導(dǎo)讀：

各位讀者大家好，2021年7月燃料電池全球?qū)＠�監(jiān)控報(bào)告全新發(fā)布～本期監(jiān)控報(bào)告主要內(nèi)容包括三個(gè)部分，分別為：

1、2021年07月燃料電池領(lǐng)域公開專利整體情況介紹；

2、國內(nèi)申請(qǐng)人專利公開情況介紹；

3、部分技術(shù)分支公開專利介紹，主要涉及系統(tǒng)控制相關(guān)專利解讀以及雙極板相關(guān)專利簡介。其中，系統(tǒng)控制解讀專利主要涉及豐田公司陰極“泵氫”量計(jì)算及降低排氣氫濃度、防止燃料電池發(fā)生交叉泄漏時(shí)電壓過度下降，韓國FCI燃料電池組分布式控制器管理方法，蘇州弗爾賽燃料電池低溫啟動(dòng)控制方法，青島中車四方多堆燃料電池能量管理方法。

一、 整體情況介紹

1．1 專利公開地域情況

2021年7月，燃料電池領(lǐng)域在全球范圍內(nèi)公開／授權(quán)的專利共1398件，較上月公開數(shù)量（1605件）減少較多。本月，中國地區(qū)專利公開數(shù)量932件，其中發(fā)明專利申請(qǐng)公開479件，發(fā)明專利授權(quán)公告共200件，實(shí)用新型授權(quán)公告共215件；美國公開專利數(shù)量為102件，韓國和日本的專利公開數(shù)量均為85件。部分國家／地區(qū)／組織公開數(shù)量情況如圖1－1所示。

圖1－1 部分地區(qū)燃料電池專利7月公開／授權(quán)情況

1．2 專利技術(shù)分支情況

圖1－2 燃料電池專利7月公開／授權(quán)的技術(shù)分布

1．3 申請(qǐng)人專利申請(qǐng)情況

將專利申請(qǐng)人經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖1－3所示。本月，豐田公司公開專利84件，其中發(fā)明專利授權(quán)公告49件、發(fā)明申請(qǐng)專利公開35件；格羅夫公開專利55件，包括發(fā)明申請(qǐng)專利23件、實(shí)用新型專利授權(quán)公告16件；博世公司公開專利42件，其中發(fā)明申請(qǐng)專利公開38件；大眾公司（含奧迪公司）公開專利31件、德普電氣公開專利26件、可隆工業(yè)公開專利21件；中科院大連化物所和現(xiàn)代公司均公開專利20件，億華通公開專利19件；LG公司、日產(chǎn)公司、上海神力、一汽解放均公開專利15件；松下公司、未勢(shì)能源公開專利14件；本田公司、清華大學(xué)均公開專利13件。

圖1－3 標(biāo)準(zhǔn)化申請(qǐng)人專利7月公開／授權(quán)排名

在加氫相關(guān)專利中，液空厚普氫能公開了一種加氫站分級(jí)報(bào)警系統(tǒng)，該報(bào)警系統(tǒng)通過不同的控制PLC和安全PLC對(duì)站點(diǎn)內(nèi)各單元進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控，使得檢測(cè)的界限更加明確，劃分更加清晰，同時(shí)可根據(jù)不同的安全事件采用不同的安全等級(jí)，提高加氫站安全性。

河南豫氫公開了一種氫燃料電池汽車加氫站用撬裝式氫氣壓縮系統(tǒng)，該氫氣壓縮系統(tǒng)通過設(shè)置進(jìn)氣緩沖裝置和出氣緩沖裝置，可有效減小脈沖、穩(wěn)定氣流以及降低構(gòu)件承受的循環(huán)載荷；同時(shí)該系統(tǒng)還設(shè)置有氫氣內(nèi)循環(huán)管路系統(tǒng)，可在壓縮機(jī)后端短暫停止供氣的情況下，通過內(nèi)循環(huán)來避免壓縮機(jī)的頻繁啟停，進(jìn)而延長電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

