IEC 63341-3:2025

IEC 63341-3 ®
Edition 1.0 2025-11
NORME
INTERNATIONALE
Applications ferroviaires - Systèmes à hydrogène et à pile à combustible pour
matériel roulant -
Partie 3: Méthodes d’essai des performances pour système à pile à combustible
ICS 27.070; 03.220.30 ISBN 978-2-8327-0817-0

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SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 4
INTRODUCTION . 6
1 Domaine d’application . 8
2 Références normatives . 8
3 Termes, définitions et abréviations . 9
3.1 Termes et définitions. 9
3.2 Abréviations . 16
4 Configuration du système à pile à combustible . 16
4.1 Distribution électrique d’un FCPS . 16
4.2 États types d’un système à pile à combustible . 16
5 Symboles . 17
6 Préparation aux essais . 20
6.1 Généralités . 20
6.2 Montage du poste d’essai . 20
6.3 Appareils de mesure et méthodes de mesure . 21
6.3.1 Généralités . 21
6.3.2 Appareils de mesure . 22
6.3.3 Points de mesure . 22
6.3.4 Incertitudes de mesure systématiques minimales exigées . 23
6.4 Conditions d’essai . 23
6.4.1 Conditions de laboratoire . 23
6.4.2 Conditions d’installation et de fonctionnement du système . 24
6.4.3 Qualité de l’hydrogène. 24
6.4.4 Qualité de la puissance d’entrée . 24
7 Méthode d’essai . 24
7.1 Généralités . 24
7.2 Essais de manœuvre pour fonctionnement stabilisé . 24
7.2.1 Généralités . 24
7.2.2 Méthode d’essai. 25
7.2.3 Traitement des résultats . 27
7.3 Essai de manœuvre pour fonctionnement dynamique . 30
7.3.1 Essai de démarrage et de mise en fonctionnement . 30
7.3.2 Essai de montée en puissance . 33
7.3.3 Essai de chute de puissance, de mise en veille et d’arrêt . 35
7.4 Essai de courbe de polarisation . 39
7.4.1 Généralités . 39
7.4.2 Méthode d’essai. 39
7.4.3 Traitement des résultats . 40
7.5 Essai de profil de charge . 40
7.5.1 Généralités . 40
7.5.2 Méthode d’essai. 41
7.6 Essais d’environnement . 42
7.6.1 Généralités . 42
7.6.2 Essai d’altitude . 42
7.6.3 Essai de génération de puissance à basse et haute températures . 43
7.6.4 Essai de génération de puissance dans des conditions d’humidité faible
et élevée . 45
7.7 Émission du bruit acoustique . 46
7.8 CEM . 46
8 Rapports d’essai . 46
8.1 Généralités . 46
8.2 Page de titre . 47
8.3 Sommaire . 47
8.4 Rapport résumé . 47
Annexe A (normative) les méthodes de correction de la puissance nette . 48
A.1 Généralités . 48
A.2 FCPS sans convertisseur de puissance . 48
A.2.1 Configuration de système électrique 1 . 48
A.2.2 Configuration de système électrique 2 . 49
A.2.3 Configuration de système électrique 3 . 49
A.2.4 Configuration de système électrique 4 . 50
A.3 FCPS avec convertisseur de puissance . 51
A.3.1 Configuration de système électrique 1 . 51
A.3.2 Configuration de système électrique 2 . 52
Annexe B (informative) Chute d’enthalpie convertissant l’énergie électrique . 53
B.1 Généralités . 53
B.2 Moyen de conversion . 53
Annexe C (normative) Vérification des profils de charge spécifiques . 54
C.1 Généralités . 54
C.2 Méthodologie générale . 54
C.3 Documentation du dimensionnement du FCPS. 55
C.4 Vérification de fonctionnement . 55
C.5 Rapport d’essai . 55
Annexe D (normative) Vérification des profils de charge normaux . 56
D.1 Généralités . 56
D.2 Méthodologie générale . 56
D.3 Méthode d’essai . 59
D.4 Rapport d’essai . 60
Annexe E (informative) Lignes directrices sur le contenu du rapport détaillé et du
rapport complet . 61
E.1 Généralités . 61
E.2 Rapport détaillé . 61
E.3 Rapport complet . 61
Bibliographie . 62

Figure 1 – Hiérarchie des normes relatives à l’IEC 63341 . 6
Figure 2 – Distribution électrique d’un FCPS . 16
Figure 3 – Diagramme d’états types du FCPS . 17
Figure 4 – Exemple de montage d’un poste d’essai pour un FCPS. 21
Figure 5 – Exemples d’essai de démarrage et de mise en fonctionnement . 31
Figure 6 – Exemples d’essai de montée en puissance . 34
Figure 7 – Exemples d’essais de chute de puissance, de mise en veille et d’arrêt . 36
Figure 8 – Exemple de cycle de profil de charge . 41
Figure A.1 – Configuration de système électrique 1 du FCPS sans convertisseur de
puissance . 48
Figure A.2 – Configuration de système électrique 2 du FCPS sans convertisseur de
puissance . 49
Figure A.3 – Configuration de système électrique 3 du FCPS sans convertisseur de
puissance . 50
Figure A.4 – Configuration de système électrique 4 du FCPS sans convertisseur de
puissance . 51
Figure A.5 – Configuration de système électrique 1 du FCPS avec convertisseur de
puissance . 52
Figure A.6 – Configuration de système électrique 2 du FCPS avec convertisseur de
puissance . 52
Figure D.1 – Profil de charge normal à dynamique élevée . 58
Figure D.2 – Profil de charge normal à dynamique faible . 59

Tableau 1 – Symboles et définitions . 17
Tableau 2 – Paramètres du sous-système du FCPS pour la consignation . 25
Tableau 3 – Points d’essai de la courbe de polarisation . 40
Tableau 4 – Exemple de cycle de profil de charge . 41
Tableau D.1 – Profil de charge normal à dynamique élevée . 56
Tableau D.2 – Profil de charge normal à dynamique faible . 58

COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
Applications ferroviaires -
Systèmes à hydrogène et à pile à combustible pour matériel roulant-
Partie 3: Méthodes d’essai des performances
pour système à pile à combustible

