1范围
本技术报告规定了通信用氢燃料电池供电系统的定义、组成、要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存。
本技术报告适用于通信用氢燃料电池供电系统。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本技术报告的引用而成为本技术报告的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本技术报告，然而，鼓励根据本技术报告达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本技术报告。
GB/T 191包装储运图示标志
GB/T 2423.1-2001电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法试验A:低温
GB/T 2423.2-2001电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法试验B:高温
GB/T 2423.3-2006电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法试验Cab:恒定湿热试验
GB/T 2423.10-2008电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法试验Fc和导则：振动（正弦）
GB/T 2423.17-2008电工电子产品基本环境试验规程 试验Ka：盐雾试验方法
GB/T 2829-2002周期检验计数抽样程序及表（适用于对过程稳定性的检验检查）
GB/T 3873通信设备产品包装通用技术条件
GB 4943-2001信息技术设备的安全
GB 4962-1985氢气使用安全技术规程
GB 5099-1994钢质无缝气瓶
GB 50177-2005氢气站设计规范
GB/T 20042.1质子交换膜燃料电池术语
YD/T 122-1997邮电工业产品铭牌
YD/T 637通信用直流-直流变换设备
YD/T 799通信用阀控式密封铅酸蓄电池
YD/T 983-1998通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法
TD/T 1360通信用阀控式密封胶体蓄电池
3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
待机功耗standby power
开关电源系统正常工作，氢燃料电池供电系统无输出电压、电流时的外部输入功率。
注：待机状态指氢燃料电池单元无功率输出，此时控制器仅监测各种信号。
4产品组成及系列
4.1产品组成
氢燃料电池供电系统主要由储氢单元、供氢单元、燃料电池单元、DC/DC变换单元（可选）、监控单元、配电单元、水、热综合管理单元及其他附件组成，图1为氢燃料电池供电系统结构示意图。
4.2燃料电池模块输出功率额定值
50W、100W、200W、300W、500W、750W、1kW、2kW、3kW、5kW、10kW。
注：当用户提出要求并与制造厂协商后，可以生产系列数值以外的产品。
4.3燃料电池系统输出功率额定值
100W、200W、500W、1kW、2kW、3kW、5kW、10kW、20kW、30kW、50kW。
注：当用户提出要求并与制造厂协商后，可以生产系列数值以外的产品。
5要求
5.1使用条件
5.1.1正常使用条件
除非另有规定，氢燃料电池供电系统应能在下列环境条件下正常运行：
a)海拔不超过1000m（当海拔高度超过1000m时系统输出功率每500m降容3%）；
b)工作环境温度为：室外Ⅰ型-40℃～45℃，室外Ⅱ型-10℃～45℃，室内型0℃～40℃；
c)储存温度为-40℃～60℃（当环境温度低于-20℃时，应采用带H标示的钢瓶）；
