新专利：车载燃料电池在线活化系统及方法
燃料电池作为氢能汽车的核心动力源，其性能衰减问题一直是制约产业发展的关键瓶颈。
近年来，车载燃料电池在线活化技术的突破为这一难题提供了系统性解决方案。
5月30日，国家知识产权局官网发布上海安池科技有限公司申请了一项车载燃料电池在线活化系统及车载燃料电池在线活化方法的发明专利。
同日，北京卡文新能源汽车有限公司的“燃料电池系统的预活化方法及装置”和“具有活化系统的燃料电池发动机及其活化方法”也被发布。
什么叫车载燃料电池活化以及在线活化？铂道综合相关资料，帮助大家了解。
技术演进与核心原理
车载燃料电池在线活化技术的诞生源于传统离线活化方式的固有缺陷。传统方法需将燃料电池电堆从车辆拆卸后，通过专用活化台架进行处理，不仅耗时费力，还会导致车辆停机损失。
而在线活化技术开创性地实现了 "行驶中修复" 的革新模式，其核心在于通过并联式电路设计构建双回路系统——在传统主 DCDC 控制电路基础上增加活化 DCDC 电路，形成独立的活化能量通道。
这一技术的底层逻辑建立在燃料电池失效机理的深入研究之上。当燃料电池长期运行或停机闲置时，铂催化剂表面会发生氧化，电极孔隙被水或杂质堵塞，导致电化学活性面积缩减。
在线活化系统通过精准控制氢气与空气的压力差、优化加湿策略，并配合低功率放电等操作，实现 "氢泵活化" 与 "大功率活化" 两种模式的协同作用。
其中，氢泵活化通过维持氢气侧与空气侧的目标压力差，利用气体流动产生的物理冲刷效应清除电极表面杂质；大功率活化则通过双向直流转换器调整电堆工作模式，以特定功率和时长进行电化学修复，两种方式共同作用可有效逆转催化剂氧化导致的可逆性衰减。
系统架构与工作流程
在线活化系统的硬件架构呈现高度集成化特征，主要由四大功能模块构成：
电力转换模块以双向直流转换器为核心，实现燃料电池与车辆动力系统间的电能双向转换，其采用的碳化硅器件可将能量转换效率提升至 98%；氢气供应模块通过氢气控制阀、循环泵及水分离器的协同工作，精确调控氢气流量与湿度；空气供应模块则利用空压机、中冷器及双加湿器组合，构建了湿度可控的空气供给通道；电路控制模块集成 EMC 滤波、电容储能等元件，确保系统在复杂电磁环境下的稳定运行。
这套系统遵循一套精密的四阶段循环工作机制：首先通过 S1 阶段拟合初始电堆电压曲线，建立性能基准；随后进入 S2 监控模式，持续采集电压、环境湿度等数据；当检测到性能衰减超过预设阈值时，触发 S3 在线活化模式，活化 DCDC 电路启动 5-10 分钟进行修复；完成后返回 S2 监控模式，如此循环直至监控到频繁触发活化的情况，此时提示需线下检修。这种闭环控制机制实现了活化过程的智能化与自动化，相比传统方法减少活化时间效果显著。
值得关注的是，新一代系统还引入了前置检测策略。开机时自动检测停机时长与环境湿度，若停机时长超过预设值且环境粉尘浓度较高，系统会提前进入预活化状态，这种预判机制可有效预防因长时间闲置导致的性能劣化。
同时，系统与整车能量管理系统深度耦合，在活化过程中可动态切换超级电容的能量回收模式，实现活化能耗的最优化控制。
应用优势与产业价值
在线活化技术的产业化应用带来了多重效益提升。在性能恢复方面，实验数据表明该技术可使铂催化剂的电化学活性面积恢复率达 85% 以上，某 120kW 燃料电池系统通过活化策略优化，电堆功率密度提升 12.3%。这种性能提升直接转化为车辆续航里程的延长，在商用车场景中，应用该技术的车型续航能力平均提高 15%-20%。
从经济性角度看，在线活化系统显著降低了氢气消耗与维护成本。
同时，系统的免拆卸特性避免了人工拆装成本。
更重要的是，该技术使燃料电池电堆的使用寿命显著延长，有效降低了整车全生命周期成本。
