RB/T 227-2023 国产化检测仪器设备验证评价指南 氢燃料电池堆测试设备 清晰版

中华人民共和国认证认可行业标准

RB/T 227—2023

国产化检测仪器设备验证评价指南

氢燃料电池堆测试设备

equipment—Hydrogen fuelcellstack testequipment

2024-05-20发布 2024-07-01实施

前言

本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则第 1部分 :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。

本文件由国家认证认可监督管理委员会提出并归口。

本文件起草单位 : 中国汽车工程研究院股份有限公司、中汽院新能源科技有限公司、电子科技大学、苏州就是能源科技有限公司、大连锐格新能源科技有限公司、深蓝汽车科技有限公司、东方电气(成都)氢燃料电池科技有限公司、上海神力科技有限公司、国鸿氢能科技(嘉兴)股份有限公司、科威尔技术股份有限公司、国家电投集团氢能科技发展有限公司、潍柴动力股份有限公司、中国合格评定国家认可中心、中汽院(江苏)新能源科技有限公司、重庆大学。

本文件主要起草人 : 洪晏忠、邢晓慧、黄兴、邓波、毛占鑫、赵红全、兰楠、冯强、高鹏、陈金锐、刘煜、周斌、燕希强、阚宏伟、高宇、潘凤文、吉黎明、许向国、杜坤、夏国强、乐中耀、王侃、李凯、张财志、何云强、尤国建、石雪娇、刘梦缘。

1 范围

本文件给出了国产化氢燃料电池堆测试设备的评价方案、指标及评分标准、评价方法和评价结果的评定。

本文件适用于开展国产化氢燃料电池堆测试设备的验证评价。

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 12325—2008 电能质量供电电压偏差

GB/T 16935. 1—2008 低压系统内设备的绝缘配合第 1部分 :原理、要求和试验

GB/T 24342—2009 工业机械电气设备保护接地电路连续性试验规范

GB/T 24548—2009 燃料电池电动汽车术语

JJF 1462—2014 直流电子负载校准规范

3 术语和定义

GB/T 24548—2009界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

核心关键部件 keypartsand components

确保完成既定功能设定且影响主要性能和质量的部件。

国产化仪器设备软件 domestic instrumentsoftware

配套仪器设备运行与数据分析并取得国内计算机软件著作权登记证书的软件。

国产化检测仪器设备 domestic testinginstrumentsand equipment

一定比例(以种类计 ,计入子部件)的核心关键部件(3. 1)研发、设计、生产活动均在国内发生 ,且具有国产化仪器设备软件(3. 2)的检测仪器设备。

注 : 不包括从国外直接进口的检测仪器设备 ,及以来料加 工、来样 加工、来件 装配 和补 偿贸 易之 方式 生产 制造 的检测仪器设备。

氢燃料电池堆 hydrogen fuelcellstack

由单电池、流场板、集流板、隔离板、歧管和支撑结构组成的设备 ,通过电化学反应把氢气和空气反

应物转换成直流电、热和其他反应产物。

[来源 :GB/T 24548—2009,3. 2. 1. 1,有修改]

氢燃料电池堆测试设备 hydrogen fuelcellstack testequipment

由气体供给系统、热管理系统、加湿系统、台架控制系统及测试软件等部分构成 ,用于氢燃料电池堆性能测试的专用设备。

重复性 repeatability

在相同工作条件和测试工况下 ,采用相同测试方法对同一被测件进行连续测量所得结果之间的一致程度。

关键件国产化率 localization rateofkeypartsand components

国产关键件占整套产品关键件的比值。

4 评价方案

4. 1 评价指标

氢燃料电池堆测试设备评价指标宜包括一级指标、二级指标和三级指标 ,具体的评价指标和权重宜符合附录 A。

4.2 评分依据

根据第 5 章的指标及评分标准进行评分。

4.3 评价结果

单项指标的总分值为 10分 ,每一级评价指标的评分根据各自的评价项目采用加权平均计分。氢燃料电池堆测试设备最终的评价分值及国产化率等级 ,按照不同级别的评价指标依次进行加权平均计分。

