【GB国家标准】 无人机用氢燃料电池发电系统

ICS27.070
K82
中华人民共和国国家标准
GB/T38954—2020
无人机用氢燃料电池发电系统
Hydrogen fuel cell power system for unmanned aerial vehicles2020-06-02发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
发布
2020-12-01实施
前言
范围
规范性引用文件
术语和定义
通用要求
4.1
4.2
4.3
4.4
总则
通用安全要求
外观和结构
其他通用技术要求
技术要求
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
5.13
5.14
5.15
5.16
5.17
5.18
5.19
5.20
启动时间
达到额定功率时间
额定输出功率
功率过载率
输出电压范围
电效率
启动/关机方式
关机时间
连续运行时间
噪声bzxZ.net
抗振能力
申磁兼容限值
数据传输
供氢流量
舱内燃料浓度
尾气中燃料浓度限制
舱室防护等级
寿命，
氢气泄漏率
告警功能与监控功能
试验方法
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
试验准备
启动时间试验
达到额定功率时间试验
额定输出功率试验
功率过载率试验
输出电压范围试验
目
次
GB/T38954—2020
GB/T38954—2020
6.7
6.8
6.9
6.10
6.11
6.12
6.13
6.14
6.15
6.16
6.17
6.18
6.19
6.20
6.21
电效率试验
启动/关机方式试验
关机时间试验
连续运行时间试验
噪声试验
抗振能力试验
申磁兼容限值试验
数据传输试验
氢气流量试验
舱内燃料浓度试验·
尾气中燃料浓度试验
舱室防护等级试验
寿命试验
氢气泄漏率试验
告警与监控功能试验
7标志、包装、运输
7.1
7.2
7.3
标志
包装
文件·
附录A（资料性附录）
附录B（资料性附录）
氢气瓶要求
典型寿命试验方法...
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草本标准由中国电器工业协会提出。本标准由全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会（SAC/TC342)归口。GB/T38954—2020
本标准起草单位：新研氢能源科技有限公司、首航国翼（武汉)科技有限公司、机械工业北京电工技术经济研究所、中国科学院大连化学物理研究所、新源动力股份有限公司、武汉理工大学、上海神力科技有限公司、航天新长征电动汽车技术有限公司、上海攀业氢能源科技有限公司、中国质量认证中心、武汉众宇动力系统科技有限公司、东莞众创新能源科技有限公司、北京上申科赛睿科技有限公司、上海市质量监督检验技术研究院、无锡市产品质量监督检验院、广东合即得能源科技有限公司、北京亿华通科技股份有限公司、上海恒劲动力科技有限公司、上海博能源科技有限公司、浙江高成绿能科技有限公司。本标准主要起草人：齐志刚、张亮、潘牧、俞红梅、周斌、邢丹敏、卢琛钰、靳殷实、董辉、王刚、李松丽、陈耀、黄平、赵锋、陈伟、徐伟强、刘然、胡磊、田丙伦、侯向理。m
SAC
1范围
无人机用氢燃料电池发电系统
GB/T38954—2020
本标准规定了无人机用氢燃料申池发申系统的通用要求、技术要求、试验方法以及标志、包装和运输要求。
本标准适用于以压缩氢气为燃料，为空载质量不超过116kg且最大起飞质量不超过150kg的无人机提供动力和非动力用电的燃料电池发电系统。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志
GB/T2893.2一2008图形符号安全色和安全标志第2部分：产品安全标签的设计原则GB/T4208—2017外壳防护等级（IP代码）GB/T4980一2003容积式压缩机噪声的测定橡胶软管及软管组合件油基或水基流体适用的织物增强液压型规范GB/T15329—2019
GB/T17626.2—2018申磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.3—2016申磁兼容
GB/T20042.1
GB/T20438.1
GB/T20972.1
材料的一般原则
GB/T28816
质子交换膜燃料电池第1部分：术语申气/申子/可编程申子安全相关系统的功能安全第1部分：一般要求石油天然气工业油气开采中用于含硫化氢环境的材料第1部分：选择抗裂纹燃料电池术语