d)环境相对湿度：不大于95%RH；
e)能承受频率为（10～55）Hz、振幅为0.35mm的正弦波振动。
5.1.2特殊环境条件
若氢燃料电池供电系统需在异于5.1.1规定的条件下使用，用户应在订货时提出并与制造厂取得协议，例如：
——危害的烟尘；
——霉菌和微生物、潮湿、蒸汽或盐雾；
——灰尘和粉尘；
——爆炸性混合粉尘或气体；
——有火灾危险的场所；
——淋雨或滴水；
——温度骤然变化；
——强电磁场；
——导致危害的动物等；
——通风限制；
——受其他热源的辐射或热传导。
5.2系统
5.2.1通用安全要求
应按以下顺序对燃料电池采取通用安全措施，消除易燃物质、加压介质、电能、机械能等物质与能量的潜在危险：
a)在上述能量尚未释放前，应首先消除燃料电池供电系统外部的隐患；
b)对上述能量进行被动控制（如采用防爆片、泄压阀、隔热构件等），应确保能量释放时不危及周围环境；
c)对上述能量进行主动控制（如通过燃料电池供电系统中的电控装置），应考虑控制装置故障引发的危险；
d)提供适当的、与残存危险有关的安全标记，例如：机械危险、电气危险、电磁兼容性（EMC）危险、热危险、火灾和爆炸危险、故障危险、材料的危险、废物处置危险、环境危险等。
5.2.2外观和结构
系统的外观和结构应符合下列要求：
a)系统外表应清洁，无机械损伤，接口触点无锈蚀；
b)系统表面应有必须的产品标识，且标识清楚；
c）系统的通信接口、电源接口、干接点接口等应有明确的标识；
d）燃料电池的正、负极端子及极性应有明显标记，便于连接；
f）燃料电池的外观不应有裂纹、污迹及明显变形。
5.2.3输出电压范围
系统直流输出电压额定值为48V，可调节范围为43.2V～57.6V，输出电压在其可调范围内应能手动或自动连续可调。
5.2.4负载效应（负载调整率）
不同负载情况下的直流输出电压与输出电压整定值的差值应不超过输出电压整定值的±1％。
5.2.5动态响应
负载电流在额定值的25%→50%→75%之间变化，其超调量应不超过输出电压整定值的±10%，恢复时间应不大于200μs。
5.2.6启动/关机方式
系统应具备以下启动/关机方式：
a)手动启动/关机；
b)遥控启动/关机；
c)自动延时启动/关机。
5.2.7系统待机功耗
系统待机功耗（不包含电加热功率）不大于系统额定输出功率的3%。
5.2.8过载能力
输出为额定功率的110%时，系统应能正常运行10min。
5.2.9保护与告警功能
5.2.9.1基本要求
燃料电池、DC-DC变换单元发生故障时，应能发出声或光告警并自动切离供电系统。对于多模块并联系统，发生故障的模块可在线更换。
5.2.9.2过载保护
输出超过过载能力时，应发出声或光告警并自动关机保护。
5.2.9.3氢气高、低压保护
当系统检测到氢气压力低于产品规定的最低压力或高于产品规定的最高压力时，应发出声或光告警并自动关机保护。
5.2.9.4输出过、欠压保护
系统输出电压超过过压保护设定值或者低于欠压保护设定值时，应发出声或光告警并自动关机保护。
5.2.9.5输出短路保护
系统输出短路时，应发出声或光告警并自动关机保护。
5.2.9.6过温保护
系统中的部件工作温度超过过温保护设定值时，应发出声或光告警并自动关机保护。
5.2.9.7风扇故障保护
系统的通风单元发生故障时，应发出声或光告警。
5.2.9.8告警信息
系统应具有下列告警信息：箱体门打开、燃料电池故障（电堆/模块不在位、输出中断）、氢源故障（氢气压力异常、氢气泄漏）、燃料电池系统故障（燃料电池回路断开、负载断开、加热器故障、风扇故障、输出过/欠压、DC/DC模块故障、环境温度异常）等。
系统应能通过通信接口将告警信号传送到近端、远程监控设备。
5.2.10监控功能
系统应具备RS232或RS485等标准通信接口，并具有以下监控功能：