氫楓能源公開了一種具有泄氣檢測(cè)功能的氫氣加注裝置，該加氫接頭的加氫管內(nèi)設(shè)有滑套、第一彈性件和環(huán)形卡塊，第一彈性件可推動(dòng)滑套將受氫管上的卡塊卡于滑套之間，防止受氫管從加氫接頭上脫落；滑套的一端部為喇叭形，受氫管的端部為錐形，受氫管可嵌入滑套端部內(nèi)，從而使滑套和受氫管氣密性連接，防止氫氣泄露。

海德利森公開了一種加氫設(shè)備冷卻系統(tǒng)，通過設(shè)置工業(yè)冷凍冷水機(jī)來對(duì)輸入緩沖管進(jìn)行冷卻，提高了液壓氣泵的效率。

北京理工大學(xué)前沿技術(shù)研究院公開了一種加氫站選址方法及系統(tǒng)，該方法通過根據(jù)車輛數(shù)據(jù)確定多個(gè)加氫需求位置，根據(jù)各加氫需求位置之間的距離，利用燃料電池汽車與各擬建立加氫站位置之間的引力模型確定加氫站位置，降低選址的主觀性。

2．  國內(nèi)申請(qǐng)人專利公開情況

2．1 燃料電池企業(yè)7月專利公開情況

圖2－1 燃料電池企業(yè)7月專利公開情況

國內(nèi)燃料電池企業(yè)在7月的專利公開情況如圖2－1所示。其中，德普電氣公開專利26件，主要涉及氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試裝置、供氫裝置、氫氣循環(huán)裝置、散熱裝置以及尾氣回收利用裝置；億華通公開專利19件，主要涉及氫引射器、排水及暖風(fēng)系統(tǒng)、防喘振空氣系統(tǒng)以及吹掃控制等；上海神力公開專利15件，主要涉及膨脹石墨板制備、電堆封裝與測(cè)試、歧管裝置以及膜電極活化方法等；未勢(shì)能源公開專利14件，主要涉及氫氣瓶瓶閥、膜電極氣密性檢測(cè)、排水裝置以及供氫系統(tǒng)氣體泄漏檢測(cè)方法等；氫楓能源、上海氫晨、濰柴動(dòng)力均公開專利11件，其中上海氫晨公開專利主要涉及雙極板、集流板、端板以及碳紙透氣率測(cè)試工裝等。

國富氫能公開專利10件，包括與張家港氫云共同申請(qǐng)的9件專利，主要涉及高壓氫瓶制備工藝、加氫機(jī)、氫氣增壓系統(tǒng)等；嘉寓氫能公開專利9件，主要涉及加氫站加氫預(yù)冷系統(tǒng)、氫氣加注方法、質(zhì)子交換膜材料制備以及碳紙制備等；啟明氫能公開專利9件，主要涉及氫氣運(yùn)輸裝置；上海電氣公開專利8件，主要涉及空氣供應(yīng)系統(tǒng)、氣體擴(kuò)散層改性復(fù)合材料、端板涂層等；嘉資新材料、寧波瑞東技術(shù)轉(zhuǎn)移、永安行均共公開專利7件；阿雷斯氫能、國電投氫能、山東東岳、上海重塑均公開專利6件；春江閥門、格力電器、恒勁動(dòng)力、科威爾均公開專利5件；大同新研氫能、大洋電機(jī)、鋒源氫能、河南豫氫、隆深裝備均公開專利4件；氫儲(chǔ)能源公開專利3件，阜新德邇公開專利2件。

2．2 國內(nèi)整車廠7月專利公開情況

圖2－2 整車廠7月專利公開情況

國內(nèi)整車廠在7月的專利公開情況如圖2－2所示。其中，格羅夫公開專利55件，主要涉及燃料電池汽車結(jié)構(gòu)件及配件、重卡空壓機(jī)控制、供氫系統(tǒng)等；一汽解放公開專利15件，主要涉及復(fù)合材料雙極板制備、雙極板成型方法、改性碳載體制備、冷啟動(dòng)方法等；東風(fēng)汽車公開專利7件，主要涉及高壓供氫系統(tǒng)、空氣濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、尾氣處理系統(tǒng)等；奇瑞汽車公開專利6件，主要涉及車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)安裝結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)氫罐固定框架以及防護(hù)系統(tǒng)、汽車熱管理系統(tǒng)等；北汽福田、飛馳汽車、中國一汽均公開專利4件，其中飛馳汽車公開專利主要涉及車輛氫氣輸出系統(tǒng)與氫氣泄漏檢測(cè)、散熱系統(tǒng)故障檢測(cè)方法、功率半跟隨式燃料電池混合動(dòng)力汽車能量管理方法；廣汽集團(tuán)公開專利3件，江淮汽車、宇通客車、吉利汽車均公開專利2件，金龍汽車、上汽集團(tuán)、一汽大眾均公開專利1件。

