应用于电动汽车电池包中的锂离子电池单体更换技术仿真研究

电动汽车（EV）电池包的设计和优化对于电动汽车持续扩大全球市场至关重要。对电池包进行仿真分析的文献较多，可对于电池包中更换电池单体的技术却少有研究。最近，可重新配置电池单体的电池包受到重视，因为它允许损坏的电池单体从电路中移除，从而限制了它们对整个电池包的影响。本文设计了一个仿真模型，模拟了在电池包中更换损坏的电池单体的效果。通过使用戴维宁等效电路和经验退化模型对每个电池单体进行建模来开发电池包模型，电池包中的电池单体是随机变化的。仿真过程中，在一定的时间间隔下检查电池单体是否需要替换，此时间间隔被称为维护事件间隔，维护事件间隔的长度取决于各个电池单元的平均故障时间。

通过仿真可得到如下结论：

1.通过更换容量小于其最小容量的电池单体，整个电池包的容量可以保持在总容量的80%以上。

2.电池单体被替换的维护事件发生率与使用随机参数模拟的各个电池单体的平均故障时间直接相关。如设想的一样，电池单体平均故障时间高则维持电池包正常工作所需维护时间间隔长。通过使用本文仿真模型，可以建立特定电池包的最优维护时间间隔。

3.无论电池化学性质如何，使用电池单体更换技术，对电池包进行定期维护，可保证电池包长期、稳定工作。

仿真模型以及本文的结论可用于更好地优化电动汽车中的锂离子电池包设计，提高电池包的工作寿命，并使电动汽车推广更经济可行。