如何提高电动汽车电池的效率和寿命？

如何提高电动汽车电池的效率和寿命

能效一直是一个热门话题，电动汽车和混合动力汽车为节约能源和减少二氧化碳排放供应了一种极好的方式。但是电动汽车和混合动力汽车的重要缺点是它们的电池容量，以及由此带来的旅行限制。由于汽车的最大电池容量标准通常取决于体积和重量，因此优化现有电池的容量变得越来越重要。

为了满足现代高性能电动汽车电池所需的数百伏电压，通常要串联几个独立的电池。电池组中的每个电池都有不同的容量、自放电速率、温度特性、电池阻抗等，这些差异会随着电池的老化而增大。当电池充电时，这种差异导致一些电池还没有完全充电，而另一些电池已经充满了电。除非使用额定方法，否则充电过程必须中断，因为假如电池过度充电，就会发生损坏甚至完全损坏。

在放电过程中也会出现类似的现象。相比之下，一个电池已经完全放电，而另一个电池有足够的能量继续为汽车供应动力(理论上)。但是，此时小车可能无法继续行走，因为这样会使弱电池单元过度放电，动作会造成电池单元损坏。为了防止这两种情况，每个细胞之间的积极平衡是必要的。

强迫平衡法将可用能量转化为热损失

一种被广泛使用的方法是强制平衡技术，它使用一个电阻来重新放电一个已经充满电的电池，这样其他电池就可以继续充电。这种方法的缺点很明显:

*为了保持平衡，电池只能放电

*旁路电阻的放电电流造成功率损耗

*宝贵的能量被转化为热能，不能为汽车供应动力

*缩短汽车之间的距离

强制平衡只将储存在电池中的能量转化为热损耗，而主动平衡则将电荷从一个电池转移到另一个电池。电荷转移有几种方法，如使用开关电容或电感。当采用容性方法时，电容器以较高的电压与电池并联。一旦电池充满电，它就与电压较低的电池并联，可以持续充电。重复这个过程，直到所有的电池都达到相同的电压间隙。

电容器法成本效益高，但其缺点是均匀平衡电流限制在50mA以下。这种结合在感应法中不存在，在这种情况下很容易达到1A或以上的平衡电流。

快速和几乎无损的电荷转移是通过主动平衡实现的

主动平衡是由一个平行电感器和一个获得充电的电池来完成的。这个动作使线圈中的电流继续被加入。

一旦线圈通过晶体管与电池放电解耦，存储在电感中的能量就可以通过二极管充电到相邻的电池上。因此，电荷可以在两个独立的电池之间来回移动，具有极高的功率，几乎没有损耗。这种方法有一些决定性的好处:

*均衡电流可达1A或以上

*平衡基本上是无损的

*平衡杆很快

*新增了电源和电池容量

*新增了汽车的行驶间隔

与前面提到的其他方法相比，使用电感实现有源平衡并不是一种低成本的方法，因为临时使用的电感元件成本相对较高。但这并不完全是个问题。现代高性能电池现在的价格接近1万美元。使用电感平衡法，即使只获得额定容量的10%，也相当于1000美元的价值，可以用来购买大量的电感设备。