液的出口温度，一旦燃料电池堆冷却液的出口温度达到正常工作温度，即认为燃料电池发动机选到热机状态。2022/7/27第

5、 17 页3、起动特性试验（1）冷起动特性试验 试验前燃料电池发动机处于冷机状态。试验过程应自动进行，不能有人工干预。冷起动特性试验按以下方法进行：按照制造厂规定的起动操作步骤起动燃料电池发动机；燃料电池发动机起动后，在怠速状态下持续稳定运行10 min。 试验中要测量冷起动时间、燃料电池发动机系统电压。2022/7/27第 18 页（2）热起动特性试验 试验前燃料电池发动机处于热机状态。试验过程应自动进行，不能有人工干预。冷起动特性试验按以下方法进行：按照制造厂规定的起动操作步骤起动燃料电池发动机；燃料电池发动机起动后，在怠速状态下持续稳定运行10 min。 试验中要测量热起动时间、燃料电池

6、发动机系统电压。2022/7/27第 19 页4、额定功率试验 试验前燃料电池发动机的状态为热机状态，试验过程应自动进行，不能有人工干预。额定功率试验按以下方法进行：热机过程结束后，回到怠速状态运行10s；测试平台按照规定的加载方法进行加载，加载到额定功率后持续稳定运行60 min。 试验中需测量燃料电池发动机系统的电压、电流，氢气的消耗量，辅助系统的电压、电流。2022/7/27第 20 页5、峰值功率试验 试验前燃料电池发动机的状态为热机状态。试验过程应自动进行，不能有人工干预。峰值功率试验按以下方法进行：热机过程结束后，回到怠速状态运行10 s；试验平台按照规定的加载方法进行加载，加载到

7、额定功率后在该功率点至少稳定运行10min，然后按照规定的加载方式加载到稳定的峰值功率，在该功率点持续稳定运行设定的时问（根据产品技术要求确定），到达设定的时间后按照制造厂规定的卸载方式进行卸载。 试验中需测量峰值功率运行的时间，燃料电池发动机系统的电压、电流，氢气的消耗量，辅助系统的电压、电流。2022/7/27第 21 页6、动态响应特性试验（1）加载动态响应测试 加载动态响应测试按以下方法进行：热机过程结束后，回到怠速状态运行10 s；按照规定的加载方式加载到动态响应的起始功率点，在该功率点至少稳定运行1min；测试平台向燃料电池发动机发送动态阶跃工作指令，同时测试平台按照规定的加载方式

8、加载，在规定的时间内选到动态阶跃的截止点，燃料电池发动机在该功率点至少持续稳定运行10min。 推荐取（10%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为燃料电池发动机额定功率。2022/7/27第 22 页（2）卸载动态响应测试 卸载动态响应的测试按以下方法进行：热机过程结束后，回到怠速运行10s；按照规定的加载方式加载到动态响应的起始功率点，在该功率点至少稳定运行1min；测试平台向燃料电池发动机发送动态响应阶跃工作指令，同时测试平台按照规定的卸载方式卸载，在规定的时间内达到动态阶跃的截止点，燃料电池发动机在该功率点至少稳定运行10min。 试验中需测量峰值功率运行的

9、时间，燃料电池发动机系统的电压、电流，氢气的消耗量，辅助系统的电压、电流。2022/7/27第 23 页7、稳态特性试验 试验前燃料电池发动机处于热机状态。试验过程应自动进行，不能有人工干预。稳态特性试验按以下方法进行：燃料电池发动机工作范围内均匀选择至少10个工况点；热机过程结束后，回到怠速运行10 s；按照规定的加载方法加载到预先确定的工况点，在每个工况点至少持续稳定运行3min。 试验中需测量燃料电池发动机系统的电压、电流，氢气的消耗量，辅助系统的电压、电流。2022/7/27第 24 页8、紧急停机功能测试 燃料电池发动机处于工作状态。试验过程应自动进行，不能有人工干预。按照规定的加载

10、方法，把燃料电池发动机加载到一定的功率点（功率值不低于50% PE），持续运行一定时间，然后测试平台紧急切断电源，5min后重新启动燃料电池发动机，检查燃料电池发动机是否正常启动。2022/7/27第 25 页9、燃料电池发动机气密性测试 关闭燃料电池发动机排氢阀，将燃料电池发动机氢气系统中充满惰性气体（氮气、氩气、氦气，或者氦气浓度不低于5%的氦氮混合气），气压设定为50kPa，压力稳定后，关闭氢气的进气阀，保持20min；关闭燃料电池发动机排氢阀，燃料电池发动机空气排气口封闭。将燃料电池发动机氢气系统和阴极流道中充满惰性气体，两侧压力都设定为正常工作压力，压力稳定后，关闭两侧的进气阀，保持