——遥测：燃料电池系统输出电压，燃料电池系统输出电流，氢气压力，燃料电池温度，环境温度；
——遥信：燃料电池（电堆/模块输出过/欠压、过温、输出过流），氢气压力低/高，风扇正常/故障，市电有/无，蓄电池电压高/低，环境温度高；
——遥控：燃料电池系统开/关机。
5.2.11蓄电池管理功能（可选）
系统应具有以下蓄电池管理功能：
——对蓄电池的均充充电及浮充充电状态进行手动或自动转换功能；
——对蓄电池进行均充充电时的限流充电功能；
——根据蓄电池环境温度，对系统的输出电压进行温度补偿的功能；
——蓄电池放电及均充时，对蓄电池容量进行估算的功能；
——蓄电池单体电压管理功能；
——蓄电池一次、二次下电保护功能。
5.2.12系统噪音
室内型氢燃料电池供电系统正常运行时的噪音应不大于55dB；室外型氢燃料电池供电系统在正常运行时的噪音应不大于65dB。
5.2.13连续运行性能
在额定功率输出下，燃料量充足时，系统应能正常连续运行24h。
5.2.14杂音电压
5.2.14.1电话衡重杂音电压
电话衡重杂音电压应不大于2mV。
5.2.14.2峰-峰值杂音电压
在0MHz～20MHz频带内的峰—峰值杂音电压应不大于200mV。
5.2.15绝缘电阻
在环境温度为15℃～35℃，相对湿度为90%，试验电压为直流500V时，系统直流输出端与外壳的绝缘电阻应不低于2MΩ。
5.2.16抗电强度
直流输出对机壳应能承受50Hz、有效值为1000V的正弦交流电压或等效其峰值的1414V直流电压1min，且无击穿或飞弧现象。
5.2.17接地性能
系统应具有工作地和保护地，且应有明显的标志，接地点应用铜螺母（直径≥M8），接地线截面积应不小于10mm2；配电单元外壳、所有可触及的金属零部件与接地螺母间的电阻应不大于0.1Ω。
5.2.18电磁兼容性
5.2.18.1传导骚扰限值
传导骚扰限值应符合YD/T 983-1998中5.1的要求。
5.2.18.2辐射骚扰限值
辐射骚扰限值应符合YD/T 983-1998中5.2的要求。
5.2.18.3静电放电抗扰性
系统机柜应能保护产品抵御静电的破坏，其保护能力应符合YD/T983-1998中7.3表9中“静电放电”的要求，应能承受不低于8kV静电电压的冲击。
5.2.19寿命
系统应符合以下要求：
a)累计工作时间不少于1500h；
b)累积开关次数不少于500次；
c)使用寿命不少于10年。
5.3燃料单元
5.3.1耐腐蚀性
直接接触液体燃料、潮气、冷凝物等物质的构件、连接构件的紧固零件、无其他保护的载流零部件，均应耐腐蚀。
5.3.2氢气瓶储氢系统
5.3.2.1使用条件
氢气瓶、管道、阀门和接头等氢气瓶储氢系统的使用条件应符合GB 4962-1985的要求。
5.3.2.2储氢容量
氢气瓶的储氢容量应根据燃料电池单元的功率配置，氢气瓶的储氢容量应不少于5m3标况氢气/kW。
注：总容积不超过20m3的氢气罐可不限制其与所属或周围建筑的间距。
5.3.2.3储氢纯度
氢气瓶氢气纯度应不低于99.90%，其中一氧化碳应小于1ppm，硫化物小于100ppb，氮氧化物小于500ppb，NH3小于50ppb。
注：建议使用电解水制氢方法。
5.3.2.4氢气瓶、管道、阀门和接头
氢气瓶应符合GB 5099-1994和《气瓶安全监察规程》的要求，其最大安全储氢压力应不小于10Mpa；氢气瓶、管道、阀门和接头等部件应符合GB 50177-2005的要求，24h的泄漏率应不大于0.5%。
5.3.2.5安全要求
氢气瓶、管道、阀门和接头应牢固，管道和阀门应具有防止碰撞的防护装置；氢气瓶储氢系统应安装氢气泄漏检测和报警装置。
5.3.3固态储氢系统
固态储氢系统应符合YDB 053－2010的要求。
5.4燃料电池单元
5.4.1单元架构
燃料电池单元可采用电堆或多模块并联方式；若采用多模块并联方式，模块应可以进行热插拔更换。
5.4.2启动时间
