1、 ICS 27.070 CCS S 30 13 河北省地方标准 DB 13/T 63432026 燃料电池混合供电系统关键运行参数 试验导则 2026-06-30 发布2026-07-30 实施河北省市场监督管理局发 布 DB 13/T 63432026 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义、缩略语.1 4 系统构成及参数测试总体要求.2 5 测试参数及测试准确度.3 6 试验条件.3 7 试验准备.4 8 试验顺序.5 9 试验程序.5 参考文献.11 DB 13/T 63432026 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部
2、分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由河北省工业和信息化厅提出并归口。本文件起草单位：中车唐山机车车辆有限公司、北京交通大学、中车工业研究院有限公司、特嗨氢能检测（保定）有限公司、山东氢探新能源科技有限公司、中船（邯郸）派瑞氢能科技有限公司、西南交通大学。本文件主要起草人：韩国鹏、裴春兴、刘英、冯轩、王志伟、汪星华、王铁成、张擘、赵丽丽、曹倩、张晗、王艳琴、王大智、张鹏、薛莲敏、高晓英、孙健、徐世木、赵云、王艳荣、李旭、陈忠言、张明俊、戴朝华、赵峰、骆伟丽。DB 13/T 63432026 1 燃料电池混合供
3、电系统关键运行参数 试验导则 1 范围 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关键运行参数的测试要求，描述了相应的试验条件、试验准备及试验程序。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参考执行。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，仅该日期对应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。GB/T 245542022 燃料电池发动机性能试验方法 GB/T 251
4、19 轨道交通 机车车辆电子装置 GB/T 298432013 直流电子负载通用规范 GB/T 372442018 质子交换膜燃料电池汽车用燃料 氢气 GB/T 443862024 轨道交通 机车车辆 车载牵引锂离子电池 3 术语和定义、缩略语 术语和定义 GB/T 245482009界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1.1 燃料电池系统 fuel cell system 包括燃料电池堆和燃料电池辅助系统，在外接氢源的条件下可以正常工作。来源：GB/T 245482009,3.4.3 3.1.2 燃料电池混合供电系统 fuel cell hybrid power system 由燃料电
5、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，为机车车辆运行提供电力的系统。3.1.3 怠速状态 idle state 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的状态。来源：GB/T 245482009,3.5.2.3，有修改 3.1.4 冷机状态 cold state 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机状态。来源：GB/T 245482009，3.5.2.2，有修改 3.1.5 DB 13/T 63432026 2 热机状态 hot state 燃料电池系统内部温度处于正常工作温度范围，且燃料电池系统处于停机状态。来源：GB/T 245
6、482009，3.1.4，有修改 3.1.6 能量管理单元 energy control unit 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以满足车辆需求的电子控制系统。3.1.7 混合供电模式 hybrid power mode 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参与车辆供电的一种工作模式。3.1.8 混合供电模式起动平均加速度 average starting acceleration in hybrid mode 按照9.3规定的程序验证合格的平均加速度值。3.1.9 单储能模式 energy storag
7、e mode 燃料电池混合供电系统仅由动力蓄电池驱动车辆行驶的一种工作模式。3.1.10 部分供电模式 partial power mode 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用户。缩略语 下列缩略语适用于本文件。ECU：能量控制单元（Energy Control Unit）ESM：单储能模式（Energy Storage Mode）FCHPS：燃料电池混合供电系统（Hydrogen Fuel Cell Hybrid Power System）HPM：混合供电模