AVANT-PROPOS
1) La Commission Électrotechnique Internationale (IEC) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l’ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de l’IEC). L’IEC a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l’électricité et de l’électronique. À cet effet, l’IEC – entre autres activités – publie des Normes internationales,
des Spécifications techniques, des Rapports techniques, des Spécifications accessibles au public (PAS) et des
Guides (ci-après dénommés "Publication(s) de l’IEC"). Leur élaboration est confiée à des comités d’études,
aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le sujet traité peut participer. Les organisations
internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’IEC, participent également aux
travaux. L’IEC collabore étroitement avec l’Organisation Internationale de Normalisation (ISO), selon des
conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de l’IEC concernant les questions techniques représentent, dans la mesure du
possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux de l’IEC intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les Publications de l’IEC se présentent sous la forme de recommandations internationales et sont agréées
comme telles par les Comités nationaux de l’IEC. Tous les efforts raisonnables sont entrepris afin que l’IEC
s’assure de l’exactitude du contenu technique de ses publications; l’IEC ne peut pas être tenue responsable de
l’éventuelle mauvaise utilisation ou interprétation qui en est faite par un quelconque utilisateur final.
4) Dans le but d’encourager l’uniformité internationale, les Comités nationaux de l’IEC s’engagent, dans toute la
mesure possible, à appliquer de façon transparente les Publications de l’IEC dans leurs publications nationales
et régionales. Toutes divergences entre toutes Publications de l’IEC et toutes publications nationales ou
régionales correspondantes doivent être indiquées en termes clairs dans ces dernières.
5) L’IEC elle-même ne fournit aucune attestation de conformité. Des organismes de certification indépendants
fournissent des services d’évaluation de conformité et, dans certains secteurs, accèdent aux marques de
conformité de l’IEC. L’IEC n’est responsable d’aucun des services effectués par les organismes de certification
indépendants.
6) Tous les utilisateurs doivent s’assurer qu’ils sont en possession de la dernière édition de cette publication.
7) Aucune responsabilité ne doit être imputée à l’IEC, à ses administrateurs, employés, auxiliaires ou mandataires,
y compris ses experts particuliers et les membres de ses comités d’études et des Comités nationaux de l’IEC,
pour tout préjudice causé en cas de dommages corporels et matériels, ou de tout autre dommage de quelque
nature que ce soit, directe ou indirecte, ou pour supporter les coûts (y compris les frais de justice) et les dépenses
découlant de la publication ou de l’utilisation de cette Publication de l’IEC ou de toute autre Publication de l’IEC,
ou au crédit qui lui est accordé.
8) L’attention est attirée sur les références normatives citées dans cette publication. L’utilisation de publications
référencées est obligatoire pour une application correcte de la présente publication.
9) L’IEC attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation d’un
ou de plusieurs brevets. L’IEC ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité de tout
droit de brevet revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’IEC n’avait pas reçu
notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application. Toutefois, il y a lieu
d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des informations plus récentes
sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à l’adresse https://patents.iec.ch.
L’IEC ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de brevet.
L’IEC 63341-3 a été établie par le comité d’études 105 de l’IEC: Technologies des piles à
combustible. Il s’agit d’une Norme internationale.
Le texte de cette Norme internationale est issu des documents suivants:
Projet Rapport de vote
105/1113/FDIS 105/1145/RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à son approbation.
La langue employée pour l’élaboration de cette Norme internationale est l’anglais.
Ce document a été rédigé selon les Directives ISO/IEC, Partie 2, il a été développé selon les
Directives ISO/IEC, Partie 1 et les Directives ISO/IEC, Supplément IEC, disponibles sous
www.iec.ch/members_experts/refdocs. Les principaux types de documents développés par
l’IEC sont décrits plus en détail sous www.iec.ch/publications.
Une liste de toutes les parties de la série IEC 63341, publiées sous le titre général
Applications ferroviaires – Systèmes à pile à combustible pour matériel roulant, se trouve sur
le site Web de l’IEC.
Le comité a décidé que le contenu de ce document ne sera pas modifié avant la date de stabilité
indiquée sur le site web de l’IEC sous webstore.iec.ch dans les données relatives au document
recherché. À cette date, le document sera
– reconduit,
– supprimé, ou
– révisé.
INTRODUCTION
Le domaine d’application de la série IEC 63341 englobe des catégories telles que les systèmes
à pile à combustible, les systèmes à hydrogène et les méthodes d’essai des performances pour
systèmes à pile à combustible.
La présente partie de l’IEC 63341 définit des méthodologies d’essai uniformes et reproductibles
pour les performances électriques et environnementales des systèmes à pile à combustible
utilisés sur du matériel roulant. Il est important de noter que le présent document ne spécifie
pas d’essais et n’établit pas de catégories s’y rapportant, de quelque manière que ce soit,
et qu’il ne fixe pas non plus d’objectifs de performance.
Les piles à combustible utilisées sur du matériel roulant, comprenant les véhicules ferroviaires
légers, les tramways, les métros, les trains de banlieue, les trains régionaux, les trains à grande
vitesse et les locomotives, sont classifiées comme des systèmes hybrides, et opèrent à ce titre
selon différents modes. Une observation similaire peut être faite au sujet du matériel roulant,
qui opère également selon différents modes. Le présent document a pour objet d’évaluer le
système à pile à combustible dans les différentes combinaisons de modes de fonctionnement
des piles à combustible et du matériel roulant.
Il est prévu que le présent document soit utilisé par les fabricants de systèmes à pile à
combustible installés sur du matériel roulant, ainsi que par les entités prenant part à l’évaluation
de la performance de leurs systèmes.
Les utilisateurs du présent document sont libres de choisir les éléments d’essai appropriés
parmi ceux décrits dans le présent document. Il est important de noter que le présent document
ne cherche pas à exclure l’utilisation de méthodes en variante.
La structure hiérarchique des normes est représentée à la Figure 1. Il convient de noter que
les normes énumérées à la Figure 1 ne constituent pas une liste exhaustive.

Figure 1 – Hiérarchie des normes relatives à l’IEC 63341
La décision a été prise par le TC 105 d’initier un projet sur les technologies des piles à
combustible génériques, avec pour objectif de couvrir différents secteurs industriels:
• IEC 62282 (toutes les parties): Technologies des piles à combustible:
– IEC 62282-2-100: Modules à piles à combustible
– IEC 62282-3-100: Systèmes à piles à combustible stationnaires – Sécurité
– IEC 62282-4-101: Systèmes à pile à combustible pour chariots de manutention
électriques – Sécurité
Il est évident que ces normes sont pour la plupart de nature générique, et qu’elles ne sont par
conséquent pas spécifiques aux exigences des applications ferroviaires.
La série IEC 63341, Applications ferroviaires – Systèmes à pile à combustible pour matériel
roulant, est divisée en plusieurs parties, comme décrit ci-dessous:
• IEC 63341-1: Système à pile à combustible
• IEC 63341-2: Système à hydrogène
• IEC 63341-3: Méthodes d’essai des performances pour système à pile à combustible

