电池单元绕过技术旨在延长电动汽车电池的可用寿命。

查尔姆斯理工大学的一项研究探讨了可重新配置的电池组，这类电池组能够选择性地绕过性能较弱的电芯。在理想条件下，这有望将某些高压车辆的电池使用寿命延长20%以上。

图片来源：查尔姆斯理工大学 | Albert Skegro

电动汽车的电池组由众多相互连接的电芯组成，而这些电芯的老化速度并不一致。在传统架构中，性能特别差的电芯会限制整个电池组的可用容量和使用寿命。

正是在这里，查尔默斯理工大学的研究人员开展的一项新研究发挥了作用。该研究探讨了所谓的可重构电池组，这类电池组的开关和控制系统能够改变单个电芯或电芯组的连接方式。这样就可以有选择地绕过性能较差的电芯，同时继续使用其余的电容量。

在最先进的情况下，即每个电芯都能被单独控制时，模拟结果显示某些高压车辆的续航里程可延长20%以上。根据这项研究，对于那些由多个电芯串联组成的电动卡车和长续航里程电动汽车而言，这一技术的潜力尤为显著。

可重构电池组旨在绕过性能较差的电芯

为说明这一效应的规模，研究人员以配备80千瓦时电池、年行驶里程为12,000公里的车辆为例。如果传统电池组在十年后需要更换，而可重构电池组在模型中则要大约十一年——即晚约14个月——才会达到相同的老化状态。

此外，由于电池组老化程度更低，其残值也更高。尽管该技术需要额外的电子元件，从而导致初始成本上升，但研究显示，在实际使用条件下，更长的使用寿命和更高的残值足以抵消这些额外成本。

该技术尚未应用于量产车辆，但已在研究和工业原型中得到测试。实际上，更有可能采用电池组的形式而非对每个电池进行单独控制。因此，20%以上的寿命延长仅属于理论上的上限。

除了延长寿命外，研究人员还看到了其在生产方面的优势。目前，必须对特性最为相似的电池进行大量测试并匹配。而可重构电池组能够容忍电池之间的更大差异，从而减少所谓的电池匹配工作量。

这种架构还能为二次利用应用带来好处。电池组可在车辆中更长时间地使用，之后能更好地被改造为固定式储能系统，因为单个性能较差的电池单元并不一定会导致整个电池组无法使用。

查尔默斯大学正在研究多种延长电池寿命的方法。5月，该大学的一个团队提出了一种基于人工智能的快速充电策略，它能根据电池的状态调整充电过程，在模拟测试中预计可将电池寿命延长约23%。而新研究的这种可重构电池架构则直接作用于电池组内部，旨在有选择地绕过性能较差的电池单元。

这项题为“电动汽车电池组寿命与成本效益的动态重配置系统级评估”的研究已发表在《自然-通讯》期刊上。查尔默斯理工大学的科研人员以及PHINIA和斯堪尼亚公司的代表参与了这项研究。