吳迪 郭婷

摘 要：續(xù)駛里程是燃料電池汽車重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，為了明確其測(cè)試評(píng)價(jià)方法，本文針對(duì)燃料電池汽車?yán)m(xù)駛里程的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析，并對(duì)即將發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解析。首先，通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的差異性，對(duì)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分層分級(jí)解析，闡述各自標(biāo)準(zhǔn)的來(lái)源和現(xiàn)狀；其次，分析在國(guó)標(biāo)中具體測(cè)試方法的解析步驟，闡述了測(cè)試的難點(diǎn)和亮點(diǎn)，包括測(cè)量的起點(diǎn)和止點(diǎn)、測(cè)試中的能量損失、測(cè)試的工況，以及提出純氫續(xù)駛里程來(lái)評(píng)價(jià)燃料電池的貢獻(xiàn)量的數(shù)據(jù)處理方法；最后，標(biāo)準(zhǔn)中提出了“短縮法”測(cè)量方案以及“補(bǔ)氫”等測(cè)量方法，能夠最大程度地優(yōu)化測(cè)試方案，使結(jié)果具備可靠性。

關(guān)鍵詞：燃料電池，續(xù)駛里程，測(cè)評(píng)方法

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.07.028

Comparative Analysis of Fuel Cell Vehicle Driving Range Evaluation Methods at Home and Abroad

WU Di1，2 GUO Ting1，2

〔1. China Auto Inspection Center （Tianjin） Co.， Ltd.； 2. China Automotive Technology and Research Center Co.， Ltd.〕

Abstract： Driving range is an importance evaluation index of fuel cell vehicle. In this paper， the test and evaluation methods of fuel cell vehicle driving range in domestic and foreign standards are compared， and the forthcoming of the national standard is analyzed. First， the differences between domestic and foreign standards are clearly analyzed to explain the origins and current condition of these standards； Secondly， the analytical steps of the specifi c test methods in the national standard are analyzed， and the diffi culties and highlights of the test are expounded， including the starting point and fi nish line of the test， energy loss and work condition of the test. The data processing method of the value of fuel cell is also proposed； Finally， the evaluation plan and method in the standard is analyzed， which can greatly improve the test plan and ensure reliable results.

Keywords： fuel cell， driving range， evaluation method

燃料電池汽車作為未來(lái)汽車的重要發(fā)展方向之一[1-3]，已經(jīng)受到世界各國(guó)的大力支持。隨著燃料電池汽車的示范應(yīng)用的大規(guī)模推廣，各大汽車廠家也不斷地追逐高的技術(shù)指標(biāo)。續(xù)駛里程為評(píng)價(jià)燃料電池汽車的重要指標(biāo)之一，也是商業(yè)化推廣的重要參數(shù)。

截至到目前，我國(guó)在燃料電池汽車領(lǐng)域已建立了數(shù)十項(xiàng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，形成了相對(duì)完善的燃料電池汽車標(biāo)準(zhǔn)體系。2022年燃料電池電動(dòng)汽車能量消耗及續(xù)駛里程的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)通過(guò)了審查，對(duì)續(xù)駛里程這項(xiàng)指標(biāo)有更進(jìn)一步的要求，同時(shí)這個(gè)指標(biāo)作為補(bǔ)貼的重要依據(jù)，有助于燃料電池汽車的商業(yè)化推廣。

為了更好地制定燃料電池的續(xù)駛里程標(biāo)準(zhǔn)，我們充分結(jié)合了國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究?jī)?nèi)容以及國(guó)內(nèi)行業(yè)技術(shù)及發(fā)展水平，主要規(guī)定了燃料電池汽車的純氫續(xù)駛里程和氫耗。本文從續(xù)駛里程的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀入手，基于燃料電池的原理分析，重點(diǎn)介紹燃料電池汽車能量消耗和續(xù)駛里程的測(cè)試項(xiàng)目和執(zhí)行過(guò)程中的測(cè)試流程。