1 Domaine d’application
La présente partie de l’IEC 63341 spécifie les méthodologies d’évaluation des performances
applicables aux systèmes à pile à combustible qui sont conçus pour être utilisés sur du matériel
roulant à propulsion électrique.
Le domaine d’application du présent document se limite exclusivement au matériel roulant à
propulsion électrique. Les moteurs à combustion interne à hydrogène ne relèvent pas du
domaine d’application du présent document.
Le présent document s’applique aux systèmes à pile à combustible à hydrogène destinés au
matériel roulant à propulsion électrique.
Le présent document ne s’applique pas aux systèmes à pile à combustible équipés d’un
reformeur.
Le présent document ne couvre pas les systèmes à hydrogène qui sont fixés de façon
permanente, ou en tant qu’élément distinct, au matériel roulant ou au système à pile à
combustible. Ces systèmes sont traités dans l’IEC 63341-2.
La vue d’ensemble du système fondamental, comprenant les relations entre les fonctions
principales et les connexions avec le système externe, est représentée graphiquement à la
Figure 4 de l’IEC 63341-1:2025.
Les normes appropriées sont décrites de manière exhaustive dans l’IEC 63341-1. Les objectifs
de performance pour les systèmes à pile à combustible font l’objet d’un accord entre l’utilisateur
et le fabricant.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie
de leur contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées,
seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document
de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).
IEC 60571, Applications ferroviaires - Équipements électroniques utilisés sur le matériel roulant
IEC 61287-1, Applications ferroviaires - Convertisseurs de puissance embarqués sur le matériel
roulant - Partie 1: Caractéristiques et méthodes d’essais
IEC 62236-3-1, Applications ferroviaires - Compatibilité électromagnétique - Partie 3-1:
Matériel roulant - Trains et véhicules complets
IEC 62236-3-2, Applications ferroviaires - Compatibilité électromagnétique - Partie 3-2:
Matériel roulant - Appareils
IEC 62498-1, Applications ferroviaires - Conditions d’environnement pour le matériel - Partie 1:
Équipement embarqué du matériel roulant
ISO 3744, Acoustique - Détermination des niveaux de puissance acoustique et des niveaux
d’énergie acoustique émis par les sources de bruit à partir de la pression acoustique - Méthodes
d’expertise pour des conditions approchant celles du champ libre sur plan réfléchissant
ISO 3746, Acoustique - Détermination des niveaux de puissance acoustique et des niveaux
d’énergie acoustique émis par les sources de bruit à partir de la pression acoustique -
Méthode de contrôle employant une surface de mesure enveloppante au-dessus d’un plan
réfléchissant
ISO 9614-1, Acoustique - Détermination par intensimétrie des niveaux de puissance acoustique
émis par les sources de bruit - Partie 1: Mesurages par points
ISO 9614-2, Acoustique - Détermination par intensimétrie des niveaux de puissance acoustique
émis par les sources de bruit - Partie 2: Mesurage par balayage
ISO 14687:2019, Qualité du carburant hydrogène - Spécification de produit
3 Termes, définitions et abréviations
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées
en normalisation, consultables aux adresses suivantes:
• ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http://www.iso.org/obp
• IEC Electropedia: disponible à l’adresse http://www.electropedia.org/
3.1.1
système à pile à combustible
FCPS
système générateur qui utilise un ou plusieurs modules d’alimentation à pile à combustible pour
produire de l’énergie électrique et de la chaleur
Note 1 à l’article: Ce système comprend généralement les sous-systèmes suivants: module d’alimentation à pile à
combustible, système de gestion des oxydants, système de gestion du carburant, système de gestion thermique,
système de gestion des gaz d’échappement, système de gestion électrique et d’alimentation, et leur système de
surveillance et de commande.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-09-01, modifié – "modules à pile à combustible" a été
remplacé par "modules d’alimentation à pile à combustible"; la Note 1 à l’article a été ajoutée.]
3.1.2
pile à combustible
FCS
assemblage d’équipement d’au moins deux cellules, de séparateurs, de plaques de
refroidissement, de collecteurs et d’une structure de support qui convertit typiquement, par un
procédé électrochimique, un gaz riche en hydrogène et des réactifs de l’air en énergie
électrique, en chaleur et en d’autres sous-produits réactants
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-06-01, modifié – "assemblage de cellules élémentaires"
a été remplacé par "assemblage d’équipement d’au moins deux cellules"; "et en d’autres
produits de réaction" a été remplacé par "et en d’autres sous-produits réactants"; "en courant
continu" a été remplacé par "en énergie électrique".]
3.1.3
module d’alimentation à pile à combustible
module à pile à combustible
FCPM
assemblage incorporant une ou plusieurs piles à combustible et d’autres éléments principaux
et, le cas échéant, des composants supplémentaires, destinés à être intégrés dans une
installation
Note 1 à l’article: Un module à pile à combustible peut contenir les équipements suivants: son système de
commande et, en option, le dispositif de surveillance de la tension de la pile, le dispositif de recirculation de
combustible, le dispositif d’humidification des réactifs, des capteurs, des vannes et des actionneurs.
Ce sous-système fait partie du système à pile à combustible.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-09-03, modifié – Le terme préférentiel
"module d’alimentation à pile à combustible" a été ajouté. Dans la définition, "et d’autres
éléments principaux" a été ajouté; "qui est destiné à être intégré dans une installation ou un
véhicule" a été remplacé par "destinés à être intégrés dans une installation". La Note 1 à l’article
a été modifiée.]
3.1.4
système de gestion des oxydants
OMS
système comprenant un équipement de filtrage et de mise sous pression (et éventuellement un
équipement d’humidification), des capteurs et des vannes, capables de gérer l’oxydant entrant
pour alimenter le FCPM (ou la pile à combustible)
Note 1 à l’article: Ce sous-système fait partie du système à pile à combustible.
Note 2 à l’article: L’air provenant de l’environnement constitue un exemple d’oxydant entrant.
3.1.5
système de gestion thermique
TMS
boucle thermique comprenant la pompe, l’échangeur de chaleur, le ventilateur, le filament
chauffant, les capteurs et les vannes (et, éventuellement, le dispositif d’élimination des ions),
capable de gérer la température du système à pile à combustible et du fluide de refroidissement
pour les besoins du refroidissement et du chauffage
Note 1 à l’article: Ce sous-système fait partie du système à pile à combustible.
3.1.6
système de gestion des gaz d’échappement
ExMS
circuit fluidique capable de gérer les gaz d’échappement du système d’alimentation à pile à
combustible vers l’environnement
Note 1 à l’article: Ce sous-système fait partie du système à pile à combustible.
3.1.7
convertisseur électronique de puissance
convertisseur de puissance
ensemble fonctionnel assurant la conversion électronique de puissance, constitué d’une ou de
plusieurs valves électroniques, de transformateurs et de filtres si nécessaire et éventuellement
d’accessoires
Note 1 à l’article: Un convertisseur de puissance peut consister en un convertisseur continu/continu (type isolé) ou
en un hacheur de courant (type non isolé).
[SOURCE: IEC 60050-551:1998, 551-12-01, modifié – La note a été remplacée par une
nouvelle note à l’article et la figure a été supprimée.]
3.1.8
puissance brute
puissance de sortie en courant continu de la ou des piles à combustible opérationnelles
Note 1 à l’article: La puissance brute est exprimée en watts (W).
Note 2 à l’article: Voir Figure 2.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-14-01, modifié – "d’une pile à combustible" a été
remplacé par "de la ou des piles à combustible opérationnelles".]
3.1.9
puissance de sortie
puissance générée par le système à pile à combustible disponible pour une utilisation externe
Note 1 à l’article: La puissance de sortie est égale à la puissance brute moins la puissance absorbée en interne.
Note 2 à l’article: Voir Figure 3.
3.1.10
puissance d’entrée
puissance provenant de l’extérieur, nécessaire au fonctionnement du système à pile à
combustible et consommée par les auxiliaires qui ne sont pas alimentés en interne, au niveau
du système à pile à combustible
Note 1 à l’article: La consommation des auxiliaires est couverte en tout ou partie par la puissance d’entrée.
Note 2 à l’article: Voir Figure 3.
3.1.11
puissance électrique nette
puissance nette
puissance restante générée par le système à pile à combustible, pouvant être destinée en
totalité à une utilisation externe
Note 1 à l’article: La puissance nette est égale à la puissance de sortie moins la puissance d’entrée.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-14-03, modifié – "restante" a été ajouté; "disponible pour"
a été remplacé par "pouvant être destinée en totalité à"; la Note 1 à l’article a été supprimée et
la Note 2 à l’article a été modifiée.]
3.1.12
consommation auxiliaire
puissance consommée par tous les auxiliaires du système à pile à combustible nécessaires au
