《商用車燃料電池耐久試驗(yàn)工況提取和擬合方法》編制說明

1.任務(wù)來源，起草單位，協(xié)作單位，主要起草人

1.1任務(wù)來源

濰柴動(dòng)力股份有限公司已建成燃料電池整車、燃料電池系統(tǒng)、電堆、單電池等綜

合性測試平臺(tái)，同時(shí)具備萬套級的燃料電池模組、電堆和雙極板產(chǎn)能，在行業(yè)中屬于

重要的燃料電池廠商。但在燃料電池耐久及可靠性測評過程中發(fā)現(xiàn)缺少科學(xué)統(tǒng)一的標(biāo)

準(zhǔn)，為了讓燃料電池產(chǎn)品在推向市場前對產(chǎn)品的耐久性及可靠性有全方位的測試評價(jià)，

且以解決行業(yè)內(nèi)沒有統(tǒng)一的燃料電池車輛用耐久試驗(yàn)工況提取和擬合方法為宗旨，通

過一系列針對燃料電池耐久測評特征的提取和擬合制定出耐久試驗(yàn)工況分析調(diào)研，提

出了本標(biāo)準(zhǔn)的新方法，并向中國交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)提交團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《商用車燃料電池耐久試

驗(yàn)工況提取和擬合方法》立項(xiàng)申請，通過了中國交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)組織

的評審，2021年12月17日在中國交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)官方網(wǎng)站下發(fā)立項(xiàng)通知。

1.2起草單位、協(xié)作單位及主要起草人

本標(biāo)準(zhǔn)主要由濰柴動(dòng)力股份有限公司起草，山東國創(chuàng)燃料電池技術(shù)創(chuàng)新中心有限

公司、中汽研汽車檢驗(yàn)中心（天津）有限公司、濰柴巴拉德氫能科技有限公司、同濟(jì)

大學(xué)、上海捷氫科技有限公司、上海重塑科技有限公司等單位協(xié)作起草。

主要起草人如下：

序號姓名單位職務(wù)/職稱分工

1王欽普濰柴動(dòng)力股份有限公司濰柴科學(xué)家/研究員級高工組長

山東國創(chuàng)燃料電池技術(shù)創(chuàng)新中

2潘鳳文首席科學(xué)家/正高級工程師副組長

心有限公司

3李明陽濰柴動(dòng)力股份有限公司工程師成員

中汽研汽車檢驗(yàn)中心（天津）有

4郭婷博士/副研究員成員

限公司

山東國創(chuàng)燃料電池技術(shù)創(chuàng)新中

5王彥波博士/高級工程師成員

心有限公司

山東國創(chuàng)燃料電池技術(shù)創(chuàng)新中

6趙小軍博士/高級工程師成員

心有限公司

7朱曉春濰柴巴拉德氫能科技有限公司高級工程師成員

8陳沛上海捷氫科技有限公司高級工程師成員

9翟雙上海重塑科技有限公司首席專家工程師成員

10李冰同濟(jì)大學(xué)教授/博士生導(dǎo)師成員

2.制定標(biāo)準(zhǔn)的必要性和意義

燃料電池車輛應(yīng)用場景的不同，電堆或發(fā)動(dòng)機(jī)變載條件不同，壽命周期內(nèi)操作方

式存在明顯差異，若采用通用工況不能真正反映出某車型匹配的電堆或發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久

2

性能和壽命，為滿足具體車型的耐久性測試和壽命預(yù)測等對耐久試驗(yàn)工況的需求，亟

需制定統(tǒng)一、規(guī)范的燃料電池車用耐久試驗(yàn)工況的制定方法、標(biāo)準(zhǔn)。針對具體車型應(yīng)

用的耐久試驗(yàn)工況和燃料電池的輸出特性，通過科學(xué)合理地提取和擬合方法，并規(guī)范

統(tǒng)一化，更加客觀地、真實(shí)地反映出該車型所匹配的電堆和發(fā)動(dòng)機(jī)耐久性和可靠性，

同時(shí)為市場化的對比提供了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有助于推動(dòng)行業(yè)健康發(fā)展。《商用車燃料電池