常温条件下，输出功率从0到80％额定功率的启动时间应不大于3min。
5.4.3燃料消耗
燃料消耗速率应不超过表1的规定。
5.4.4效率
输出额定功率时，燃料电池单元的效率不小于50%。
5.4.5耐腐蚀性
直接接触液体燃料、潮气、冷凝物等物质的构件、连接构件的紧固零件、无其他保护的载流零部件，均应耐腐蚀。
5.4.6监测信息
燃料电池单元应能监测以下信息：燃料电池输出电压、输出电流、氢气压力、温度等。
5.5DC-DC变换单元
DC-DC变换单元应符合YD/T 637的要求。
5.6蓄电池
阀控式密封铅酸蓄电池应符合YD/T 799的要求；阀控式密封胶体蓄电池应符合YD/T 1360的要求。
6试验方法
6.1试验前准备
6.1.1试验环境条件
试验环境条件如下：
——温度：15℃～35℃；
——湿度：45%～75%；
——大气压力：86～106kPa。
6.1.2试验用仪表和设备
建议试验用仪表和设备见附录A。
6.1.3试验电路框图
6.2外观与结构检查
目测检查系统的外观与结构，结果应符合5.2.2的要求。
6.3输出电压范围试验
按以下步骤进行试验：
a）按照图2连接试验电路；
b）启动燃料电池供电系统，接额定线性负载，输出电压范围应符合5.2.3的要求。
6.4负载效应（负载调整率）试验
按以下步骤进行试验：
a）按照图2连接试验电路；
b）启动燃料电池供电系统，接线性负载，负载电流为50%的额定值，直流输出电压为出厂整定值；
c）调节线性负载使负载电流分别为5%和100%额定值，测量、记录输出电压；
d）按公式（2）计算出被测系统在以上各种条件下的负载调整率，计算结果应符合5.2.4的要求。
6.5动态响应试验
按以下步骤进行试验：
a）按照图2连接试验电路；
b）启动燃料电池系统，调节线性负载，负载电流为50%的额定值，直流输出电压为出厂整定值；
c）突变负载电流，使负载电流从额定值的25%→50%→25%和50%→75%→50%进行阶跃式变化，用数字存储示波器的适当量程观察直流输出电压的波形，计算出电压幅度变化量、超调量及恢复时间，结果应符合5.2.5的要求。
6.6启动/关机方式试验
根据5.2.6中3种系统启动/关机方式进行试验，试验结果应符合5.2.6的要求。
6.7系统待机功耗试验
燃料电池供电系统输出空载，用功率计测量输入有功功率，结果应符合5.2.7的要求。
6.8过载能力试验
按以下步骤进行试验：
a）按照图2连接试验电路；
b）启动燃料电池供电系统，调节线性负载，使负载电流为110%的额定值，直流输出电压为出厂整定值，用秒表记录系统能正常运行的时间，试验结果应符合5.2.8的要求。
6.9保护与告警功能试验
6.9.1基本要求试验
按以下步骤进行试验：
a）按照图2连接试验电路；
b）启动燃料电池供电系统，调节线性负载使负载电流为50%的额定值，直流输出电压为出厂整定值；
c）对于多模块并联系统，在系统正常运行状态或待机状态下，拔出燃料电池模块或DC-DC模块，检查系统是否发出声或光告警并上传告警信息，试验结果应符合5.2.9.1的要求。
6.9.2过载保护试验
调节线性负载使负载电流大于110%，检查系统是否自动关机并有声或光告警，试验结果应符合5.2.9.2的要求。
6.9.3氢气高、低压保护试验
系统氢气压力降低到产品规定最低压力值以下或者升高到产品规定最高压力值以上时，检查系统是否自动关机并有声或光告警，试验结果应符合5.2.9.3的要求。
6.9.4输出过、欠压保护试验
调节输出电压超过输出过压保护设定值或低于输出欠压保护设定值时，检查系统是否自动关机并有声或光告警，试验结果应符合5.2.9.4的要求。
6.9.5输出短路保护试验
在系统正常运行状态下，使输出短路，检查系统是否自动关机并有声或光告警，试验结果应符合5.2.9.5的要求。
6.9.6过温保护试验
使系统中的某部件温度达到过温保护设定值（主要指电堆），检查系统是否发出声或光告警并自动关机保护，试验结果应符合5.2.9.6的要求。