1 燃料電池汽車?yán)m(xù)駛里程的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

1.1 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

由于燃料電池汽車的發(fā)展路線不同，各個(gè)國(guó)家針對(duì)燃料電池汽車?yán)m(xù)駛里程的評(píng)價(jià)方法也不完全一致。主流的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)如表1所示，SAEJ 2572[4]中規(guī)定了車輛續(xù)駛里程的測(cè)試工況、能量消耗量等計(jì)算方法，并對(duì)能量消耗量進(jìn)行了修正。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 23828[5]中指出采用質(zhì)量法、壓力法和流量法等方法進(jìn)行續(xù)駛里程測(cè)試的條件和流程。而日本汽車研究學(xué)會(huì)則提出一種針對(duì)燃料電池汽車尾氣成分分析測(cè)量氫氣消耗量的測(cè)量方法，通過(guò)測(cè)量尾氣的溫度、壓強(qiáng)、流量、氫氣濃度和氧氣濃度以及整車排水量，并根據(jù)燃料電池汽車的基本工作原理和質(zhì)量守恒定律完成對(duì)整車氫氣消耗量的計(jì)算。

1.2 國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

由于國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)體系的階段性發(fā)展，目前續(xù)駛里程的測(cè)試評(píng)價(jià)主要依據(jù)四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)?！秳?dòng)力電池、燃料電池相關(guān)技術(shù)指標(biāo)測(cè)試方法（試行）》（中機(jī)函〔 2017〕2號(hào)）[6]是最早描述燃料電池汽車?yán)m(xù)駛里程的測(cè)試方法，也是作為汽車強(qiáng)制性法規(guī)公告的重要依據(jù)，但是主要是對(duì)燃料電池汽車進(jìn)行滿氫半電的狀態(tài)要求，不能完全體現(xiàn)燃料電池汽車的續(xù)駛里程能力。隨著燃料電池汽車大規(guī)模的示范運(yùn)行推廣，以獎(jiǎng)代補(bǔ)的政策發(fā)布，裝備中心發(fā)出《燃料電池汽車測(cè)試規(guī)范（試行）》（裝備中心〔2021〕367號(hào)）[7]的文件，其中提出了燃料電池能量占比的概念，用純氫續(xù)駛里程作為補(bǔ)貼的重要依據(jù)。這種要求與即將發(fā)布的GB/T XXX 《燃料電池電動(dòng)汽車能量消耗量與續(xù)駛里程的測(cè)試評(píng)價(jià)方法》一致，都是在滿氫滿電的狀態(tài)下進(jìn)行純氫續(xù)駛里程的測(cè)評(píng)要求。同期還有JT/T 1342標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)如表2所示。

2 燃料電池汽車?yán)m(xù)駛里程測(cè)試方法研究

針對(duì)目前GB/T XXX 《燃料電池電動(dòng)汽車能量消耗量及續(xù)駛里程測(cè)試方法》的內(nèi)容，以及現(xiàn)階段存在可外接充電的燃料電池汽車和不可外接充電的燃料電池汽車的不同工作模式，在標(biāo)準(zhǔn)的制定中考慮了多種問(wèn)題。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)方法的定位

由于中國(guó)的燃料電池采用大功率充電和燃料電池并行的模式，基本是采用PHEV模式，為了支持大功率燃料電池發(fā)展以及補(bǔ)貼等需求，提高燃料電池的利用率，通過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)能夠進(jìn)行燃料電池續(xù)駛里程及能量消耗量的考核，對(duì)政策和產(chǎn)業(yè)有很大的支持。