11、20min；记录压力下降值。2022/7/27第 26 页10、绝缘电阻测试 上述项目完成后，燃料电池发动机冷却泵处于运转状态，燃料电池发动机处于热机状态。按照规定的方法测量燃料电池堆正极和负极分别对地的绝缘电阻；绝缘电阻应满足规定。2022/7/27第 27 页11、质量测试 测量燃料电池堆和辅助系统的质量，包括氢气供应系统（不包括高压氢气瓶）、空气供应系统、控制系统、水热管理系统（不包括散热器总成）等，还应包括冷却液及加湿用水的质量。2022/7/27第 28 页五、试验数据的计算燃料发动机功率：燃料电池发动机的功率：燃料电池堆的功率：燃料电池堆效率：2022/7/27第 29 页六、燃料

12、电池电动汽车最高车速试验方法参数单位准确度分辨率时间s0.10.1长度m0.1%1大气温度11大气压力kPa11速度km/h1%0.2质量kg0.5%11、测量参数、单位及精确度2022/7/27第 30 页2、试验要求车辆条件道路特性直线跑道环形跑道环形跑道修正因数大气条件2022/7/27第 31 页3、试验方法1）试验车辆准备2）RESS的充电调整3）一般试验要求 如果车辆具有驾驶员可手动选择的操作模式，则车辆应分别测量混合动力工作模式和纯电动模式下的最高车速；将试验车辆加载到试验质量，增加的载荷应均匀地分布在乘客座椅上或箱内；最高车速测量过程中，调整挡位使汽车能够达到其最高稳定车速，汽

13、车最大限度地加速。两次测量间隔的时间不超过5min。2022/7/27第 32 页4）直线跑道上的最高车速试验规程（1）标准试验规程（双向试验） 为了减少道路坡度和风向（风速）等因素造成的影响，顺次从试验跑道的两个方向进行试验，并尽量地使用跑道的相同路径。测量试验单程所用的时间ti。试验中车辆形式的速度变化不应超过2%。每个方向的试验不少于3次，所用时间六个“ti”的变化不超过3%。2022/7/27第 33 页（2）单方向试验 由于环形跑道的特性，汽车不能从两个方向达到其最高车速，因此允许只从一个方向进行试验。另外，任意两点间的海拔高度变化不超过1m；连续5次重复进行行驶试验；风速在车辆行驶

14、方向上的水平分量不超过2m/s。2022/7/27第 34 页5）环形跑道上的最高车速 记录汽车行驶一圈所用时间“ti”。汽车以最高车速在跑道上至少行驶三次，且不对方向盘施加任何动作以修正行驶方向。每次的测量时间相差不超过3%。用环形跑道测量最高车速，需采用经验因数修正速度V2022/7/27第 35 页6）环形跑道修正系数确定规程 直线跑道车速测量：VD；环形跑道车速测量：VA。将每次车速测量值V和Va记录在左图 中，然后用直线将点连接起来，直线斜率为K（不同环形跑道修正系数不同）。2022/7/27第 36 页7.4 电动汽车DC/DC变换器测试与评价1、 DC/DC变换器（DC/DC C

15、onverter）2、效率（Efficiency）3、额定输出电压（Output Rated Voltage）4、标称输入电压（Input Nominal Voltage）5、额定功率（Rated Power）6、峰值功率（Peak Power）7、质量比功率（Specific Power）8. 体积比功率（Volumetric Power Density）9. 动态响应时间（Dynamic Response Time）一、基本概念2022/7/27第 37 页二、分级与型号命名1、电压等级 DC/DC变换器的输入/输出电压值可按照12 V的整数倍划分。2、型号命名2022/7/27第 38

16、页三、试验及要求1、环境适应性2、耐振性3、壳体机械强度4、防护等级5、噪声6、绝缘性能7、耐电压性能8、接地9、电气间隙和爬电距离10、额定功率11、峰值输出功率及持续时间12、电磁兼容13、动态响应时间14、可靠性15、耐久性16、控制精度17、外观质量2022/7/27第 39 页四、检验规则出厂检验型式检验检验五、标志、包装、运输和储存2022/7/27第 40 页7.5 加氢车技术条件一、基本术语1、加氢车（Mobile Hydrogen Refueling Vehicles）2、储氢瓶组（Vessel Assemblies Storage for Hydrogen Gas）3、拉断

17、阀（Breakaway Coupling）4、放空管（Vent Pipe）5、热熔栓（Thermal Activated Pressure Relief Device）2022/7/27第 41 页二、技术要求1、整车基本要求2、电器及导静电装置3、防泄漏及消防装置4、储氢装置5、增压装置6、加注装置7、氢气管道及附件2022/7/27第 42 页三、标志 加氢车两侧应有明显的“严禁烟火”字样，加氢车顶部应有危险货物车辆标志灯，加氢车后部应有易燃气体标志牌，且符合GB 13392的规定。加氢车应在明显部位固定产品标牌，标牌应符合GB/T 184112001的规定，标牌上至少包括以下内容：（1）产品名称与型号；（2）产品外形尺寸（长宽高），mm；（3）加氢装置额定工作压力；（4）储氢瓶额定容量、额定工作压力；（5）出厂编号及出厂日期。2022/7/27第 43 页四、运输、停放 加氢车装运氢气时应符合GB 4962 （ 参见附录13）、JT 617和JT 618的相关规定。加氢车长期停放时，应将冷却液和燃油放