fonctionnement du système à pile à combustible, qui est égale à la somme de la puissance
d’entrée et de la puissance absorbée en interne
Note 1 à l’article: La consommation auxiliaire est égale à la puissance brute moins la puissance de sortie plus la
puissance d’entrée.
Note 2 à l’article: Voir Figure 3.
3.1.13
puissance absorbée en interne
puissance absorbée en interne par les auxiliaires du système à pile à combustible
Note 1 à l’article: La puissance absorbée en interne peut être nulle.
Note 2 à l’article: Voir Figure 3.
3.1.14
puissance minimale
puissance de sortie minimale à laquelle le système à pile à combustible peut fonctionner
3.1.15
puissance au régime ralenti
puissance de sortie minimale à laquelle le système à pile à combustible peut fonctionner de
manière continue et stable
Note 1 à l’article: La puissance au régime ralenti peut être supérieure ou égale à la puissance minimale.
3.1.16
puissance assignée
puissance de sortie continue maximale que le système à pile à combustible génère, établie pour
un ensemble de conditions de fonctionnement spécifiées par le fabricant
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-14-04, modifié – "puissance de sortie électrique" a été
remplacé par "puissance de sortie"; ”dans les conditions normales de fonctionnement spécifiées
par le fabricant, pour laquelle un système à pile à combustible est conçu" a été remplacé par
"que le système à pile à combustible génère, établie pour un ensemble de conditions de
fonctionnement spécifiées par le fabricant". La note à l’article a été supprimée.]
3.1.17
puissance maximale
puissance de sortie maximale à laquelle le système à pile à combustible peut fonctionner
Note 1 à l’article: La puissance maximale peut être supérieure à la puissance assignée.
3.1.18
puissance efficace maximale du système
niveau de puissance de sortie auquel le système à pile à combustible est le plus efficace, et qui
est spécifiée par le fabricant
3.1.19
état bloqué
état d’un système à pile à combustible lorsqu’il ne reçoit pas d’énergie ou qu’il n’en produit pas
Note 1 à l’article: Voir Figure 3.
3.1.20
état froid
état d’un système à pile à combustible, à la température ambiante, lorsqu’il ne reçoit pas d’énergie
ou qu’il n’en produit pas
Note 1 à l’article: L’état froid constitue un sous-état de l’état bloqué.
Note 2 à l’article: Voir Figure 3.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-21-01, modifié – Les notes à l’article ont été ajoutées.]
3.1.21
état chaud
état d’un système à pile à combustible, dans la plage normale de températures d’exploitation,
lorsqu’il ne reçoit pas d’énergie ou qu’il n’en produit pas
Note 1 à l’article: L’état chaud constitue un sous-état de l’état bloqué.
Note 2 à l’article: Voir Figure 3.
3.1.22
démarrage à froid
démarrage lorsque la température du système à pile à combustible est inférieure à la plage de
températures d’exploitation, de l’état froid à l’état de veille
Note 1 à l’article: Le système à pile à combustible peut être préchauffé pendant cette phase.
Note 2 à l’article: Voir Figure 3.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-18-02, modifié – "le système à pile à combustible est à la
température ambiante" a été remplacé par "la température du système à pile à combustible est
inférieure à la plage de températures d’exploitation, de l’état froid à l’état de veille"; les notes
à l’article ont été ajoutées.]
3.1.23
démarrage à chaud
démarrage lorsque le système à pile à combustible est encore dans la plage de températures
d’exploitation, de l’état chaud à l’état de veille
Note 1 à l’article: Voir Figure 3.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-18-03 – modifié – "la gamme de températures en
fonctionnement normal " a été remplacé par "la plage de températures d’exploitation, de l’état
chaud à l’état de veille". La Note 1 à l’article a été ajoutée.]
3.1.24
état de veille
état de prégénération
état d’un système à pile à combustible étant à une température de fonctionnement suffisante
et dans un mode opérationnel tel que, avec une puissance de sortie électrique nulle, le système
à pile à combustible est capable d’être rapidement commuté dans un mode opérationnel avec
une puissance électrique importante en sortie
Note 1 à l’article: Voir Figure 3.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-21-04, modifié – Le premier terme préférentiel "état de
veille" a été ajouté et le terme "opération de pré-génération" a été supprimé. La Note 1 à l’article
a été ajoutée.]
3.1.25
mode opérationnel
état d’un système à pile à combustible ayant une puissance électrique active importante
disponible en sortie
Note 1 à l’article: Voir Figure 3.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-21-02, modifié – La Note 1 à l’article a été ajoutée.]
3.1.26
régime permanent
état d’un système physique dans lequel les caractéristiques
pertinentes restent constantes dans le temps
Note 1 à l’article: Le régime permanent correspond à l’état du système à pile à combustible dans lequel la puissance
de sortie est constante, de la puissance au régime ralenti jusqu’à la puissance assignée.
Note 2 à l’article: Voir Figure 3.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-21-05, modifié – Les notes à l’article ont été ajoutées.]
3.1.27
montée en puissance
phase transitoire en mode opérationnel pour passer de la puissance au régime ralenti à la
puissance assignée
Note 1 à l’article: Voir Figure 3.
3.1.28
chute de puissance
phase transitoire en mode opérationnel pour passer de la puissance assignée à la puissance
au régime ralenti
Note 1 à l’article: Voir Figure 3.
3.1.29
arrêt
séquence de fonctionnement qui se produit au moment de la transition d’un système à pile à
combustible, de l’état de veille à l’état bloqué (voir Figure 3)
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-19-01, modifié – "d’un mode opérationnel à un état passif,
un état de pré-génération ou un état froid" a été remplacé par "de l’état de veille à l’état bloqué
(voir Figure 3)"; la Note 1 à l’article a été supprimée.]
3.1.30
mise en fonctionnement
phase transitoire de l’état de veille au mode opérationnel
Note 1 à l’article: Voir Figure 3.
3.1.31
mise en veille
phase transitoire du mode opérationnel à l’état de veille
Note 1 à l’article: Voir Figure 3.
3.1.32
rendement électrique
rapport de la puissance électrique nette produite par un système à pile à combustible et de
l’enthalpie totale fournie au système à pile à combustible
Note 1 à l’article: La valeur calorifique inférieure (LVH, Lower Heating Value) est supposée, sauf indication
contraire.
Note 2 à l’article: L’enthalpie totale est égale à la valeur calorifique inférieure (LVH) multipliée par la consommation
d’hydrogène.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-10-02, modifié – La Note 2 à l’article a été ajoutée.]
3.1.33
conditionnement
étape préliminaire qui est exigée pour qu’une cellule élémentaire à combustible fonctionne
correctement pour atteindre une performance désirée suivant un protocole spécifié par le
fabricant
Note 1 à l’article: Le conditionnement peut inclure des procédés réversibles, ou irréversibles, ou les deux suivant
la technologie de la pile.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-11-08]
3.1.34
eau résiduelle
excès d’eau qui est éliminé du système à pile à combustible et qui ne fait pas partie du système
de récupération de la chaleur
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-09-13]
3.1.35
courbe de polarisation
courbe de la tension de sortie en fonction du courant de sortie dans des conditions de
fonctionnement définies pour une pile à combustible, un module de pile à combustible ou un
système à pile à combustible
Note 1 à l’article: La courbe de polarisation est exprimée en volts (V) en fonction des ampères (A).
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-15-06, modifié – "d’une cellule élémentaire à
combustible" a été supprimé, "courant surfacique de sortie" a été remplacé par "courant de
sortie"; "de réaction" a été remplacé par "de fonctionnement"; "pour une pile à combustible,
un module de pile à combustible ou un système à pile à combustible" a été ajouté à la fin de la
définition; la Note 1 à l’article a été modifiée.]
3.1.36
courbe de rendement
courbe du rendement du système à pile à combustible en fonction de la puissance nette dans
des conditions de fonctionnement définies
Note 1 à l’article: La courbe de rendement est tracée en % par rapport au kW.
3.1.37
profil de charge
quotient de la puissance électrique et du moment d’occurrence pour illustrer la variation de la
charge sur un intervalle de temps donné
[SOURCE: IEC 60050-617:2009, 617-04-05, modifié – "courbe représentant la puissance
fournie en fonction du temps" a été remplacé par "quotient de la puissance électrique et du
moment d’occurrence".]
3.1.38
fabricant
organisme qui a la
responsabilité technique et commerciale pour son contrat de fourniture
[SOURCE: IEC 62973-1: 2018, 3.1.13, modifié – Le domaine spécifique " à combustible ou d’un système à hydrogène>" a été ajouté; "et commerciale" a été ajouté;
la Note 1 à l’article a été supprimée.]
3.1.39
utilisateur
organisme qui va intégrer
ou utiliser le système à pile à combustible
Note 1 à l’article: Il peut s’agir de l’intégrateur ou du constructeur du train, ou bien de l’exploitant du train ou de
l’entreprise ferroviaire.
3.2 Abréviations
c.a. courant alternatif
c.c. courant continu
ExMS système de g
...

