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温度和湿度差异对燃料电池的影响
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据国外媒体报道，氢燃料电池有望在多方面投入使用，成为下一代可再生能源。然而其需要精确的温度和湿度控制使性能处于最佳状态。如果内部条件太干或太湿，燃料电池将无法正常工作。但是，从微观角度观察工作中的燃料电池内部仍存在很大挑战。所以伯克利实验室和阿贡国家实验室基于X射线成像技术，研究了不同温度和湿度条件下燃料电池内部的工作情况，使用的设备是被称为同步加速器的X射线源。研究人员能够快速的以高分辨率进行三维成像，从而观察燃料电池在工作条件下的实际内部情况。研究团队搭建了一个测试平台，以模拟在供氢和供氧条件下，PEMFC的工作温度。这项研究旨在找到燃料电池内湿度和温度的平衡点，以及燃料电池中水的排出。例如：控制水蒸气在电池中的凝结点，可以有效的防止其对气体的阻塞。此外，如果水分不排出，会覆盖催化剂，阻碍氧气的反应。但必须保证一定的湿度才能确保电池中的膜能有效地传导离子。该项实验，反映了温度变化过程中电池内水分蒸发，冷凝和分布的详细情况。将其与理论模型进行比较，最终可以优化水的管理，从而优化电池性能。实验的平均温度从华氏95到122度，温度变化在60到80度之间（热到冷）。测试大约进行四个小时，以提供燃料电池水热模型的关键信息。该测试系统包括一个显示水在化学反应中如何蒸发的热端，以及一个显示水蒸气如何冷凝并驱动水分迁移的冷端。研究发现，尽管碳纤维层的导热率随着水含量的下降而略有下降，但即使是最轻微的饱和，也会使导热率达到干燥碳纤维层的两倍。研究人员发现，细胞内的水分蒸发量在华氏120度左右显着增加。实验表明，水分布的精度为百万分之一，并且发现水分传输主要由两个过程驱动：燃料电池的运行和电池中水的净化。同时，较大的水团簇蒸发的更快，且燃料电池中水团簇的形状倾向于扁平的球体，而在碳纤维层的空隙中更倾向于足球状。研究人员认为，一些方法可以将图像结合在一起，从而获得更大的观察角度。将图像结合后，可以通过测试前后的图像差，找到电池中失效点位出现的地方。
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传统与新能源汽车热管理系统区别及主要热管理系统零部件详解
热管理技术产生的根源在于功率器件的发热以及对于环境温度的要求。因此，热管理技术被广泛应用于军工、航空航天、汽车、消费电子等等多个领域。事实上，日常可见的空调也属于广义上的热管理范畴。目前来说，整车热管理的出发点更多偏向于“各个零部件没有热害风险”，并不是这个出发点技术含量低，站在一个比较低的技术位置。事实上，因为每个整车项目的背后，都会有不一样的期望，所以总布置也好，每个零部件的性能、成本也好，总是不一样的。
传统与新能源汽车热管理系统区别
热管理从传统汽车最初设计时就是重要的考量因素，热管理系统效率很大程度上依赖于系统优化控制策略，控制对象包括水泵转速、电控节温器阀门开度以及冷却风扇转速等。由于传统汽车中燃油发动机、变速箱等部件工作时会产生大量的热量，因此对于发动机、变速箱等关键发热领域的热管理设计尤为重要。
传统汽车发动机热管理系统是研发的关键技术之一是与发动机运行的匹配技术以及系统优化控制策略的选择问题。热管理系统效率很大程度上依赖于系统优化控制策略，控制对象包括水泵转速、电控节温器阀门开度以及冷却风扇转速等。可以根据汽车发动机实际工作和试验情况，依据系统优化原则来制定智能化电控热管理系统控制策略，使发动机在不同工况下均工作在最佳温度范围。一套优秀的发动机热管理系统可以使发动机在工作循环时保持在最佳温度(90°C)，从而使发动机在最佳温度下工作才最省油、最稳定、最能发挥其效能。
发动机热管理系统重要性：
1、发动机冷启动时温度低，发动机的内部运动构件摩擦较大，油耗也大，因此需要在较短时间内实现“暖机”。
2、发动机高速转动时会产生较高热量，会使金属材料的力学性能显著降低，热膨胀会是零部件发生变形和损坏。此外，高温会使机油粘度变稀甚至氧化变质，降低润滑作用，加剧零件的磨损。温度过高气缸的充气量减少，造成发动机功率下降，甚至发生爆燃故障。
（15年款奥迪Q5发动机热管理系统）
