《燃料电池电动汽车氢气消耗量氢氧平衡试验方法》

ICS43.120

CCST47

团体标准

T/CSAEXX－202X

燃料电池电动汽车

氢气消耗量氢氧平衡试验方法

Hydrogenconsumptionofhydrogen-oxygenbalancetestmethodforfuelcellelectric

vehicles

（报批稿）

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20XX-XX-XX发布20XX-XX-XX实施

中国汽车工程学会发布

T/CSAEXX－202X

燃料电池电动汽车氢气消耗量氢氧平衡试验方法

1范围

本文件描述了燃料电池电动汽车在底盘测功机上进行氢气消耗量测量的试验方法。

本文件适用于使用压缩气态氢的M类、N类燃料电池电动汽车。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文

件，仅所注日期的版本适用于本文件，不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用

于本文件。

GB18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）

GB/T24548燃料电池电动汽车术语

GB/T24549燃料电池电动汽车安全要求

GB/T27840-2021重型商用车辆燃料消耗量测量方法

GB/T35178燃料电池电动汽车氢气消耗量测量方法

GB/T37244质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气

GB/T38146.1-2019中国汽车行驶工况第1部分:轻型汽车

GB/T38146.2-2019中国汽车行驶工况第2部分：重型商用车辆

3术语和定义

GB/T24548、GB/T24549、GB/T35178界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1氢氧平衡法Hydrogen-oxygenbalancemethod

