微型燃料电池发电系统第2部分：性能试验方法（GB/T 23751.2-2009/IEC 62282-6-200:2007）

1范围 　　本部分提供了用于便携式计算机、手机、个人数字助理（掌上电脑）、家用无线电器、电视广播摄像机以及自主型机器人等的微型燃料电池发电系统的性能评价的试验方法。本部分介绍了输出不超过60V直流以及240W的微型燃料电池发电系统的功率特性、燃料消耗以及机械耐久性的性能试验方法。根据本部分评价的微型燃料电池发电系统具有如图1所示的功能。 　　本部分未涉及微型燃料电池发电系统的安全问题。 　　本部分未涉及微型燃料电池发电系统的互换性。 　　2规范性引用文件 　　下列文件中的条款通过GB/T 23751的本部分的引用而成为本部分的条款。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部分，然而，鼓励根据本部分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部分。 　　GB/T 2423.10电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）(GB/T 2423.10-2008,IEC 60068-2-6:1995,IDT) 　　GB/T 4798.7电工电子产品应用环境条件第7部分：携带和非固定使用（GB/T 4798.7-2007,IEC 60721-3-7:2002，MOD) 　　GB/T 7676.1直接作用模拟指示电测量仪表及其附件第1部分：定义和通用要求(GB/T 7676.1-1998,idt IEC 60051-1:1984) 　　GB/T 7676.2直接作用模拟指示电测量仪表及其附件第2部分：电流表和电压表的特殊要求(GB/T 7676.2-1998,idt IEC 60051-2: 1984) 　　GB/T 20042.1质子交换膜燃料电池术语 　　ISO 4677-1调节和试验用大气相对湿度的测定第1部分：吸人式湿度计法 　　ISO 4677-2调节和试验用大气相对湿度的测定第2部分：旋流式湿度计法 　　3术语和定义 　　GB/T 20042.1确立的以及下列术语和定义适用于本部分。 　　3.1 　　燃料fuel 　　微型燃料电池动力单元中用于产生电能的甲醇或任何浓度的甲醇水溶液。 　　3.2 　　燃料容器fuel cartridge 　　用来盛放并提供微型燃料电池发电单元所用燃料的可拆卸部件，用户不能重新填充。 　　3.3 　　微型燃料电池发电系统micro fuel cell power system 　　用燃料电池提供电力的小型直流电源，包括一个燃料容器，提供不超过60V直流输出电压和240W输出功率，通过集成到便携式直流电气装置的柔性电缆、插头或者终端接插件连接到一个手持式或者可携带的电子设备，如便携式计算机、手机、个人数字助理（掌上电脑）、家用无线电器、电视广播摄像机以及自主型机器人等。 　　3.4 　　起动时间starting duration 　　系统起动后，输出电压从零到系统额定电压的90％所需的时间。 　　4总则 　　4.1试验环境 　　除非另有规定，否则性能试验应在本部分规定的环境下进行。试验环境条件如下： 　　——温度：22℃±5℃; 　　——压力：86kPa-106kPa; 　　——湿度：60％±20％相对湿度； 　　——氧气体积分数：18%≤≤21% 　　测量应在制造厂家规定的没有明显空气流动的空间进行。 　　4.2所要求的最小测量精度 　　本部分所要求的测量参数以及最小测量精度如下： 　　——电压：±1%; 　　——电流：±1%;  　　——时间：±1%; 　　——质量：±1%; 　　——温度：±2℃; 　　——相对湿度：±5个百分点； 　　——压力：±500; 　　——振动频率：±1Hz(5Hz＜频率≤50Hz）或者±2％（频率＞50Hz) ° 　　4.3测量仪器 　　4.3.1概述 　　测量仪器应根据要求的精度和被测数值的范围来确定。