耐久試驗(yàn)工況提取和擬合方法》標(biāo)準(zhǔn)的制定，可為企業(yè)規(guī)范化、統(tǒng)一開展燃料電池電

堆、發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性、耐久性測試及壽命評價(jià)提供重要的技術(shù)指導(dǎo)意義。

3.主要工作過程

第1階段（2020.10-2021.05）：國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)解讀與對比分析，研究分析燃料電

池耐久試驗(yàn)工況的設(shè)計(jì)方法。

第2階段（2021.01-2021.10）：對商用車中各種車型的耐久試驗(yàn)工況提取和擬合

方法研究，并按中國交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)項(xiàng)目計(jì)劃制定《商用車燃料電池耐久試驗(yàn)工況提取

和擬合方法》團(tuán)標(biāo)草案；

第3階段（2021.08-2022.10）：設(shè)計(jì)用于驗(yàn)證的牽引車、客車推薦耐久試驗(yàn)工況；

第4階段（2022.05-2022.12）：開展電堆或系統(tǒng)樣本驗(yàn)證，以充分證明該標(biāo)準(zhǔn)方

法的科學(xué)合理性。

4.制定標(biāo)準(zhǔn)的原則和依據(jù)，與現(xiàn)行法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

4.1原則和依據(jù)

在充分總結(jié)和比較了國內(nèi)外燃料電池耐久測試工況的標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)、調(diào)研了國內(nèi)外

對耐久測試方法的基礎(chǔ)上提出了科學(xué)合理的工況提取和擬合方法，本標(biāo)準(zhǔn)制定按

GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》標(biāo)準(zhǔn)

編制；按照但不限于GB/T38146.2-2019《中國汽車行駛工況第2部分：重型商用車

輛》中路譜要求進(jìn)行提取和擬合。

4.2與現(xiàn)行法律、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

法律法規(guī)方面，本標(biāo)準(zhǔn)制定遵守現(xiàn)行法律法規(guī)。

標(biāo)準(zhǔn)方面，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)國家標(biāo)準(zhǔn)層面主要制定了GB/T38914-2020《車用質(zhì)

子交換膜燃料電池堆使用壽命測試評價(jià)方法》，方法中提及了“參比工況譜”、“自

定義工況譜”。

3

圖1歐盟EUHarmonisedTest動(dòng)態(tài)載荷工況

現(xiàn)有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的問題及本標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充或優(yōu)化：

a）歐盟EUHarmonisedTest中提及應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的單電池組件耐久測試時(shí)，

基于NEDC行駛工況制定了動(dòng)態(tài)載荷耐久試驗(yàn)工況及耐久測評規(guī)范，但該耐久試驗(yàn)

工況簡單地將“速度-時(shí)間”變載趨勢直接轉(zhuǎn)換為“電流-時(shí)間”，如圖1所示，造

成燃料電池功率特性、能量輸出、驅(qū)動(dòng)阻力與速度的三次項(xiàng)關(guān)系等未被充分考慮在內(nèi)。

圖2國標(biāo)GB/T38914“參比工況譜”

b）國家標(biāo)準(zhǔn)層面制定了GB/T38914-2020《車用質(zhì)子交換膜燃料電池堆使用壽命

測試評價(jià)方法》，方法中雖然提及了“參比工況譜”（怠速工況、穩(wěn)定工況、變載工

況、額定工況），如圖2所示，又提及了“自定義工況譜”，但僅提供了工況譜的啟

停、加載、減載次數(shù)及時(shí)間要求，且該工況是以加速測試的方式進(jìn)行，不能直觀體現(xiàn)

4

整車實(shí)際應(yīng)用場景的變載特性。怠速和額定次數(shù)及時(shí)間等/未提出相關(guān)變載循環(huán)工況

的提取和擬合制定方法，本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)可以作為自定義工況譜的補(bǔ)充設(shè)計(jì)。

5.主要條款的說明，主要技術(shù)指標(biāo)、參數(shù)、試驗(yàn)驗(yàn)證的論述

5.1術(shù)語、定義及參考文獻(xiàn)

燃料電池國家標(biāo)準(zhǔn)涉及的相關(guān)術(shù)語適應(yīng)于本標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中對怠速電流、額定電流、