IEC 63341-3 ®
Edition 1.0 2025-11
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Railway applications - Hydrogen and fuel cell systems for rolling stock -
Part 3: Performance test methods for fuel cell power system

Applications ferroviaires - Systèmes à hydrogène et à pile à combustible pour
matériel roulant -
Partie 3: Méthodes d’essai des performances pour système à pile à combustible
ICS 27.070, 03.220.30 ISBN 978-2-8327-0817-0

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CONTENTS
FOREWORD . 4
INTRODUCTION . 6
1 Scope . 8
2 Normative references . 8
3 Terms, definitions and abbreviated term . 9
3.1 Terms and definition . 9
3.2 Abbreviated terms. 15
4 Configuration of the fuel cell power system . 15
4.1 FCPS power distribution . 15
4.2 Typical state of a fuel cell power system . 15
5 Symbols . 16
6 Test preparation . 19
6.1 General . 19
6.2 Test station setup . 19
6.3 Instruments and measurement methods . 20
6.3.1 General. 20
6.3.2 Measurement instruments . 21
6.3.3 Measurement points . 21
6.3.4 Minimum required measurement systematic uncertainty . 22
6.4 Test conditions . 22
6.4.1 Laboratory conditions . 22
6.4.2 Installation and operating conditions of the system . 23
6.4.3 Quality of hydrogen . 23
6.4.4 Quality of power input. 23
7 Test method . 23
7.1 General . 23
7.2 Operating tests for stabilized operation . 23
7.2.1 General. 23
7.2.2 Test method . 24
7.2.3 Processing of results . 25
7.3 Operating test for dynamic operation . 28
7.3.1 Start-up and go operational test . 28
7.3.2 Power ramp up test . 32
7.3.3 Power ramp down, go standby and shutdown test . 34
7.4 Polarization curve test . 38
7.4.1 General. 38
7.4.2 Test method . 38
7.4.3 Processing of results . 39
7.5 Load profile test . 39
7.5.1 General. 39
7.5.2 Test method . 40
7.6 Environmental tests . 40
7.6.1 General. 40
7.6.2 Altitude test . 40
7.6.3 Power generation test at low and high temperatures . 41
7.6.4 Power generation test under low and high humidity conditions . 43
7.7 Acoustic noise emissions . 44
7.8 EMC . 44
8 Test reports . 44
8.1 General . 44
8.2 Title page . 44
8.3 Table of contents . 45
8.4 Summary report . 45
Annex A (normative) Net power correction methods . 46
A.1 General . 46
A.2 FCPS without power converter . 46
A.2.1 Electrical system configuration 1 . 46
A.2.2 Electrical system configuration 2 . 47
A.2.3 Electrical system configuration 3 . 47
A.2.4 Electrical system configuration 4 . 48
A.3 FCPS with power converter . 49
A.3.1 Electrical system configuration 1 . 49
A.3.2 Electrical system configuration 2 . 49
Annex B (informative) The enthalpy drop converting electrical power . 51
B.1 General . 51
B.2 Converting way. 51
Annex C (normative) Specific load profiles verification. 52
C.1 General . 52
C.2 General methodology . 52
C.3 FCPS sizing documentation . 53
C.4 Operational verification . 53
C.5 Test report . 53
Annex D (normative) Standard load profiles verification . 54
D.1 General . 54
D.2 General methodology . 54
D.3 Test method . 57
D.4 Test report . 57
Annex E (informative) Guidelines for the contents of detailed and full reports . 58
E.1 General . 58
E.2 Detailed report . 58
E.3 Full report . 58
Bibliography . 59