4.4 评价方式

评价方式可分为以下 3种 :

a) 通过认证第三方提供的客观证明材料核实仪器参数、性能、预期用途等满足使用条件的情况 ;

b) 通过现场演示的方式确认仪器参数、性能、预期用途等满足指标的情况 ;

c) 通过实验室活动考察仪器的性能和技术满足指标的情况。

5 指标及评分标准

5. 1 基础性指标

5. 1. 1 功能性

氢燃料电池堆测试设备连接氢燃料电池堆后能正常运行 ,具有规格书或说明文件所包含的所有设备功能(包括各类传感器、自动及手动阀门、开关等)并正常使用 ; 能通过上位机正确对应并实现表 1 内

所有试验项目的功能。

表 1 氢燃料电池堆测试设备功能

5. 1.2 控制界面

控制界面宜满足以下条件 :

a) 控制界面风格一致 ,画面显示主次分明 ,变量显示直观明了 ;相关变量控制组合得当 ,操作简单方便 ;

b) 界面采用中文语言 ,包括标签名的描述采用中文 ;

c) 显示画面的分辨率不低于 1 280× 1 024,每幅画面刷新速率小于 100 ms;

d) 字号可根据画面布局情况确定 ,但不同画面中的相同类型或级别的文字字号大小统一。

5. 1.3 操作友好性

操作友好性宜满足以下条件 :

a) 设备的主控软件可根据用户需要任意选择需要的参数进行保存 ;

b) 主控软件能对测试台架、电子负载、气源端供气阀门等电控阀门等设备进行远程操控 ,并且能将设备的控制指令编辑进入测试程序的测试工步中。

5. 1.4 兼容性

兼容性宜满足以下条件 :

a) 设备的氢气、空气、氮气、冷却水、温度传感器等接口采用可快拆/换接口 ;

b) 设备主控软件的程序至少包含以下 3种类型 : 自动运行程序、用户自行编辑测试工步程序、工

况模拟程序 ;

c) 电压巡检采集至少支持控制器局域网(CAN)总线通信和直接采集两种形式。

5. 1.5 基础性指标评分标准

基础性指标包含功能性、控制界面、操作友好性和兼容性 ,评分标准宜符合表 2。

表 2 基础性指标评分标准

5.2 性能指标

性能指标包含可控性、稳定性、可靠性和重复性 ,评分标准宜符合附录 B。

5.3 安全性指标

5.3. 1 电气安全

5.3. 1. 1 接触电流

接触电流宜满足 :

a) 在正常工作条件下 ,设备接触电流不大于 0. 7 mA(峰值) ;

b) 在单一故障条件下 ,设备接触电流不大于 5 mA(峰值)。

5.3. 1.2 介电强度

电源相、中连线与机壳间承受 1 500V、50 Hz交流电压 ,历时 1 min无击穿和飞弧现象。

5.3. 1.3 保护接地

保护接地电阻不大于 0. 1 Ω。

5.3.2 结构安全

结构安全宜满足 :

a) 凡是造成伤害事故的运动部件均封闭或屏蔽 ,或采取其他避免操作人员接触的防护措施 ;

b) 设备必须对可能因超负荷发生损害的部件设置超负荷保险装置 ;

c) 设备机械结构部分根据需要设计可靠的限位装置。

5.3.3 机械安全

设备机械结构稳定可靠 ,在安装、调整及运行过程中 ,不会因为设备本身或被测件而产生结构变形、性能突变等情况 ,不会对操作人员及相关人员产生机械类损伤或危害。

5.3.4 功能安全

功能安全宜满足 :

a) 设备具备氢气泄漏监测系统 ,氢气监测浓度范围涵盖 1× 10- 6 ~ 10 000× 10- 6 ;

b) 有分级报警功能 ,在设备参数、测试参数和被测件性能参数超过警告值后能够发出报警信号并采取相应的动作 ,报警信号包括软件界面故障信息日志以及声、光报警等 ,超过急停值后设备能进行紧急停机动作 ;

c) 设备具备硬件、软件 停机 功能 , 可实 现手 动和 自动 停机。 涉及 安全 紧急 停机 范畴(如氢 气泄漏) ,需具备相应安全措施(如氮气吹扫等)。

5.3.5 安全性指标评分标准

安全性指标包含电气安全、结构安全、机械安全和功能安全 ,评分标准宜符合表 3。

表 3 安全性指标评分标准

5.4 服务指标

5.4. 1 维修保养服务

供应商提供的维护保养服务宜满足 :