峰值電流、工況循環(huán)等術(shù)語引用國標(biāo)。

GB/T18386電動(dòng)汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法

GB/T20042.1-2017質(zhì)子交換膜燃料電池術(shù)語

GB/T24548-2009燃料電池電動(dòng)汽車術(shù)語

GB/T24554燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法

GB/T27840重型商用車輛燃料消耗量測量方法

GB/T38146.2中國汽車行駛工況第2部分：重型商用車輛

GB/T38914車用質(zhì)子交換膜燃料電池堆使用壽命測試評價(jià)方法

同時(shí)，參考了部分新能源車輛及動(dòng)力系統(tǒng)的資料，IEC60027電氣技術(shù)用字母符

號作為基本規(guī)范性電氣符號使用，本標(biāo)準(zhǔn)中不作為特殊引用。

5.2工況的提取和擬合過程中的說明

從燃料電池目前發(fā)展階段來看，在商用車領(lǐng)域作為大規(guī)模試點(diǎn)應(yīng)用燃料電池動(dòng)力，

是發(fā)展燃料電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的有利的切入點(diǎn)，本標(biāo)準(zhǔn)以商用車行駛工況為主線，制定

適合的燃料電池耐久試驗(yàn)工況方法。

中國汽車行駛工況（或路譜）是指在中國交通環(huán)境下，描述特定車輛行駛特征的

時(shí)間-速度曲線，能夠代表車型的行駛特征，因此燃料電池的耐久試驗(yàn)工況應(yīng)在所匹

配車輛實(shí)際運(yùn)行特征的基礎(chǔ)上，進(jìn)行燃料電池的耐久性測試和使用壽命預(yù)測，更加貼

合商用的實(shí)際應(yīng)用需求。本標(biāo)準(zhǔn)中商用車行駛工況以GB/T38146.2-2019、GB/T27840、

GB/T18386中推薦的行駛工況為主，其他針對應(yīng)用場景和車型的工況也適用。如

CHTC（中國重型商用車輛行駛工況）相關(guān)的CHTC-B（中國客車行駛工況）和WTVC

（世界重型商用車輛瞬態(tài)循環(huán)）相關(guān)的C-WTVC（中國重型商用車輛瞬態(tài)循環(huán)）等；

從大量文獻(xiàn)資料中可知，不同行駛工況均有各自特點(diǎn)，因此使用和選取行駛工況可按

實(shí)際應(yīng)用場景需求選擇，本標(biāo)準(zhǔn)不約束具體的商用車行駛工況。

目前，燃料電池車輛動(dòng)力系統(tǒng)一般由燃料電池系統(tǒng)和動(dòng)力電池（蓄電池）系統(tǒng)聯(lián)

5

合驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的方式為車輛提供動(dòng)力，在實(shí)際道路中燃料電池系統(tǒng)提供基本行駛功率

或維持動(dòng)力電池SOC（荷電狀態(tài)）穩(wěn)定，但在加減速、坡度、高速等大負(fù)荷工況下

動(dòng)力電池輔助驅(qū)動(dòng)和能量回收，本標(biāo)準(zhǔn)提取的整車瞬態(tài)需求功率是基本行駛阻力功率，

涉及的阻力為空氣阻力和滾動(dòng)阻力之和。

本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)車型、行駛工況（路譜）、車型阻力系數(shù)計(jì)算瞬態(tài)需求功率，如圖3

所示。結(jié)合燃料電池堆或發(fā)動(dòng)機(jī)的特性，針對行駛工況（路譜）功率特性進(jìn)行分析提

取，最終制定了燃料電池行業(yè)可用的耐久試驗(yàn)工況。

圖3車型、阻力系數(shù)和行駛工況計(jì)算的瞬態(tài)功率

圖4分析各區(qū)段（加載階段、減載階段）擬合優(yōu)度

擬合優(yōu)度的要求：R2是指回歸曲線對觀測值的擬合程度。R2值越接近于1，說明

回歸曲線對觀測值的擬合程度越好。計(jì)算過程：實(shí)際值（即待擬合瞬態(tài)功率數(shù)據(jù)），

為yi的平均值；為擬合值：yi

y