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高功率密度燃料电池薄型金属双极板及批量化精密制造技术
2019年上海市技术发明特等奖
燃料电池“高功率密度、大功率输出、长寿命运行、低成本制造”是长期制约燃料电池汽车规模化推广的国际难题，变革燃料电池核心部件，采用金属双极板替代现有石墨双极板，是破解难题的有效途径。上海交通大学来新民教授团队历经十余年研发，与上汽集团、新源动力、上海治臻等企业开展产学研合作，发明了薄型金属双极板设计与制造新方法、新工艺和新装备。主要发明如下：
1、提出了“岛群-流道”复合的大规模并联流场均匀分流原理，解决了现有叉分流道分流的过约束问题，创建了错层密封的冲压单极板背对背焊合方法，发明了薄型金属双极板“两板三场”新构型。
2、揭示了大面积超薄板细密流道的成形回弹及焊接变形规律，建立了细密流场成形及焊接的残余应力分析模型，发明了极板多步成形误差补偿与激光焊接变形抑制技术。
3、提出了“非晶碳耐蚀-石墨微晶导电”的涂层性能综合原理，探明了石墨微晶纵向生长机制；提出了非晶碳沉积过程伴生石墨微晶生长的控制方法，发明了非晶-微晶复合涂层及其磁控溅射制备技术。
4、发明了耐蚀导电复合涂层的多腔连续磁控溅射等工艺装备，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔溅射的金属双极板生产装备系统，创建了我国首条金属双极板批量化生产线。
本项目获授权中国发明专利37项，申请PCT专利5项，牵头和参与制订国家标准13项，发表SCI论文91篇(全球双极板主题论文数第一)。开发的金属极板在国内率先通过5000小时车载工况寿命考核，在国内金属极板市场上占主导地位；成果应用于我国首辆金属极板燃料电池轿车与客车、首个上汽P390型115kW车用全功率电堆开发，为上汽、东风、长城等国内金属极板燃料电池汽车开发提供了自主可控的核心技术。
金属双极板
金属双极板连续冲压成形
金属双极板多工位连续激光焊接
金属双极板多腔连续磁控溅射工艺装备
金属双极板生产
上海交通大学
2021-05-11
大功率1.5μm连续和脉冲激光发生器及激光加工装备
主要应用领域： (1)工业加工 激光对材料的加工效率取决于多种因素，其中主要包括激光的光束质量、功率和波长。光纤激光器由于优异的光束质量，同等激光功率水平下，其加工效率要远高于灯泵或者半导体激光器（LD）泵浦的固体激光器；大部分有机材料对1.5μm激光的吸收要强于传统的1μm激光，使用1.5μm激光加工材料可以显著降低能耗，提高加工效率。1.5μm连续和脉冲激光器适用于大部分有机材料的切割、焊接、钻孔、打标、刻槽等单点加工方式。 (2)遥感技术领域 1.5μm激光波长红外遥感技术在军事侦察，探测火山、地热、地下水、土壤温度，查明地质构造和污染监测方面都有广泛的应用。例如在军工方面，激光雷达的作用是能精确测量目标位置（距离和角度）、运动状态（速度、振动和姿态）和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。 (3)自由空间通讯领域 在自由空间通讯FSO（Free Space optical communication）领域的应用也迅速增长，1.5x μm激光波长具有高带宽、部署迅速、费用合理等优势。FSO技术以激光为载体，用点对点或点对多点方式实现连接；不需要光纤而是以空气为介质，因此又有“无线光纤”之称。在2000年悉尼奥运会上，Terabeam公司成功地使用FSO设备向客户提供100Mbit/s的数据连接。1.5μm波长尤为适用于海面目标、地面与卫星之间、公司或军队临时驻扎时使用。 (4)军工领域1.5x μm激光源也是产生3~5μm中红外激光的重要光源基础。3~5μm波长的中红外波段同样也是重要的大气窗口，是军用红外探测器的主要工作区域。红外制导导弹探测器(如InSb ,HgCdTe 等) 的响应范围在3～5μm波段，因而针对红外导引头的光电对抗迫切需要该波段的激光器件。在军事上，中红外激光器主要用于光电对抗以及生化战剂的探测，用中红外波段的多束激光，可以干扰红外热寻的导弹，摧毁在不同距离和高度的目标
江苏师范大学
2021-04-11
高功率密度燃料电池薄型金属双极板及批量化精密制造技术
项目成果/简介:2019年上海市技术发明特等奖燃料电池“高功率密度、大功率输出、长寿命运行、低成本制造”是长期制约燃料电池汽车规模化推广的国际难题，变革燃料电池核心部件，采用金属双极板替代现有石墨双极板，是破解难题的有效途径。上海交通大学来新民教授团队历经十余年研发，与上汽集团、新源动力、上海治臻等企业开展产学研合作，发明了薄型金属双极板设计与制造新方法、新工艺和新装备。主要发明如下：1、提出了“岛群-流道”复合的大规模并联流场均匀分流原理，解决了现有叉分流道分流的过约束问题，创建了错层密封的冲压单极板背对背焊合方法，发明了薄型金属双极板“两板三场”新构型。2、揭示了大面积超薄板细密流道的成形回弹及焊接变形规律，建立了细密流场成形及焊接的残余应力分析模型，发明了极板多步成形误差补偿与激光焊接变形抑制技术。3、提出了“非晶碳耐蚀-石墨微晶导电”的涂层性能综合原理，探明了石墨微晶纵向生长机制；提出了非晶碳沉积过程伴生石墨微晶生长的控制方法，发明了非晶-微晶复合涂层及其磁控溅射制备技术。