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，因此優化現有電池的容量變得越來越重要。

為了滿足現代高性能電動汽車電池所需的數百伏電壓，通常要串聯幾個獨立的電池。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，就會發生損壞甚至完全損壞。

在放電過程中也會出現類似的現象。相比之下，一個電池已經完全放電，而另一個電池有足夠的能量繼續為汽車供應動力(理論上)。但是，此時小車可能無法繼續行走，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充滿電的電池，這樣其他電池就可以繼續充電。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化為熱損耗，而主動平衡則將電荷從一個電池轉移到另一個電池。電荷轉移有幾種方法，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。一旦電池充滿電，它就與電壓較低的電池并聯，可以持續充電。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移是通過主動平衡實現的

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。現代高性能電池現在的價格接近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。