相对于传统汽车来说，新能源车对于热管理系统的要求显著更高。一方面，自动化控制程度更高的新能源车采用了更多的功率器件，对于散热要求更高；另一方面，新能源车电池系统对于工作环境的温度要求更加严格，过高或过低的环境温度将显著影响车辆的续航里程以及电池寿命。
（新能源汽车主要组成部分）
从结构上看，新能源车的热管理系统涵盖了新能源汽车几乎所有的组成部分，主要范围包括动力电池、驱动电机、整车电控等等。
（新能源汽车热管理系统覆盖范围）
从热管理需求划分的话，新能源车热管理系统主要包括电池包环境、功率电子器件、电机散热、汽车空调等。此外，混动车的排气系统也会对发动机舱内和底盘的线束、管路产生热辐射加热。
新能源汽车热管理系统零部件解析
以电池热管理系统为例，在不同温度环境下，其工作性能存在较大区别，即电池的续航能力受到温度影响较为明显。因此，需要通过对汽车各个系统部件特别是动力电池系统进行热管理策略优化，保证汽车工作在最佳温度状态。
随着新能源汽车热管理技术的不断进步，从最简单的电池风冷到整体性热管理的直冷过渡过程中，热管理系统所需要的零部件也在不断增加。目前主流新能源汽车热管理中需要用到的零部件包括电子膨胀阀、油冷器、水冷板、电子水泵、电池冷却器、电磁阀、加热器、热泵压缩机等。
（新能源汽车热管理系统主要零部件）
汽车电子膨胀阀：用于替代传统热力膨胀阀，用于车载制冷剂侧热管理系统，通过和控制器的结合使用来实现智能调节制冷剂流量供给车载换热器，快速稳定高效地获得车用复杂工况所需的换热效果。
压块：焊接于冷凝器、蒸发器、制冷剂等管路上，用于连接空调管路、油路以及冷却水路和阀门。
电子水泵：广泛应用于传统车的发动机冷却系统和涡轮增压器冷却、涡轮增压进气冷却和废气再循环冷却等辅助冷却场合以及新能源车的电池冷却，电机冷却及 DC/DC Converter冷却等应用场景。
冷却板：冷却板与电池接触，对电池进行冷却。这些冷却板里面充入冷却液，此冷却液通过热交换器与空调制冷剂发生热交换来实现冷却；冷却液包括乙二醇和水的混合物或制冷剂。
电池冷却器：安装在空调系统和电池冷却系统之间， 该产品通过多片板材堆叠并钎焊而成，可以选择性的进行多种流体换热，能够对电池进行加热或冷却，能显著提高电池热管理系统效率。
油冷器：应用于发动机和变速箱冷却、新能源汽车电机热管理，采用一层油道一层水道对变速箱或电机油进行主动换热冷却。
加热器：应用于新能源车电池热管理系统，能够在电池需要加热时，将冷却液加热后送入电池内部，通过散热板加热电池；或应用于汽车空调采暖系统。
（本文部分内容节选于蔡雯娟-热管理蓝海亟待挖掘,行业龙头即将诞生）三重防护保安全新能源汽车真怕水吗
　　雨季一来，很多车主们就开始担惊受怕，车辆泡水以及出现涉水故障成为到了夏天爱车保养的头号问题之一。而在新能源汽车上，在前面两个隐患的基础上更是增加了一个令人担忧的问题：搭载着那么多电池的电动车，真的能够100%做到防水保护么？如果电池进水，我们的安全会受到威胁么？
心存疑虑，不敢轻信，电池安全到底从何而来
电池单体安全：IPX7标准，不止防水那么简单！ 电池模组安全：保护框架，安全防护一举两得！ 电池系统安全：全面检测每颗电池，危险止于隐患！其实围绕着新能源汽车防水、防火等问题一直停留在消费者疑虑层面，网上相关的科普知识文章很多，但危言耸听的文章也很多，动不动就会出现《电动车防水必看，否则会出人命》这类文章。受到这些内容的影响，消费者提着的心始终也放不下。所以打算快速普及几个重要知识点，让您打消掉关于“新能源汽车电池安全性”的相关疑问。
电池自身具备防水能力吗 标准是非常严格的
我们先剔除掉新能源汽车上关于电池组的其他保护技术，先从电池单体防水层面给出一个答案。也就是说，在没有任何保护的情况下，车辆上每一个电池本身是否具备防水能力呢？答案是肯定的。当前关于产品防护安全级别中，拥有一个明确的指标：IP防护等级。其中我们最耳熟能详的是符合IP67标准，因为这个标准同样应用在手机、手表和其他移动设备上。这套标准将以衡量产品的防护灰尘吸入和防护短暂浸泡能力为目的，目前在该套体系下部分工业产品的最高等级为“IP68”，主要出现在军工级和商用级的产品上。而多数民用级产品达到“IP67”已经算是最高标准了。对于应用在新能源汽车上的动力电池而言，符合IP67标准是绝对要满足的条件。而在此标准之外，新能源汽车电池还要满足额外的要求。在国家质检总局发布的《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》中，明确指出了关于新能源汽车单体动力电池和模组的安全指标及试验方法。