怎样提高电动汽车电池效率和寿命
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2、被动平衡方法将可用能量转化为热损耗
目前广泛使用的方法是被动平衡技术,就是使用电阻将早已充满电的电池单元再次放电,以便其它电池单元能够继续充电。这个方法的缺点是显而易见的:
* 出于平衡的目的,电池只能被放电
* 旁路电阻的放电电流引起功率损耗
* 宝贵的能量转化为热量,不能为汽车提供动力
* 减少汽车的行驶距离
被动平衡方法仅能将储存在电池单元中的能量转化为热损耗,而主动平衡则能够将一个电池单元中的电荷传送至另一电池单元。实现电荷传送有几种方法,如使用开关电容或电感。当使用电容式方法时,电容会与有较高电压的电池单元并联。一旦此电池单元完成充电,它即与有较低电压的电池单元并联,能够继续为其充电。此过程会不断重复,直至所有电池单元都达到相同的电压为止。
使用电容器的方法具有很高的成本效益,但有个缺点就是平均的平衡电流被限制在50mA以下。使用电感方法则不存在此限制,并且在此情况下,很容易便达到1A或以上的平衡电流。
3、用主动平衡法实现快速和几乎无损耗的电荷传送
主动平衡是通过并联电感和需获取电荷的电池来实现的。此结果导致线圈中的电流持续增加。
一旦线圈已经从通过晶体管放电的电池单元中去耦,电感中储存的能量可通过一个二极管对邻近电池充电。因而电荷可以在两个单独的电池单元之间来回地移动,实现极高效率并且几乎无损耗。此方法具有某些决定性的优点:
* 平衡电流可能达到1A或以上
* 平衡在本质上是无损耗的
* 平衡极其快速
* 增加了效率和电池容量
* 增加了汽车的行驶距离
相比所提到的其它方法,使用电感实施主动平衡并不算是低成本的方法,因为当中使用了成本相对较高的电感元件。然而,这并不完全是个问题。现代高性能电池目前的成本接近10,000美元。而使用电感平衡方法,即使只获得了额外的10%容量,也代表了1,000美元的价值--此金额可以用于购买大数量的电感器件。
锂离子电池基于安全的原因,必须监控单个电池单元,因为过载会发生燃烧,在极端情况下甚至会发生爆炸。与过压、欠压和温度监控一样,精确的充电条件测定等附加功能也是需要的。在半导体市场上已提供能实现所有这些功能与不同的平衡方法的元件。使用先进的主动电池单元平衡解决方案(如爱特梅尔 ATA6870电池管理电路)每一个电池单元都有单独的电子监控,以便提供如充电状态测定、主动/被动平衡或过压、欠压和温度监控等功能。