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(kāi)專(zhuān)利整體情況介紹；

2、國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人專(zhuān)利公開(kāi)情況介紹；

3、部分技術(shù)分支公開(kāi)專(zhuān)利介紹，主要涉及系統(tǒng)控制相關(guān)專(zhuān)利解讀以及雙極板相關(guān)專(zhuān)利簡(jiǎn)介。其中，系統(tǒng)控制解讀專(zhuān)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(guò)度下降，韓國(guó)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(chē)四方多堆燃料電池能量管理方法。

一、 整體情況介紹

1．1 專(zhuān)利公開(kāi)地域情況

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

圖1－1 部分地區(qū)燃料電池專(zhuān)利7月公開(kāi)／授權(quán)情況

1．2 專(zhuān)利技術(shù)分支情況

圖1－2 燃料電池專(zhuān)利7月公開(kāi)／授權(quán)的技術(shù)分布

1．3 申請(qǐng)人專(zhuān)利申請(qǐng)情況

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

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

在加氫相關(guān)專(zhuān)利中，液空厚普氫能公開(kāi)了一種加氫站分級(jí)報(bào)警系統(tǒng)，該報(bào)警系統(tǒng)通過(guò)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(kāi)了一種氫燃料電池汽車(chē)加氫站用撬裝式氫氣壓縮系統(tǒng)，該氫氣壓縮系統(tǒng)通過(guò)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(guò)內(nèi)循環(huán)來(lái)避免壓縮機(jī)的頻繁啟停，進(jìn)而延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命。

氫楓能源公開(kāi)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?jī)?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(kāi)了一種加氫設(shè)備冷卻系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置工業(yè)冷凍冷水機(jī)來(lái)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(kāi)了一種加氫站選址方法及系統(tǒng)，該方法通過(guò)根據(jù)車(chē)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(chē)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(guó)內(nèi)申請(qǐng)人專(zhuān)利公開(kāi)情況

2．1 燃料電池企業(yè)7月專(zhuān)利公開(kāi)情況

圖2－1 燃料電池企業(yè)7月專(zhuān)利公開(kāi)情況

國(guó)內(nèi)燃料電池企業(yè)在7月的專(zhuān)利公開(kāi)情況如圖2－1所示。其中，德普電氣公開(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)利11件，其中上海氫晨公開(kāi)專(zhuān)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(guó)富氫能公開(kāi)專(zhuān)利10件，包括與張家港氫云共同申請(qǐng)的9件專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)利9件，主要涉及氫氣運(yùn)輸裝置；上海電氣公開(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)利7件；阿雷斯氫能、國(guó)電投氫能、山東東岳、上海重塑均公開(kāi)專(zhuān)利6件；春江閥門(mén)、格力電器、恒勁動(dòng)力、科威爾均公開(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)利4件；氫儲(chǔ)能源公開(kāi)專(zhuān)利3件，阜新德邇公開(kāi)專(zhuān)利2件。

2．2 國(guó)內(nèi)整車(chē)廠7月專(zhuān)利公開(kāi)情況

圖2－2 整車(chē)廠7月專(zhuān)利公開(kāi)情況

國(guó)內(nèi)整車(chē)廠在7月的專(zhuān)利公開(kāi)情況如圖2－2所示。其中，格羅夫公開(kāi)專(zhuān)利55件，主要涉及燃料電池汽車(chē)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(kāi)專(zhuān)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(chē)公開(kāi)專(zhuān)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(chē)公開(kāi)專(zhuān)利6件，主要涉及車(chē)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(chē)熱管理系統(tǒng)等；北汽福田、飛馳汽車(chē)、中國(guó)一汽均公開(kāi)專(zhuān)利4件，其中飛馳汽車(chē)公開(kāi)專(zhuān)利主要涉及車(chē)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(chē)能量管理方法；廣汽集團(tuán)公開(kāi)專(zhuān)利3件，江淮汽車(chē)、宇通客車(chē)、吉利汽車(chē)均公開(kāi)專(zhuān)利2件，金龍汽車(chē)、上汽集團(tuán)、一汽大眾均公開(kāi)專(zhuān)利1件。

2．3 科研院所（校）7月專(zhuān)利公開(kāi)情況

圖2－3 燃料電池科研院所（校）7月專(zhuān)利公開(kāi)情況

燃料電池相關(guān)科研院所（校）在7月的專(zhuān)利公開(kāi)情況如圖2－3所示。大連化物所公開(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)利11件，其中電子科技大學(xué)公開(kāi)專(zhuān)利主要涉及固定式無(wú)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(guò)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(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)利6件，其中同濟(jì)大學(xué)公開(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)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(kāi)專(zhuān)利4件。?

3．  部分技術(shù)分支公開(kāi)專(zhuān)利介紹

3．1 系統(tǒng)控制相關(guān)專(zhuān)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(guò)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(guò)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(chēng)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(wèn)題。此外，空氣流量減少還會(huì)使得生成水無(wú)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(guò)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(guò)使用發(fā)生電壓下降的單電池?cái)?shù)量來(lái)高精度計(jì)算排氣氫濃度，并通過(guò)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(kāi)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(guò)DC／DC，燃料電池引出的電流）來(lái)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(guò)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(guò)設(shè)定修正系數(shù)CF來(lái)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(chēng)為第二推斷氫濃度值Cb。由于存在燃料電池內(nèi)部?jī)鼋Y(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(guò)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(lái)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(guò)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(yáng)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(wú)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(guò)度下降的技術(shù)。

基于此，豐田公司提出了一種防止電壓過(guò)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(lái)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(guò)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(chēng)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(kāi)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(guò)控制分流閥36的開(kāi)度來(lái)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(yáng)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(yáng)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(wú)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(guò)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(guò)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(kāi)始供應(yīng)陰極氣體，防止平均電池電壓過(guò)度下降。

3．1．3 韓國(guó)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(guò)連接多個(gè)燃料電池來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)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(guó)FCI提出了一種燃料電池控制系統(tǒng)，通過(guò)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(lái)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(mén)、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(hù)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(wú)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(guò)用戶(hù)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(guò)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(guò)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)域正常化學(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(wú)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(guò)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(guò)PTC加熱器對(duì)冷卻液進(jìn)行加熱，通過(guò)提高冷卻液溫度來(lái)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(guò)降低燃料電池氧氣濃度從而增大氧化還原反應(yīng)的過(guò)電勢(shì)，使燃料電池快速產(chǎn)熱，縮短冷啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)。

3．1．5 青島中車(chē)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(mǎn)足大功率以及長(zhǎng)途車(chē)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(lái)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(wú)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(wú)法最大程度地延長(zhǎng)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(chē)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(lái)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(mǎn)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(guò)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(guò)衰減因子來(lái)說(shuō)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(lái)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(zhuān)利一覽