2．3 科研院所（校）7月專利公開情況

圖2－3 燃料電池科研院所（校）7月專利公開情況

燃料電池相關(guān)科研院所（校）在7月的專利公開情況如圖2－3所示。大連化物所公開專利20件，主要涉及抗反極催化劑制備、電解質(zhì)膜制備、氣液分離器等；清華大學(xué)公開專利13件，主要涉及等高壓氣體密封檢測(cè)系統(tǒng)、停機(jī)吹掃方法、加氫站熱管理系統(tǒng)以及自支撐有序結(jié)構(gòu)膜電極制備等；電子科技大學(xué)、吉林大學(xué)均公開專利11件，其中電子科技大學(xué)公開專利主要涉及固定式無人機(jī)空冷燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)、電堆主動(dòng)控溫裝置以及催化層制備（通過施加磁場(chǎng)方式提高催化層孔隙率）等；武漢氫能與燃料電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司公開專利8件，主要涉及質(zhì)子交換膜以及氣體擴(kuò)散層制備、燃料電池電壓巡檢裝置、電堆結(jié)構(gòu)等；武漢理工大學(xué)公開專利7件主要涉及氫氣回收裝置、分配歧管、儲(chǔ)氫瓶塑料內(nèi)膽成型方法；大連海事大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、西安交通大學(xué)均公開專利6件，其中同濟(jì)大學(xué)公開專利主要涉及燃料電池運(yùn)行控制方法、空氣供應(yīng)冷卻系統(tǒng)、分層式石墨復(fù)合雙極板加工系統(tǒng)等；北京化工大學(xué)、大連理工大學(xué)均公開專利5件；合肥工業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)均公開專利4件。?

3．  部分技術(shù)分支公開專利介紹

3．1 系統(tǒng)控制相關(guān)專利介紹

3．1．1 豐田公司 CN113140761A 陰極“泵氫”量計(jì)算及降低排氣氫濃度

在低溫環(huán)境下對(duì)燃料電池進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)，通常需要執(zhí)行低效率運(yùn)轉(zhuǎn)以對(duì)燃料電池進(jìn)行預(yù)熱。在燃料電池運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，氫離子、電子和氧在陰極處結(jié)合而生成水。但在低效率運(yùn)行過程中，由于陰極空氣流量不足，移動(dòng)至陰極的氫離子會(huì)與電子結(jié)合生成氫，此種現(xiàn)象稱為“泵氫”。另一方面，由于供給的空氣流量變少，存在排氣稀釋不充分使得排氣氫濃度變高的問題。此外，空氣流量減少還會(huì)使得生成水無法順利排出，造成空氣流路堵塞，進(jìn)而使燃料電池發(fā)生劣化。因此，需要對(duì)排出空氣的氫濃度進(jìn)行檢測(cè)，并通過執(zhí)行相應(yīng)操作以減少“泵氫”量、降低排氣氫濃度。

基于此，豐田公司提出了一種“泵氫”量計(jì)算方法，該方法通過使用發(fā)生電壓下降的單電池?cái)?shù)量來高精度計(jì)算排氣氫濃度，并通過執(zhí)行相應(yīng)操作以減小“泵氫”量、降低排氣氫濃度。詳情如下。

燃料電池系統(tǒng)如上圖所示，當(dāng)燃料電池在低溫環(huán)境下執(zhí)行預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制部開始執(zhí)行單電池塊數(shù)計(jì)算處理，并對(duì)產(chǎn)生“泵氫”的單電池?cái)?shù)量Nh進(jìn)行推斷計(jì)算�？刂撇扛鶕�(jù)當(dāng)前溫度以及掃描電流（通過DC／DC，燃料電池引出的電流）來設(shè)定第一電壓閾值Vs1，控制部利用電壓傳感器對(duì)電堆各單電池的電壓進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到的單電池電壓低于第一電壓閾值Vs1時(shí)，推斷該單電池發(fā)生“泵氫”。