8、式（Hybrid Power Mode）PPM：部分供电模式（Partial Power Mode）4 系统构成及参数测试总体要求 系统构成 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、能量管理单元组成，如图1所示。DB 13/T 63432026 3 氢燃料电池系统FC1FC2 FCn动力蓄电池系统BAT1BAT2 BATn车载储供氢系统CAN储氢瓶通讯能量管理单元CAN1CAN0供氢燃料电池混合供电系统供电供电 图1 燃料电池混合供电系统 参数测试总体要求 4.2.1 在进行燃料电池混合供电系统试验前，各子系统应通过相应测试，燃料电池系统应按照 GB/T 24554
9、2022 执行，动力蓄电池按照 GB/T 44386-2024 的规定执行，能量控制单元按照 GB/T 25119的规定执行。4.2.2 应按本文件规定的试验方法开展启动、停机、起动加速度、续航里程、单储能模式续航里程、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，则根据车辆制造商指定的部分动力具体形式，按 9.6 进行试验，否则，试验系统可不做部分动力模式试验项目。5 测试参数及测试准确度 燃料电池混合供电系统测试参数准确度符合表1规定。
10、表1 测量的参数、单位及准确度 测量参数 单位 准确度 分辨率 时间 s=0.1 0.01 温度 =1 0.1 压力 kPa=0.3%0.1 电压 V=0.3%0.1 电流 A=0.3%0.1 湿度-=3%-质量流量 g/s=1%-:绝对误差；:相对误差。6 试验条件 环境条件 FCHPS测试应在以下条件下进行：a)温度：5 35；b)湿度：45%85%相对湿度；c)压力：91 kPa106 kPa。DB 13/T 63432026 4 如果环境条件与上述要求有差异，需在测试报告中注明实际测试环境。氢气质量要求 氢气质量应符合GB/T 372442018的规定。功率控制设备 实验室应具备燃料电
11、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备。功率控制设备宜采用馈网式电子负载，应符合GB/T 298432013的规定。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功率。7 试验准备 设备连接 宜按照图2所示，进行FCHPS与测试平台连接。FCHPS与功率控制设备之间的直流母线连接线缆截面积的选择应考虑不超过该电缆型号长期允许工作温度下的载流量。工控机、ECU与功率控制设备之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保护接地。CANCAN燃料电池系统FC1FC2 FCn
12、储能系统BAT1BAT2 BATn储氢系统CAN储氢瓶功率控制装置CAN电子负载工控机CAN0 VAVACAN能量控制器ECUCAN0 PQ母线电压氢气供应控制通信VA电压传感器电流传感器QP氢气流量传感器压力传感器CAN 图2 FCHPS与测试平台连接图例 充电 7.2.1 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。7.2.2 充电结束的判断 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，认为充电过程结束。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
13、氢，应确保供气压力在燃料电池系统允许工作压力范围内。预处理 DB 13/T 63432026 5 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“启动加速匀速运行制动停机”循环对应的功率曲线，持续运行30min以上，保证燃料电池混合供电系统正式测试前功能正常。8 试验顺序 试验按照表2确定的顺序进行。表2 试验顺序 顺序 试验方法 试验准备或项目 模式 准备阶段 7.2 充电-7.3 充氢-第一阶段 7.4 预处理 HPM 7.2 充电-7.3 充氢-9.1、9.2 HPM启、停试验 HPM 9.3 HPM起动加速度验证试验 HPM 7.2 充电-7.3 充氢-9.4 HPM续航里程试验
14、 HPM 第二阶段 7.2 充电-9.5 ESM续航里程试验 ESM 第三阶段 7.2 充电-7.3 充氢-9.6 PPM切换试验 PPM 9 试验程序 HPM 启动试验 9.1.1 步骤 HPM启动试验执行步骤如下：a)试验前燃料电池处于冷机状态；b)通过工控机向 ECU 发送 FCHPS 启动指令，ECU 控制 FCHPS 按规定的流程启动并进入怠速状态，直至 ECU 向工控机反馈启动完成信号。记录从指令发送至启动完成的时间；c)在工控机收到启动完成信号后，控制 FCHPS 在怠速状态下连续工作 10min；d)通过工控机向 ECU 发送停机指令，ECU 控制 FCHPS 停机，停机完成后
15、 ECU 向工控机反馈停机完成信号，记录从指令发送至停机完成的时间；e)上述测试结束后，重复 a)d）试验步骤，进行热机状态下 FCHPS 启动试验。试验过程中应满足以下有效性条件：f)除本文件规定的操作外，不得对 FCHPS 进行任何人为干预；g)FCHPS 所有部件应处于正常工作状态；h)不应出现因部件故障导致的非计划停机。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行试验。9.1.2 记录 记录FCHPS启动时间，燃料电池、动力蓄电池、功率控制设备的电压、电流。HPM 停机试验 9.2.1 步骤 HPM停机试验执行步骤如下：DB 13/T 63432026 6 a)按 9