Figure 1 – Hierarchy of standards related to IEC 63341 . 6
Figure 2 – FCPS power distribution . 15
Figure 3 – Typical state diagram for the FCPS . 16
Figure 4 – Example of a test station setup for FCPS . 20
Figure 5 – Examples of a start-up and go operational test. 30
Figure 6 – Examples of a power ramp up test . 33
Figure 7 – Examples of a power ramp down, go standby and shutdown test . 35
Figure 8 – Example of a load profile cycle . 40
Figure A.1 – Electrical system configuration 1 of FCPS without power converter . 46
Figure A.2 – Electrical system configuration 2 of FCPS without power converter . 47
Figure A.3 – Electrical system configuration 3 of FCPS without power converter . 48
Figure A.4 – Electrical system configuration 4 of FCPS without power converter . 49
Figure A.5 – Electrical system configuration 1 of FCPS with power converter . 49
Figure A.6 – Electrical system configuration 2 of FCPS with power converter . 50
Figure D.1 – High dynamic standard load profile . 56
Figure D.2 – Low dynamic standard load profile . 57

Table 1 – Symbols and definitions . 16
Table 2 – Subsystem parameters of the FCPS for recording . 24
Table 3 – Polarization curve test points . 38
Table 4 – Example of a load profile cycle . 39
Table D.1 – High dynamic standard load profile . 54
Table D.2 – Low dynamic standard load profile . 56

INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
Railway applications -
Hydrogen and fuel cell systems for rolling stock -
Part 3: Performance test methods for fuel cell power system

FOREWORD
1) The International Electrotechnical Commission (IEC) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of IEC is to promote international
co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To this end and
in addition to other activities, IEC publishes International Standards, Technical Specifications, Technical Reports,
Publicly Available Specifications (PAS) and Guides (hereafter referred to as "IEC Publication(s)"). Their
preparation is entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with
may participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. IEC collaborates closely with the International Organization for
Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two organizations.
2) The formal decisions or agreements of IEC on technical matters express, as nearly as possible, an international
consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation from all
interested IEC National Committees.
3) IEC Publications have the form of recommendations for international use and are accepted by IEC National
Committees in that sense. While all reasonable efforts are made to ensure that the technical content of IEC
Publications is accurate, IEC cannot be held responsible for the way in which they are used or for any
misinterpretation by any end user.
4) In order to promote international uniformity, IEC National Committees undertake to apply IEC Publications
transparently to the maximum extent possible in their national and regional publications. Any divergence between
any IEC Publication and the corresponding national or regional publication shall be clearly indicated in the latter.
5) IEC itself does not provide any attestation of conformity. Independent certification bodies provide conformity
assessment services and, in some areas, access to IEC marks of conformity. IEC is not responsible for any
services carried out by independent certification bodies.
6) All users should ensure that they have the latest edition of this publication.
7) No liability shall attach to IEC or its directors, employees, servants or agents including individual experts and
members of its technical committees and IEC National Committees for any personal injury, property damage or
other damage of any nature whatsoever, whether direct or indirect, or for costs (including legal fees) and
expenses arising out of the publication, use of, or reliance upon, this IEC Publication or any other IEC
Publications.
8) Attention is drawn to the Normative references cited in this publication. Use of the referenced publications is
indispensable for the correct application of this publication.
9) IEC draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). IEC takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent rights in
respect thereof. As of the date of publication of this document, IEC had not received notice of (a) patent(s), which
may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that this may not represent
the latest information, which may be obtained from the patent database available at https://patents.iec.ch. IEC
shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
IEC 63341-3 has been prepared by IEC Technical Committee 105: Fuel cell technologies. It is
an International Standard.
The text of this International Standard is based on the following documents:
Draft Report on voting
105/1113/FDIS 105/1145/RVD
Full information on the voting for its approval can be found in the report on voting indicated in
the above table.
The language used for the development of this International Standard is English.
This document was drafted in accordance with ISO/IEC Directives, Part 2, and developed in
accordance with ISO/IEC Directives, Part 1 and ISO/IEC Directives, IEC Supplement, available
at www.iec.ch/members_experts/refdocs. The main document types developed by IEC are
described in greater detail at www.iec.ch/publications.
A list of all parts in the IEC 63341 series, published under the general title Railway applications
– Fuel cell systems for rolling stock, can be found on the IEC website.
The committee has decided that the contents of this document will remain unchanged until the
stability date indicated on the IEC website under webstore.iec.ch in the data related to the
specific document. At this date, the document will be
– reconfirmed,
– withdrawn, or
– revised.
INTRODUCTION
The scope of the IEC 63341 series encompasses categories such as fuel cell power systems,
hydrogen fuel systems, and performance test methods for fuel cell power systems.
This part of IEC 63341 establishes uniform and replicable testing methodologies for the
electrical and environmental performance of fuel cell power systems employed in rolling stock.
It is important to note that this document does not specify or categorise the tests in any
particular way, nor does it establish performance targets.
Fuel cells utilised in rolling stock, including light rail vehicles, trams, streetcars, metros,
commuter trains, regional trains, high-speed trains, and locomotives, are classified as hybrid
systems, thereby operating in multiple modes. A similar observation can be made about rolling
stock, which also operates in different modes. The purpose of this document is to evaluate the
fuel cell system in the different combinations of fuel cell modes and rolling stock operating
modes.
It is anticipated that this document will be utilised by manufacturers of fuel cell power systems
employed in rolling stock, as well as those engaged in the evaluation of the performance of
their systems.
Users of this document are at liberty to select test items from those described herein that are
appropriate for their purposes. It is important to note that the present document does not seek
to exclude the utilisation of alternative methods.
The hierarchical structure of standards is illustrated in Figure 1. It should be noted that the
standards enumerated in Figure 1 are not exhaustive.

Figure 1 – Hierarchy of standards related to IEC 63341
The decision was taken by TC 105 to initiate a project on generic fuel cell technologies, with a
view to covering different industrial sectors:
• IEC 62282 (all parts): Fuel cell technologies:
– IEC 62282-2-100: Fuel cell modules
– IEC 62282-3-100: Stationary fuel cell power systems – Safety
– IEC 62282-4-101: Fuel cell power systems for electrically powered industrial trucks –
Safety
It is evident that these standards are frequently generic in nature and therefore not specific to
the requirements of railway applications.
The IEC 63341 series Railway applications – Fuel cell systems for rolling stock is divided into
several parts as outlined below:
• IEC 63341-1: Fuel cell power system
• IEC 63341-2: Hydrogen fuel system
• IEC 63341-3: Performance tests methods for fuel cell power system