在车辆性能与安全性方面，在线活化系统实现了多项突破。通过与整车控制系统的深度集成，系统支持 - 30℃的低温环境运行，解决了燃料电池在寒冷地区的启动难题。
同时，完善的故障诊断与保护机制确保了活化过程的安全性，当检测到单电池电压异常时，系统会自动切换至安全模式，避免因强制活化导致的电池损伤。这种高可靠性设计为氢能汽车的商业化运营提供了关键支撑。
展望
展望未来，车载燃料电池在线活化技术将朝着三个方向深度演进。
一是智能化与自动化程度的持续提升，下一代系统将引入深度学习算法，基于海量运行数据构建电堆性能衰减预测模型，实现活化策略的自主优化。例如，通过分析不同工况下的电压曲线特征，系统可自动调整活化时长与功率参数，使活化效率进一步提升。
二是与车辆其他系统的深度融合。随着自动驾驶技术的发展，在线活化系统将与自动驾驶决策系统联动，在车辆待机或低速行驶阶段自动触发活化程序，实现 "无感活化"。同时，系统与电池热管理系统的协同优化，可利用动力系统余热提升活化效率，在冬季低温环境下这种协同效应尤为显著。
三是安全性与可靠性的进一步提升。新材料的应用将成为关键，如采用耐氧化的新型催化剂涂层，可减少活化频率；全固态 DCDC 转换器的引入将提高电路可靠性，降低故障概率。此外，区块链技术的应用有望构建电堆健康状态的可信追溯系统，为电堆寿命评估与维护决策提供数据支撑。
在产业化层面，除了安池科技，未势能源等国内其他几家企业也在研发或已实现在线活化系统的商用车载应用，其活化周期可根据电堆状态自适应调整。
车载燃料电池在线活化技术的出现，融合了电力电子、智能控制与电化学的跨学科创新，不仅解决了燃料电池性能衰减的工程难题，更开创了新能源汽车 "自维护" 的技术先河，为氢能社会的到来奠定了坚实的技术基础。
[发明公布] 车载燃料电池在线活化系统及车载燃料电池在线活化方法
| 申请公布号 | CN120072979A |
| 申请公布日 | 2025.05.30 |
| 申请号 | 2023116153557 |
| 申请日 | 2023.11.29 |
| 申请人 | 上海安池科技有限公司 |
| 摘要 | 本发明公开了一种车载燃料电池在线活化系统，它包括燃料电池电堆，与燃料电池电堆电连接的主DCDC控制电路，以及与主DCDC控制电路输出端电连接的整车动力系统，其特征在于：所述主DCDC控制电路还并联有一活化DCDC电路。 |
同时本发明也公开了一种车载燃料电池在线活化方法，它包括如下步骤：S1.拟合初始电堆电压曲线；S2.监控模式；S3.在线活化模式；S4.活化DCDC电路触发启动5‑10分钟后，再次进入S2系统监控模式，即S2和S3步骤循环交替，直至S3完成后S2马上监控到又要启动S3，此时车载燃料电池需要拆下线下检修或报废。
[发明公布] 燃料电池系统的预活化方法及装置
| 申请公布号 | CN120072980A |
| 申请公布日 | 2025.05.30 |
| 申请号 | 2024100959214 |
| 申请日 | 2024.01.23 |
| 申请人 | 北京卡文新能源汽车有限公司 |
| 摘要 | 本申请涉及一种燃料电池系统的预活化方法及装置。 |
包括：获取燃料电池系统的停机时长；若停机时长大于预设时长，则根据当前环境湿度和当前粉尘值确定燃料电池系统的当前失效状态；并在根据当前失效状态对燃料电池系统进行预活化处理完成后判断燃料电池系统的电堆状态是否为单低状态；若电堆状态为单低状态，则基于第一饥饿活化策略对燃料电池系统的阴极进行饥饿活化处理，并在处理完成后控制燃料电池系统运行。
由此，通过对燃料电池系统状态进行分析并根据不同的状态对燃料电池系统采取不同的恢复活化处理方式，解决了燃料电池电堆装配完成，或者长时间未工作后性能下降的问题，快速高效的活化电堆，使电堆达到最优良的性能输出。