氢燃料电池与电池供电的汽车趋势上升，传感器技术将扮演什么角色

时间： 2023-10-17 来源：AMPHENOL SENSORS安费诺传感器学堂公众号

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不久前，在争夺车辆替代燃料来源的竞赛中，有两个领跑者：氢和电。尽管电力在电池驱动汽车主导市场的情况下占据了主导地位，但氢仍然是全球摆脱化石燃料的参与者。

氢燃料电池的能量密度更高，这意味着它们每次加燃料都可以行驶更长的距离，并且不会产生有害排放物。电池供电的电动汽车（EV）没有排放，从可充电电池中获取电力，全国各地正在建设的充电站基础设施正在快速增长。

虽然这两种车辆类型使用不同的燃料来源来满足环保运输的需求，但它们都需要高效可靠的传感器来控制热量并确保正常运行。

氢燃料电池与电池供电的汽车：不是非此即彼

尽管存在差异，但这两种类型的车辆最终服务于相同的核心目的：

移动人员和物品

减少对环境的影响

提供备用能源

尽管电动汽车在替代燃料汽车市场上处于领先地位，但氢燃料汽车确实中占有一席之地。氢燃料电池汽车的续航里程和功率与传统的内燃机汽车相当，通常用于工业和商业应用。您将看到它们为：

重型车辆

半挂车

船只

巴士

氢燃料电池与电池驱动汽车的风险
与任何交通方式一样，氢动力和电动汽车也存在安全风险。

氢动力汽车
在所有燃料中，氢气的单位质量能量含量最高，而且重量极轻，密度比空气低 14 倍。它也是最小的分子之一，因此与其他液体或气体燃料相比，氢气更容易逸出。

使用传感器进行监测对于氢动力燃料电池尤其重要，因为氢气与空气混合时高度易燃，燃点和闪点都较低，而且爆炸浓度极限范围更宽（4.1%~74.2%）。大多数燃料电池汽车都有多个氢气泄漏传感器，以保护车辆免受逸出氢气的影响。

燃料电池需要复杂的控制系统来保护。如果没有传感器提供实时读数和触发维护系统，燃料电池可能会损坏到无法修复的程度。例如，有故障的泄压阀可以产生应力裂纹并释放易燃组合。如果发生碰撞，氢气会点燃并爆炸。

电池供电车辆

在电动汽车中，最大的问题是热管理。这是工程师在管理热量的同时平衡功耗和性能的主要挑战之一。消费者期望电动汽车在速度和性能方面与使用内燃机的汽车相当，这对电池提出了更大的要求，进而产生更多的热量。

当电池受到高温时，它们会降解，从而影响保质期和性能。过热的电池会产生连锁反应并将热量传播到整个模块，产生气体并导致热失控。一旦这个过程开始，就很难停止。虽然很少见，但热失控会容易导致火灾。

传感器技术对于热管理至关重要，可将温度保持在最佳范围内并防止热失控扩散。新的传感器技术也包括监测任何正在由电池块排放的气体（热失控的前兆）。

电池供电的电动汽车车主的另一个担忧是快速充电。每个人都想要快速充电，但快速充电也会产生热量。没有实时监控以保持理想温度，损坏的风险显着增加。

氢燃料电池与电动汽车的其他挑战

还有以下几个主要因素限制了氢燃料电池汽车当前作为主要交通方式的那种公众可接受度和长期可行性。

加油基础设施

大规模生产

拥有成本

1) 加油基础设施

虽然氢是宇宙中最丰富的元素，但车辆加油基础设施却不是。2021年，只有47个加氢站在加利福尼亚州公开可用，在夏威夷公开发布。虽然正在建造更多，但消费者并没有大规模采用。相比之下，美国能源部列出了近46，000个公共充电站和120，000个充电端口全国。

2) 大规模生产

电动汽车已经投入批量生产。彭博NEF报告称，2021年是电动汽车销量创纪录的一年，售出5万辆— 比 83 年增长 2020%，比 168 年增长 2019%。还有22款新款EV预计将于 2022 年推出。

美国能源部仅列出五款氢燃料电池汽车上市购买，而且本田也已经停止生产其 Clarity 车型。与此同时，宝马和奥迪正在开发2030年量产的氢燃料电池汽车。普通人可能永远不会驾驶氢动力汽车，因为它们比当前的主流车辆更需要定制。

3) 总拥有成本

氢燃料电池与电动汽车相比面临的另一个挑战是总拥有成本（TCO）。比较氢燃料电池与电动汽车，氢燃料电池汽车成本更高在他们的一生中。比较电动和氢燃料电池汽车的价格，您会发现氢燃料汽车的价格在5,0000美元至7,0000美元之间，而电动汽车可以像日产聆风一样低的建议零售价2,7400美元。

电动汽车组件也往往具有更长的使用寿命，因为电动汽车“维修”的大部分其实都被归类为是软件更新或升级。

传感器技术：让下一代汽车成为可能

强大的传感器技术对于电动汽车和氢能汽车来说是必要的，以确保它们正常运行、优化性能并保持安全。氢动力汽车对于监控其发电量这一部分就需要多达 27 个传感器来以确保安全运作。

下一代汽车需要 100 多个传感器来监控系统，并为从热管理到碰撞检测的日益复杂的技术提供驱动。先进的传感器也将成为自动驾驶汽车安全运行的驱动力。

电动与氢燃料电池汽车的未来

虽然电动汽车正在消费者和工业市场得到更广泛的采用，但氢燃料电池汽车可能会在工业市场中发挥更大的作用。技术进步可能会继续降低氢燃料电池和电动汽车的成本——所有这些都由传感器监控和调节，以优化安全性和性能。安费诺传感器为您的电动汽车设计添加可靠准确的传感器技术

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