雙箱切換系統(tǒng)在智慧動力電源中的應(yīng)用

張江偉

摘要

采用一種新型的智慧電源中樞雙箱切換系統(tǒng)，不僅有效降低了電源系統(tǒng)的溫升，還有效提高了電池的循環(huán)性能，為動力電源系統(tǒng)的技術(shù)突破提供了有效途徑。

【關(guān)鍵詞】鋰離子電池 動力電源 雙箱切換系統(tǒng) 循環(huán)壽命

“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，明確了新能源汽車、新能源、節(jié)能環(huán)保等綠色低碳產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位。動力電池系統(tǒng)應(yīng)用于新能源汽車行業(yè)，重點(diǎn)在于電池系統(tǒng)的性能及系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。整車的續(xù)航里程短是新能源汽車行業(yè)亟待解決的重點(diǎn)問題，延伸到電池系統(tǒng)，則主要集中在如何提高系統(tǒng)整體的能量密度，減輕PACK系統(tǒng)重量包括結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，提高系統(tǒng)防護(hù)性能及安全性能。提高電氣系統(tǒng)的智能化程度，精確數(shù)據(jù)采集能力，研究新型的系統(tǒng)設(shè)計，探索高效加工生產(chǎn)技術(shù)，是動力電池系統(tǒng)獲得技術(shù)突破的有效途徑。

目前國內(nèi)大部分新能源汽車動力電池系統(tǒng)都是采用單系統(tǒng)機(jī)制，僅有一個箱體電池作為動力源，這種單系統(tǒng)模式弊端多，主要存在問題有：

（1）若電池組中某一電芯出現(xiàn)故障，車輛無法運(yùn)營;

（2）電池組持續(xù)工作，溫度持續(xù)上升，不利于電池發(fā)揮最優(yōu)性能;

（3）電池壽命時間短。

因此，研究新型的系統(tǒng)設(shè)計，探索高效加工生產(chǎn)技術(shù)，是動力電池系統(tǒng)獲得技術(shù)突破的有效途徑。

1 實(shí)驗(yàn)

先制作2個相同的電池模組，并將2個電池模組采用并聯(lián)的方式裝入電池箱內(nèi)，再將電池箱裝入車內(nèi)作為動力電源系統(tǒng)。

1.1 雙箱切換系統(tǒng)整車充放電流程

正常充電模式和放電模式流程如圖1所示。

1.2 雙箱切換系統(tǒng)工作原理

圖2為雙系統(tǒng)機(jī)制工作原理圖。A系統(tǒng)與B系統(tǒng)交替切換使用，優(yōu)先使用A系統(tǒng)，當(dāng)A系統(tǒng)放電10%SOC后切換到B系統(tǒng)放電，B系統(tǒng)放電10%SOC后再切換到A系統(tǒng)，如此反復(fù)切換使用兩個獨(dú)立的系統(tǒng)。當(dāng)A系統(tǒng)出現(xiàn)故障會立刻切到B系統(tǒng)工作，保證車輛不會因電池的原因在路上停止行駛，產(chǎn)生拖車費(fèi)用。雙箱切換系統(tǒng)在電池遇到故障后，單體模組電芯的數(shù)量會減少一半，拆下電池包進(jìn)行維護(hù)，無論從重量、體積、拆卸難度都能夠方便高效的進(jìn)行故障處理。

2 結(jié)果與討論

我們將雙箱切換系統(tǒng)與常規(guī)單箱系統(tǒng)充電時的溫升進(jìn)行了對比，如圖3所示。對于常規(guī)單箱系統(tǒng)來說，充電時隨著荷電量的不斷增加，溫升逐漸升高，直至荷電量達(dá)到接近40%SOC時，溫升逐漸趨于穩(wěn)定，整個充電過程的溫度由23℃左右上升到53℃左右，溫升達(dá)到了近30℃。而采用雙箱切換系統(tǒng)，A箱與B箱交替充電，整個充電過程溫度從23℃左右上升到42℃左右，溫升變化僅20℃左右，比傳統(tǒng)單箱充電溫升小了近10℃，溫升小對電池發(fā)揮最優(yōu)性能非常有利。

為此，我們又對比了傳統(tǒng)單箱和雙箱切換系統(tǒng)的循環(huán)性能，如圖4所示。從循環(huán)曲線來看，傳統(tǒng)單箱循環(huán)2000周時，容量保持率為68%左右，而雙箱切換系統(tǒng)循環(huán)2000周，容量保持率為84%左右。由此可見，采用雙箱切換系統(tǒng)的循環(huán)性能優(yōu)于傳統(tǒng)單箱系統(tǒng)。

3 結(jié)論

本文采用一種新型的智慧動力電源雙箱切換系統(tǒng)，不僅有效降低了系統(tǒng)的溫升，還有效提高了電池的循環(huán)性能。采用雙箱切換系統(tǒng)，在充電設(shè)施不健全的地區(qū)，雙箱切換時間短可縮短等待時間。當(dāng)單個系統(tǒng)出現(xiàn)故障時會立刻切到另一個系統(tǒng)進(jìn)行工作，保證車輛的正常運(yùn)行。并且，單個系統(tǒng)遇到故障后，拆下問題電池包進(jìn)行維護(hù)，拆卸難度小，能方便高效的進(jìn)行故障處理。

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