GB/T36288—2018燃料电池电动汽车燃料电池堆安全要求YD/T122邮申工业产品铭牌
术语和定义
GB/T20042.1、GB/T28816界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
无人机unmannedaerialvehicle
由遥控系统控制管理（包括远程操纵或自主飞行）的无人驾驶航空器。3.2
无人机燃料电池发电系统fuel cellpower systemforunmannedaerialvehicle为无人机提供动力和非动力用电的燃料电池发电系统。注：在本标准中，燃料申池发申系统包括燃料电池系统（含辅助储能模块）和为之提供氛气的燃料储存模块和燃料供应模块（两者统称为燃料系统）。1
GB/T38954—2020
3.3
启动时间
start-up time
燃料电池发申系统从上电时刻(手动开机从开机动作开始的时刻)到有净申功率输出时刻的时长3.4
关机时间
shut-downtime
燃料电池发电系统从收到关机指令时刻(手动关机从关机动作开始的时刻)到所有部件停止工作时刻的时长。
3.5
额定输出功率ratedoutputpower在牛产商规定的正常运行条件下燃料申池发申系统的最大连续输出功率。3.6
输出电压范围
output voltagerange
在生产商规定的正常运行条件下，燃料电池发电系统从启动、运行到关机整个过程中输出电压的范围。
3.7
continuous running time
连续运行时间
在生产商规定的正常运行条件下，燃料电池发电系统在额定输出功率下运行时其输出电压不超出输出电压范用的连续时间。
3.8
燃料储存模块fuel storagemodule用于储存氢气的压力装置（如储氢瓶）。3.9
燃料供应模块
fuelstoragemodule
从储氢瓶到申堆氢气入口用干把氢气输送到燃料申池氢气人口的所有部件、管接件及其控制的总成。
注：燃料供应模块由下列部分或全部的部件组成：截止阀、过滤器（可选）、申磁阀（可选）、减压阀、熔断阀（可选）、过流阀（可选）、泄压阀（可选）、单向阀（可选）、燃料加注接口、压力传感器、温度传感器（可选）、压力表（可选）、流量计(可选）、电控装置（可选)等。3.10
3.11
氢气泄漏率hydrogenleakingratio氢气泄漏量与燃料电池发申系统在额定功率下所需理论氢气量的比值。告警alarm
将报警状态、故障状态传递给告警装置并给出声、光报警的功能。4通用要求
总则
4.1
无人机用质子交换膜燃料申池发电系统边界示意图如图1所示。2
输入功率
振动、风、雨、
温度、湿度等
空气
水
电磁骚扰
燃料储存
模块
燃料供应
模块
空气供应
模块
通风模块
热管理
模块
燃料电池
模块
水管理
模块
控制模块
内部功
率需求
电力调节
模块
辅助储能
模块
图1
无人机用氢燃料电池发电系统边界示意图根据实际需求，无人机燃料电池发申系统由下列部分或全部模块组成：废热
GB/T38954—2020
振动、噪音
输出功率
排放水
电磁干扰
燃料申池模块（必选）：由一个或多个申堆、输送电堆产生申能的电连接装置以及监控装置等构成；
空气供应模块（必选）：对燃料电池发电系统所需的空气进行计量、调节、加压及其他处理的装置总称；
燃料储存模块（必选）：用干储存氢气的装置；燃料供应模块（必选）：从储氢瓶到电堆氢气入口用干储存氢气并把氢气输送到燃料申池氢气人口的所有部件、管接件及其控制的总成；控制模块（必选）：由传感器、执行器、阀门、开关和逻辑元件组成的模块，用于将燃料申池发申系统参数维持在制造商设定范围内而无需人工进行干预；热管理模块（可选）：提供冷却和散热功能以保持燃料电池发电系统内部处于正常温度范围，必要时还可以回收余热以及在启动过程中加热系统的相关部件；水管理模块（可选）：对燃料申池系统所需水或所产生的水进行管理的模块：申力调节模块：用于使申堆模块和辅助储能模块产牛的申能与指定的用申需求相匹配的模块：通风模块（可选）：通过自然或机械的方法，向燃料申池发电系统周围空间输送空气的模块；辅助储能模块（可选）：系统内部所带的储能装置，用于储存申能、启动燃料电池发申系统、配合燃料申池模块向内部或外部负载供电。4.2通用安全要求
4.2.1燃料申池发申系统的设计和制造应充分考虑在正常或非正常使用过程中可能遇到的各种故障和/或事故的安全风险，并能采取相应的处理措施避免安全风险或降低安全风险到可接受的程度。4.2.2对可能出现的安全风险，燃料电池发电系统应提供安全提示标识或者声、光、电等告警信号，并提供自动和/或手动处理措施。