當(dāng)計(jì)算出發(fā)生“泵氫”的單電池?cái)?shù)量Nh時(shí)，控制部判斷是否能夠進(jìn)行排氣氫濃度推斷。當(dāng)出現(xiàn)下述情況時(shí)，不能夠進(jìn)行排氣氫濃度推斷計(jì)算，如單電池電壓的絕對(duì)值為基準(zhǔn)值以下、當(dāng)前溫度為基準(zhǔn)值以下、空氣流量的絕對(duì)值為基準(zhǔn)值以下、輸出電流的絕對(duì)值為基準(zhǔn)值以下等。反之，則可進(jìn)行排氣氫濃度推斷計(jì)算。

氫濃度Ch推斷計(jì)算可參考下列公式：

在執(zhí)行預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)過程，由于溫度上升、凍結(jié)水融化，使得燃料氣體供給量增加，單電池電壓大幅度上升。存在即使單電池發(fā)生了“泵氫”現(xiàn)象，其電壓實(shí)測(cè)值也大于第一電壓閾值Vs1，因此容易將實(shí)際發(fā)生“泵氫”的單電池誤判為未發(fā)生“泵氫”的單電池。另外，參考下圖，在掃描電流0A附近，相對(duì)于燃料電池溫度的變化，輸出電壓變化量較小，因此，即使是微小的檢測(cè)誤差，也容易將實(shí)際上未發(fā)生“泵氫”的單電池誤判為發(fā)生“泵氫”的單電池�；�于上述情況，需要通過設(shè)定修正系數(shù)CF來保證“泵氫”量Vh的計(jì)算精確度。

控制部將利用電流傳感器檢測(cè)到的當(dāng)前電流值代入掃描電流I計(jì)算出的氫濃度Ch設(shè)定為第一推斷氫濃度值Ca；同時(shí)，控制部計(jì)算在當(dāng)前溫度下的目標(biāo)電流對(duì)應(yīng)的排氣氫濃度Ch，并將此條件下的稱為第二推斷氫濃度值Cb。由于存在燃料電池內(nèi)部凍結(jié)水未完全融化的情況，使得掃描電流與目標(biāo)電流不一致，因此需要分別針對(duì)Ca、Cb進(jìn)行濃度判斷，以可靠地執(zhí)行在排氣氫濃度高時(shí)的氫濃度減小處理。當(dāng)存在Ca、Cb濃度值≥濃度閾值時(shí)，均需執(zhí)行氫濃度減小處理。系統(tǒng)可通過執(zhí)行將燃料電池的動(dòng)作點(diǎn)變更為高效率動(dòng)作點(diǎn)、將總空氣流量Va增加等動(dòng)作來減小氫濃度。

3．1．2 豐田公司 JP6911716B2 防止發(fā)生交叉泄漏時(shí)電壓過度下降

如果在電堆停止發(fā)電后一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生交叉泄漏（即陽極氣體滲透至陰極側(cè)），由于此時(shí)供應(yīng)至陰極的氣體流量減少，陰極氣體壓力降低，電池電壓會(huì)迅速發(fā)生下降。在這情況下，即使在檢測(cè)到交叉泄漏后增加陰極氣體流量，也無法及時(shí)恢復(fù)電池電壓，甚至可能會(huì)使降電壓快速下降到使電池發(fā)生劣化的電壓值。因此，需要一種防止電壓過度下降的技術(shù)。

基于此，豐田公司提出了一種防止電壓過度下降的控制方法。當(dāng)控制器判斷交叉泄漏發(fā)生時(shí)，將目標(biāo)電壓設(shè)置為較高的值來執(zhí)行陰極氣體供應(yīng)控制（當(dāng)燃料電池平均電壓低于目標(biāo)電壓時(shí)，增大供應(yīng)陰極氣體的流量），使得陰極氣體流量在較早的時(shí)間點(diǎn)處增加，防止電池電壓過度下降。詳情如下：

