新能源汽车动力电池管理技术

《新能源汽车动力电池管理技术》是一本难得的实用技术专著。专注于新能源汽车动力电池管理的核心和关键技术进行了较系统和深入的介绍，结合目前新能源汽车动力电池包的新发展，站在动力电池包整车环境应用的角度，详细介绍了高压继电器的工作原理、失效模式和断点试验，电磁兼容及试验方法等电池管理系统的软硬部件特性。并在动力电池各功能下可能出现的故障模式和需要完成的相关试验进行了详尽的介绍。 《新能源汽车动力电池管理技术》紧密结合工程应用的基本要求，内容完整系统、重点突出，所用资料能够更新、更准确地解读问题点。在注重新能源汽车动力电池管理技术知识的同时，强调知识的应用性，具有较强的针对性。适合汽车研发设计、教学科研等相关人员使用。

目前新能源汽车技术难点主要集中在动力电池的安全性和整车的稳定性上。电池管理系统作为动力电池的管理者，直接监控动力电池的性能和管理动力电池的健康状况。为了提升新能源汽车的稳定性，动力电池管理技术的研究备受重视。本书重点介绍了动力电池的工作原理、动力电池的安全管理以及整车控制策略，并针对故障模式分析了动力电池剩余寿命的预测方法和应用，读者能够从中迅速了解新能源汽车动力电池管理的新技术。本书可作为新能源汽车专业本科生以及新能源汽车领域从业人员的参考资料，也可作为大专院校的辅助教材，帮助学生理解动力电池管理技术。

常凌燕，2010.8-2020.8在重庆长安汽车股份有限公司研究总院担任制动性能匹配工作项目总工程师。 牵头7个、参与5个项目的制动性能开发，并在项目开发过程中解决多种异响、抖动等老大难问题；独立完成技术规范24篇、企业标准1篇，指导团队完成技术规范等12篇。 2020.9-至今，在烟台工程职业技术学院汽车工程系新能源汽车技术教研室担任一体化专业教师，进行了新能源汽车相关课程的讲解，包括《新能源汽车技术》《电动汽车结构原理与检修》《新能源汽车动力电池结构与检修》。参与新能源汽车大赛学生的课程指导。