16、1 热机状态下启动 FCHPS；b)由工控机向 ECU 发送功率需求值，ECU 控制燃料电池拉载至 90%额定功率点，在该功率点持续稳定运行 10min；c)通过工控机向 ECU 发送停机指令，ECU 控制 FCHPS 停机，停机完成后 ECU 向工控机反馈停机完成信号，记录从指令发送至停机完成的时间。9.2.2 测试记录 记录FCHPS停机时间，燃料电池、动力蓄电池、功率控制设备的电压、电流。HPM 起动加速度验证试验 9.3.1 步骤 HPM起动加速度验证试验执行步骤如下：a)采用车辆制造商提供的牵引电机速度-功率特性曲线，并根据目标车型牵引电机数量，得到车辆时间-功率特性曲线，典型车辆
17、时间-功率曲线如图 3 所示；时间/t功率/PPmax 图3 典型车辆时间-功率曲线 b)将时间-功率曲线输入至工控机；c)按 9.1 热机状态下启动 FCHPS，并在怠速工况运行 3min；d)由工控机向 ECU 发送功率需求值，ECU 根据目标功率值控制燃料电池混合供电系统功率输出；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，直至完成加速功率曲线；e)工控机向 ECU 发送怠速指令，控制 FCHPS 在怠速状态运行 3min，然后向 ECU 发送停机指令，ECU 控制 FCHPS 停机。试验过程中应满足以下有效性条件：a)除本文件规定的操作外，不得对
18、 FCHPS 进行任何人为干预；b)FCHPS 所有部件应处于正常工作状态；c)不应出现因部件故障导致的非计划停机。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行试验。9.3.2 记录 记录燃料电池、动力蓄电池、负载控制装置的电压、电流。9.3.3 结果 对比车辆时间-功率曲线与FCHPS功率曲线数值，若所有功率点在相同时间功率标准差均小于5%，则认为FCHPS启动加速度符合给定的启动加速度数值。HPM 续航里程试验 9.4.1 模拟线路续航里程测试 9.4.1.1 步骤 DB 13/T 63432026 7 若燃料电池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
19、至最高工作压力；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，该数值可由制造商根据根据车载储氢系统的设置计算得到，并提供相应的计算依据；按 7.2 对其进行充电达到制造商指定的数值。具体步骤如下：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,典型的模拟线路时间-功率曲线如图4所示；时间/t功率/P0PtmaxPbmax 注：tmax为系统最大牵引功率点，bmax为系统最大制动功率点。图4 典型的模拟线路时间-功率曲线示意图 b）按照9.1热机状态下启动FCHPS，并在怠速工况运行3min；c）由工控机根据模拟线路数据向ECU
20、发送功率需求值，ECU根据目标功率值控制燃料电池混合供电系统功率输出；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，直至完成全部功率曲线；d）循环进行上述试验，直至车载储氢系统供氢压力降至最小工作压力，或实验室管路总供氢量达到预设值；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。试验过程中应满足以下有效性条件：a)除本文件规定的操作外，不得对 FCHPS 进行任何人为干预；b)FCHPS 所有部件应处于正常工作状态；c)不应出现因部件故障导致的非计划停机。若上述任一条件未被满足，则该次试验无效，应在排
21、除故障后重新进行试验。9.4.1.2 记录 记录燃料电池、动力蓄电池、负载控制装置的电压、电流，母线电压，储氢瓶工作压力、温度，氢气质量流量，测试循环数量，测试持续时间。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的区间。9.4.2 标准循环续航里程测试 9.4.2.1 标准测试循环 DB 13/T 63432026 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
22、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。各阶段时间、功率测量点按下列方法确定：a）停车-启动加速阶段，对应时间为12，试验功率由怠速功率3按照9.1.1的方法加载至最高速匀速运行功率2，期间经过系统最大牵引功率点1；b）匀速运行阶段，对应时间为23，混合供电系统以恒功率2持续运行，持续时间由车辆制造商根据目标车型指定，并将该数值一并发送给用户；c）制动减速阶段，对应的时间为34，混合供电系统按照车辆制造商提供的牵引电机制动时的时间-功率曲线，由功率2减载至功率3，期间经过系统最大制动功率点4；d）站内停车阶段，对应的时间为45，混合供电系统
23、以3功率对外输出，持续时间由车辆制造商根据目标车型指定，并将该数值一并发送给用户。功率/Pt1时间/tt2t3t4t5P1P2P3P4 说明：1系统最大牵引功率点；2 最高速匀速运行功率；3怠速功率；4系统最大制动功率点。图 5 功率测试曲线示意图 速度/v时间/tt1t2t3t4t5V1 说明：1匀速运行速度。图6 速度测试曲线示意图 9.4.2.2 方法 若燃料电池采用车载供氢系统提供氢气，需按照储氢系统厂家的要求将氢气充至最高工作压力；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，该数值可由制造商根据根据车顶储氢系统的设置计算得到，并提供相应的计算依据；按