通过测量尾排气体中氧浓度与氢浓度来计算氢气消耗量的方法。

注：氢氧平衡法的原理是氢气消耗总量等于电化学反应的氢气量与尾排浓度中氢气量之和。

4试验设备和仪器

4.1主要试验设备包括底盘测功机、气液分离器、氧气分析仪、氢气分析仪、温度传感器、压力传

感器、体积流量计。

4.2底盘测功机设置应符合GB18352.6-2016，GB/T27840-2021的有关规定。2

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4.3仪器设备参数应符合表1的要求。

表1测量参数、单位、准确度和分辨率要求

名称单位准确度分辨率

气体压强kPa±3%FS0.2

体积分数——±1%FS0.1

体积流量L/s±1%FS0.1

温度K±1K0.1

质量kg±1%FS0.1

注：FS表示满量程

5测量方法

5.1试验条件

车辆应满足以下要求：

——保持车辆出厂时的外形结构和技术参数；

——机械运动零部件润滑油的粘度和轮胎压力应符合车辆制造厂的规定；

——车辆应使用符合GB/T37244要求的燃料；

——试验车辆应按照制造厂的规范进行磨合，且磨合里程不小于300km。

——环境温度宜为（23±5）℃或厂家规定温度。

5.2试验方法

5.2.1载荷及循环工况设置

a)轻型车辆氢气消耗量测试要求

试验循环按照GB/T38146.1-2019中附录A所述的中国轻型汽车行驶工况(CLTC包括CLTC-P和

CLTC-C,其中CLTC-P适用于M1类车辆,CLTC-C适用于N1类和最大设计总质量不超过3500kg的M2

类车辆),包括低速(1部)、中速(2部)和高速(3部)3个速度区间。若车辆申报的最高车速小于CLTC的最

高车速,在目标车速大于车辆申报最高车速时,按照GB18352.6-2016中CA.5的规定对试验循环进行修

正。

道路载荷测量与测功机设定参照GB18352.6-2016附件CC的规定进行,该文件CC.2.2规定的最高

基准速度在本文件中调整为120km/h。若行驶阻力曲线由汽车生产企业提供,需要提供试验报告、计算

报告或其他相关资料,并由检验机构确定。本文件所引用GB18352.6-2016相关条款中的试验循环及相

关数据应调整为CLTC。

3

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b)重型车辆氢气消耗量测试要求

试验车辆应按照GB/T38146.2-2019中附录A规定的中国重型商用车辆行驶工况（CHTC）测量

车辆的能量消耗量和续驶里程。其中，城市客车采用CHTC-B行驶工况；客车（不含城市客车）采用

CHTC-C行驶工况；货车（不含自卸汽车）采用CHTC-LT（GVW≤5500kg）或CHTC-HT（GVW＞5500kg）

行驶工况；自卸汽车采用CHTC-D行驶工况；半挂牵引车采用CHTC-TT行驶工况。若车辆的最高车

速小于CHTC的最高车速，在目标车速大于车辆的最高车速时，按照GB18352.6-2016附件CA.5的规

定对试验循环进行修正。

对于城市客车，应在65%最大设计装载质量状态下进行试验，道路负荷的设定参照GB/T

27840-2021规定的滑行试验进行，根据汽车生产企业建议并经由检验机构确认，道路负荷的设定也可

基于GB/T27840-2021规定的行驶阻力系数推荐方案插值计算进行，或在最大设计总质量状态下进行

试验，道路负荷的设定参照GB/T27840-2021规定的滑行试验或行驶阻力系数推荐方案进行；对于其

他重型商用车辆，应在最大设计总质量状态下进行试验，道路负荷的设定按照GB/T27840-2021规定

的滑行试验或行驶阻力系数推荐方案进行。

5.2.2测试步骤

a）将试验车辆尾排管路与测试设备连接，使车辆尾气全部进入测试设备。测试设备的示意图参见

附录A；

b）车辆固定在底盘测功机上，按照5.2.1规定的中国行驶工况进行试验；

c）试验过程中，测量并记录燃料电池电动汽车尾排气体中氢气的体积分数、尾排气体的体积流量、

温度、压力以及氧气的体积分数，同时记录所用时间，试验结果记录在附录B中。

5.2.3试验数据处理

按照附录C进行数据处理。

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附录A

（资料性）

试验测试设备说明

试验测试设备说明如下图：

尾气取样测试：

汽水分离器温度、压力、氢/氧

气浓度

尾气输入尾气排出

体积流量计：

体积流量

图A试验测试设备说明图

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附录B

（资料性）

燃料电池电动汽车氢气消耗量试验记录表

试验记录表如表B.1：

表B.1燃料电池电动汽车氢气消耗量试验记录表

试验日期

试验地点

试验人员

整备质量（kg）

里程表读数（km）

项目参数单位数据备注

环境温度℃

试验准备

试验初始电池SOC%

尾排气体中氢气的体积浓度%

尾排气体的体积流量L/s

氢气消耗量

尾排气体的温度K

试验记录

尾排气体的压强kPa

尾排气体中氧气的体积分数%

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附录C

（规范性）

氢气消耗量的计算方法

燃料电池电动汽车氢气消耗量计算方法如下：

a)尾排气体中氢气含量按公式C.2计算：

.................................................(C.1)

��_𝑜�𝑑�=��_𝑜�×��_𝑜�(𝑑�)d�

...............................................(C.2)

��0

��_𝑜�𝑑�=��×�0×�×��_𝑜�𝑑�

式中：

——试验过程中燃料电池电动汽车尾排气体中含有氢气的体积，单位为升（L）；

��_𝑜�𝑑�

——燃料电池电动汽车尾排气体中氢气的体积分数；

��_𝑜�

——燃料电池电动汽车尾排气体的体积流量，单位为升每秒（L/s）；

��_𝑜�(𝑑�)

——燃料电池电动汽车尾排气体含有氢气的质量，单位为克（g）；

��_𝑜�𝑑�

——氢气的密度，单位为克每升（g/L）；

��

——燃料电池电动汽车尾排气体的压强，单位千帕（kPa）；

�

——标准气压，单位千帕（kPa）；

�0

——标准温度，单位为开尔文（K）；

�0

——燃料电池电动汽车尾排气体温度，单位为开尔文（K）；

�

t——试验所用时间，单位为秒（s）。

b)进气氧气量按公式C.4计算：

.......................................(C.3)

1

��_𝑖(𝑑�)=�𝑖(1−��_𝑜�−��_𝑜�)×��_𝑜�(𝑑�)��

....................................................(C.4)

��0

��_𝑖𝑑�=��×�0×�×��_𝑖𝑑�

....................................................................(C.5)

��_𝑖(𝑑�)

𝑀�_𝑖𝑑�=��

式中：

7

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——燃料电池堆氧气进气体积，单位为升（L）；

��_𝑖(𝑑�)

