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| 标准编号 | GB/T 33978-2017 (GB/T33978-2017) | | 中文名称 | 道路车辆用质子交换膜燃料电池模块 | | 英文名称 | Proton exchange membrane fuel cell modules for road vehicles | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | K82 | | 国际标准分类 | 27.070 | | 字数估计 | 18,125 | | 发布日期 | 2017-07-12 | | 实施日期 | 2018-02-01 | | 起草单位 | 新源动力股份有限公司、上海汽车集团股份有限公司、同济大学、清华大学、武汉众宇动力系统科技有限公司、武汉理工大学、中国科学院大连化学物理研究所、北京亿华通科技有限公司、深圳市标准技术研究院、上海神力科技有限公司、宁波拜特测控技术有限公司、航天新长征电动汽车技术有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、南京大学昆山创新研究院、苏州弗尔赛能源科技股份有限公司 | | 归口单位 | 全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC 342) | | 提出机构 | 中国电器工业协会 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 33978-2017: 道路车辆用质子交换膜燃料电池模块
GB/T 33978-2017 英文名称: Proton exchange membrane fuel cell modules for road vehicles
ICS 27.070
K82
中华人民共和国国家标准
2017-07-12发布
2018-02-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准由中国电器工业协会提出。
本标准由全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC342)归口。
本标准负责起草单位:新源动力股份有限公司、上海汽车集团股份有限公司、同济大学、清华大学、
武汉众宇动力系统科技有限公司、武汉理工大学、中国科学院大连化学物理研究所、北京亿华通科技有
限公司、深圳市标准技术研究院、上海神力科技有限公司、宁波拜特测控技术有限公司、航天新长征电动
汽车技术有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、南京大学昆山创新研究院、苏州弗尔赛能源科
技股份有限公司。
本标准主要起草人:侯中军、李晓楠、吴兵、侯永平、裴普成、齐志刚、燕希强、李赏、衣宝廉、方亮、
张若谷、侯明、张禾、王益群、卢琛钰、潘牧、俞红梅、黄平、靳殷实、陈晨、刘建国、黄萍、顾荣鑫。
道路车辆用质子交换膜燃料电池模块
1 范围
本标准规定了道路车辆用质子交换膜燃料电池模块的要求、试验设备、试验方法、检验规则及标识、
包装、运输和贮存等。
本标准适用于道路车辆用质子交换膜燃料电池模块(以下简称模块)。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是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。
GB/T 4208-2008 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 17619-1998 机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法
GB/T 18384.3 电动汽车 安全要求 第3部分:人员触电防护
GB/T 18655-2010 车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量方法
GB/T 19951-2005 道路车辆 静电放电产生的电骚扰试验方法
GB/T 20042.2-2008 质子交换膜燃料电池 电池堆通用技术条件
GB/T 21437.2-2008 道路车辆 由传导和耦合引起的电骚扰 第2部分:沿电源线的电瞬态传导
GB/T 24549-2009 燃料电池电动汽车 安全要求
GB/T 28816 燃料电池 术语
GB/T 29838-2013 燃料电池 模块
SAEJ2578-2009 对于一般的燃料电池汽车的安全建议的做法
3 术语和定义
GB/T 28816界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
道路车辆
在道路上行驶的,有至少四个车轮的各类机动车及其挂车,主要指商务车和乘用车,包括农用运输
车和其他道路运输机械及挂车。不包括利用轨道行驶的车辆,以及农业、林业、工程等非道路用各种机
动机械和拖拉机。
4 要求
4.1 通用要求