燃料電池系統(tǒng)如上圖所示，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)執(zhí)行“零所需輸出操作”時(shí)（“零所需輸出操作”又稱為“間隙操作”，在該操作下，允許電堆生成小電流，以防止單電池電壓等于開路電壓；或是將電堆生成的電力充電至二次電池，不用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載），控制器可通過控制分流閥36的開度來降低供給至電堆的陰極氣體流量或者停止空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以停止陰極氣體供應(yīng)。

然后，控制器判斷是否發(fā)生交叉泄漏。判斷交叉泄漏發(fā)生的條件可包括：陽極氣體壓力高于預(yù)定壓力閾值；在執(zhí)行“零所需輸出操作”之前，燃料電池生成電力≥預(yù)定電力閾值；電堆溫度高于預(yù)定溫度閾值；陽極氣體壓力與陰極氣體壓力之間的差值高于預(yù)定閾值等。當(dāng)判斷未發(fā)生交叉泄漏時(shí)，控制器將目標(biāo)電壓Vm確定為參考目標(biāo)電壓Vref，Vref為允許燃料電池系統(tǒng)無響應(yīng)延遲地從“零所需輸出操作”返回至正常操作的電壓值；當(dāng)判斷發(fā)生交叉泄漏時(shí)，控制器將目標(biāo)電壓Vm確定為Vup，Vup＞Vref。

同時(shí)，控制器獲取電堆的平均電池電壓Vfc，若平均電池電壓Vfc低于目標(biāo)電壓Vm，則增加陰極氣體供給流量，直達(dá)平均電池電壓Vfc大于目標(biāo)電壓Vm；若平均電池電壓Vfc大于目標(biāo)電壓Vm，則可繼續(xù)降低陰極氣體供給流量，并重新獲取降低供應(yīng)流量后的電堆平均電池電壓Vfc，并重新將電堆平均電池電壓Vfc與目標(biāo)電壓相比較。

參照下圖，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)從正常操作切換至“零所需輸出操作”時(shí)，在可能發(fā)生交差泄漏的情況下，平均電池電壓Vfc迅速下降，如果Vfc過度下降可能使得燃料電池性能發(fā)生劣化。在發(fā)生交叉泄漏時(shí)，通過將目標(biāo)電壓Vm設(shè)置為比參考目標(biāo)電壓Vref高的值Vup，可在較早的時(shí)間點(diǎn)t1處開始供應(yīng)陰極氣體，防止平均電池電壓過度下降。

3．1．3 韓國FCI CN113196535A 分布式控制器管理方法

燃料電池可作為分布式電源為建筑物供電、對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰等。隨著市場(chǎng)對(duì)高容量燃料電池需求的增加，需要提供一種通過連接多個(gè)燃料電池來滿足用戶所需電量的系統(tǒng)。在現(xiàn)有系統(tǒng)中，當(dāng)用于控制連接多個(gè)燃料電池的控制器發(fā)生異常時(shí)，會(huì)導(dǎo)致多個(gè)燃料電池工作停止，很難做到有效、高效管理系統(tǒng)。

基于此，韓國FCI提出了一種燃料電池控制系統(tǒng)，通過采用分布式控制器并對(duì)其進(jìn)行分組，分配各自承擔(dān)的工作職責(zé)，使得當(dāng)分布式控制器中發(fā)生異常時(shí)，也能夠使單個(gè)燃料電池進(jìn)行工作。詳情如下。

燃料電池控制系統(tǒng)如上圖所示。單位級(jí)控制器100可基于燃料、空氣、水中的至少一個(gè)控制變量來控制單個(gè)燃料電池（SOFC）的輸出；組級(jí)控制器200從單位級(jí)控制器接收并收集控制變量和監(jiān)視變量，該級(jí)別控制器用于控制燃料電池組的閥門、切斷器等設(shè)施，可基于燃料電池組內(nèi)單個(gè)電池的性能下降率，確定燃料電池組內(nèi)單個(gè)電池的輸出分配；系統(tǒng)級(jí)控制器可根據(jù)用戶端或者電網(wǎng)的電力需求確定燃料電池系統(tǒng)的總輸出，并根據(jù)總輸出確定單個(gè)電池組的輸出分配。

