平衡使用壽命—大量電池的壽命優化方法

現代電動汽車的牽引電池包由大量的電池組組成，每一節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，開發了電池平衡器。

在原型機中，每一節電池配備一個電池平衡器，其上有DC-DC轉化器，每個轉換器可將高達30W的功率轉換為低電壓（標稱12V）負載，效率高達93%。選擇30W的目的是使轉換器可以提供全功率并且仍然平衡。在轉換器與電池間有支架，以減少其間的熱傳遞，轉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電池，在這種情況下，轉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水平所需的總電流；其次，該算法根據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測得的12V電池電壓對輸出電流進行微調：

當車輛驅動時，性能較差的電池按比例供給少量電流。電流的大小根據行駛過程中電池容量的變化和電池核電狀態進行調整。

當行駛和充電時，在不需要DC/DC轉換器的時期部分轉換器將會關閉。

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，不同于傳統的計算方法（即僅性能最差的電池），本文將每節電池的能量考慮其中，公式如下：

Qi指每節電池的容量，xi是每個電池使用的電荷的分數。

根據此公式，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節電池，其中某節電池消耗了10%的容量，根據傳統的計算方法，則該電池包的電池容量減少了10%，但根據本文提出的算法，該電池包的電池容量僅減少了0.1%。

本文進行了三種情況下的模擬：采用風冷行駛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，能夠充分使用每節電池的能量。