雙箱切換系統在智慧動力電源中的應用

張江偉

摘要

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

【關鍵詞】鋰離子電池 動力電源 雙箱切換系統 循環壽命

“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃，明確了新能源汽車、新能源、節能環保等綠色低碳產業的戰略地位。動力電池系統應用于新能源汽車行業，重點在于電池系統的性能及系統穩定性和安全性。整車的續航里程短是新能源汽車行業亟待解決的重點問題，延伸到電池系統，則主要集中在如何提高系統整體的能量密度，減輕PACK系統重量包括結構系統和電氣系統，提高系統防護性能及安全性能。提高電氣系統的智能化程度，精確數據采集能力，研究新型的系統設計，探索高效加工生產技術，是動力電池系統獲得技術突破的有效途徑。

目前國內大部分新能源汽車動力電池系統都是采用單系統機制，僅有一個箱體電池作為動力源，這種單系統模式弊端多，主要存在問題有：

（1）若電池組中某一電芯出現故障，車輛無法運營;

（2）電池組持續工作，溫度持續上升，不利于電池發揮最優性能;

（3）電池壽命時間短。

因此，研究新型的系統設計，探索高效加工生產技術，是動力電池系統獲得技術突破的有效途徑。

1 實驗

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

1.1 雙箱切換系統整車充放電流程

正常充電模式和放電模式流程如圖1所示。

1.2 雙箱切換系統工作原理

圖2為雙系統機制工作原理圖。A系統與B系統交替切換使用，優先使用A系統，當A系統放電10%SOC后切換到B系統放電，B系統放電10%SOC后再切換到A系統，如此反復切換使用兩個獨立的系統。當A系統出現故障會立刻切到B系統工作，保證車輛不會因電池的原因在路上停止行駛，產生拖車費用。雙箱切換系統在電池遇到故障后，單體模組電芯的數量會減少一半，拆下電池包進行維護，無論從重量、體積、拆卸難度都能夠方便高效的進行故障處理。

2 結果與討論

我們將雙箱切換系統與常規單箱系統充電時的溫升進行了對比，如圖3所示。對于常規單箱系統來說，充電時隨著荷電量的不斷增加，溫升逐漸升高，直至荷電量達到接近40%SOC時，溫升逐漸趨于穩定，整個充電過程的溫度由23℃左右上升到53℃左右，溫升達到了近30℃。而采用雙箱切換系統，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，比傳統單箱充電溫升小了近10℃，溫升小對電池發揮最優性能非常有利。

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

3 結論

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

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