針對(duì)各控制器中發(fā)生異常時(shí)的控制方法如下：首先組級(jí)控制器和系統(tǒng)級(jí)控制器可周期性地判斷單位級(jí)控制器中是否有錯(cuò)誤發(fā)生，當(dāng)單位級(jí)控制器中有錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，組級(jí)控制器可停止由錯(cuò)誤單位級(jí)控制器控制的單個(gè)燃料電池的輸出；當(dāng)單位級(jí)控制器未發(fā)生錯(cuò)誤或者針對(duì)錯(cuò)誤單位級(jí)控制器執(zhí)行操作完畢后，系統(tǒng)級(jí)控制器可判斷組級(jí)控制器中是否有錯(cuò)誤發(fā)生，連接在該錯(cuò)誤發(fā)生組級(jí)控制器的單位級(jí)控制器將單個(gè)燃料電池的輸出設(shè)定為最終輸出值并維持其輸出，即曾經(jīng)由組級(jí)控制器控制的單個(gè)燃料電池仍能正常工作；當(dāng)針對(duì)組級(jí)控制器判斷完畢后，則可判斷系統(tǒng)級(jí)控制器有無發(fā)生錯(cuò)誤，若系統(tǒng)級(jí)控制器發(fā)生錯(cuò)誤，則將組級(jí)控制器所連接的燃料電池組的輸出設(shè)定為最終輸出值并維持其輸出，同時(shí)通過用戶界面發(fā)出控制系統(tǒng)錯(cuò)誤告警，并以自錯(cuò)誤模式運(yùn)行控制系統(tǒng)。

在針對(duì)單位級(jí)控制器以及組級(jí)控制器錯(cuò)誤判斷中，還可進(jìn)一步判斷發(fā)生錯(cuò)誤的單位級(jí)控制器／組級(jí)控制器數(shù)量。當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤的單位級(jí)控制器／組級(jí)控制器數(shù)量在允許范圍內(nèi)，則執(zhí)行前述控制策略。當(dāng)錯(cuò)誤控制器超出允許數(shù)量范圍，則可伴隨執(zhí)行由使用者修復(fù)的過程，在預(yù)設(shè)修復(fù)時(shí)間之后判斷是否仍能感知到錯(cuò)誤。若未感知到錯(cuò)誤，則使相應(yīng)單元正常工作；若仍感知到錯(cuò)誤，則控制正常的單位級(jí)控制器／組級(jí)控制器所控制的單個(gè)燃料電池／燃料電池組的輸出，可通過增加剩余單個(gè)燃料電池／剩余燃料電池組的輸出電量，維持系統(tǒng)穩(wěn)定輸出。

3．1．4 蘇州弗爾賽 CN113140749A 燃料電池低溫快速啟動(dòng)控制方法

當(dāng)燃料電池啟動(dòng)溫度在零攝氏度以下時(shí)，反應(yīng)生成水會(huì)在內(nèi)部發(fā)生凍結(jié)，堵塞反應(yīng)氣體進(jìn)氣通道，阻礙局部區(qū)域正�；瘜W(xué)反應(yīng)進(jìn)行；同時(shí)，液態(tài)水發(fā)生凍結(jié)會(huì)損壞燃料電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得燃料電池低溫啟動(dòng)失敗或者導(dǎo)致燃料電池發(fā)生損壞。

基于此，弗爾賽提出了一種燃料電池低溫快速啟動(dòng)控制方法，可克服燃料電池在低溫環(huán)境下啟動(dòng)困難或者無法啟動(dòng)的缺陷。詳情如下：