1 Scope
This part of IEC 63341 specifies the performance evaluation methodologies for fuel cell power
systems that are designed for utilisation in electrically propelled rolling stock.
The scope of this document concerns itself exclusively with electrically powered rolling stock.
Internal combustion engines utilising hydrogen are not encompassed within the scope of this
document.
This document is applicable to hydrogen fuel cell power systems for electrically propelled rolling
stock.
This document does not apply to reformer-equipped fuel cell power systems.
This document does not cover the hydrogen fuel systems that are permanently or separately
attached to either the rolling stock or the fuel cell power system. These systems are addressed
in IEC 63341-2.
The fundamental system overview, incorporating the interrelationships between the primary
functions and the connections to the external system, is delineated in IEC 63341-1:2025,
Figure 4.
The relevant standards are comprehensively delineated in IEC 63341-1. The performance
targets for fuel cell power systems are agreed upon between the user and the manufacturer.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies.
For undated references, the latest edition of the referenced document (including any
amendments) applies.
IEC 60571, Railway applications - Electronic equipment used on rolling stock
IEC 61287-1, Railway applications - Power converters installed on board rolling stock - Part 1:
Characteristics and test methods
IEC 62236-3-1, Railway applications - Electromagnetic compatibility - Part 3-1: Rolling stock -
Train and complete vehicle
IEC 62236-3-2, Railway applications - Electromagnetic compatibility - Part 3-2: Rolling stock -
Apparatus
IEC 62498-1, Railway applications - Environmental conditions for equipment - Part 1:
Equipment on board rolling stock
ISO 3744, Acoustics - Determination of sound power levels and sound energy levels of noise
sources using sound pressure - Engineering methods for an essentially free field over a
reflecting plane
ISO 3746, Acoustics - Determination of sound power levels and sound energy levels of noise
sources using sound pressure - Survey method using an enveloping measurement surface over
a reflecting plane
ISO 9614-1, Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources using sound
intensity - Part 1: Measurement at discrete points
ISO 9614-2, Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources using sound
intensity - part 2: Measurement by scanning
ISO 14687:2019, Hydrogen fuel quality - Product specification
3 Terms, definitions and abbreviated term
3.1 Terms and definition
For the purpose of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following
addresses:
• ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
• IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
3.1.1
fuel cell power system
FCPS
generator system that uses one or more fuel cell power modules to generate electric power and
heat
Note 1 to entry: This system typically includes the following subsystems: fuel cell power module, oxidant
management system, fuel management system, thermal management system, exhaust management system,
electrical and power management system, and their monitoring and control system.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-09-01, modified – "fuel cell modules" has been replaced
with "fuel cell power modules"; Note 1 to entry has been added.]
3.1.2
fuel cell stack
FCS
equipment assembly of two or more cells, separators, cooling plates, manifolds and a support
structure that electrochemically converts, typically, hydrogen rich gas and air reactants to
electric power, heat and other reactant bi-products
[SOURCE: IEC 60050-485:2020 485-06-01, modified – "equipment", "two or more", and "bi-"
have been added; "supporting" has been replaced with "support"; "hydrogen-rich" has been
replaced with "hydrogen rich"; "DC" has been replaced with "electric" and "reaction" has been
replaced with "reactant".]
3.1.3
fuel cell power module
fuel cell module
FCPM
assembly incorporating one or more fuel cell stacks and other main and, if applicable, additional
components, which is intended to be integrated into a power system
Note 1 to entry: A fuel cell module can contain the following equipment: its control system and, optionally, the cell
voltage monitoring device, the fuel recirculation device, the humidification device for reactants, sensors, valves and
actuators. This subsystem is a part of the fuel cell power system.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-09-03, modified – "fuel cell power module" has been
added as the first preferred term. In the definition, "other main and" has been added, "that" has
been replaced with "which", and "or a vehicle" has been deleted. Note 1 to entry has been
modified.]
3.1.4
oxidant management system
OMS
system including filtering and pressuring equipment (and optionally humidifying equipment),
sensors and valves, able to manage the incoming oxidant to supply the FCPM (or fuel cell stack)
Note 1 to entry: This subsystem is a part of the fuel cell power system.
Note 2 to entry: Air from the environment is one example as incoming oxidant.
3.1.5
thermal management system
TMS
thermal loop including pump, heat exchanger, fan, heater, sensors and valves (and optionally
ion removal device), able to manage the temperature of the fuel cell power system and coolant
for cooling purpose and heating purpose
Note 1 to entry: This subsystem is a part of the fuel cell power system.
3.1.6
exhaust management system
ExMS
fluidic circuit able to manage the gas exhaust from the fuel cell power system to the environment
Note 1 to entry: This subsystem is a part of the fuel cell power system.
3.1.7
electronic power converter
power converter
operative unit for electronic power conversion, comprising one or more electronic valve devices,
transformers and filters if necessary and auxiliaries if any
Note 1 to entry: A power converter can be a DC/DC converter (insulated type) or chopper (non-insulated type).
[SOURCE: IEC 60050-551:1998, 551-12-01, modified – The note has been replaced with a new
note to entry and the figure has been deleted.]
3.1.8
gross power
DC outlet power of operational fuel cell stack(s)
Note 1 to entry: The gross power is expressed in watts (W).
Note 2 to entry: See Figure 2.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-14-01, modified – "of a fuel cell stack" has been replaced
with "of operational fuel cell stack(s)".]
3.1.9
output power
power generated by the fuel cell power system and available for external use
Note 1 to entry: Output power is equal to gross power minus internal consumed power.
Note 2 to entry: See Figure 3.
3.1.10
input power
power from outside needed for the operation of the fuel cell power system, consumed by the
auxiliaries which are not internally supplied at fuel cell power system level
Note 1 to entry: The consumption of the auxiliaries is partially or entirely provided by the input power.
Note 2 to entry: See Figure 3.
3.1.11
net electric power
net power
remaining power generated by the fuel cell power system usable in totality for external use
Note 1 to entry: Net power is equal to output power minus input power.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-14-03, modified – "remaining" has been added; "and
available" has been replaced with "usable in totality"; Note 1 to entry has been been deleted
and Note 2 to entry has been modified.]
3.1.12
auxiliary consumption
power consumed by all the fuel cell power system auxiliaries necessary for the fuel cell power
system operation, which is the sum of the input power and the internally consumed power
Note 1 to entry: Auxiliary consumption is equal to gross power minus output power plus input power.
Note 2 to entry: See Figure 3.
3.1.13
internally consumed power
power consumed internally by the fuel cell power system auxiliaries
Note 1 to entry: Internally consumed power could be 0.
Note 2 to entry: See Figure 3.
3.1.14
minimum power
minimum output power at which the fuel cell power system can operate
3.1.15
idle power
minimum output power at which the fuel cell power system can operate continuously in a stable
manner
Note 1 to entry: Idle power can be identical or higher than minimum power.
3.1.16
rated power
maximum continuous output power that the fuel cell power system is designed to generate,
established for a specific set of operating conditions specified by the manufacturer
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-14-04, modified – "electric power output" has been
replaced with "output power"; "achieve under normal" has been replaced with "generate,
established for a specific set of". The note to entry has been deleted.]
3.1.17
maximum power
maximum output power at which the fuel cell power system can operate
Note 1 to entry: Maximum power can be higher than rated power.
3.1.18
maximum system efficiency power
