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耐久试验标准解析：从理论到实践的核心要素
在现行的国家标准中，与燃料电池堆耐久性能相关的国家标准有两个，分别是：GB/T 38914-2020《车用质子交换膜燃料电池堆使用寿命测试评价方法》和GB/Z 44116-2024《燃料电池发动机及关键部件耐久性试验方法》。两个标准分别采用了不同的方法来获取燃料电池堆的使用寿命。
标准GB/T 38914-2020采用估算的方法来推算燃料电池堆的使用寿命。该标准根据分工况测试结果，采用线性拟合的方式，分别得到怠速工况、额定工况、变载工况、启停工况对燃料电池堆使用寿命的影响速率；然后根据构建的工况谱，经过线性累积计算，最终得到燃料电池堆的使用寿命。
而标准GB/Z 44116-2024中第6条则是采用实测的方法来获得燃料电池堆的使用寿命。该标准要求燃料电池堆按照指定耐久性循环工况进行耐久试验，并定期测试燃料电池堆的性能和安全性。
耐久试验方法深度阐述：核心技术与实践技巧
标准GB/T 38914-2020的试验流程如图1所示。具体测试细节参见标准原文，这里不再赘述。其中需要特别注意的是，分工况测试（即怠速工况试验、额定工况试验、变载工况试验和启停工况试验）的顺序应严格按照标准要求进行。
测试完成后，需要根据分工况测试中得到的燃料电池平均单节电压与测试时长或测试次数的关系图，进行线性拟合，并计算得到单一工况对燃料电池堆性能的影响速率。之后结合工况谱，便可计算得到在该工况谱下的燃料电池堆使用寿命范围。
标准GB/T 38914-2020中提供了“参比工况谱”用于燃料电池堆使用寿命计算。参比工况谱参数包括：a)每小时启停1次；b)每小时变载27次，每次加载过程30 s，减载过程16 s；c)每小时怠速运行21 min；d)每小时额定工况运行18 min。用户也可根据自己的需要，制定“自定工况谱”来计算燃料电池堆使用寿命。自定工况谱需满足时间总和为3600 s±30 s。
标准GB/Z 44116-2024的试验流程如图2所示。试验过程中需定期对燃料电池堆进行极化曲线测试、气密性测试和绝缘电阻测试，用以评价燃料电池堆的电性能变化和安全性变化。需要注意的是，标准GB/Z 44116-2024对循环工况的压力、温度、流量、电流等参数有明确的公差要求，试验过程中需保证实际值在规定的公差范围内。此外，每进行200 h耐久测试，可以对燃料电池堆进行活化后继续进行耐久试验。
试验结束后，可以根据所记录的极化曲线测试中参考电流所对应的平均单电池电压，线性拟合得到燃料电池堆参考电流下的电压衰减速率，对评价燃料电池堆的性能衰减有重要参考意义。
循环工况谱对比分析：不同试验方法的关键差异
构建一个典型的燃料电池堆模型，其怠速电流为额定电流的10%。依据标准GB/T 38914-2020的“参比工况谱”和GB/Z 44116-2024的耐久性循环工况，分别得到该燃料电池堆模型的耐久循环工况谱（见图3），以及燃料电池堆电流分布情况（见图4）。
 
由图4可以看出，GB/T 38914-2020的参比工况谱中，怠速工况和额定工况的占比极高；GB/Z 44116-2024的耐久性循环工况中，怠速工况和额定工况的占比相对较小，而中功率段电流的占比相对较多。
另外，根据构建的耐久循环工况谱，可以得到GB/T 38914-2020的参比工况谱和GB/Z 44116-2024的耐久性循环工况中稳态工况和动态工况的占比，如表1所示。可以得到，GB/T 38914-2020的参比工况谱中，动态工况的时间占比约1/3；而GB/Z 44116-2024的耐久性循环工况中，动态工况的时间占比不足3%。
上海汽检氢能与燃料电池检测服务平台在耐久测试领域具有丰富的经验和技术能力。平台配备了先进的测试设备和专业的技术团队，能够根据实际需求定制耐久性试验方案，为客户进行更加深入的数据分析。
试验数据分析优化路径：从数据到洞察的实践指南
从图4和表1中不难看出，GB/T 38914-2020的参比工况谱中，怠速工况和额定工况的占比较高，且动态工况的时间占比约1/3。在实际试验过程中，用户可根据需要，在工况谱中增加其他工况，参考标准GB/T 38914-2020制定“自定工况谱”。
根据标准GB/Z 44116-2024正文可知，耐久试验过程中每100 h会进行两轮极化性能测试，可根据极化性能测试中的稳态数据进行燃料电池堆性能衰减的相关分析。除此之外，还可以在耐久循环工况中选取特定工况点（例如电流为100%额定电流的工况，见图6），获取更丰富的数据来分析燃料电池堆的性能衰退。
 
上海汽检氢能与燃料电池检测服务平台正是基于这样的理念，构建了耐久测试及预测能力。实验室不仅可以进行GB/T 38914-2020、GB/Z 44116-2024等相关标准规定的耐久测试，还结合与国内多头部企业合作、5000小时以上的测评经验，构建了具有实验室特色的加速试验方案，为燃料电池技术的可靠性及衰减评价提供有力支持。此外，已搭建的三合一高功率燃料电池堆测试平台（燃料电池堆性能试验台、振动试验台和环境试验箱同步使用），能够在燃料电池堆运行过程中模拟高低温、高低湿、振动冲击等试验环境条件，满足客户多样的测试需求。
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