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解析氫燃料電池汽車經(jīng)濟(jì)性：氫氣消耗量測試
2019-10-09 15:01:04· 來源：長城氫能檢測
氫燃料電池電動汽車具有零排放、無污染、高效節(jié)能、噪聲低的突出優(yōu)點(diǎn)。百公里能耗指標(biāo)是車輛最重要的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)之一。傳統(tǒng)燃油車該指標(biāo)指燃油消耗，氫燃料電池電
氫燃料電池電動汽車具有零排放、無污染、高效節(jié)能、噪聲低的突出優(yōu)點(diǎn)。百公里能耗指標(biāo)是車輛最重要的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)之一。傳統(tǒng)燃油車該指標(biāo)指燃油消耗，氫燃料電池電動汽車則是氫氣消耗。
目前，關(guān)于氫燃料電池電動汽車氫氣消耗的測試標(biāo)準(zhǔn)為國標(biāo)《GB/T 35178-2017燃料電池電動汽車氫氣消耗量測量方法》。
該法規(guī)要求：使用外部供氫作為氫燃料電池電動汽車的燃料供應(yīng)源，切斷車載氫氣供應(yīng)管路，通過測試車輛在底盤測功機(jī)上的NEDC工況，測試出實(shí)際的氫氣消耗量；采用如下三種方法之一進(jìn)行試驗(yàn)測試：
1、溫度壓力法：
通過測量外部供氫儲罐內(nèi)氫氣的壓力、溫度值在試驗(yàn)前后的變化，由氣體狀態(tài)方程計算得出試驗(yàn)前后實(shí)際的氫氣消耗值,公式如下：
儲氫罐外供氫氣
切斷儲氫罐管路，直供燃料電池氫氣
該種方法的優(yōu)點(diǎn)是測試簡便、投入小。但是測試的試驗(yàn)數(shù)值誤差大（測試前后為保證安全需進(jìn)行氮?dú)獯祾呒爸脫Q等）；最主要的不足是不能進(jìn)行過程測試數(shù)據(jù)的實(shí)時記錄，不能依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行過程分析，也就不能依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)提出可行的改進(jìn)措施。
2、質(zhì)量分析法：
通過測量外部供氫儲罐內(nèi)氫氣在試驗(yàn)前后質(zhì)量的變化，得出實(shí)際的氫氣消耗值,公式如下：
ω=g1-g2
該種方法的優(yōu)缺點(diǎn)同溫度壓力法。
3、流量法：
在外部供氫源與測試車輛間安裝流量計，通過流量計實(shí)時測量記錄車輛的實(shí)際氫氣消耗量，公式如下：
外供氫氣及流量計量系統(tǒng)
車輛外供氫氣管路
該種方法雖然需投入較高成本，但是測試的試驗(yàn)數(shù)值誤差小，且可以實(shí)時記錄試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)，因此現(xiàn)在試驗(yàn)室首先推薦使用該種測試方法進(jìn)行氫氣消耗量的測試。
燃料電池電動汽車的動力總成系統(tǒng)如下圖，主要包括燃料電池系統(tǒng)、高壓DCDC、低壓DCDC、整流DCAC、驅(qū)動電機(jī)、變速驅(qū)動系統(tǒng)等。
燃料電池汽車動力系統(tǒng)簡圖
因此，氫燃料電池電動汽車優(yōu)化氫耗指標(biāo)的方向，包括提升氫燃料電池系統(tǒng)FCS效率、DC/DC及DC/AC（DCS）效率、動力電池（包括能量回收）效率、電機(jī)效率和變速驅(qū)動系統(tǒng)效率等，優(yōu)化整車能量控制策略，還有降低整車質(zhì)量、降低輪胎路阻和車身風(fēng)阻等。
從試驗(yàn)測試的角度考慮，主要有保證測試設(shè)備/儀表及傳感器的測量精度，測試環(huán)境滿足要求，測試過程受控可溯源，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試等，符合試驗(yàn)室規(guī)范管理要求，保證測試數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確。