6.9.7风扇故障保护
模拟风扇故障，检查系统是否发出声或光告警，试验结果应符合5.2.9.8的要求。
6.9.8告警信息
模拟系统故障，检查系统的告警信息，应符合5.2.9.8的要求。
6.10监控功能试验
按以下步骤进行试验：
a）检查系统有无RS232、RS485等标准通信接口；
b）检查系统遥测、遥信、遥控的内容，应符合5.2.10的要求。
6.11蓄电池管理功能试验
转换蓄电池的浮充、均充状态，检查系统是否正常工作，检查蓄电池放电记录，应能符合5.2.11的要求。
6.12系统噪音试验
系统输出为额定线性负载并处于满载工作状态时，在设备正前方1m、高度的1/2处用声级计测量其值应符合5.2.12的要求。
6.13连续运行性能试验
系统输出接额定线性负载，连续运行，用秒表记录系统能正常运行的时间，试验结果应符合5.2.13的要求。
6.14杂音电压试验
按以下步骤进行试验：
a）按照图2连接试验电路；
b）启动燃料电池系统，在直流输出端连接杂音计测试电话衡重杂音电压，连接20MHz示波器测试峰-峰值杂音电压；
c）调节直流输出电压为出厂额定值，负载电流为额定值；
d）用杂音计中电话衡重加权测量模式，选择600Ω或75Ω输入阻抗和适当量程，读取并记录电话衡重杂音电压，应符合5.2.14.1的要求；
e）选择示波器适当量程，扫描速度低于0.5s，读取并记录最大峰-峰值，应符合5.2.14.2的要求。
6.15绝缘电阻
用绝缘电阻测试仪（500V档）测量其输出端对地的绝缘电阻值，应符合5.2.15的要求。
6.16抗电强度试验
按以下步骤进行试验：
a）被测系统必须是在进行完绝缘电阻试验并符合要求后才能进行本试验；
b）直流电路对地的试验电压为50Hz，有效值为1000V的交流电压或等效其峰值的1414V直流电压；
c）试验电压从小于一半最高峰值处逐步升高，达到规定电压值时持续1min，漏电流不大于30mA，抗电强度应符合5.2.16的要求；
6.17接地性能试验
按以下步骤进行试验：
a）被测系统的内部电路、监控设备及所有外部电路完全断开；
b）使用数字微欧计、开尔文电桥等微电阻测量仪器，按微电阻测量仪器测量接线方法（双线或四线），测量线主接线端接主保护接地端子；测量线另一端依次接前、后可活动的门（板）、及其门（板）的拉手、钮子、钥匙锁等外表可以触及的金属部件；
c）从微电阻测量仪器依次、直接读出主保护地端子与各测量点之间的连接电阻值，应符合5.2.17的要求。
6.18电磁兼容性
按YD/T 983－1998中5.5的规定进行，试验结果应符合5.2.18的要求。
6.19寿命试验
累积开关500次以上，检查系统是否正常工作，试验结果应符合5.2.19的要求。
6.20耐腐蚀性试验
按照GB/T 2423.17-2008中的试验方法对样品进行48h的盐雾试验，试验后的样品应符合5.3.1、5.4.5的要求。
6.21储氢容量检查
测量氢气瓶的储氢容量，根据燃料电池单元的功率配置进行换算，结果应符合5.3.2.2的要求。
6.22储氢纯度试验
分析测量氢气瓶氢气纯度及一氧化碳、硫化物、氮氧化物的浓度，结果应符合5.3.2.3的要求。
6.23氢气瓶、管道、阀门和接头检查
系统待机状态和工作状态下，用氢气泄漏测试仪检查储氢容器、管道、阀门和接头等部件是否有氢气泄漏，结果应符合5.3.2.4的要求。
6.24安全要求试验
检查氢气瓶、管道、阀门和接头是否牢固，是否安装防止管道和阀门碰撞的防护装置、氢气泄漏检测和报警装置等，结果应符合5.3.2.5的要求。
6.25固态储氢系统检查
按照YDB 053-2010中规定要求检查，结果应符合5.3.3的要求。
6.26单元架构检查
采用多模块并联方式的燃料电池供电系统，系统正常工作时，插拔模块，试验结果应符合5.4.1的要求。
6.27启动时间试验
