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当氢燃料电池汽车在颠簸路面上飞驰时，其核心部件-燃料电池系统及部件也在面对复杂的机械振动环境。这可能导致燃料电池系统出现气密性下降、部件断裂等问题，为了保障燃料电池系统能够在振动环境下可靠工作，需要在燃料电池系统装机前在实验室中模拟燃料电池系统的振动环境进行三轴振动测试，确保燃料电池系统全生命周期的结构强度可靠性。
1、什么是振动测试
振动测试旨在模拟产品在其生命周期内可能遇到的振动环境，包括在存储、运输、安装和使用过程中经历的振动。振动的目的通过长时间的振动测试，可以评估产品在长期振动环境下的耐久性和寿命，确定产品是否能够承受预期的使用周期而不出现故障。振动测试还可以揭示产品结构的弱点，如连接件松动、部件断裂或变形等，有助于制造商改进产品设计，提高产品的结构强度和稳定性。在振动条件下，产品的功能可能会受到影响。振动测试可以评估产品在这种环境下的功能可靠性。振动测试系统设备结构示意图如图1所示。
图1 振动测试系统设备结构示意图
2、振动测试标准简介
典型的燃料电池振动测试标准包括：
（1）GB/T 2423.43-2008 《电工电子产品环境试验 第2部分 试验方法 振动、冲击和类似动力学试验样品的安装》。
（2）GB/T 2423.56-2023 《环境试验 第2部分:试验方法 试验Fh:宽带随机振动和导则》，是环境适应性导向的标准，针对机械振动应力下的产品可靠性。
（3）GB/T 33979-2017《质子交换膜燃料电池发电系统低温特性测试方法》，是专注燃料电池的低温特性专项性能标准。
3、振动方式
氢燃料电池三轴振动测试技术通过模拟实际工况下的多维机械应力，为产品设计优化和可靠性提升提供了科学依据。当前，燃料电池系统的振动测试类型主要包括：
3.1正弦振动：
正弦振动试验主要是在试验室内模拟产品在运输、储存、使用过程中所可能经受到的正弦振动及其影响，考核元件、设备和其他产品经受规定严酷度正弦振动的能力，以确定被测样品的机械薄弱环节或者性能降低的情况。测试频率范围要根据产品的具体情况而定，常规的电工电子产品一般从5Hz起振，高频到60Hz 、150Hz或500Hz。对于定频振动或扫频耐久需根据产品的相关标准而定。
3.2随机振动：
随机振动是指在规定的频率范围内，按照规定的谱形状和总均方根值进行的一种非确定性振动。与正弦波形等可预测的振动不同，随机振动在任意一瞬间都可能包含频谱范围内的各种频率成分，这些频率成分的能量大小按照规定的谱图分布。在振动测试中，随机振动测试是一项重要的测试内容。随机振动可以测试产品在生命周期中是否能承受运输或使用过程中的振动环境考验。这有助于确定产品设计和功能的要求标准，提高产品的可靠性和耐用性。
3.3冲击振动：
冲击振动测试是指通过短时间内施加高量级外力脉冲，模拟产品在运输、使用或极端环境中受到的瞬态冲击力，进而评估其机械结构强度、动态响应特性及耐受能力的测试方法。实验的核心是捕捉冲击瞬间的能量传递过程，分析试件的位移、加速度等物理参数变化，揭示其动态特性（如固有频率、振型等）。
燃料电池振动测试可精准捕捉在复杂振动环境下的动态响应特性，为产品设计优化和可靠性提升提供了科学依据。除燃料电池之外，振动还广泛应用于汽车天窗、座椅、阀件等车载关键零部件上，测试过程中可监测的部分结果曲线如图2所示。
图2 振动测试相关曲线
上海汽检氢能与燃料电池检测研究实验室在振动测试能力上拥有12T三综合振动台、20T三综合振动台、20T涉氢三综合振动台。振动台重点参数：振动频率2-2200Hz、最大速度2.5m/s、最大位移76mm，支持随机振动测试、正弦振动测试、冲击测试。环境仓重点参数：尺寸:长2.5m宽2.8m高2.3m、温度范围-50℃~150℃、湿度范围10%~98%、升降温速率≥±2℃。
上海汽检氢能与燃料电池检测研究实验室使用双台体设置（水平台、垂直台），如图3所示，无需繁琐的倒台体，配置环境仓，能够模拟高低温、高低湿、振动冲击等试验环境条件，进行燃料电池模块、系统性能验证、环境适应性、车辆道路运行工况模拟试验能力，同时还拓展了燃料电池系统带载振动以及温湿度应力-振动冲击应力耦合检测能力，能够满足客户燃料电池模块、系统及其他零部件开发及DV试验需求。
图3 上海汽检氢能与燃料电池检测研究实验室照片
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