長城汽車氫能檢測分公司選用德國進(jìn)口四驅(qū)底盤測功機(jī)，新建國內(nèi)首家符合法規(guī)要求的氫燃料電池電動汽車整車測試試驗(yàn)室，配備專用的氫氣放空、尾排處理系統(tǒng)、外部供氫系統(tǒng)、氫氣流量計量系統(tǒng)及試驗(yàn)室氫氣安全系統(tǒng)，保證測試過程的絕對安全和測試的準(zhǔn)確性?？捎糜谒尿?qū)或兩驅(qū)車輛在常溫下的工況測試與標(biāo)定，滿足現(xiàn)行國標(biāo)歐標(biāo)及美標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的法規(guī)要求，在整車氫氣消耗量及能量消耗率、車輛動力性能、氫氣排放性能、續(xù)駛里程等提供專業(yè)的試驗(yàn)測試技術(shù)支持。
目前，關(guān)于氫燃料電池電動汽車氫氣消耗的測試標(biāo)準(zhǔn)為國標(biāo)《GB/T 35178-2017燃料電池電動汽車氫氣消耗量測量方法》。
該法規(guī)要求：使用外部供氫作為氫燃料電池電動汽車的燃料供應(yīng)源，切斷車載氫氣供應(yīng)管路，通過測試車輛在底盤測功機(jī)上的NEDC工況，測試出實(shí)際的氫氣消耗量；采用如下三種方法之一進(jìn)行試驗(yàn)測試：
1、溫度壓力法：
通過測量外部供氫儲罐內(nèi)氫氣的壓力、溫度值在試驗(yàn)前后的變化，由氣體狀態(tài)方程計算得出試驗(yàn)前后實(shí)際的氫氣消耗值,公式如下：
儲氫罐外供氫氣
切斷儲氫罐管路，直供燃料電池氫氣
該種方法的優(yōu)點(diǎn)是測試簡便、投入小。但是測試的試驗(yàn)數(shù)值誤差大（測試前后為保證安全需進(jìn)行氮?dú)獯祾呒爸脫Q等）；最主要的不足是不能進(jìn)行過程測試數(shù)據(jù)的實(shí)時記錄，不能依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行過程分析，也就不能依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)提出可行的改進(jìn)措施。
2、質(zhì)量分析法：
通過測量外部供氫儲罐內(nèi)氫氣在試驗(yàn)前后質(zhì)量的變化，得出實(shí)際的氫氣消耗值,公式如下：
ω=g1-g2
該種方法的優(yōu)缺點(diǎn)同溫度壓力法。
3、流量法：
在外部供氫源與測試車輛間安裝流量計，通過流量計實(shí)時測量記錄車輛的實(shí)際氫氣消耗量，公式如下：
外供氫氣及流量計量系統(tǒng)
車輛外供氫氣管路
該種方法雖然需投入較高成本，但是測試的試驗(yàn)數(shù)值誤差小，且可以實(shí)時記錄試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)，因此現(xiàn)在試驗(yàn)室首先推薦使用該種測試方法進(jìn)行氫氣消耗量的測試。
燃料電池電動汽車的動力總成系統(tǒng)如下圖，主要包括燃料電池系統(tǒng)、高壓DCDC、低壓DCDC、整流DCAC、驅(qū)動電機(jī)、變速驅(qū)動系統(tǒng)等。
燃料電池汽車動力系統(tǒng)簡圖
因此，氫燃料電池電動汽車優(yōu)化氫耗指標(biāo)的方向，包括提升氫燃料電池系統(tǒng)FCS效率、DC/DC及DC/AC（DCS）效率、動力電池（包括能量回收）效率、電機(jī)效率和變速驅(qū)動系統(tǒng)效率等，優(yōu)化整車能量控制策略，還有降低整車質(zhì)量、降低輪胎路阻和車身風(fēng)阻等。
從試驗(yàn)測試的角度考慮，主要有保證測試設(shè)備/儀表及傳感器的測量精度，測試環(huán)境滿足要求，測試過程受控可溯源，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試等，符合試驗(yàn)室規(guī)范管理要求，保證測試數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確。
長城汽車氫能檢測分公司選用德國進(jìn)口四驅(qū)底盤測功機(jī)，新建國內(nèi)首家符合法規(guī)要求的氫燃料電池電動汽車整車測試試驗(yàn)室，配備專用的氫氣放空、尾排處理系統(tǒng)、外部供氫系統(tǒng)、氫氣流量計量系統(tǒng)及試驗(yàn)室氫氣安全系統(tǒng)，保證測試過程的絕對安全和測試的準(zhǔn)確性?？捎糜谒尿?qū)或兩驅(qū)車輛在常溫下的工況測試與標(biāo)定，滿足現(xiàn)行國標(biāo)歐標(biāo)及美標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的法規(guī)要求，在整車氫氣消耗量及能量消耗率、車輛動力性能、氫氣排放性能、續(xù)駛里程等提供專業(yè)的試驗(yàn)測試技術(shù)支持。
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