——空气中氮气与氧气体积比；

�𝑖

——燃料电池电动汽车尾排气体中氧气体积分数；

��_𝑜�

——燃料电池堆氧气进气质量，单位为克（g）；

��_𝑖𝑑�

——氧气的密度，单位为克每升（g/L）；

��

——燃料电池堆进气氧气的物质的量，单位为摩尔（mol）；

𝑀�_𝑖𝑑�

——氧气的相对分子质量。

�

c）燃料电�池电动汽车尾排气体中氧气量按公式C.7计算：

.........................................................(C.6)

��_𝑜�𝑑�=��_𝑜�×��_𝑜�(𝑑�)d�

......................................................(C.7)

��0

��_𝑜�𝑑�=��×�0×�×��_𝑜�𝑑�

....................................................................(C.8)

��_𝑜�(𝑑�)

𝑀�_𝑜�𝑑�=��

式中：

——试验过程中燃料电池电动汽车尾排气体中含有氧气的体积，单位为升（L）；

��_𝑜�𝑑�

——燃料电池电动汽车尾排气体中氧气的体积分数；

��_𝑜�

——燃料电池电动汽车尾排气体的体积流量，单位为升每秒（L/s）；

��_𝑜�(𝑑�)

——燃料电池电动汽车尾排气体含有氧气的质量，单位为克（g）；

��_𝑜�𝑑�

——燃料电池电动汽车尾排气体中含有氧气的物质的量，单位为摩尔（mol）。

�_𝑜�

d）氢气消�耗�量按�公��式C.10计算：

......................................(C.9)

��_𝑜�𝑑�

𝑀�_𝐹=2×(𝑀�_𝑖𝑑�−𝑀�_𝑜�𝑑�)+��

.....................................................................（C.10）

式中：�𝐹=𝑀�_𝐹×��

——燃料电池汽车消耗氢气的物质的量，单位为摩尔（mol）；

𝑀�—_𝐹—氢气相对分子质量，2g/mol；

��8

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——燃料电池电动汽车氢气消耗量，单位为克（g）。

�𝐹

9

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目次

前言.............................................................................1

燃料电池电动汽车氢气消耗量氢氧平衡试验方法.........................................2

1范围..............................................................................2

2规范性引用文件....................................................................2

3术语和定义........................................................................2

4试验设备和仪器....................................................................2

5测量方法..........................................................................3

附录A（资料性）试验测试设备说明.....................................................5

附录B（资料性）燃料电池电动汽车氢气消耗量试验记录表................................6

附录C（规范性）氢气消耗量的计算方法.................................................7

I

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燃料电池电动汽车氢气消耗量氢氧平衡试验方法

1范围

本文件描述了燃料电池电动汽车在底盘测功机上进行氢气消耗量测量的试验方法。

本文件适用于使用压缩气态氢的M类、N类燃料电池电动汽车。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文

件，仅所注日期的版本适用于本文件，不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用

于本文件。

GB18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）

GB/T24548燃料电池电动汽车术语

GB/T24549燃料电池电动汽车安全要求

GB/T27840-2021重型商用车辆燃料消耗量测量方法

GB/T35178燃料电池电动汽车氢气消耗量测量方法

GB/T37244质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气

GB/T38146.1-2019中国汽车行驶工况第1部分:轻型汽车

GB/T38146.2-2019中国汽车行驶工况第2部分：重型商用车辆

3术语和定义

GB/T24548、GB/T24549、GB/T35178界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1氢氧平衡法Hydrogen-oxygenbalancemethod

通过测量尾排气体中氧浓度与氢浓度来计算氢气消耗量的方法。

注：氢氧平衡法的原理是氢气消耗总量等于电化学反应的氢气量与尾排浓度中氢气量之和。

4试验设备和仪器

4.1主要试验设备包括底盘测功机、气液分离器、氧气分析仪、氢气分析仪、温度传感器、压力传

感器、体积流量计。

4.2底盘测功机设置应符合GB18352.6-2016，GB/T27840-2021的有关规定。2

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4.3仪器设备参数应符合表1的要求。

表1测量参数、单位、准确度和分辨率要求

名称单位