IEC 63341-1:2025
(Main)Railway applications - Hydrogen and fuel cell systems for rolling stock - Part 1: Fuel cell power system
Railway applications - Hydrogen and fuel cell systems for rolling stock - Part 1: Fuel cell power system
IEC 63341-1:2025 applies to fuel cell power systems installed onboard rolling stock for railway applications (e.g. light rail vehicles, tramways, streetcars, metros, commuter trains, regional trains, high speed trains, locomotives). Fuel cell power systems specified in this document are used for the traction power and the auxiliary supply of railway vehicles such as hybrid vehicles, and in case of use as an auxiliary onboard power source. This document applies to the fuel cell technology called proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), with the use of hydrogen as fuel source and the use of air as oxidant source. This document does not apply for hydrogen fuel system which is specified in IEC 63341-2, as HFS is not within the scope of this document. This document does not apply for power conversion equipment which is specified in IEC 61287-1 and is not within the scope this document.
This document specifies:
- the scope of supply and the description of the interfaces (fluidic, electrical, thermal and mechanical) of the fuel cell power system;
- the description of the environmental conditions;
- the specification and description of all the requirements to ensure the fuel cell power system conformance with a railway application;
- the process to validate the fuel cell power system sizing required for a specific load profile;
- the safety, reliability and protection requirements to design the fuel cell power system for a railway application;
- the marking and labelling requirements;
- the requirements related to storage, transportation, installation and maintenance;
- the tests (type, routine and investigation) required to validate the fuel cell power system.
Applications ferroviaires - Systèmes à hydrogène et à pile à combustible pour le matériel roulant - Partie 1: Système à pile à combustible
L’IEC 63341-1:2025 s'applique aux systèmes à pile à combustible installés à bord du matériel roulant destiné aux applications ferroviaires (par exemple, véhicules ferroviaires légers, tramways, métros, trains de banlieue, trains régionaux, trains à grande vitesse, locomotives, etc.). Les systèmes à pile à combustible spécifiés dans le présent document sont utilisés pour assurer la puissance de traction et l'alimentation auxiliaire des véhicules ferroviaires tels que les véhicules hybrides, ou bien comme source d'alimentation auxiliaire à bord. Le présent document s'applique à la technologie de piles à combustible à membrane à échange de protons (PEMFC) qui utilise l'hydrogène comme combustible et l'air comme oxydant. Le présent document ne s'applique pas au système à hydrogène spécifié dans l'IEC 63341-2, car le HFS ne fait pas partie du domaine d'application du présent document. Le présent document ne s'applique pas au matériel de conversion de puissance qui est spécifié dans l'IEC 61287-1 et ne fait pas partie du domaine d'application du présent document.
Le présent document spécifie:
- le contrat de fourniture et la description des interfaces (fluidiques, électriques, thermiques et mécaniques) du système à pile à combustible;
- la description des conditions d'environnement;
- la spécification et la description de l'ensemble des exigences afin d'assurer la conformité du système à pile à combustible pour les applications ferroviaires;
- le processus de validation du dimensionnement du système à pile à combustible requis pour un profil de charge spécifique;
- les exigences de sécurité, de fiabilité et de protection applicables au moment de la conception du système à pile à combustible pour les applications ferroviaires;
- les exigences relatives au marquage et à l'étiquetage;
- les exigences relatives au stockage, au transport, à l'installation et à la maintenance;
- les essais (essais de type, essais individuels de série et essais d'investigation) requis pour valider le système à pile à combustible.
