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解析氢燃料电池汽车经济性：氢气消耗量测试
2019-10-09 15:01:04· 来源：长城氢能检测
氢燃料电池电动汽车具有零排放、无污染、高效节能、噪声低的突出优点。百公里能耗指标是车辆最重要的经济性指标之一。传统燃油车该指标指燃油消耗，氢燃料电池电
氢燃料电池电动汽车具有零排放、无污染、高效节能、噪声低的突出优点。百公里能耗指标是车辆最重要的经济性指标之一。传统燃油车该指标指燃油消耗，氢燃料电池电动汽车则是氢气消耗。
目前，关于氢燃料电池电动汽车氢气消耗的测试标准为国标《GB/T 35178-2017燃料电池电动汽车氢气消耗量测量方法》。
该法规要求：使用外部供氢作为氢燃料电池电动汽车的燃料供应源，切断车载氢气供应管路，通过测试车辆在底盘测功机上的NEDC工况，测试出实际的氢气消耗量；采用如下三种方法之一进行试验测试：
1、温度压力法：
通过测量外部供氢储罐内氢气的压力、温度值在试验前后的变化，由气体状态方程计算得出试验前后实际的氢气消耗值,公式如下：
储氢罐外供氢气
切断储氢罐管路，直供燃料电池氢气
该种方法的优点是测试简便、投入小。但是测试的试验数值误差大（测试前后为保证安全需进行氮气吹扫及置换等）；最主要的不足是不能进行过程测试数据的实时记录，不能依据试验数据进行过程分析，也就不能依据试验数据提出可行的改进措施。
2、质量分析法：
通过测量外部供氢储罐内氢气在试验前后质量的变化，得出实际的氢气消耗值,公式如下：
ω=g1-g2
该种方法的优缺点同温度压力法。
3、流量法：
在外部供氢源与测试车辆间安装流量计，通过流量计实时测量记录车辆的实际氢气消耗量，公式如下：
外供氢气及流量计量系统
车辆外供氢气管路
该种方法虽然需投入较高成本，但是测试的试验数值误差小，且可以实时记录试验过程数据，因此现在试验室首先推荐使用该种测试方法进行氢气消耗量的测试。
燃料电池电动汽车的动力总成系统如下图，主要包括燃料电池系统、高压DCDC、低压DCDC、整流DCAC、驱动电机、变速驱动系统等。
燃料电池汽车动力系统简图
因此，氢燃料电池电动汽车优化氢耗指标的方向，包括提升氢燃料电池系统FCS效率、DC/DC及DC/AC（DCS）效率、动力电池（包括能量回收）效率、电机效率和变速驱动系统效率等，优化整车能量控制策略，还有降低整车质量、降低轮胎路阻和车身风阻等。
从试验测试的角度考虑，主要有保证测试设备/仪表及传感器的测量精度，测试环境满足要求，测试过程受控可溯源，严格按照标准进行测试等，符合试验室规范管理要求，保证测试数据真实、准确。
长城汽车氢能检测分公司选用德国进口四驱底盘测功机，新建国内首家符合法规要求的氢燃料电池电动汽车整车测试试验室，配备专用的氢气放空、尾排处理系统、外部供氢系统、氢气流量计量系统及试验室氢气安全系统，保证测试过程的绝对安全和测试的准确性。可用于四驱或两驱车辆在常温下的工况测试与标定，满足现行国标欧标及美标标准的法规要求，在整车氢气消耗量及能量消耗率、车辆动力性能、氢气排放性能、续驶里程等提供专业的试验测试技术支持。
目前，关于氢燃料电池电动汽车氢气消耗的测试标准为国标《GB/T 35178-2017燃料电池电动汽车氢气消耗量测量方法》。
该法规要求：使用外部供氢作为氢燃料电池电动汽车的燃料供应源，切断车载氢气供应管路，通过测试车辆在底盘测功机上的NEDC工况，测试出实际的氢气消耗量；采用如下三种方法之一进行试验测试：
1、温度压力法：
通过测量外部供氢储罐内氢气的压力、温度值在试验前后的变化，由气体状态方程计算得出试验前后实际的氢气消耗值,公式如下：
储氢罐外供氢气
切断储氢罐管路，直供燃料电池氢气
该种方法的优点是测试简便、投入小。但是测试的试验数值误差大（测试前后为保证安全需进行氮气吹扫及置换等）；最主要的不足是不能进行过程测试数据的实时记录，不能依据试验数据进行过程分析，也就不能依据试验数据提出可行的改进措施。
2、质量分析法：
通过测量外部供氢储罐内氢气在试验前后质量的变化，得出实际的氢气消耗值,公式如下：
ω=g1-g2
该种方法的优缺点同温度压力法。
3、流量法：
在外部供氢源与测试车辆间安装流量计，通过流量计实时测量记录车辆的实际氢气消耗量，公式如下：
外供氢气及流量计量系统
车辆外供氢气管路
该种方法虽然需投入较高成本，但是测试的试验数值误差小，且可以实时记录试验过程数据，因此现在试验室首先推荐使用该种测试方法进行氢气消耗量的测试。
燃料电池电动汽车的动力总成系统如下图，主要包括燃料电池系统、高压DCDC、低压DCDC、整流DCAC、驱动电机、变速驱动系统等。
燃料电池汽车动力系统简图
因此，氢燃料电池电动汽车优化氢耗指标的方向，包括提升氢燃料电池系统FCS效率、DC/DC及DC/AC（DCS）效率、动力电池（包括能量回收）效率、电机效率和变速驱动系统效率等，优化整车能量控制策略，还有降低整车质量、降低轮胎路阻和车身风阻等。
从试验测试的角度考虑，主要有保证测试设备/仪表及传感器的测量精度，测试环境满足要求，测试过程受控可溯源，严格按照标准进行测试等，符合试验室规范管理要求，保证测试数据真实、准确。
长城汽车氢能检测分公司选用德国进口四驱底盘测功机，新建国内首家符合法规要求的氢燃料电池电动汽车整车测试试验室，配备专用的氢气放空、尾排处理系统、外部供氢系统、氢气流量计量系统及试验室氢气安全系统，保证测试过程的绝对安全和测试的准确性。可用于四驱或两驱车辆在常温下的工况测试与标定，满足现行国标欧标及美标标准的法规要求，在整车氢气消耗量及能量消耗率、车辆动力性能、氢气排放性能、续驶里程等提供专业的试验测试技术支持。
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