燃料电池汽车需要BMS吗

2019年最火热的话题非燃料电池汽车莫属，无论从国家还是民间，上下都引起了一场全民的大讨论（图片来源于网络）。

有时我就胡思乱想，我是做电动汽车BMS的，如果突然大家都去搞燃料电池汽车，那我不是失业了，难道真的要去写小说赚钱吗，感觉不靠谱啊；所以，我就抛出个问题：燃料电池汽车上面需要BMS吗？

与电池相似，“燃料电池”是一种通过化学反应产生电能的电化学装置。电池和燃料电池最大的区别是后者只要为燃料电池提供燃料就能源源不断地产生电能，而前者的电能是从存储在储能装置的化学能中产生，并且需要频繁地充电。

燃料电池如果按照电解质的种类来划分，有以下几个主要类型（图片来源于网络）。

如果按照燃料类型来分类，则有氢、甲烷、甲醇和乙醇燃料电池等。

其中，质子交换膜氢燃料电池是燃料电池汽车的首选，下面的所有讨论也只针对这一种电池来继续展开。

氢燃料电池的基本结构如下图（来源于网络），包括了阳极和阴极。提供给燃料电池的燃料分别是氢和氧，燃料电池的原理与电解水的原理相反，即氢气和氧气相结合产生电，同时生成水（详细原理请自行查找）。

氢燃料电池每个单体最高电压约为1V，但在实际中达不到这个值，下图是燃料电池电压和电流的曲线示意图（图片来源于网络）；由于内阻的存在，导致在大电流放电时，电压会下降，所以与锂离子电池相同，也需要很多节燃料电池串联起来使用。

上面简单介绍了氢燃料电池的基本知识，下面来介绍燃料电池汽车动力系统的组成部分，如下图所示。

燃料电池单体电压较低，所以需要串联组合后获得高电压，成为燃料电池堆；

燃料电池堆通过DC\DC变换后，进一步升高电压，再输入到电机控制器，转变为交流（这样看来，做MCU的同学不担心失业了，哈哈）；

由于燃料电池的负载动态响应较慢，车辆在瞬态大功率的情况下，需要依靠额外的蓄电池组去提供这个瞬态功率；而且它还能吸收再生制动时的反向能量；正常工作时，由燃料电池堆对蓄电池进行充电。

所以，这个额外的蓄电池如果是锂离子电池组，那么，它就需要使用BMS。

除了这个蓄电池外，燃料电池堆自身需要BMS吗？

负责燃料电池管理的部件叫做燃料电池控制器，它使用电压和电流反馈的信息去调节燃料电池堆的氢气流量，在满足反应速度的情况下用尽量少的氢气流量，提供电力供应。燃料电池控制器有许多传感器的输入，除了我们所熟悉的电压、温度外，还要处理压力、湿度、流量等传感器信息，控制电磁阀等开关，某种意义上，它就是BMS。（下图来源于http://www.ecucoder.com/plus/list.php?tid=48）

总结：

本文的目的在于科普，也同时给自己扫盲；基本上对氢燃料电池有了一个粗浅的了解，它也是需要BMS的，只是这里的BMS可能需要处理更多类型的输入信号，更加复杂；至于未来不久氢燃料电池会取代目前的锂离子电池吗，反正我是不知道；以上所有，仅供参考。

参考文献：

《纯电动及混合动力汽车设计基础》