2.2 測(cè)試起點(diǎn)的要求

標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)氣瓶的要求是在正常工作壓力下滿氫的狀態(tài)下開(kāi)始測(cè)量，其中忽略了不同的溫度壓力下氣瓶的膨脹問(wèn)題。這是由于三型瓶和四型瓶本身的膨脹率不高，可以忽略不計(jì)。對(duì)于Mirai的氣瓶來(lái)說(shuō)，體積的膨脹率在3%左右（用的是水壓法，測(cè)量水的體積，但是水在不同壓力下也會(huì)有體積的膨脹，所以測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性有待確認(rèn)）。但是對(duì)于35 MPa的四型瓶來(lái)說(shuō)，體積的膨脹率可以忽略不計(jì)。

2.3 測(cè)試過(guò)程中的能量損失

3 標(biāo)準(zhǔn)的條目解析

為了保證標(biāo)準(zhǔn)在執(zhí)行過(guò)程中的有效性，在具體測(cè)試項(xiàng)目的執(zhí)行中，需要針對(duì)每一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目的測(cè)試步驟和試驗(yàn)準(zhǔn)備進(jìn)行詳細(xì)的準(zhǔn)備工作，本文詳細(xì)描述了在測(cè)試過(guò)程中的測(cè)試程序。

3.1 測(cè)試工況的選取

GB/T XXXX《燃料電池電動(dòng)汽車能量消耗量及續(xù)駛里程測(cè)試方法》以及《動(dòng)力電池、燃料電池相關(guān)技術(shù)指標(biāo)測(cè)試方法（試行）》（中機(jī)函〔2017〕2號(hào)） 均采用中國(guó)汽車行駛工況中的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)。《燃料電池汽車測(cè)試規(guī)范（試行）》（裝備中心〔2021〕367號(hào)），對(duì)于M1和N1類車型按照NEDC工況進(jìn)行試驗(yàn)，其他車輛則按照（40±2） km/h勻速行駛，40 km/h的車速明顯大于中國(guó)汽車行駛工況[8-9]中重型車的平均車速，比如CHTC-B的平均車速只有15 km/h，按照40 km/h進(jìn)行行駛時(shí)，試驗(yàn)時(shí)間及試驗(yàn)成本明顯會(huì)低于按照中國(guó)工況行駛的情況。另外由于按照40 km/h勻速行駛，不存在頻繁加減速的情況，因此按照此方法得到的純氫續(xù)駛里程通常會(huì)大于GB/T XXXX《燃料電池電動(dòng)汽車能量消耗量及續(xù)駛里程測(cè)試方法》計(jì)算得到的續(xù)駛里程。

3.2 “短縮法”測(cè)量續(xù)駛里程

3.3 數(shù)據(jù)處理

4 總 結(jié)

在燃料電池汽車不斷發(fā)展的同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)。本文重點(diǎn)討論了燃料電池汽車?yán)m(xù)駛里程的測(cè)量方法，并基于燃料電池汽車的能量流進(jìn)行分析，給出了評(píng)價(jià)燃料電池汽車?yán)m(xù)駛里程的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。建立了適用于現(xiàn)階段燃料電池汽車發(fā)展情況的能量消耗量及續(xù)駛里程的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方法，為企業(yè)和廠家在實(shí)施過(guò)程中明確測(cè)試要求，更好地為燃料電池汽車的行業(yè)作出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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[6]動(dòng)力電池、燃料電池相關(guān)技術(shù)指標(biāo)測(cè)試方法（試行）（中機(jī)函〔2017〕2號(hào)）[Z].

[7]燃料電池汽車測(cè)試規(guī)范（試行）（裝備中心〔2021〕367號(hào) ）[Z].

[8]全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).中國(guó)汽車行駛工況 第1部分：輕型汽車：GB/T 38146.1-2019[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2019.

[9]全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).中國(guó)汽車行駛工況 第2部分：重型商用車輛：GB/T 38146.2-2019[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2019.

作者簡(jiǎn)介

吳迪，碩士研究生，高級(jí)工程師，從事新能源汽車關(guān)鍵性能測(cè)試評(píng)價(jià)工作。

（責(zé)任編輯：袁文靜）