燃料電池系統(tǒng)如上圖所示，該系統(tǒng)設(shè)置有用于流通循環(huán)冷卻液的輔助加熱冷卻回路（冷卻回路a）和散熱冷卻回路（冷卻回路b）。當(dāng)燃料電池啟動(dòng)時(shí)，首先獲取冷卻液的初始溫度值T2，當(dāng)冷卻液初始溫度T2小于冷啟動(dòng)預(yù)設(shè)閾值T1時(shí)，燃料電池執(zhí)行低溫快速啟動(dòng)控制策略，冷卻液僅通過輔助加熱冷卻回路進(jìn)行循環(huán)流通，不流經(jīng)散熱冷卻回路。輔助加熱冷卻回路通過PTC加熱器對(duì)冷卻液進(jìn)行加熱，通過提高冷卻液溫度來提高燃料電池運(yùn)行溫度，實(shí)現(xiàn)燃料電池快速冷啟動(dòng)。

在低溫快速啟動(dòng)操作中，還可調(diào)節(jié)尾排比例閥，使尾排空氣循環(huán)利用，通過降低燃料電池氧氣濃度從而增大氧化還原反應(yīng)的過電勢(shì)，使燃料電池快速產(chǎn)熱，縮短冷啟動(dòng)時(shí)長。

3．1．5 青島中車四方 CN110962693B 多堆燃料電池能量管理

多堆燃料電池由幾個(gè)低功耗的燃料電池系統(tǒng)組成，可滿足大功率以及長途車輛使用。多堆燃料電池在提高燃料電池系統(tǒng)功率等級(jí)和能量輸出的前提下，可保證系統(tǒng)的冗余性，并為燃料電池的降級(jí)運(yùn)行以及故障電池及時(shí)更換提供了可能性。目前有采用一致性控制算法來對(duì)多堆燃料電池進(jìn)行壽命一致性評(píng)價(jià)，然而一致性控制算法的反饋系數(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)矩陣均對(duì)收斂速度有影響，需要離線對(duì)算法的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)，否則無法使得一致性算法在線收斂速度達(dá)到全局最優(yōu)，進(jìn)而無法最大程度地延長整個(gè)多堆燃料電池的壽命，影響多堆燃料電池的安全性和穩(wěn)定性。

基于上述情況，中車青島四方提出了一種多堆燃料電池控制方法，該控制方法基于當(dāng)前時(shí)刻相應(yīng)電堆的老化程度及下一時(shí)刻需求功率的改變量來為各電堆分配下一時(shí)刻的功率變量，以使多堆燃料電池的老化程度趨于一致。在滿足系統(tǒng)功率消耗的同時(shí)，最大程度保障了輸出功率平滑，降低了因功率波動(dòng)引起的壽命損耗，延緩了性能較差電堆的使用壽命。詳情如下。

多堆燃料電池如上圖，燃料電池組和蓄電池分別經(jīng)Boost單向DC／DC變換器以及雙向DC／DC連入母線，并為負(fù)載提供電力。

在多堆燃料電池的啟動(dòng)時(shí)間段內(nèi)（5ms），將當(dāng)前需求的功率平均分配至個(gè)電堆，該操作可使各電堆運(yùn)行效率最高且保持各電堆穩(wěn)定；在多堆燃料電池啟動(dòng)后的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，控制器獲取各電堆的輸出電壓大小，通過將各電堆當(dāng)前輸出電壓與理論輸出電壓進(jìn)行比較，計(jì)算出各電堆的衰減因子，并通過衰減因子來說明電堆的老化程度�？刂破鞲鶕�(jù)各電堆老化程度以及下一時(shí)刻需求功率的改變量來分配各電堆下一時(shí)刻的功率變量。各電堆下一時(shí)刻的功率變量為：相應(yīng)電堆的衰減因子與所有燃料電池電堆衰減因子之和的比值，再與下一時(shí)刻需求功率的改變量的乘積。

另外，為了確保各電堆正常工作，需要保證各電堆工作在限制區(qū)間內(nèi)。若電堆實(shí)際輸出功率超出其最大輸出功率或是低于其最小輸出功率，則以最大輸出功率或是最小輸出功率進(jìn)行輸出；若系統(tǒng)所需功率大于零，則按照上述功率分配方法進(jìn)行功率分配；若系統(tǒng)實(shí)際所需功率大于各電堆輸出功率總和，則功率差額由蓄電池進(jìn)行補(bǔ)償；若系統(tǒng)所需功率小于零，則系統(tǒng)產(chǎn)生的額外能量由蓄電池進(jìn)行吸收。

3．2 雙極板相關(guān)專利一覽