测量仪器应定期进行标定以保持4.2规定的精度水平。 　　4.3.2电压 　　应保证上述4.2规定的精度。模拟电压测量仪器应符合GB/T 7676.1和GB/T 7676.2的要求。 　　4.3.3电流 　　应保证上述4.2规定的精度。模拟电流测量仪器应符合GB/T 7676.1和GB/T 7676.2的要求。 　　4.3.4时间 　　时间测量仪器应具有±1s/h或者更高的精度，以保证4.2规定的测量精度。 　　4.3.5质量 　　质量的测量应按照相关的国家标准，或者各国家相关协会或相关组织的规范进行。 　　4.3.6温度 　　直接测量环境温度的推荐仪器有： 　　a)带传感器的热电偶；或者 　　b)带传感器的电阻温度计。 　　温度传感器应具有相应的精度。 　　4.3.7湿度 　　环境湿度的测量参考ISO 4677-1和ISO 4677-2。 　　4.3.8压力 　　压力的测量应根据国家标准、行业规范，或者各国家相关组织的规范进行。 　　4.3.9振动频率 　　振动频率应参照GB/T 2423.10的要求。 　　5试验 　　5.1试验步骤 　　每个试验应在3个样品上进行。每个样品上应至少进行一次测量。除非另有规定，否则每次测量结束时所测得的数值应作为测量值。测量值应进行平均以获取每个样品的平均测量值。如果需要报告试验测量数值的具体数值时，应报告3个样品的平均测量值的平均值。这些试验可以利用一组样品顺次进行，或者使用不同组样品并列进行。电气参数测量应在功率接口处获取。 　　5.2发电特性 　　5.2.1起动时间 　　a)本试验的目的是确定微型燃料电池发电系统的起动时间。 　　b)测量之前，样品须在断电状态下在试验环境中放置至少2h。当功率接口电路连接到制造商规定的恒定电阻时，开始测量达到制造商规定的额定电压的90％所需的时间。对于起动时间小于100ms的燃料电池发电系统，该试验可以跳过不做。 　　5.2.2额定功率试验和额定电压试验 　　a)本试验的目的是确定微型燃料电池发电系统的额定功率和额定电压。 　　b)在测量之前，样品须在断电状态下在试验环境中放置至少2h。应连接一个电压表以及一个恒定功率的负载以便获取制造商规范中规定的额定功率（W）。在试验过程中，微型燃料电池发电单元中的微型燃料电池或者微型燃料电池模块应通过燃料的消耗进行发电。如果系统不能产生额定的功率，中断试验，不再进行下面。）项的试验内容。 　　c)应不断测量输出电压，以确定其是否在制造商规定的额定电压的上限和下限范围内。制造商规定的额定电压范围应在试验报告中指明。测量的时间以及测量过程中的燃料消耗应在试验报告中予以记录。 　　5.2.3间歇发电试验 　　a)本试验的目的是确定微型燃料电池发电系统在间歇发电后的性能。 　　b)在试验开始时，可充电电池或电容器应处于完全充满状态。在间歇发电循环之前，样品须在断电状态下在试验环境中放置至少2h。间歇发电循环应包括10min的发电时间，其间微型燃料电池发电系统在制造商规定的额定功率下进行发电；然后是10min的断电时间，其间功率接口电路发生电中断。该间歇发电循环应持续2h(6个循环）。6个循环的最后一次断电阶段之后重新起动，10min后所测得的输出电压值作为测量值。 　　5.2.4停用后的发电试验 　　a)本试验的目的是确定微型燃料电池发电系统在停用一段时间后的性能。 　　b）在试验开始时，可充电电池或电容器（可选）应处于完全充满状态。样品应提前使用一段时间，其间在制造商规定的额定功率下运行；然后停用一段时间，其间它们不运行并且对它们进行电隔离。提前使用的时间最少应为1h，停用的时间应为24h。停用后的输出电压应通过在系统中连接一个电压表和一个恒定功率的负载进行测量，以获取制造商规定的额定功率(W)。 　　