平衡使用寿命—大量电池的寿命优化方法

现代电动汽车的牵引电池包由大量的电池组组成，每一节电池组都是一个独立的单元，由于电池包温度差异等因素，每节电池的使用寿命可能会有变化。因此，为了使电池包的可用能量和功率最大化，开发了电池平衡器。

在原型机中，每一节电池配备一个电池平衡器，其上有DC-DC转化器，每个转换器可将高达30W的功率转换为低电压（标称12V）负载，效率高达93%。选择30W的目的是使转换器可以提供全功率并且仍然平衡。在转换器与电池间有支架，以减少其间的热传递，转换器也可检测电池电压。

为了降低成本，将电池平衡器覆盖多节电池，在这种情况下，转换器可以包含电池平衡无源电路。本文研究了平衡算法，以确定将12V电池电压维持在相应水平所需的总电流；其次，该算法根据获取信息在各个电池之间分配电流；单个电池控制器可根据测得的12V电池电压对输出电流进行微调：

当车辆驱动时，性能较差的电池按比例供给少量电流。电流的大小根据行驶过程中电池容量的变化和电池核电状态进行调整。

当行驶和充电时，在不需要DC/DC转换器的时期部分转换器将会关闭。

在一些情况下，可将低容量/高电阻电池保持在低或高电池荷电状态之下，以使电池的寿命最大化。

单个电池衰退的计算方法也有改进，不同于传统的计算方法（即仅性能最差的电池），本文将每节电池的能量考虑其中，公式如下：

Qi指每节电池的容量，xi是每个电池使用的电荷的分数。

根据此公式，电池包的性能衰退有了较大改善，比如，有一个电池包包含100节电池，其中某节电池消耗了10%的容量，根据传统的计算方法，则该电池包的电池容量减少了10%，但根据本文提出的算法，该电池包的电池容量仅减少了0.1%。

本文进行了三种情况下的模拟：采用风冷行驶20英里的PHEV，使用水冷行驶75英里BEV和水冷行驶225英里BEV。在各种气候条件下，PHEV电池的寿命平均延长约30%，而BEV电池的使用寿命可能提升超过40%。电池寿命提升的的主要原因在于，能够充分使用每节电池的能量。