氫燃料電池電動汽車具有零排放、無污染、高效節能、噪聲低的突出優點。百公里能耗指標是車輛最重要的經濟性指標之一。傳統燃油車該指標指燃油消耗,氫燃料電池電動汽車則是氫氣消耗。
目前,關于氫燃料電池電動汽車氫氣消耗的測試標準為國標《GB/T 35178-2017燃料電池電動汽車氫氣消耗量測量方法》。
該法規要求:使用外部供氫作為氫燃料電池電動汽車的燃料供應源,切斷車載氫氣供應管路,通過測試車輛在底盤測功機上的NEDC工況,測試出實際的氫氣消耗量;采用如下三種方法之一進行試驗測試:
1、溫度壓力法:通過測量外部供氫儲罐內氫氣的壓力、溫度值在試驗前后的變化,由氣體狀態方程計算得出試驗前后實際的氫氣消耗值,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
該種方法的優點是測試簡便、投入小。但是測試的試驗數值誤差大(測試前后為保證安全需進行氮氣吹掃及置換等);最主要的不足是不能進行過程測試數據的實時記錄,不能依據試驗數據進行過程分析,也就不能依據試驗數據提出可行的改進措施。
2、質量分析法:通過測量外部供氫儲罐內氫氣在試驗前后質量的變化,得出實際的氫氣消耗值,公式如下:ω=g1-g2
該種方法的優缺點同溫度壓力法。
3、流量法:在外部供氫源與測試車輛間安裝流量計,通過流量計實時測量記錄車輛的實際氫氣消耗量,公式如下:


外供氫氣及流量計量系統

車輛外供氫氣管路
該種方法雖然需投入較高成本,但是測試的試驗數值誤差小,且可以實時記錄試驗過程數據,因此現在試驗室首先推薦使用該種測試方法進行氫氣消耗量的測試。
燃料電池電動汽車的動力總成系統如下圖,主要包括燃料電池系統、高壓DCDC、低壓DCDC、整流DCAC、驅動電機、變速驅動系統等。

燃料電池汽車動力系統簡圖
因此,氫燃料電池電動汽車優化氫耗指標的方向,包括提升氫燃料電池系統FCS效率、DC/DC及DC/AC(DCS)效率、動力電池(包括能量回收)效率、電機效率和變速驅動系統效率等,優化整車能量控制策略,還有降低整車質量、降低輪胎路阻和車身風阻等。
從試驗測試的角度考慮,主要有保證測試設備/儀表及傳感器的測量精度,測試環境滿足要求,測試過程受控可溯源,嚴格按照標準進行測試等,符合試驗室規范管理要求,保證測試數據真實、準確。
長城汽車氫能檢測分公司選用德國進口四驅底盤測功機,新建國內首家符合法規要求的氫燃料電池電動汽車整車測試試驗室,配備專用的氫氣放空、尾排處理系統、外部供氫系統、氫氣流量計量系統及試驗室氫氣安全系統,保證測試過程的絕對安全和測試的準確性。可用于四驅或兩驅車輛在常溫下的工況測試與標定,滿足現行國標歐標及美標標準的法規要求,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、續駛里程等提供專業的試驗測試技術支持。