4、发明了耐蚀导电复合涂层的多腔连续磁控溅射等工艺装备，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔溅射的金属双极板生产装备系统，创建了我国首条金属双极板批量化生产线。本项目获授权中国发明专利37项，申请PCT专利5项，牵头和参与制订国家标准13项，发表SCI论文91篇(全球双极板主题论文数第一)。开发的金属极板在国内率先通过5000小时车载工况寿命考核，在国内金属极板市场上占主导地位；成果应用于我国首辆金属极板燃料电池轿车与客车、首个上汽P390型115kW车用全功率电堆开发，为上汽、东风、长城等国内金属极板燃料电池汽车开发提供了自主可控的核心技术。金属双极板金属双极板连续冲压成形 金属双极板多工位连续激光焊接金属双极板多腔连续磁控溅射工艺装备金属双极板生产知识产权类型:发明专利 、 其他技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家高技术研究发展计划、上海市科技创新行动重大项目等
上海交通大学
2021-04-10
面向大功率开关电源器件的铁硅粉芯关键生产工艺开发
：铁硅粉芯是一种新型复合软磁材料，主要用于 替代传统开了气隙的硅钢、铁氧体及非晶等材料，作为电感器 和电抗器的磁芯，用于对直流叠加要求较高的大功率光伏逆变 器、风电变流器、电动汽车充电机、变频空调、有源滤波器、 UPS 电源等新能源与节能电力电子系统。 铁硅粉芯在器件中的作用是实现电磁能量转换，其与绕制 线圈一起组成的各种磁性器件在电力电子系统中起到功率因数 校正和滤波
合肥工业大学
2021-04-14
一种三相五桥臂功率变换器的变频调速控制方法
本发明提供了一种三相五桥臂功率变换器的变频调速控制方法，·734·其步骤是：A、通过电流传感器、电压传感器和编码器分别测出整流侧三相电流电网电压、直流母线电压和电机的定子侧电流、转子转速；B、在整流侧采用电压定向控制，在逆变侧采用转子磁链定向控制，分别计算出整流和逆变侧的三相电压给定值；C、将整流的三相电压调制波比较，将逆变侧电压调制波比较，分别计算出它们的零序信号；D、将整流和逆变侧各自的零序分量注入
华中科技大学
2021-04-14
一种应对风功率波动的多风电场储能装置的容量配置方法
本发明提供了一种应对风功率波动的多风电场储能装置的容量 配置方法，包括 S1 以电力系统所有节点的储能功率需求最小为目标建 立最小储能功率需求优化模型；S2 根据最小储能功率需求优化模型并 结合鲁棒线性优化方法获得最大风功率波动范围下的风电场储能最小 容量值；S3 当最小容量值为零时，则不需要配置储能装置；当最小容 量值不为零时，则在不为零的节点处，根据风电场储能最小容量值配 置储能装置。本发明考虑了多个风电场在电力系统中的布局和接入系 统本身的网络拓扑结构，能够反映当前电力系统中多个风电场接入的
华中科技大学
2021-04-14
一种平抑风电输出功率波动的混合储能系统容量配置方法
本发明公开了一种平抑风电输出功率波动的混合储能系统容量配置方法，结合国家风电并网标准采 用改进的滑动平均法提取风电功率波动分量，计及储能设备的荷电状态采用可变滤波时间常数的高通滤 波法分配波动功率，可避免储能设备的过充过放，最后以储能设备全生命周期经济性最优为目标函数建 立容量配置模型，相比于传统的仅考虑一次性初始投资的方法，更符合储能系统长期运行的实际情况， 对实际工程建设具有指导意义
武汉大学
2021-04-14
全数字化高可靠性超大功率IGBT变频电源高端控制装备
本产品技术由华南理工大学模式识别与智能系统研发团队开发，获得具有自主知识产权的发明专利和实用新型专利12项。该产品采用最新技术让电极寿命增加了50%以上，节能30%左右，且在全球范围内首次实现了整个控制器都集成再一块核心电路板上，集控制、驱动、电源于一体，既减少了控制器尺寸，又便于售后维护，技术水平处于世界领先地位。该产品主要用于家电、汽车生产线、制冷压缩机、电池、精密五金、航空航天、低压电器、汽配五金等行业的生产过程。目前已在8家企业中得到成功应用，获得广泛好评。
华南理工大学
2021-04-14
基于内电势响应的全功率风力发电机的惯量控制方法及装置
本发明公开了一种基于内电势响应的全功率风力发电机的惯量 控制方法及装置，当全功率风力发电机系统突加或突减负荷时，通过 减小锁相环带宽并改变锁相环的阻尼比，使得锁相环不能立即锁准电 网相位和频率，从而使得直流母线电容电压因电网的突变而发生相应 的变化；通过减小直流母线电压控制环的带宽，并调节直流母线电压 环阻尼比，使得直流母线电压不会太快地调节到其参考值，利用直流 母线电压的快速响应来对电网表现惯性；将直流母线测量值与直流母 线电压指令值作差，将此差值乘以比例系数获得附加指令，并将附加 指令加入转速环
华中科技大学
2021-04-14
三相六开关整流器负载电流观测的直接功率预测控制方法
三相六开关整流器负载电流观测的直接功率预测控制方法。本发明公开了一种三相整流器负载电流观测的直接功率预测控制技术，其步骤是：A、通过电流传感器、电压传感器分别测出三相电流、三相电网电压和直流侧电容电压；B、通过测量的直流电容电压计算出八种开关组合(000,001,010,100,011,101,110,111)对应的电压矢量；C、给定的直流电压通过滤波器后得到本采样周期的瞬时参考电压，根据直流侧和交流侧功率守恒原则获
华中科技大学
2021-04-14