模块应符合GB/T 29838-2013中4.1和4.2的规定。
4.2 常规要求
包括外观、极性、尺寸及质量要求。按6.1进行检查,外观不得有变形及裂纹,无外伤、无污物,且标
识清晰、正确;极性应与标识的极性一致;尺寸及质量数字应满足技术文件要求。
4.3 气体泄漏要求
根据设计的不同,有可能会产生易燃气体或液体泄漏,按6.2测试,气体泄漏率不应超过制造商规定。
4.4 氢泄漏量要求
按6.3测试,模块氢气泄漏浓度值不超过25%LFL。氢气泄漏率应符合SAEJ2578-2009中规定
燃料电池电动汽车零部件氢气泄漏要求。
4.5 许可工作压力要求
按6.4测试,模块不应有破裂、裂缝、永久变形或物理损伤。
4.6 冷却系统耐压要求
按6.5测试,模块冷却系统不得有破裂、裂缝、永久变形或其他物理损坏;如果系统含液体冷却剂,
试验中冷却剂不得泄漏。
4.7 过压要求
若整车对模块有要求,则按照整车的要求。若无特殊要求,按6.6测试,模块应满足GB/T 29838-
2013中5.8中规定的过压要求。
4.8 压差要求
若整车对模块有要求,则按照整车的要求。若无特殊要求,按6.7测试,模块不得有破裂、裂缝、永
久变形或其他物理损坏。
4.9 电磁兼容性要求
按6.8测试,模块应具备一定电磁兼容性,应满足 GB/T 18655-2010、GB/T 17619-1998和
GB/T 21437.2-2008相关要求。
4.10 防水、防尘要求
若整车对模块有要求,则按照整车的要求。若无特殊要求,按6.9测试,模块防水应满足
GB/T 4208-2008中IPX5等级要求,防尘应满足GB/T 4208-2008中IP5X等级要求。
4.11 性能要求
制造商与需求方协商具体的试验项目和条件,按6.10测试,功率和极化曲线满足需求方要求。
4.12 绝缘要求
按6.11测试,绝缘应满足GB/T 24549-2009中的相关要求。
4.13 振动要求
模块可耐受车辆振动。参照6.12进行振动测试,振动试验完成后应满足4.4、4.10、4.12的要求。
4.14 储存温度要求
按6.13测试,模块储存温度范围为-40℃~60℃。
4.15 接地保护要求
当模块输出最高电压高于60V,模块外壳需有接地点,接地点与外壳金属间电阻小于0.1Ω。
4.16 高压电缆要求
高压总线电缆应满足GB/T 18384.3的要求。
5 试验准备
5.1 试验设备
模块试验所需的试验设备至少包括燃料电池测试平台、高低温环境试验箱、振动测试台、防水防尘
试验设备、电磁兼容检测设备,设备至少能满足以下要求:
5.1.1 燃料电池测试平台
燃料电池测试平台具有对模块的电压,电流,功率,可靠性,寿命,及单体电压随时间的衰减进行检测的功能。
反应气体流量的调节---可以对模块运行过程中的燃料和氧化剂气体的流量进行测量和控制。
反应气体湿度的控制---模块运行过程中,对输送给模块前反应气体的湿度进行控制和测量。
反应气体压力的控制---模块运行过程中,对模块内反应气体的压强进行控制和测量。
负载控制---根据需要对负载的电流、电压和功率进行控制。负载可以按照恒电流模式,恒压模式
及恒功率模式运行。
模块温度的监测和控制---根据需要可以检测和控制模块的冷却循环液温度、反应气体进出模块的温度。
模块电流、电压、功率监控和数据采集仪器---在试验过程中测量和记录模块的电流、电压、功率。
安全控制系统---安全控制系统应该能够在监测模块报警情况下自动停止试验。建议对阳极和阴
极管路有惰性气体吹扫能力。对于高/低电池电压、压力和温度以及气体泄漏的超限报警,也建议设置
联动触发装置,同时应具备合适的通风设备。
单体电压检测---可以检测模块的单体电压,监测其一致性及衰减。
循环冷却液的电导率检测---对模块的循环冷却液电导率进行检测。
5.1.2 高低温环境实验箱
高低温环境实验箱应能满足试验要求的高低温环境条件,箱内的温度均匀性及温度控制精度满足
设定温度±20℃的要求。高低温试验箱配有模块运行用供气、冷却剂以及电路的接口,箱内设置氢气
报警器、排风口,以保证试验过程的安全性。
5.1.3 振动测试台
振动测试台能够满足模块振动试验要求,能够进行纵向、横向、垂直等方向震动。
5.2 测量仪器及精度
模块试验所需的测量仪器至少应包括:
a) 测量环境条件的仪器:气压计、湿度计、温度测量仪;
b) 测量燃料的仪器:燃料流量计、压力测量仪、温度测量仪、湿度测量仪;
c) 测量氧化剂的仪器:氧化剂流量计、压力测量仪、温度测量仪、湿度测量仪;
d) 测试循环水(液)的仪器:液体流量计、压力测量仪、温度测量仪;
e) 测量电能输出的仪器:电压测量仪、电流测量仪、其他附件。
测量仪器要求的精度见表1。
6 试验方法
建议按下述顺序执行试验:
6.1 常规检查
包括标签、外观、尺寸、极性、重量检查,具体为:
---标签、外观检查。出厂前用目测法检查标签是否按要求粘贴(或固定)在设计位置,标签内容是
否完整。产品外观是否完好,无损坏、划伤等缺陷。在模块上表面是否有高压电警示标识;
---极性检查。在进行6.12测试时用电压表检查模块接线端子极性;
---尺寸、重量检查。用量具和衡器测量模块的外形尺寸和质量。
6.2 气密性试验