output power level at which the fuel cell power system is most efficient and which is specified by
the manufacturer
3.1.19
off state
state of a fuel cell power system with no power input or output
Note 1 to entry: See Figure 3.
3.1.20
cold state
state of a fuel cell power system at ambient temperature with no power input or output
Note 1 to entry: Cold state is a sub-state of the off state
Note 2 to entry: See Figure 3.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-21-01, modified – The notes to entry have been added.]
3.1.21
hot state
state of the fuel cell power system at normal operating temperature range with no power input
or output
Note 1 to entry: Hot state is a sub-state of the off state.
Note 2 to entry: See Figure 3.
3.1.22
cold start
start-up when the fuel cell power system is below the operating temperature range from cold
state to standby state
Note 1 to entry: The fuel cell power system can be pre-heated during this phase.
Note 2 to entry: See Figure 3.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-18-02, modified – "at ambient temperature" has been
replaced with "below the operating temperature range from cold state to standby state"; the
notes to entry" have been added.]
3.1.23
hot start
start-up when the fuel cell power system is within its operating temperature range from hot state
to standby state
Note 1 to entry: See Figure 3.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-18-03 – modified – "normal operating temperature range"
has been replaced with "operating temperature range from hot state to standby state". Note 1
to entry has been added.]
3.1.24
standby state
pre-generation state
state of a fuel cell power system at a sufficient operating temperature and in such an operational
mode, with zero electric power output, that the fuel cell power system is capable of being
promptly switched to an operational state with a substantial electric power output
Note 1 to entry: See Figure 3.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-21-04, modified – "standby state" has been added as the
first preferred term and the term "pre-generation operation" has been deleted. Note 1 to entry
has been added.]
3.1.25
operational state
state of a fuel cell power system with a substantial electric active power output available
Note 1 to entry: See Figure 3.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-21-02, modified – Note 1 to entry has been added.]
3.1.26
steady state
state of a physical system in which the relevant characteristics remain constant
with time
Note 1 to entry: Steady state is the state of the fuel cell power system with constant output power from idle power
to rated power.
Note 2 to entry: See Figure 3.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-21-05, modified – The note to entry have been added.]
3.1.27
power ramp up
transient phase in operational state to go from idle power to rated power
Note 1 to entry: See Figure 3.
3.1.28
power ramp down
transient phase in operational state to go from rated power to idle power
Note 1 to entry: See Figure 3.
3.1.29
shutdown
sequence of operations that occurs to transition a fuel cell power system from the standby state
to the off state(see Figure 3)
[SOURCE IEC 60050-485:2020, 485-19-01, modified – "from the operational state to the
passive state, the pre-generation state, or the cold state" has been replaced with "from the
standby state to the off state"; Note 1 to entry has been omitted.]
3.1.30
go operational
transient phase from standby state to operational state
Note 1 to entry: See Figure 3.
3.1.31
go standby
transient phase from operational state to standby state
Note 1 to entry: See Figure 3.
3.1.32
electric efficiency
ratio of the net electric power produced by a fuel cell power system to the total enthalpy flow
supplied to the fuel cell power system
Note 1 to entry: The lower heating value (LHV) is assumed unless otherwise stated.
Note 2 to entry: The total enthalpy flow is equal to the lower heating value (LHV) multiplied by the hydrogen
consumption.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-10-02, modified – Note 2 to entry has been added.]
3.1.33
conditioning
preliminary step that is required to properly operate a fuel cell to achieve a desired performance
following a protocol specified by the manufacturer
Note 1 to entry: The conditioning can include reversible processes, or irreversible processes, or both depending on
the cell technology.
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-11-08]
3.1.34
waste water
excess water that is removed from the fuel cell power system and that does not constitute part
of the thermal recovery system
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-09-13]
3.1.35
polarization curve
plot of the output voltage as a function of output current at defined operating condition for fuel
cell stack, fuel cell module or fuel cell power system
Note 1 to entry: The polarization curve is expressed in volts (V) versus amperes (A).
[SOURCE: IEC 60050-485:2020, 485-15-06, modified – “of a fuel cell” has been removed,
"current density" has been replaced with "output current"; "reaction" has been replaced with
"operating"; the end of the definition starting with “for fuel cell stack” has been added; "Note 1
to entry" has been modified.]
3.1.36
efficiency curve
plot of the system efficiency of the fuel cell power system as a function of net power at defined
operating condition
Note 1 to entry: The efficiency curve is plotted in % versus kW.
3.1.37
load profile
electric power against time of occurrence to illustrate the variance in a load during a given time
interval
[SOURCE: IEC 60050-617:2009, 617-04-05, modified – "curve representing supplied" has been
removed.]"
3.1.38
manufacturer
organization which has the technical and
commercial responsibility for its scope of supply
[SOURCE: IEC 62973-1: 2018, 3.1.13, modified – The specific use " or hydrogen fuel system>" has been added; "and commercial" has been added; "Note 1 to entry"
has been omitted.]
3.1.39
user
organization which will integrate or use
the fuel cell power system
Note 1 to entry: This can be the train integrator, or manufacturer, or also the train operator or railway undertaking.
3.2 Abbreviated terms
AC alternating current
DC direct current
ExMS exhaust management system
EMC electromagnetic compatibility
FCPM fuel cell power module
FCPS fuel cell power system
FCS fuel cell stack
OMS oxidant management system
TMS thermal management system
4 Configuration of the fuel cell power system
4.1 FCPS power distribution
As illustrated in Figure 2, the typical power distribution of a FCPS is characterised by specific
parameters. The power converter, delineated in a dashed frame, is optional. The term "power"
denotes either electric active power or thermal power. Figure 2 provides definitions for the
different powers.
Figure 2 – FCPS power distribution
4.2 Typical state of a fuel cell power system
As illustrated in Figure 3, the FCPS typically exhibits a state diagram of this nature. It provides
definitions for the different states and phases.
Figure 3 – Typical state diagram for the FCPS
5 Symbols
Table 1 provides a comprehensive list of the symbols and their respective meanings employed
in this document to denote the electrical performance in the appropriate units.
Table 1 – Symbols and definitions
Symbols Definition Unit
mean output power kW
P
out
E
output energy during the test period kJ
out
Δt test duration s
P
output power during the test period kW
out
I
output current during the test period A
out
U
output voltage during the test period kV
out
P
FCPS input power for each power supply during the test period kW
in
total average FCPS input power kW
P
in
E
input energy for each power supply during the test period kJ
in
I
input current for each power supply during the test period A
in
U
input voltage for each power supply during the test period kV
in
Symbols Definition Unit
φ power factor
average net power kW
P
net

P corrected average net power kW
net
P average auxiliary consumption kW
AC
P
average gross power kW
gross
I
FCS current during the test period A
FCS
U
FCS voltage during the test period kV
FCS
Q
hydrogen consumption kg
H
q
integrated mass flow over the test duration kg
imf
q
mass flow rate of fuel under the test conditions kg/s
mf
η
FCPS electric efficiency at FCPS level %
FCPS
LHV
lower heating value of hydrogen kJ/kg
H
S
output voltage fluctuation %
v
maximum output voltage when FCPS with a specified output power in
V
kV
max
steady state
minimum output voltage when FCPS with a specified output power in
V
kV
min
steady state
Δt
start-up time s
st
t
initiation time of start-up s
su
T
completion time of start-up s
sb1
Δt
go operational time s
go
t
initiation time of go operational s
load
t
completion time of go operational s
op1
H
fuel energy consumed during start-up time kJ
E-st
Q
hydrogen consumption during the start-up time kg
H-st
H
fuel energy consumed during go operational time kJ
E-go
Q
...