燃料电池混合供电系统关键运行参数试验导则

1燃料电池混合供电系统关键运行参数试验导则本文件界定了燃料电池混合供电系统的术语和定义，规定了燃料电池混合供电系统系统构成及本文件适用于轨道车辆用燃料电池混合供电系统启动、停机、起动加速度、续航里程、模式切换试验，非轨道车辆用燃料电池混合供电系统可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GB/T24554—2022燃料电池发动机性能试验方法GB/T25119轨道交通机车车辆电子GB/T29843—2013直流电子负载通用GB/T37244—2018质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气GB/T44386—2024轨道交通机车车辆车载牵引锂离子电池燃料电池混合供电系统fuelcell由燃料电池系统、动力蓄电池系统、车载储供氢系统、能量管理单元构成，为机车车辆运行提燃料电池系统处于连续稳定运行的工作状态下以最小电功率输出燃料电池系统内部温度与外部环境温度相同，且燃料电池系统处于停2根据车辆功率需求及燃料电池混合供电系统内部状态,调节燃料电池混合供电系统的输出功率燃料电池混合供电系统中燃料电池、动力蓄电池根据能量管理单元中规定的逻辑共同燃料电池混合供电系统部分或全部燃料电池或动力蓄电池无法提供电力，车辆以能够以正常状态的供电装置驱动车辆行驶时的一种工作模式，该工作模式的具体形式由车辆制造商确定并提供给3.2缩略语ECU：能量控制单元（EnergyControlESM：单储能模式（EnergyStorageMFCHPS：燃料电池混合供电系统（HydrogenFuelCellHybridPowerSystHPM：混合供电模式（HybridPowerModPPM：部分供电模式（PartialPowerMo4系统构成及参数测试总体要求燃料电池混合供电系统由燃料电池系统、动力蓄电池系统、车载储供氢系统、能量管理单元组34.2参数测试总体要求24554—2022执行，动力蓄电池按照GB/T44386-2024的规定执行，能量控模式切换试验程序等测试。若试验用燃料电池混合供电系统具有单储能模式，则进行燃料电池混合供电系统在单储能模式下续航里程试验，否则可不做单储能模式试验项目。若试验用燃料电池混合供电系统具有部分动力工作模式，则根据车辆制造商s℃VA---6.1环境条件a)温度：5℃~35℃;b)湿度：45%～85%相对湿度；46.2氢气质量要求氢气质量应符合GB/T37244—26.3功率控制设备实验室应具备燃料电池混合供电系统发电功率消耗，以及模拟车辆制动能量馈电的功率控制设功率控制设备宜采用馈网式电子负载，应符合GB/T29843功率控制设备可消耗的发电功率最大值应不低于燃料电池混合供电系统的最大功率输出值，模拟车辆制动能量馈电功率应不低于车辆最大制动回馈7.1设备连接间的通讯连接应采用屏蔽电缆。FCHPS及测试平台应设置独立的燃料电池系统燃料电池系统储氢系统QP工控机CAN0功率控制装置能量控制器ECUCANCAN储能系统CAN0…………VAVACAN氢气流量传感器压力传感器氢气流量传感器压力传感器A电流传感器P母线电压氢气供应控制通信7.2充电应使用与动力蓄电池型号匹配的充电机进行充电，充电时环境温度应保持在20℃~30℃。在充电机给动力蓄电池充电的过程中，动力蓄电池的荷电状态达到制造商指定的数值时，认为7.3充氢试验时，若采用车载供氢系统提供氢气，应按照储氢系统厂家的要求将氢气充至合适的工作压力；若采用实验室供气管路供氢，应确保供气压力在燃料电池系统允许工作压7,4预处理试验系统应在混合供电模式下，按照轨道车辆制造商指定的“启动——加速——匀速运行——5----HPM启、停试验HPM起动加速度验证试验--HPM续航里程试验---f)除本文件规定的操作外，不得对FCH若上述任一条件未被满足，则该次试验无效，应在排除故障后重新进9.1.2记录69.2.2测试记录HPM起动加速度验证试验执行步骤如下：时间/tPmax出；同时工控机向功率控制装置发送拉载功率值，功率控制装置根据目标功率值控制负载若上述任一条件未被满足，则该次试验无效，应在排除故障后重新进9.3.2记录9.3.3结果9.4.1模拟线路续航里程测试7若燃料电池采用实验室供气管路供氢，则试验过程总供氢量为车载储氢系统有效储氢量，该数值可a）采用车辆制造商提供的模拟线路时间-功率特性曲线，并将时间-功率曲线输入至工控机,功率/P功率/PPbmax时间/tPtmax0注：ptmax为系统最大牵引功率点，pbmax为系统最大制动功率点。功率值控制负载输出功率，直至完成全部功e）工控机向ECU发送怠速指令，控制FCHPS在怠速状态运行3min，然后按9.1方法关闭FCHPS。若上述任一条件未被满足，则该次试验无效，应在排除故障后重新进9.4.1.2记录9.4.1.3结果根据测试循环和里程的对应关系，计算得到总运行里程数，即为车辆续航里程；根据测量和计算得到的氢气消耗量，得到车辆每公里耗氢量；测试过程中，车辆时间-功率曲线与FCHPS功率曲线标准差不超过5%；母线电压波动范围不超过车辆制造商指定9.4.2标准循环续航里程测试9.4.2.1标准测试循环8若车辆制造商无法或无需提供模拟线路信息，可按本标准提供的标准循环进行续航里程测试。标准测试循环包含启动加速、匀速运行、制动减速、站内停车四个阶段，如图5、图6所示。各阶段a）停车-启动加速阶段，对应时间为t1~t2，试验功率由怠速功率P3按照9.1.1的方法加载至b）匀速运行阶段，对应时间为t2~t3，混合供电系统以恒功率P2持续运行，持续时间由车辆c）制动减速阶段，对应的时间为t3~t4，混合供电系统按照车辆制造商提供的牵引电机制动d）站内停车阶段，对应的时间为t4~t5，混合供电系统以P3功率对外输出，持续时间由车辆功率/P功率/Ptt时间/tPPPPPPttttt时间/tV19.4.2.2方法若燃料电池采用实验室供气管路供氢，则试验过程总供氢量为车载储氢系统有效储氢量，该数值可9供电系统功率输出；同时工控机向功率控制装置发送拉载功率值，功率控制装置根据目标功率值控制负载输出功率，直至完成全部功若上述任一条件未被满足，则该次试验无效，应在排除故障后重新进9.4.2.3记录9.4.2.4结果根据测试循环和里程的对应关系，计算得到总运行里程数，即为车辆续航里程；根据测量和计算得到的氢气消耗量，得到车辆每公里消氢量；测试过程中，标准测试循环时间-功率曲线与FCHPS功率曲线标准差不超过5%；母线电压波动范围不超过车辆制造商指定c）工控机接收到启动完成信号后，控制功率控制装置进行拉载，拉载功率为车辆怠速功率，d）工控机控制功率控制装置进行拉载，拉载目标功率为车辆以30若上述任一条件未被满足，则该次试验无效，应在排除故障后重新进9.5.2记录9.5.3结果S——单储能模式续航里程，单位为千米（kmtp——恒功率运行时间,单位为小时（hVp——恒功率运行速度，单位为千米每小时（km/h）。分或全部燃料电池故障、动力蓄电池部分正常且部分或全部燃料电池故障等，表中未提及的状态均M1M2M3a)按9.1热机状态下启动FCHPS，使其进入M1模式，稳定运行3min；若所测试的切换过程需人工确认，则通过工控机向ECU