第1章 绪论001
1.1 新能源汽车动力电池的行业现状及趋势002
1.1.1 动力电池市场前景002
1.1.2 动力电池未来发展方向005
1.2 新能源汽车动力电池主要标准005
1.2.1 国内主要标准005
1.2.2 国外主要标准006
1.3 GB38031—2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》008
1.3.1 标准适用范围008
1.3.2 标准中电池单体的主要试验项目008
1.4 主要动力电池009
1.4.1 铅酸蓄电池009
1.4.2 镍氢电池010
1.4.3 锂离子电池011
1.5 常用动力电池的技术特征011
1.5.1 磷酸铁锂电池012
1.5.2 三元电池013
1.5.3 金属-空气电池013
1.5.4 锂硫电池015
1.5.5 固态电池015
1.6 新能源汽车动力电池管理系统产业现状及发展016
1.6.1 动力电池管理系统简介016
1.6.2 国际BMS产业现状017
1.6.3 我国BMS产业发展018
第2章 动力电池的结构原理、故障模式与整车试验021
2.1 动力电池系统的结构设计022
2.1.1 动力电池系统的总体框架022
2.1.2 高压电气系统023
2.1.3 电池模组026
2.1.4 电池箱体029
2.1.5 电池管理系统035
2.2 锂离子电池的类型、结构与工作原理039
2.2.1 锂离子电池的类型039
2.2.2 锂离子电池的结构041
2.2.3 锂离子电池的工作原理044
2.3 锂离子电池的特性045
2.3.1 电池的充电特性045
2.3.2 电池的放电特性046
2.3.3 电池的安全性048
2.4 动力电池的故障模式049
2.5 电池的整车试验051
第3章 动力电池相关基础理论053
3.1 电池系统的架构054
3.2 高压接触器055
3.3 分流器与电流传感器058
3.3.1 分流器058
3.3.2 电流传感器059
3.4 熔断器060
3.5 预充回路062
3.6 高压线束063
3.7 连接器064
3.8 电池模组的连接方式066
3.8.1 动力电池单体连接片066
3.8.2 动力电池模组汇流排067
3.8.3 动力电池模组软、硬连接选择要素068
3.8.4 动力电池模组连接的焊接方法068
3.9 温度传感器070
3.10 电磁兼容071
3.10.1 滤波设计072
3.10.2 接地设计073
3.10.3 屏蔽设计073
3.10.4 PCB布局布线075
3.11 数据采集076
3.11.1 单体电压检测方法076
3.11.2 温度采集方法079
3.11.3 电流采集方法080
第4章 动力电池管理081
4.1 电池管理系统与电动汽车的关系082
4.2 电池管理系统的基本功能083
4.2.1 电压监测084
4.2.2 电流监测088
4.2.3 温度监测092
4.3 电池管理系统的结构095
4.3.1 BMS硬件095
4.3.2 BMS软件098
4.4 电池SOC的估算099
4.4.1 SOC估算的影响因素099
4.4.2 SOC的估算方法099
4.4.3 电池容量测试与SOC估算流程102
4.5 电池SOH的估算104
4.5.1 SOH估算的影响因素104
4.5.2 SOH的估算方法104
4.6 电池功率预测105
4.7 电池的热管理106
4.7.1 电池热管理的必要性106
4.7.2 电池热管理方案设计107
4.7.3 电池热管理案例108
4.8 电池的均衡管理111
4.8.1 被动均衡112
4.8.2 主动均衡113
4.8.3 电池单体差异对均衡的影响115
4.9 EV车型BMS与整车控制系统的匹配116
4.9.1 低压系统匹配调试117
4.9.2 高压系统匹配调试117
4.9.3 充电系统匹配调试118
4.10 PHEV车型BMS与整车控制系统的匹配118
4.10.1 PHEV车型关重件的功能118
4.10.2 PHEV车型功能匹配调试检查具体项目120
第5章 电动汽车的充电管理122
5.1 电动汽车充电方式与充电终点控制123
5.1.1 充电方式123
5.1.2 充电终点控制124
5.2 充电接口125
5.2.1 交流慢充接口125
5.2.2 直流快充接口126
5.3 动力电池与充电机的通信控制129
5.3.1 慢充通信129
5.3.2 快充通信130
5.4 充电机充电与无线充电133
5.4.1 充电机充电133
5.4.2 无线充电137
5.5 充电桩137
5.5.1 按照供电设备输出特性分类137
5.5.2 按照使用环境分类140
5.5.3 按照电击防护分类140
5.6 DC/DC转换器140
5.6.1 电动汽车对DC/DC转换器的技术要求141
5.6.2 DC/DC转换器的分类141
5.6.3 DC/DC转换器的结构与工作原理142
5.7 电动汽车充电常见故障144
第6章 动力电池的安全管理147
6.1 电气安全149
6.1.1 高压警告标识149
6.1.2 直接接触防护150
6.1.3 间接接触防护151
6.1.4 防水要求155
6.1.5 高压电路绝缘157
6.1.6 高压互锁158
6.1.7 系统层面的电气安全161
6.2 机械安全161
6.2.1 电池箱体的基本要求162
6.2.2 动力电池IP等级防护162
6.2.3 机械安全测试164
6.3 功能安全166
6.3.1 ISO26262内容简介166
6.3.2 基本概念167
6.3.3 功能安全管理172
6.4 化学安全176
6.4.1 锂离子电池的化学安全性分析176
6.4.2 锂离子电池热失控机理与控制策略177
6.4.3 锂离子电池安全性改善措施178
第7章 燃料电池与燃料电池汽车控制系统181
7.1 氢燃料电池的发展现状182
7.2 氢燃料电池系统组成184
7.3 质子交换膜燃料电池188
7.3.1 质子交换膜燃料电池工作原理188
7.3.2 质子交换膜燃料电池关键组件191
7.3.3 质子交换膜燃料电池堆194
7.3.4 质子交换膜燃料电池系统结构198
7.3.5 质子交换膜燃料电池性能影响因素203
7.3.6 质子交换膜燃料电池使用前的活化205
7.3.7 质子交换膜燃料电池特点205
7.4 燃料电池电动汽车控制系统205
第8章 动力电池剩余寿命预测208
8.1 动力电池剩余寿命预测方法209
8.1.1 基于模型的预测方法209
8.1.2 基于数据驱动的预测方法212
8.1.3 混合法215
8.2 动力电池寿命预测概率分布216
8.3 典型的动力电池寿命预测方法的应用217
8.3.1 LSTM预测流程217
8.3.2 算例分析219
参考文献222