4.2.3针对燃料申池发电系统的发热部件，应采取相应措施，避免人员因接触或靠近热表面部件而造成伤害。
4.2.4燃料申池发电系统的设计应保证系统部件的单一故障不会升级。防止故障升级的方法包括但不限于：
GB/T38954—2020
一在燃料申池发电系统内设置保护装置（例如联锁防护装置和脱扣装置）；一设置电路的保护性联锁功能；使用被证明可行的技术和部件；一提供部分或完整的余装置或使保护性措施多样化；一向燃料申池发申系统的上级系统发出告警。4.2.5构成无人机用燃料电池发申系统的各主要部件应满足各自领域的专用安全要求，具体可参照下列文件执行：
燃料电池模块的安全应按照GB/T36288一2018规定的要求；控制装置部件应按照GB/T20438.1的规定进行设计；软管及软管组合件应符合GB/T15329一2019中1TE型软管的规定；一金属管路及其接件应符合GB/T20972.1的规定。外观和结构
4.3
燃料申池发申系统外表应清洁，无机械损伤，不应有裂纹、污迹及明显变形，接口触点无锈蚀。4.3.1
燃料申池发电系统的可接触部件不应具有可能造成人身伤害的尖锐的边和角。4.3.2
4.3.3在燃料电池发电系统正常运行过程中，其零部件及其连接件应稳固、可靠，不应出现失稳、变形、断裂或磨损等现象。
燃料电池发电系统的通信接口、电源接口、用户接口、氢气进出口等应有明确的标识。4.3.4
燃料电池发申系统的正、负极端子及极性应有明显标识，便于连接。4.3.5
4.4
其他通用技术要求
燃料电池发电系统的使用环境要求：温度：一5℃40℃；相对湿度：≤100%；海拔：≤3000m。4.4.1
燃料电池发电系统应能够为无人机正常飞行提供充足的申力。4.4.2
4.4.3在通信信号正常传输的情况下，燃料申池发电系统自身或通过无人机的通信系统应能够和地面控制系统进行正常通信，
4.4.4燃料电池发电系统的主要参数应能被实时监控。4.4.5在无人机和地面控制系统失去通信联系的情况下，燃料申池发电系统应能够继续为无人机提供申力，并执行预定方案。
4.4.6燃料申池发电系统中的氢气瓶在使用过程中应有详细的充装记录。4.4.7燃料电池发电系统中的氢气瓶最小设计爆破压力及氢气瓶的设计耐充放疲劳次数应符合国家标准的相关要求；在没有这些标准的情况下，可参考附录A。5技术要求
5.1启动时间
燃料电池发电系统的启动时间应小干1min。5.2达到额定功率时间
当环境温度高于0℃时，燃料申池发电系统达到额定功率的时间应小于1min。当环境温度介于一5℃～0℃时，燃料申池发申系统达到额定功率的时间应小于5min。5.3额定输出功率
燃料电池发电系统的额定输出功率应不低于制造商的标示值，且在此功率下，燃料申池发申系统的连续运行时间不低于制造商的标示值。4
SAC
GB/T38954—2020
在规定的最短连续运行时间内，燃料电池发申系统的输出功率应保持在标称额定输出功率土5%。5.4功率过载率
燃料电池发电系统应能够在额定输出功率的150%下连续输出大于2min。5.5输出电压范围
燃料电池发电系统的输出申压应在制造商标示的燃料申池发电系统的输出电压范用内。5.6电效率
在额定功率输出下，燃料电池发电系统电效率应大于40%。5.7启动/关机方式
燃料电池发电系统应至少具备以下启动/关机方式之一：—手动；
—遥控；
——自动。
5.8关机时间
燃料电池发电系统的关机时间应小干2min。5.9
9连续运行时间
使用在固定翼无人机上的燃料申池发申系统的连续运行时间应不小于6h；使用在多旅翼无人机上的燃料电池发申系统连续运行时间应不小干3h。连续运行时间也可依据燃料申池发申系统采购协议确定。
5.10噪声
在额定功率输出下，燃料电池发电系统噪声应不大于78dB5.11抗振能力
在正常运行条件下，燃料电池发电系统应能具备抗振能力，保持其机械和申气连接正常，氢气泄漏率满足5.19中的要求，舱内燃料浓度满足5.15中的要求。5.12电磁兼容限值
燃料电池发电系统静电放电抗扰度限值应符合GB/T17626.2一2018中试验等级3的规定。试验期间，被测样品不应被损坏、出现故障或发生状态改变，但允许指示灯闪烁，试验后系统应能正常工作。燃料电池发电系统射频申磁场辐射抗扰度限值应符合GB/T17626.3一2016中试验等级3的规定。试验后设备性能不应发生永久性的损伤或降低，系统应能正常工作。5.13数据传输
燃料电池发电系统应具有如RS232、RS485、CAN等通信接口。5.14供氢流量
燃料系统向燃料电池模块提供的稳定供氢流量应达到制造商标示的数值。5
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