a) 设备关键部件的维修保养由国内工程师完成 ,维保人员具有较强的专业性 ,能进行设备远程故障诊断 ,能及时提供充足的备品备件 , 以保证维保工作的高效性 ;

b) 当设备运行出现故障时 ,能在用户发出通知后 24 h 内给予响应 ,48 h 内有相关的技术人员抵达现场或采取能够有效实施的整改措施。

5.4.2 软件维护升级

供应商能够提供常规的系统软件维护、升级等服务(包括远程升级指导)。 能够根据不同客户的需求和特性 ,提供定制化的软件升级服务 ,满足不同客户的需求。

5.4.3 服务指标评分标准

服务指标包含维修保养服务和软件维护升级 ,评分标准宜符合表 4。

表 4 服务指标评分标准

5.5 国产化指标

5.5. 1 针对氢燃料电池堆测试设备的关键件清单(宜按照附录 C) ,需明确每类关键件的生产国别 ,知识产权属于中国或在国内设计及生产的关键件 ,认定为国产关键件。

5.5.2 知识产权属于国外或在国外设计及生产的配件 ,认定为进口关键件。 同种类关键件国内外都有的 ,属进口关键件。

5.5.3 氢燃料电池堆测试设备关键件国产化率不宜低于 20% ,关键件国产化率超过 80% ,则等同视为高自主国产化氢燃料电池堆测试设备。

5.5.4 国产化认定基于氢燃料电池堆测试设备关键件国产化率 ,具体评价方法见 7. 3。

6 评价方法

6. 1 试验环境条件

设备工作环境 :

a) 环境温度 : -5 ℃ ~45 ℃ ;

b) 气压 :85 kPa~ 105 kPa;

c) 相对湿度 :10% ~ 90% ;

d) 供电电源 :三相五线制 ,220VAC±15% ,50 Hz±2%(或 380VAC±15% ,50 Hz±2%) ;

e) 无影响仪器使用的振动和电磁干扰 ;

f) 室内无腐蚀性气体 ,有良好的通风装置。

6.2 基础性评价方法

6.2. 1 功能性评价

氢燃料电池堆测试设备连接氢燃料电池堆后能正常运行 ,检查设备规格书或说明文件所包含的所有设备功能(包括各类传感器、自动及手动阀门、开关等)是否全部具备并正常使用 ; 由上位机控制的设备功能 ,检查是否能通过上位机正确实现表 1 中的所有功能。

6.2.2 操作友好性及控制界面评价

测试方法如下 :

a) 启动设备 ,通过上位机操控各非自动阀门 ,观察是否按操作命令正常开关 ;

b) 在被动跟踪模式下 ,通过系统控制模块修改氢燃料电池堆的电流 ,使电池堆分别运行在怠速工况、50%额定功率以及额定功率三种工况 ,观察各路传感器是否能正确显示测试数据。

6.2.3 兼容性评价

考察相关接口、软件程序及电压巡检采集方式是否满足 5. 1. 4 的指标。

6.3 性能评价方法

6.3. 1 氢气供给系统试验

试验方法如下 :

a) 试验用介质为 99. 97%纯度的氢气 ,参照物为标定好的氢气质量流量计。设置氢燃料电池堆测试设备的相关参数 , 将标 定好 的氢 气质 量流 量计 接在 氢气 供给 系统 入口 处 , 设备 工作 稳定后 ,使氢气分别以不同的流量(宜取 20%、40%、60%、80%、100%满量程的流量)通入氢气供气系统中 ,并记录至少 5个不同流量的数据 ,连续测试 3 次 ,通过平均值计算氢气供给系统的流量控制精度 ;

b) 试验用介质为 99. 97%纯度的氢气 ,气体压力传感器。设置氢燃料电池堆测试设备的相关参数 ,将气体压力传感器分别布置在氢气供应系统的入口处和出口处 , 以不同压力(宜取 20%、 40%、60%、80%、100%满量程的压力)的氢气通入氢气供给系统中 ,并记录至少 5个不同压力下的数据 ,连续测试 3 次 ,通过记录数据的平均值计算氢气供给系统的背压控制范围和精度。