General Information
Standards Content (Sample)
IEC 63341-1 ®
Edition 1.0 2025-10
INTERNATIONAL
STANDARD
Railway applications - Hydrogen and fuel cell systems for rolling stock -
Part 1: Fuel cell power system
ICS 45.060.01; 27.070 ISBN 978-2-8327-0719-7
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CONTENTS
FOREWORD . 5
INTRODUCTION . 7
1 Scope . 9
2 Normative references . 9
3 Terms, definitions and abbreviated terms . 11
3.1 Terms and definitions. 11
3.2 Abbreviated terms . 22
4 Configuration of the fuel cell power system . 22
4.1 Fuel cell power system definition . 22
4.2 Subsystems of the fuel cell power system . 23
4.3 FCPS power distribution . 23
4.4 Typical state of a fuel cell power system . 24
5 Environmental requirements . 24
5.1 General . 24
5.2 Specific use case . 25
5.2.1 Rooftop installation . 25
5.2.2 Tunnel . 25
5.2.3 Performance limitation at low and high ambient temperature . 26
5.2.4 Performance limitation at high altitude . 26
6 Interface requirements . 26
6.1 General . 26
6.2 Fluidic interfaces. 27
6.2.1 Fuel supply . 27
6.2.2 Oxidant supply . 27
6.2.3 Coolant . 27
6.2.4 Air inlets . 27
6.2.5 Exhaust . 28
6.3 Electrical interfaces . 28
6.3.1 General . 28
6.3.2 Main power interface . 28
6.3.3 Auxiliary supply and communication interfaces . 29
7 Performance requirements . 29
7.1 General . 29
7.2 Fuel cell power system sizing . 29
7.3 Load profile . 30
7.4 Operational requirements . 30
7.4.1 Normal mode requirements . 30
7.4.2 Degraded mode requirements . 30
7.5 Electric efficiency and hydrogen consumption calculations . 30
7.6 Lifetime requirements . 31
7.7 End-of-life performance . 31
7.8 Voltage stability . 32
8 Design requirements. 32
8.1 General . 32
8.2 FCPM requirements . 32
8.3 FMS requirements . 32
8.3.1 Design requirement . 32
8.3.2 Functional requirement . 34
8.4 OMS requirements . 34
8.4.1 General . 34
8.4.2 Non-metallic piping . 34
8.4.3 Overpressure . 34
8.4.4 Oxidant quality and filtering device . 34
8.5 TMS requirements . 35
8.5.1 Design requirements . 35
8.5.2 Functional requirements . 36
8.6 ExMS requirements . 37
8.6.1 Hydrogen release . 37
8.6.2 Waste water . 37
8.7 EPMS requirements . 37
8.7.1 General . 37
8.7.2 Cabling . 37
8.7.3 Ripple current . 37
8.7.4 Electric power input . 38
8.7.5 Auxiliary motors . 38
8.7.6 Light maintenance operation . 38
8.8 MCS requirements . 38
8.8.1 Hardware . 38
8.8.2 Software . 38
8.9 Mechanical requirements . 39
8.9.1 Mechanical integration . 39
8.9.2 Mechanical design . 39
8.9.3 Bolted assemblies . 39
8.9.4 Degree of protection . 40
8.9.5 Shock and vibration . 40
8.10 Recyclability requirements . 40
8.11 Documentation . 40
8.12 Other . 41
8.12.1 Noise emission requirements . 41
8.12.2 EMC requirements . 42
9 Safety, reliability and protection requirements . 42
9.1 Reliability . 42
9.2 Safety . 42
9.2.1 Safety analysis . 42
9.2.2 Hazard identification . 43
9.2.3 Prevention for maintenance operation and storage . 43
9.2.4 Hydrogen risk management . 44
9.2.5 Fire, smoke, flammability . 45
9.2.6 Electrical shock . 45
9.2.7 Software . 45
10 Marking and labelling. 46
10.1 Safety signs . 46
10.1.1 FCPS enclosure . 46
10.1.2 Other places inside the FCPS enclosure . 46
10.2 Nameplate . 46
10.2.1 FCPS enclosure . 46
10.2.2 Nameplates on sub-assemblies inside the box . 47
11 Installation and maintenance . 47
11.1 General .
...