5.2.5低温和高温条件下的发电试验 　　a)本试验的目的是确认微型燃料电池发电系统在低温和高温条件下的性能。 　　b)在试验开始时，可充电电池或电容器应处于完全充满状态。在测量之前，样品须在断电状态、试验温度下放置至少2h。应连接一个电压表以及一个恒定功率的负载以便获取制造商规定的额定功率（W)，并且应在一个高于0℃的低温和一个低于40℃的高温下测量输出电压。试验温度应由制造商确定。在测量过程中，微型燃料电池发电装置中的微型燃料电池或者微型燃料电池模块应通过燃料的消耗进行发电。 　　5.2.6低湿度和高湿度条件下的发电试验 　　a)本试验的目的是确认微型燃料电池发电系统在低湿度和高湿度条件下的性能。 　　b）在试验开始时，可充电电池或电容器应处于完全充满状态。在测量之前，样品须在断电状态、试验湿度下放置至少2h。应连接一个电压表以及一个恒定功率的负载以便获取制造商规定的额定功率（W），并且应在一个低于20％相对湿度的条件下和一个高于80％相对湿度的条件下测量输出电压。试验湿度应由制造商确定。在测量过程中，微型燃料电池发电单元中的微型燃料电池或者微型燃料电池模块应通过燃料的消耗进行发电。 　　5.2.7高空试验 　　a)本试验的目的是确认微型燃料电池发电系统在降低的大气压力条件下的性能。 　　5.3燃料消耗试验 　　a)本试验的目的是测量微型燃料电池发电系统在额定电流或者额定功率条件下连续运转时燃料容器所提供的以及微型燃料电池发电系统所消耗的燃料质量。 　　b)微型燃料电池发电系统应在额定电流或者额定功率下运转。如果是在额定电流下运转，应测量总体的燃料消耗、微型燃料电池发电系统的电压以及发电的持续时间。如果是在额定功率下运转，应测量总体的燃料消耗以及发电的持续时间。总的燃料消耗应根据电测量之前和之后的燃料质量差来测量。进行测量时，系统应该在稳定状态下连续运转制造商规定的一段时间。单位时间的燃料消耗质量以及单位质量燃料所产生的电力可以根据下面的公式进行计算： 　　5.4机械耐久性试验 　　5.4.1跌落试验 　　a)本试验的目的是评价跌落冲击对微型燃料电池发电系统的性能的影响。 　　b)在平面硬木地板的上方，应利用一根绳子将微型燃料电池发电系统悬挂在根据GB/T 4798.7中电子设备条款确定的一个高度位置。该系统应保持在其预期运转位置并且平行于地板表面。然后发电系统跌落到该地板上。 　　c)跌落后，应接人一个电压表和一个恒定功率的负载，以获取制造商规定的额定功率（W），并测量输出电压。在测量过程中，微型燃料电池发电装置中的微型燃料电池或者微型燃料电池模块应通过消耗燃料进行发电。 　　5.4.2振动试验 　　a)本试验的目的是评价振动对微型燃料电池发电系统的性能的影响。 　　b)微型燃料电池发电系统应以预期运转位置安装在振动台上，在15min内施加从7Hz到200Hz，又从200Hz减小到7Hz的正弦波振动。将该循环重复进行12次。振动方向应垂直于该系统的固定水平面。振动条件应根据GB/T 4798.7中电子设备的条款确定。 　　c)振动后，应接人一个电压表和一个恒定功率的负载，以获取制造商规定的额定功率（W），并测量输出电压。在测量过程中，微型燃料电池发电装置中的微型燃料电池或者微型燃料电池模块应通过消耗燃料进行发电。 　　6标志和标识 　　作为自我声明制造商应在其微型燃料电池发电系统上给出标志和标识，指明符合本部分。该标志和标识应包括以下内容，并且应根据制造商的规范标记。 　　——制造商的名称； 　　——生产的年份和月份； 　　——引用标准编号（GB/T 23751.2-2009《微型燃料电池发电系统第2部分：性能试验方法》）； 　　——额定电压和额定功率。 　　7试验报告 　　微型燃料电池发电系统制造商可以利用本部分对其商业用途的产品的性能进行评价。试验报告的格式可参照表1给出的格式。