6.3.2 空气供给系统试验

a) 试验用介质为 99. 9%纯度的空气 ,按照标准表法进行测试。设置氢燃料电池堆测试设备的相关参数 ,将标定好的氧气质量流量计接在空气供给系统入口处 ,设备工作稳定后 ,使空气分别以不同的流量(宜取 20%、40%、60%、80%、100%满量程的流量)通入空气供气系统中 ,并记录至少 5个不同流量的数据 ,连续测试 3 次 ,通过平均值计算空气供给系统的流量控制精度 ;

b) 试验用介质为 99. 9%纯度 的空 气 , 气体 压力 传感 器。设置 氢燃 料电 池堆 测试 设备 的相 关参数 ,将气体压力传感器分别布置在空气供应系统的入口处和出口处 , 以不同压力(宜取 20%、 40%、60%、80%、100%满量程的压力)的空气通入空气供给系统中 ,并记录至少 5个不同压力下的数据 ,连续测试 3 次 ,通过记录数据的平均值计算空气供给系统的背压控制范围和精度。

6.3.3 热管理系统试验

a) 试验用介质为电导率小于 5 μS/cm 且温度低于 30 ℃的去离子水 ,标定好的温度传感器、液体压力传感器、液体流量计。将温度传感器和压力传感器分别置于热管理系统的冷却液入口和出口处 ,将去离子水加入冷却系统中 ,开启冷却系统 ,将去离子水液体温度先加热至 30 ℃ ,并稳定 30 min;

b) 然后将去离子水的温度从 30 ℃加热至 90 ℃ ,记录加热所需要的时间、加热过程中进出口的液体压力 ,重复 3 次试验 ,通过记录数据来计算热管理系统的冷却液加热速度、温度、流量控制精度 ,压力控制范围和精度。

6.3.4 气体加湿系统试验

a) 试验用介质为电导率小于 5 μS/cm 的去离子水 ,标定好的温度传感器 ,标定好的液体压力传感器 ,氢燃料电池堆。将温度传感器(露点仪或湿度传感器)和压力传感器分别置于气体加湿系统的入口和出口处 ,并将准备好的去离子水加入气体加湿系统中 ,设置好设备参数 ;

b) 待设备工作稳定后 ,通过控制系统调节不同的露点温度(宜取 20%、40%、60%、80%、100%满量程的气体流量和温度) ,监测不同露点温度下的真实温度并记录数据 ;

c) 重复上述试验 3 次 ,通过记录的数据计算气体加湿系统的升温速度和降温速度 ,并测试和计算出加湿系统的露点温度控制范围及精度。

加湿系统供气的气液分离特性试验分为稳态与动态响应工况 :

a) 稳态工况下 ,在上述露点温度响应试验时 ,检测在稳定气体流量和露点温度下 ,气路管路是否具备良好保温或加热措施 ,若供气时不带有由于管道冷凝或加湿系统喷溅而出的液态水 ,则合格 ;

b) 动态工况下 ,特指在极限工况下的动态响应特性 , 加湿系统运行在系统气体流量和露点温度(100%满量程)下 ,供气压力从系统最大压力(如 300 kPa)在 1 s 内降压至系统最小工作压力(如 30 kPa) ,该期间 ,若系统供气时不带出液态水 ,则设备合格。

6.3.5 电子负载系统试验

宜按 JJF 1462—2014中 7. 2相关规定方法进行电子负载性能试验。

6.3.6 稳定性试验

设备不停机连续稳定运行 500 h,监测其可控性指标 ,均满足指标。

6.3.7 可靠性试验

6.3.7. 1 电源电压适应试验

宜按 GB/T 12325—2008中 4. 2 和 4. 3 的方法 ,先将电源电压从标准电压值 220V或 380V下调至187V或 323V后 ,按本文件 6. 3. 1~ 6. 3. 5 的试验过程 ,对设备进行性能试验 ; 电源电压再上调至 253V或 437V,重复上述试验。

6.3.7.2 高低温适应试验

宜按 GB/T 2423. 1—2008 中 5. 2 进行低温适应性试验 ,其中低温 5 ℃ ± 2 ℃ ,按 GB/T 2423. 2— 2008中 5. 2进行高温适应性试验 ,其中高温 35℃ ±2℃。按本文件 6. 3. 1~ 6. 3. 5 的试验过程 ,对仪器进行性能试验。