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Edition 1.0 2025-10
NORME
INTERNATIONALE
Applications ferroviaires - Systèmes à hydrogène et à pile à combustible pour le
matériel roulant -
Partie 1: Système à pile à combustible
ICS 45.060.01; 27.070 ISBN 978-2-8327-0719-7
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni
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SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 5
INTRODUCTION . 7
1 Domaine d'application . 9
2 Références normatives . 9
3 Termes, définitions et abréviations . 11
3.1 Termes et définitions . 11
3.2 Abréviations . 24
4 Configuration du système à pile à combustible . 24
4.1 Définition du système à pile à combustible . 24
4.2 Sous-systèmes du système à pile à combustible . 25
4.3 Distribution de puissance sur un FCPS . 25
4.4 État type du système à pile à combustible . 26
5 Exigences relatives à l'environnement . 26
5.1 Généralités . 26
5.2 Cas d'utilisation spécifique . 27
5.2.1 Installation sur le toit . 27
5.2.2 Tunnels . 27
5.2.3 Limitation des performances à des températures ambiantes basses et
élevées . 28
5.2.4 Limites de performance à haute altitude . 28
6 Exigences d'interface . 29
6.1 Généralités . 29
6.2 Interfaces fluidiques . 29
6.2.1 Alimentation en combustible . 29
6.2.2 Alimentation en oxydant . 29
6.2.3 Liquide de refroidissement . 29
6.2.4 Entrées d'air . 30
6.2.5 Échappement . 30
6.3 Interfaces électriques . 30
6.3.1 Généralités . 30
6.3.2 Interface de puissance principale. 31
6.3.3 Interfaces d'alimentation auxiliaire et de communication . 31
7 Exigences de performances . 32
7.1 Généralités . 32
7.2 Dimensionnement du système à pile à combustible . 32
7.3 Profil de charge . 33
7.4 Exigences opérationnelles . 33
7.4.1 Exigences relatives au mode normal . 33
7.4.2 Exigences relatives au mode dégradé . 33
7.5 Calculs du rendement électrique et de la consommation d'hydrogène . 33
7.6 Exigences relatives à la durée de vie . 33
7.7 Performances en fin de vie . 34
7.8 Tenue de la tension . 34
8 Exigences de conception . 34
8.1 Généralités . 34
8.2 Exigences concernant le FCPM . 35
8.3 Exigences concernant le FMS . 35
8.3.1 Exigence de conception . 35
8.3.2 Exigence fonctionnelle . 36
8.4 Exigences concernant l'OMS . 37
8.4.1 Généralités . 37
8.4.2 Conduites non métalliques . 37
8.4.3 Surpression . 37
8.4.4 Qualité de l'oxydant et dispositif de filtrage . 37
8.5 Exigences concernant le TMS . 38
8.5.1 Exigences de conception . 38
8.5.2 Exigences fonctionnelles . 39
8.6 Exigences concernant l'ExMS . 40
8.6.1 Dégagement d'hydrogène . 40
8.6.2 Eau résiduelle . 40
8.7 Exigences concernant l'EPMS . 40
8.7.1 Généralités . 40
8.7.2 Câblage . 40
8.7.3 Courant d'ondulation . 41
8.7.4 Alimentation en puissance électrique . 41
8.7.5 Moteurs auxiliaires . 41
8.7.6 Opérations de maintenance légère . 41
8.8 Exigences concernant le MCS . 41
8.8.1 Matériel . 41
8.8.2 Logiciel . 41
8.9 Exigences mécaniques . 42
8.9.1 Intégration mécanique . 42
8.9.2 Conception mécanique . 42
8.9.3 Ensembles boulonnés . 43
8.9.4 Degré de protection . 43
8.9.5 Chocs et vibrations . 43
8.10 Exigences relatives à la recyclabilité . 43
8.11 Documentation . 44
8.12 Autres . 45
8.12.1 Exigences en matière d'émission de bruit . 45