室温条件下，启动燃料电池供电系统，用存储示波器测量输出功率从0稳定到80％额定值的时间，结果应符合5.4.2的要求。
6.28燃料消耗试验
燃料电池系统输出额定功率时，测量燃料消耗量，计算每千瓦燃料消耗速率，结果应符合5.4.3的要求。
6.29效率试验
燃料电池输出额定功率时，效率按式（2）计算，结果应符合5.4.4的要求。
6.30监测信息检查
检查燃料电池单元监测的信息，结果应符合5.4.6的要求。
6.31DC-DC变换单元
按YD/T 637-2007中规定方法进行试验。
6.32蓄电池
阀控式密封铅酸蓄电池按YD/T 799的方法进行试验；阀控式密封胶体蓄电池按YD/T 1360的方法进行试验。
6.33环境试验
6.33.1低温贮存试验
按GB/T 2423.1-2001中“试验Ab”进行试验。系统无包装、不通电、不含蓄电池。试验温度为（-40±3）℃，试验持续时间为16h，在标准大气条件下恢复2h后，被测试设备应能正常工作。
6.33.2低温工作试验
按GB/T 2423.1-2001中“试验Ad”进行试验。试验温度为（0±3）℃，被测试设备应能正常工作。
6.33.3高温贮存试验
按GB/T 2423.2-2001中“试验Bd”进行试验。系统无包装、不通电、不含蓄电池。试验温度为（70±2）℃，试验持续时间为16h，在标准大气条件下恢复2h后，被测试设备应能正常工作。
6.33.4高温工作试验
按GB/T 2423.2-2001中“试验Bd”进行试验。试验温度为（40±2）℃，被测试设备应能正常工作。
6.33.5恒定湿热试验
按GB/T 2423.3-2006中“试验Cb”进行试验。试验温度为（40±2）℃，相对湿度（93±3）％，被测试设备应能正常工作。
6.33.6振动试验（正弦）
按GB/T 2423.10-2008中“试验Fc”进行试验，频率为（10～55）Hz，振幅为0.35mm，X、Y、Z轴向各30min。系统无包装、不通电、不含蓄电池。试验后被测试设备应能正常工作。
7检验规则
7.1检验分类
产品检验分为出厂检验和型式检验。
7.2出厂检验
每套系统出厂时均需进行出厂检验。有一项性能指标不符合要求，即为不合格，应返修复试。复试再不合格，则不能发给合格证。检验合格后，填写检验记录并发给合格证方能出厂。出厂检验分全检和抽检两种，可根据情况任选一种。
7.3型式检验
7.3.1型式检验按周期检查进行，一般l年进行一次。具有下列情况之一的均需做型式检验：
a)产品停产一个周期以上又恢复生产；
b)转厂生产再试制定型；
c)正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变；
d)产品投产前签定或质量监督机构提出。
7.3.2型式检验按GB/T 2829–2002进行，采用判别水平Ⅰ的二次抽样方案。产品质量以不合格数表示。
产品的不合格判定分B和C两类。产品不合格质量水平RQL值见表2。
8标志、包装、运输、贮存
8.1标志
8.1.1产品标志
在产品的适当位置应有标志：
——产品铭牌的内容、外观、性能应符合YD/T 122-1997的规定；
——安全标识应符合GB 4943-2001中1.7的规定。
8.1.2包装标志
产品包装上应有标志并符合GB/T 191的规定。
8.1.3氢气接口标志
应明确标识系统中氢气的入口和出口。
8.1.4极性标志
若电气接头有极性之分，或有接地端子与接地连接线，均应予以标明。
8.1.5警示标志
存在危险的部位应使用警示标志，例如：
——触电危险；
——高温；
——易燃气体。
8.2包装
产品包装应防潮、防振，并应符合GB/T 3873的规定，产品应随带文件：
a）产品合格证；
b）产品说明书；
c）装箱清单；
d）其他技术资料。
8.3运输
产品在运输中，应有遮篷，不应有剧烈振动、撞击等。
8.4贮存
产品贮存应符合GB/T 3873的规定。