6.3. 8 重复性试验

在同一实验室由同一操作人员 ,在 10 日之内 ,宜按 6. 3. 1~ 6. 3. 5 重复进行 3 次试验。

6.4 安全性评价方法

6.4. 1 电气安全试验

6.4. 1. 1 接触电流试验

宜按 GB/T 12113—2023中 6. 1规定的方法进行。

6.4. 1.2 介电强度试验

宜按 GB/T 16935. 1—2008中 6. 1规定的方法进行。

6.4. 1.3 保护接地试验

宜按 GB/T 24342—2009中 6规定的方法进行。

6.4.2 结构和机械安全评价

采用目测的方法评估设备内外部结构是否稳定、合理 ,相关指标宜满足 5. 3. 2 和 5. 3. 3 的指标。

6.4.3 功能安全试验

a) 氢气浓度报警功能 : 当氢燃料电池堆测试设备与电堆相连并运行稳定时 ,将装有氢气浓度超过报警设定值的气袋在设备氢浓度传感器附近释放 ,记录设备氢气浓度报警情况 ;

b) 依次调节氢气路进气压力及流量、冷却水路的进堆温度和流量、使其低于和高于报警设定范围 ,记录设备报警情况。

6.5 服务指标评价方法

宜按 5. 4 服务指标 ,逐项对相关指标进行客观评价。

7 评价结果的评定

7. 1 评价流程

氢燃料电池堆测试设备指标评价流程如下 :

a) 确定申请方提供资料 ,确定评价方案 ;

b) 对指标试验项目进行逐条验证 ;

c) 记录试验流程中的图像及数据采集的原始信息 ;

d) 原始信息处理 ,得出结果 ;

e) 将结果与评价项指标比对 ,进行加权打分 ;

f) 得出等级评定结论。

7.2 产品应用等级

依据各指标评分标准 ,对每一级评价指标评分进行加权平均计算分数。按照不同级别的评价指标加权得分计算 ,最终形成氢燃料电池堆测试设备的产品使用层面评定总分。

评定总得分宜按照式(1)和式(2)计算 :

Qn =Tn × [U1 × (M1 × a1 + … +Mx × ax) + … +Uy × (M1 × a1 + … +Mx ×ax)] … … ( 1 )

Q = ∑= 1Qn … … … … … … … … … … ( 2 )

式中 :

Qn — 第 n 个一级指标得分 ;

Tn — 第 n 个一级指标得分权重 ;

Mx — 第 x 个三级指标得分权重 ;

ax — 三级指标得分 ;

Uy — 第 y 个二级指标得分权重 ;

Q — 氢燃料电池堆测试设备应用等级评定总得分。

根据评定总得分将氢燃料电池堆测试设备的应用等级评定结果分为 5个等级 ,宜符合表 5。

表 5 应用等级评定

7.3 国产化应用等级评定

基于氢燃料电池堆测试设备的关键件国产化率和产品应用等级得分情况 ,进一步综合性评价国产氢燃料电池堆测试设备的国产化应用等级评定得分及国产化应用等级。

国产化应用等级评定得分宜按照式(3)和式(4)计算 :

f(P

A = f(P) ×Q … … … … … … … … … … ( 4 )

P — 氢燃料电池堆测试设备关键件国产化率 ;

A — 氢燃料电池堆测试设备国产化应用等级评定得分 ;

氢燃料电池堆测试设备的国产化应用等级评定宜符合表 6。

表 6 国产化应用等级评定

附录 A

(规范性)

验证评价指标与权重表

表 A. 1 给出了氢燃料电池堆测试设备的各级验证评价指标与权重。

表 A. 1 验证评价指标与权重

表 A. 1 验证评价指标与权重 (续)

附录 B

性能指标评分标准

表 B. 1 给出了氢燃料电池堆测试设备的性能指标评分标准。

表 B. 1 性能指标评分标准

表 B. 1 性能指标评分标准 (续)

附录 C (规范性)关键件清单

表 C. 1 给出了氢燃料电池堆测试设备的关键件清单。

表 C. 1 关键件清单

参考 文献

[1] GB 18384—2020 电动汽车安全要求

[2] GB/T 29838—2013 燃料电池模块

[3] GB/T 31035—2014 质子交换膜燃料电池电堆低温性能试验方法

[4] GB/T 33978—2017 道路车辆用质子交换膜燃料电池模块

[5] GB/T 36288—2018 燃料电池电动汽车燃料电池堆安全要求

[6] GB/T 37244—2018 质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气

[7] RB/T 160—2017 分析化学仪器设备验证与综合评价指南