8.12.2 Exigences en matière de compatibilité électromagnétique (CEM) . 45
9 Exigences de sécurité, de fiabilité et de protection . 45
9.1 Fiabilité . 45
9.2 Sécurité . 46
9.2.1 Analyse de sécurité . 46
9.2.2 Identification des dangers . 46
9.2.3 Mesures préventives pour la maintenance et le stockage . 47
9.2.4 Gestion des risques liés à l'hydrogène . 47
9.2.5 Incendie, fumée, inflammabilité . 49
9.2.6 Choc électrique . 49
9.2.7 Logiciel . 49
10 Marquage et étiquetage . 50
10.1 Symboles de sécurité . 50
10.1.1 Enveloppe du FCPS . 50
10.1.2 Autres emplacements à l'intérieur de l'enveloppe du FCPS . 50
10.2 Plaque signalétique . 50
10.2.1 Enveloppe du FCPS . 50
10.2.2 Plaques signalétiques sur les sous-ensembles à l'intérieur de la caisse
de groupement . 51
11 Installation et maintenance . 51
11.1 Généralités .
...
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CONTENTS
FOREWORD . 5
INTRODUCTION . 7
1 Scope . 9
2 Normative references . 9
3 Terms, definitions and abbreviated terms . 11
3.1 Terms and definitions. 11
3.2 Abbreviated terms . 22
4 Configuration of the fuel cell power system . 22
4.1 Fuel cell power system definition . 22
4.2 Subsystems of the fuel cell power system . 23
4.3 FCPS power distribution . 23
4.4 Typical state of a fuel cell power system . 24
5 Environmental requirements . 24
5.1 General . 24
5.2 Specific use case . 25
5.2.1 Rooftop installation . 25
5.2.2 Tunnel . 25
5.2.3 Performance limitation at low and high ambient temperature . 26
5.2.4 Performance limitation at high altitude . 26
6 Interface requirements . 26
6.1 General . 26
6.2 Fluidic interfaces. 27
6.2.1 Fuel supply . 27
6.2.2 Oxidant supply . 27
6.2.3 Coolant . 27
6.2.4 Air inlets . 27
6.2.5 Exhaust . 28
6.3 Electrical interfaces . 28
6.3.1 General . 28
6.3.2 Main power interface . 28
6.3.3 Auxiliary supply and communication interfaces . 29
7 Performance requirements . 29
7.1 General . 29
7.2 Fuel cell power system sizing . 29
7.3 Load profile . 30
7.4 Operational requirements . 30
7.4.1 Normal mode requirements . 30
7.4.2 Degraded mode requirements . 30
7.5 Electric efficiency and hydrogen consumption calculations . 30
7.6 Lifetime requirements . 31
7.7 End-of-life performance . 31
7.8 Voltage stability . 32
8 Design requirements. 32
8.1 General . 32
8.2 FCPM requirements . 32
8.3 FMS requirements . 32
8.3.1 Design requirement . 32
8.3.2 Functional requirement . 34
8.4 OMS requirements . 34
8.4.1 General . 34
8.4.2 Non-metallic piping . 34
8.4.3 Overpressure . 34
8.4.4 Oxidant quality and filtering device . 34
8.5 TMS requirements . 35
8.5.1 Design requirements . 35
8.5.2 Functional requirements . 36
8.6 ExMS requirements . 37
8.6.1 Hydrogen release . 37
8.6.2 Waste water . 37
8.7 EPMS requirements . 37
8.7.1 General . 37
8.7.2 Cabling . 37
8.7.3 Ripple current . 37
8.7.4 Electric power input . 38
8.7.5 Auxiliary motors . 38
8.7.6 Light maintenance operation . 38
8.8 MCS requirements . 38
8.8.1 Hardware . 38
8.8.2 Software . 38
8.9 Mechanical requirements . 39
8.9.1 Mechanical integration . 39
8.9.2 Mechanical design . 39
8.9.3 Bolted assemblies . 39
8.9.4 Degree of protection . 40
8.9.5 Shock and vibration . 40
8.10 Recyclability requirements . 40
8.11 Documentation . 40
8.12 Other .
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