電動(dòng)汽車燃料電池和電池組的工作原理是什么
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2021-03-28 19:19
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燃料電池由陽(yáng)極中的燃料氧化劑降低到陰極。 如果陽(yáng)極(即外部電路)的負(fù)極也可稱為燃料極)上不斷供應(yīng)氣體燃料(氫)和陰極(即外部電路)的正極。 它還可以被稱為空氣極)上連續(xù)供應(yīng)氧氣(或空氣)，這可能導(dǎo)致電極上持續(xù)的電化反應(yīng)和電流。
可以看出，燃料電池不同于傳統(tǒng)電池。它的燃料和氧化劑不存在于電池中，而是存儲(chǔ)在電池外面的儲(chǔ)罐中。 當(dāng)它工作（輸出電流和工作）時(shí)，它需要將燃料和氧化劑連續(xù)地輸送到電池中，同時(shí)排出反應(yīng)產(chǎn)品。
由于燃料電池在工作時(shí)不斷地將燃料和氧化劑輸送到電池中，燃料電池中使用的燃料和氧化劑是流體(氣體或液體)。
最常用的燃料是純氫、富含氫的氣體(如重量氣)和一些液體(如甲醇溶液)。 常用的氧化劑是純氧凈化空氣和一些液體，如過(guò)氧化氫和硝酸水溶液。
燃料電池陽(yáng)極的作用是為燃料和電解液提供公共界面和催化燃料。 同時(shí)，將反應(yīng)中產(chǎn)生的電子輸送到外部電路或輸送到集流板，然后傳送到外部電路。
陰極(氧電極)的作用是為氧氣和電解質(zhì)提供公共界面，從外部電路向氧電極的響應(yīng)部位傳輸電子。
隔膜的作用是傳導(dǎo)離子，防止電子在電極之間直接傳遞和分離氧化劑和恢復(fù)劑。 因此，隔膜必須是耐電解質(zhì)腐蝕和絕緣材料，具有良好的耐濕性。
燃料電池是一種化學(xué)電池。當(dāng)材料反應(yīng)時(shí)釋放的能量直接轉(zhuǎn)化為電。 從這個(gè)角度來(lái)看，它類似于其他化學(xué)電池，如鋅錳干電池鉛電池。
但它需要在工作時(shí)繼續(xù)提供反應(yīng)物質(zhì)-燃料和氧化劑-這與其他普通化學(xué)電池不同。 它被稱為燃料電池，因?yàn)樗ㄟ^(guò)化學(xué)反應(yīng)將能量轉(zhuǎn)化為電力輸出。
與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)相比，它們也需要燃料，但從汽油、柴油等石油中提取的燃料產(chǎn)生熱能，為汽車提供動(dòng)力。 燃料電池燃燒后直接產(chǎn)生電能的差異使發(fā)動(dòng)機(jī)完全不同。
電動(dòng)汽車電池由多個(gè)電池串聯(lián)組成。 一個(gè)典型的電池組大約有96個(gè)電池充電到4.2V鋰離子電池，總電壓超過(guò)400V。 雖然汽車動(dòng)力系統(tǒng)認(rèn)為電池組是一個(gè)單一的高壓電池，但電池控制系統(tǒng)必須獨(dú)立考慮每個(gè)電池。
如果電池組中的電池容量略低于其他電池，則在多個(gè)充電/放電周期后，充電將逐漸偏離其他電池。 如果電池的充電周期不與其他電池平衡，它最終會(huì)進(jìn)入深放電狀態(tài)，導(dǎo)致?lián)p壞和電池組故障。
為了防止這種情況，必須對(duì)每個(gè)電池的電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確定充電狀態(tài)。 此外，必須有一個(gè)設(shè)備，允許電池單獨(dú)充電或放電，以平衡電池的充電。
電池組監(jiān)控系統(tǒng)的重要考慮因素之一是通信接口。 就PC板上的通信而言，常見(jiàn)的選項(xiàng)包括串行外設(shè)接口(SPI)總線I2C總線。每條總線的通信成本都很低，適用于低干擾環(huán)境。
另一種選擇是控制器局域網(wǎng)(CAN)總線在汽車應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用。 CAN總線具有誤差檢測(cè)和故障容量限制，但其通信成本高、材料成本高。 雖然從電池系統(tǒng)到所有者的CAN總線的連接是值得的，但在電池組中使用SPI或I2C通信是有優(yōu)勢(shì)的。
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