如何提高電動汽車電池的效率和壽命

能效一直是一個熱門話題，電動汽車和混合動力汽車為節(jié)約能源和減少二氧化碳排放供應了一種極好的方式。但是電動汽車和混合動力汽車的重要缺點是它們的電池容量，以及由此帶來的旅行限制。由于汽車的最大電池容量標準通常取決于體積和重量，因此優(yōu)化現(xiàn)有電池的容量變得越來越重要。

為了滿足現(xiàn)代高性能電動汽車電池所需的數(shù)百伏電壓，通常要串聯(lián)幾個獨立的電池。電池組中的每個電池都有不同的容量、自放電速率、溫度特性、電池阻抗等，這些差異會隨著電池的老化而增大。當電池充電時，這種差異導致一些電池還沒有完全充電，而另一些電池已經(jīng)充滿了電。除非使用額定方法，否則充電過程必須中斷，因為假如電池過度充電，就會發(fā)生損壞甚至完全損壞。

在放電過程中也會出現(xiàn)類似的現(xiàn)象。相比之下，一個電池已經(jīng)完全放電，而另一個電池有足夠的能量繼續(xù)為汽車供應動力(理論上)。但是，此時小車可能無法繼續(xù)行走，因為這樣會使弱電池單元過度放電，動作會造成電池單元損壞。為了防止這兩種情況，每個細胞之間的積極平衡是必要的。

強迫平衡法將可用能量轉(zhuǎn)化為熱損失

一種被廣泛使用的方法是強制平衡技術，它使用一個電阻來重新放電一個已經(jīng)充滿電的電池，這樣其他電池就可以繼續(xù)充電。這種方法的缺點很明顯:

*為了保持平衡，電池只能放電

*旁路電阻的放電電流造成功率損耗

*寶貴的能量被轉(zhuǎn)化為熱能，不能為汽車供應動力

*縮短汽車之間的距離

強制平衡只將儲存在電池中的能量轉(zhuǎn)化為熱損耗，而主動平衡則將電荷從一個電池轉(zhuǎn)移到另一個電池。電荷轉(zhuǎn)移有幾種方法，如使用開關電容或電感。當采用容性方法時，電容器以較高的電壓與電池并聯(lián)。一旦電池充滿電，它就與電壓較低的電池并聯(lián)，可以持續(xù)充電。重復這個過程，直到所有的電池都達到相同的電壓間隙。

電容器法成本效益高，但其缺點是均勻平衡電流限制在50mA以下。這種結(jié)合在感應法中不存在，在這種情況下很容易達到1A或以上的平衡電流。

快速和幾乎無損的電荷轉(zhuǎn)移是通過主動平衡實現(xiàn)的

主動平衡是由一個平行電感器和一個獲得充電的電池來完成的。這個動作使線圈中的電流繼續(xù)被加入。

一旦線圈通過晶體管與電池放電解耦，存儲在電感中的能量就可以通過二極管充電到相鄰的電池上。因此，電荷可以在兩個獨立的電池之間來回移動，具有極高的功率，幾乎沒有損耗。這種方法有一些決定性的好處:

*均衡電流可達1A或以上

*平衡基本上是無損的

*平衡桿很快

*新增了電源和電池容量

*新增了汽車的行駛間隔

與前面提到的其他方法相比，使用電感實現(xiàn)有源平衡并不是一種低成本的方法，因為臨時使用的電感元件成本相對較高。但這并不完全是個問題。現(xiàn)代高性能電池現(xiàn)在的價格接近1萬美元。使用電感平衡法，即使只獲得額定容量的10%，也相當于1000美元的價值，可以用來購買大量的電感設備。