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        平衡使用壽命—大量電池的壽命優(yōu)化方法

        2018-11-26 13:57:36
        汽車文摘 2018年1期

        現(xiàn)代電動汽車的牽引電池包由大量的電池組組成,每一節(jié)電池組都是一個獨立的單元,由于電池包溫度差異等因素,每節(jié)電池的使用壽命可能會有變化。因此,為了使電池包的可用能量和功率最大化,開發(fā)了電池平衡器。

        在原型機(jī)中,每一節(jié)電池配備一個電池平衡器,其上有DC-DC轉(zhuǎn)化器,每個轉(zhuǎn)換器可將高達(dá)30W的功率轉(zhuǎn)換為低電壓(標(biāo)稱12V)負(fù)載,效率高達(dá)93%。選擇30W的目的是使轉(zhuǎn)換器可以提供全功率并且仍然平衡。在轉(zhuǎn)換器與電池間有支架,以減少其間的熱傳遞,轉(zhuǎn)換器也可檢測電池電壓。

        為了降低成本,將電池平衡器覆蓋多節(jié)電池,在這種情況下,轉(zhuǎn)換器可以包含電池平衡無源電路。本文研究了平衡算法,以確定將12V電池電壓維持在相應(yīng)水平所需的總電流;其次,該算法根據(jù)獲取信息在各個電池之間分配電流;單個電池控制器可根據(jù)測得的12V電池電壓對輸出電流進(jìn)行微調(diào):

        當(dāng)車輛驅(qū)動時,性能較差的電池按比例供給少量電流。電流的大小根據(jù)行駛過程中電池容量的變化和電池核電狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

        當(dāng)行駛和充電時,在不需要DC/DC轉(zhuǎn)換器的時期部分轉(zhuǎn)換器將會關(guān)閉。

        在一些情況下,可將低容量/高電阻電池保持在低或高電池荷電狀態(tài)之下,以使電池的壽命最大化。

        單個電池衰退的計算方法也有改進(jìn),不同于傳統(tǒng)的計算方法(即僅性能最差的電池),本文將每節(jié)電池的能量考慮其中,公式如下:

        Qi指每節(jié)電池的容量,xi是每個電池使用的電荷的分?jǐn)?shù)。

        根據(jù)此公式,電池包的性能衰退有了較大改善,比如,有一個電池包包含100節(jié)電池,其中某節(jié)電池消耗了10%的容量,根據(jù)傳統(tǒng)的計算方法,則該電池包的電池容量減少了10%,但根據(jù)本文提出的算法,該電池包的電池容量僅減少了0.1%。

        本文進(jìn)行了三種情況下的模擬:采用風(fēng)冷行駛20英里的PHEV,使用水冷行駛75英里BEV和水冷行駛225英里BEV。在各種氣候條件下,PHEV電池的壽命平均延長約30%,而BEV電池的使用壽命可能提升超過40%。電池壽命提升的的主要原因在于,能夠充分使用每節(jié)電池的能量。

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