在该试验方法中，因为含盐海水更容易对产品造成腐蚀，所以电芯产品还要具备在满电状态下，浸入含3.5%的NaCL（氯化钠，模拟海水）溶液2小时，要求电池无起火和爆炸等现象。除了严格的防水测试之外，新能源汽车所采用的电芯产品还要经过其他的“裸测”，例如穿刺、挤压、火烧等暴力测试流程，确保在不依赖任何防护措施的基础上，电芯本身也要具备强大的抗压能力。所以，用户担心的防水问题只是电芯检测的环节之一，其他我们可能未考虑到的“危险隐患”，在目前的标准中都已经有了针对性的管理标准。各类严格的管控标准致力于让电池本身拥有过硬的“体格”，所以电芯本身已经具备了极强的防尘防水能力，绝不会轻易出现遇水易燃或爆炸等危险情况的发生。但即便如此，我们可能还会担心，即便不爆炸、不起火，行驶中的新能源汽车遇到涉水情况又会不会出现危险呢？
电池组的进一步保护 让新能源车涉水能力更强
当前车企对于新能源汽车电池共分为三大安全保护环节，分别为电池单体安全、电池模组安全以及电池系统安全。在单体电池的拥有第一道防水能力之外，车企也会在电池组和系统方面继续增加安全系数，三个维度共同筑造不断完善的安全之墙。大家都知道，燃油车涉水“趴窝”现象，主要出现在进气与排气系统上，所以车辆在出厂时有明确的涉水高度说明。但新能源汽车因为不涉及此方面，在车企对电池组进行了额外硬件保护之后，涉水能力相对同级别燃油车来讲也会更好一些。目前部分新能源车型可以达到70mm的实际涉水高度，但在我们上述提到的IPX7标准中，新能源汽车的涉水能力最大上限甚至可以接近1米的高度。所以，为了车辆在行驶中也能够确保电池组的安全，车企会为电池组提供保护框架，也称电池模组框架。当前多数新能源汽车电池组被布置在底盘上，在行驶中更容易与水接触，所以保护框架会针对电池组高压部分进行特殊绝缘保护，保护包括涉水、碰撞等外力可能对电池组造成的安全影响。而且保护框架还能实现一举两得的作用，在保护了电池组的同时，也能够强化整个车体的安全，尤其是侧面撞击带来的车体变形危险，实现从结构层面对整车进行安全保护。目前新能源汽车也拥有整车的涉水测试标准。例如上海市对于纯电动汽车的准入政策中有一条强制性的DB31T634-2012标准，该标准将模拟车辆行驶中的涉水环境，要求纯电动汽要在15厘米的水深中，以大于等于30km/h的速度行驶，涉水总时间10分钟。然后在30厘米的水深中，以大于等于5km/h的速度进行前进、后退行驶，涉水总时间10分钟。通过这项测试，也能够进一步确保新能源汽车具备足够安全的行驶涉水能力。
动力电池管理系统(BMS） 实时监控电池状态
而最后一道防护墙将建立在软件系统层面，新能源汽车动力电池管理系统(BMS）通过对电池状态的监测，将提供高压触电保护、车辆碰撞断电保护、高压部件防水保护、高压漏电绝缘保护等。虽然各汽车品牌在此系统的保护功能上存在差异，但目的都是在于时刻保护电池的状态安全。通常一个新能源汽车的电池系统中包含上千个单体电池，如何保持每个电池工作都在合适的区间内，管理系统将发挥着重要的作用。系统主要通过对电池电压、温度、电流等信息进行采集，实现高压安全管理、电池状态分析、能量管理、故障诊断管理、电池信息管理等功能，将严格监控电池状态，当有突发情况出现时，系统也将第一时间作出反应。在所有关于电池的参数检测中，系统可以在监控总压和总电流的同时，还能够同时监控单体电芯的电压和电流，在温控系统控制和高压控制中，如果诊断出车辆电池故障，电池管理系统会上报故障给整车控制器和充电机，同时切断高压来保护电池不受到损害以及提供漏电保护等，从而第一时间对车辆安全进行及时的保护。
新能源汽车安全技术发展
通过以上三个方面，对新能源汽车的电池安全防护做出了回答，相信能够解决我们的顾虑和担心，但对于安全方面的技术强化，相信车企们永远也不会停步，因为我们需要的不只是安全，而是更安全！尤其在动力电池管理系统的开发上，目前已经有很多专门从事这个技术领域的独立公司，同时车企方面也在加大在该方面的研发资金投入，希望在目前的技术水平之下继续提高电池管理系统的能力，比如现在已有的电池组恒温技术，让新能源汽车在冬季低温下也能够拥有更好的续航表现。当然，确保电池组的安全以及更高的使用寿命，仍然是电池管理系统的核心使命。
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