电动汽车动力电池建模与管理系统设计

本书依托国家重点课题和重点研发计划成果，注重理论与实践相结合，对科学研究和产业发展具有较强的指导。

本书讨论了电动汽车及其电池管理系统的相关产业背景和关键技术难题，重点介绍了动力电池的状态估计、建模方法和控制策略，详细阐述了动力电池荷电状态、健康状态、功率状态、能量状态与安全状态估计方法，以及主被动均衡管理、优化充电控制策略与基于电池热安全的热管理策略。特别地介绍了电池管理系统的功能安全和信息安全技术，展望了基于数字孪生的下一代电池管理系统的设计与开发应用。 本书以动力电池建模与控制为重点，管理系统设计为导向，理论和实用性强，可供电动汽车、动力电池等相关领域从业人员参考，还可供大专院校师生作为教学参考书使用。

杨世春，2004年毕业于吉林大学，获工学博士学位，现为北京航空航天大学交通科学与工程学院教授、博士生导师、院长。入选国家万人计划领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、全国优秀科技工作者。兼任中国汽车工程学会会士、全国汽车标准化技术委员会电动车辆分标委副主任委员、中国智能交通协会专家委员会道路车辆专业工作委员会专家等。主要从事智能新能源汽车能源动力系统安全、高效优化及控制理论研究。主持国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目、国际合作项目等60项，发表学术论文120余篇，获发明专利授权50余项，出版专著5部，主编*规划教材1部。作为第*完成人获得国家科技进步二等奖1项、中国汽车工业技术发明一等奖1项、教育部科技进步二等奖1项，并获得中国产学研合作创新奖等奖项。刘新华，2016年获得同济大学博士学位，现为北京航空航天大学交通科学与工程学院助理教授，硕士生导师，入选中国科协青年人才、北京航空航天大学青年拔尖人才，英国帝国理工大学客座讲师。多年来致力于依托精细动力电池模型、大数据挖掘和云端平台管理技术，实现动力电池系统全生命周期管理的动力电池系统研究。主持或参与EPSRC、Innovation UK、国家科技重大专项、国家自然科学基金项目等20余项，发表学术论文百余篇，撰写英文著作1部，申请发明专利20余项。

第1篇 电动汽车及其电池管理系统
第1章 电动汽车
1.1 电动汽车产业背景
1.2 电动汽车分类与发展现状
1.2.1 纯电动汽车
1.2.2 混合动力电动汽车
1.2.3 燃料电池电动汽车
1.3 车辆动力学基础
1.3.1 车辆纵向动力学
1.3.2 车辆动力学方程
1.3.3 车辆优选车速
1.3.4 车辆爬坡能力
1.3.5 车辆的加速性能
1.3.6 车辆功率与能量需求
本章参考文献
第2章 电动汽车动力电池
2.1 动力电池原理与种类
2.1.1 铅酸电池
2.1.2 镍镉电池
2.1.3 镍氢电池
2.1.4 锂离子电池
2.2 动力电池性能参数
2.2.1 标称参数
2.2.2 电气参数
2.2.3 其他参数
2.3 动力电池的发展趋势
本章参考文献
第3章 动力电池管理系统关键技术
3.1 电池管理系统概述
3.1.1 电池管理系统架构
3.1.2 采样芯片
3.2 电池管理系统核心功能
3.2.1 参数采集
3.2.2 状态估计
3.2.3 均衡管理
3.2.4 热管理
3.2.5 通信
3.2.6 故障诊断
本章参考文献
第2篇 状态估计方法
第4章 动力电池建模方法
4.1 电化学模型
4.1.1 伪二维模型
4.1.2 单粒子模型
4.2 黑箱模型
4.3 等效电路模型
4.3.1 内阻模型
4.3.2 RC模型
……
第5章 荷电状态SOC估算方法
第6章 健康状态SOH估计方法
第7章 功率状态SOP估计方法
第8章 能量状态（SOE）与安全状态（SOS）估计
第3篇 控制方法
第9章 被动均衡及主动均衡
第10章 优化充电管理
第11章 热管理与热安全
第4篇 功能安全与信息安全
第12章 功能安全
第13章 信息安全
第5篇 应用及展望
第14章 整车应用
第15章 未来展望