在室温下把模块用阳极气体或氦气通入模块中的阳极腔、阴极腔及冷却液腔并逐渐加压到最高操
作压力即标称压力1.5倍条件下进行气密性试验,气体泄漏量低于需求方要求值。维持模块入口压力
稳定,使用安装在模块入口处的流量计测量气体10min的泄漏量。
6.3 氢泄漏量试验
6.3.1 氢外漏试验
在模块正常工作的电堆温度和进气压力条件下,测试运行过程中模块氢气外泄漏情况。测试在室
内无风条件下进行,测试点和泄漏浓度上限要求可由需求方和制造商协商确定,如果没有明确要求将按
以下要求进行测量。
带封装的模块,要求有进风口(1个)和出风口(1个或多个),一定量空气或惰性气体(具体通气量由
需求方和制造商决定)通过模块进风口通入模块内部,再由出气口排除;模块运行中利用氢浓度泄漏检
测仪检测模块出风口管道内氢气浓度,取测试过程中最高浓度值,浓度应小于< 25%LFL;
同时测试模块上表面所有螺钉正上方20mm处及4个边角正上方20mm处氢气浓度。确保封装
达到密封要求。每个测试点的测试时间应 >10s,取测试过程中最高浓度值,浓度应小于< 25%LFL。
不带封装模块,采用氢浓度泄漏检测仪检测模块四周距离模块20mm处氢气浓度,取测试过程中
最高浓度值,浓度应小于< 25%LFL。
测试设备选用氢浓度泄漏检测仪。
6.3.2 氢气泄漏量试验
氢腔总泄漏是指从氢路到大气、空气或冷却液路的总泄漏。氢气泄漏总量测试采用氦气为检测气
体,在保持模块空气腔和水腔和大气相通状态下,将检测气体通过稳压器和流量计通过氢气入口进入模
块氢气腔,关闭模块氢气出口,向模块氢腔内充气,慢慢地增加模块氢腔内压力至50kPa,并保持压力
恒定在50kPa,直至流量计显示的流量保持稳定,读取流量计上显示的流量,使用测试气体和压力的校
准曲线,将流量计的流量读数转换为SCCM单位(标准mL/min)即为氢腔总泄漏量。
6.4 许可工作压力试验
按GB/T 29838-2013中5.5的规定进行。
6.5 冷却系统耐压试验
按GB/T 29838-2013中5.6的规定进行。
6.6 过压试验
按GB/T 29838-2013中5.8的规定进行。
6.7 压差试验
按GB/T 29838-2013中5.11的规定进行。
6.8 电磁兼容试验
6.8.1 电磁发射试验
按GB/T 18655-2010中6.2规定的试验方法进行模块控制器传导发射-电压法试验。
按GB/T 18655-2010中6.3规定的试验方法进行模块控制器传导发射-电流法试验。
按GB/T 18655-2010中6.4规定的试验方法进行模块控制器辐射发射试验。
6.8.2 电磁辐射抗扰度试验
按GB/T 17619-1998第4章的规定进行。
6.8.3 电磁传导抗扰度试验
按GB/T 21437.2-1998第4章和第5章的规定进行。
6.8.4 静电抗扰度试验
按GB/T 19951-2005第5章规定的测试方法进行模块控制器通电情况下的静电放电试验。
按GB/T 19951-2005第7章规定的试验方法进行模块控制器不通电情况下的静电放电试验。
6.9 防水防尘试验
按GB 4208-2008的规定进行。
6.10 运行试验
6.10.1 模块运行试验
制造商与需求方协商具体的试验项目和条件,试验方法按GB/T 29838-2013中5.4的规定进行。
6.10.2 持续和短时电功率
按GB/T 29838-2013中5.7的规定进行。
6.11 绝缘试验
6.11.1 绝缘强度试验
绝缘强度试验应在所有完成装配的产品上进行,试验方法按 GB/T 29838-2013中5.9的规定进行。
6.11.2 绝缘(静态)试验
测量位置:
a) 电池堆集流体和包装/外壳的表面裸露的金属部分;
b) 电池堆集流体和电池堆安装外框上裸露的金属面、考虑安装变形。
测定条件:模块内充满冷却液(不循环),使用模块开放电压(使用系统为已知的情况下的最大工作
电压)以上的电压。将电压增加到稳定的指定值,至少维持5s,读出稳定的绝缘电阻值。绝缘电阻的数
值应在100Ω/V以上。如果不能满足这个值,则必须向系统集成商提供试验数据。由系统集成商采取
减少危险性的措施。
6.12 振动试验
模块水腔、空气、氢气腔分别加满水、空气、氦气,压力为额定工作压力。可参照SAEJ2380-2009,
具体参见附录A中的振动强度要求对模块进行振动试验。模块在振动台上的夹具按照道路车辆的总
布置的集成框架进行设计,模块按照相关要求进行安装,模块底部增加5mm厚硅橡胶垫,对模块封装
上的固定点进行固定。振动后分别按照GB/T 29838-2013中规定进行模块气密性、绝缘性、防护性是
否满足要求的测试。
振动后观察封装壳体和封装安装固定部件是否出现裂缝、扭曲变形等缺陷,模块可以正常运行。
6.13 储存试验
6.13.1 低温储存试验
按照制造商规定的要求处理后,进行低温储存试验。
a) 模块置于低温存储试验环境温度中,静置12h以上,至模块内温度达到预定的储存温度
(-10℃,-20℃,-30℃,-40℃);
b) 试验环境温度升至室温,静置12h以上;
c) ......
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