24、7.2对其进行充电达到制造商指定的数值。具体步骤如下：a)将标准测试循环的时间-功率曲线输入至工控机；DB 13/T 63432026 9 b)按照 9.1 热机状态下启动 FCHPS，并在怠速工况运行 3min；c)由工控机根据模拟线路数据向 ECU 发送功率需求值，ECU 根据目标功率值控制燃料电池混合供电系统功率输出；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，直至完成全部功率曲线；d)循环进行上述试验，直至车载储氢系统供氢压力降至最小工作压力，或实验室管路总供氢量达到预设值；e)工控机向 ECU 发送怠速指令，控制 FCHPS 在怠速状态运行 3
25、min，然后按 9.1 方法关闭 FCHPS。试验过程中应满足以下有效性条件：a)除本文件规定的操作外，不得对 FCHPS 进行任何人为干预；b)FCHPS 所有部件应处于正常工作状态；c)不应出现因部件故障导致的非计划停机。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行试验。9.4.2.3 记录 记录燃料电池、动力蓄电池、负载控制装置的电压、电流，母线电压，储氢瓶工作压力、温度，氢气质量流量，循环数量，测试持续时间。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
26、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的区间。单储能模式续航里程试验 9.5.1 步骤 单储能模式续航里程试验步骤如下：a）采用7.1提供的方法，将动力蓄电池荷电状态充至车辆允许的最大值；b）通过工控机向ECU发送FCHPS启动指令，ECU控制FCHPS只启动动力蓄电池，不启动燃料电池，动力蓄电池启动完成后ECU向工控机反馈启动完成信号；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，该数值由车辆制造商指定，在该功率点运行1min；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 km/h匀
27、速运行时总需求功率，功率值由车辆制造给出；e）动力蓄电池按d）所述工况恒功率输出，直至荷电状态降至车辆制造商指定的数值，工控机控制向FCHPS发送减载指令，减载速率由车辆制造商指定，减至怠速功率后发送停机指令。试验过程中应满足以下有效性条件：a)除本文件规定的操作外，不得对 FCHPS 进行任何人为干预；b)FCHPS 所有部件应处于正常工作状态；c)不应出现因部件故障导致的非计划停机。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行试验。9.5.2 记录 记录动力蓄电池、功率控制装置的电压、电流，母线电压，测试时间。9.5.3 结果 绘制动力蓄电池及功率控制装置时间-功率曲线，
28、记录恒功率运行时间及恒功率运行速度，单储能模式续航里程采用式（1）计算：=（1）DB 13/T 63432026 10 式中：单储能模式续航里程，单位为千米（km）；恒功率运行时间,单位为小时（h）；恒功率运行速度，单位为千米每小时（km/h）。9.6 PPM 切换试验 9.6.1 PPM 模式确定 9.6.1.1 制定FCHPS状态表宜采用表3确定规则。FCHPS状态表由车辆制造商提供，FCHPS在运行过程中所有允许的工作状态均需在该表中描述，包括FCHPS内所有部件均正常、动力蓄电池全部正常且部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属于故障停
29、机状态。表3 FCHPS状态确定规则 状态符号 状态描述 1 所有部件均正常 2 动力电池全部正常，燃料电池故障 3 动力电池部分正常，燃料电池全部正常 9.6.1.2 制定状态切换按表4进行。表4 状态切换 状态切换过程 状态切换条件 1 2 系统直接切换 2 3 需人工确认后切换 9.6.2 方法 PPM切换试验执行步骤如下：a)按9.1热机状态下启动FCHPS，使其进入1模式，并在怠速工况运行3min；b)人为干预FCHPS系统内部件状态，使其符合状态M2的运行条件，推荐采用切断部件通讯方式设置故障。若该切换过程由ECU直接切换，则FCHPS直接进入切换后的状态，并在该状态下稳定运行3m
30、in；若所测试的切换过程需人工确认，则通过工控机向ECU发送确认指令，ECU控制FCHPS完成切换，并在该状态下稳定运行3min；c)逐项进行表4中状态切换试验，直至完成所有状态切换试验。试验顺序可不必按表中所列顺序执行，宜在满足测试要求的条件下连续开展多项切换试验。试验过程中应满足以下有效性条件：a)除本文件规定的操作外，不得对 FCHPS 进行任何人为干预；b)FCHPS 所有部件应处于正常工作状态；c)不应出现因部件故障导致的非计划停机。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行试验。FCHPS切换前后的状态应与表4保持一致。9.6.3 测试记录 记录燃料电池、动力蓄电池、负载控制装置的电压、电流，母线电压，系统主要部件的故障状态。9.6.4 测试结果 绘制状态切换前、切换中和切换后各部件的电压、电流、功率曲线，状态切换过程中母线电压在车辆制造商允许的波动范围内，系统切换过程中各系统均不能出现和所切换状态不一致的故障报警。DB 13/T 63432026 11 参考文献 1 GB/T 245482009 燃料电池电动汽车 术语
