动力电池管理及维护技术

动力电池管理及维护技术是电动汽车的核心技术，是电动汽车产业发展的基础和关键。本书讲述了电动汽车动力电池的发展、参数、测试等基础知识，重点讲解目前应用很广泛的锂离子动力电池，同时兼顾镍氢电池、铅酸电池等其他类型动力电池和储能装置。本书对动力电池管理系统、充电设施及动力电池维护技术也进行了较详细的介绍。
本书可作为应用型本科及高职车辆工程、新能源汽车技术、汽车电子技术等相关专业的教材，也可供从事新能源汽车研发、生产和管理等方面的工程技术人员参考。

第1章电动汽车动力电池的发展
1.1电动汽车的发展历程
1.1.1蓄电池发展简史
1.1.2电动机发展简史
1.1.3电动汽车的发展历程
1.2动力电池技术及其发展趋势
1.2.1国内外动力电池技术现状
1.2.2动力电池的发展趋势
1.3动力电池驱动的车辆类型
1.3.1厂内车辆
1.3.2娱乐及运动场地车辆
1.3.3残疾人或医疗服务用车
1.3.4机场地面保障车辆
1.3.5电动滑板车、摩托车和自行车
1.3.6电动汽车
复习思考题
第2章动力电池基础知识
2.1电池的工作原理及分类
2.1.1动力电池系统组成
2.1.2电池的能量转换基本原理
2.1.3电池基本构成
2.1.4电池分类
2.2电池的基本参数
2.2.1电压
2.2.2内阻
2.2.3容量
2.2.4能量与能量密度
2.2.5功率与功率密度
2.2.6荷电状态与放电深度
2.2.7放电制度
2.2.8寿命与成本
2.2.9自放电率
2.2.10不一致性
2.3电池典型充电方法
2.3.1电池充电规律
2.3.2常规充电方法
2.3.3快速充电方法
复习思考题
第3章车用动力电池的特征及测试
3.1车辆对动力电池的要求
3.1.1电动车辆驱动分析
3.1.2车用动力电池的特征
3.1.3动力电池评价参数
3.2动力电池基本测试方法
3.2.1测试项目
3.2.2安全测试举例
3.3动力电池的典型测试设备
3.3.1硬件测试设备
3.3.2软件仿真工具
复习思考题
第4章锂离子动力电池
4.1锂离子动力电池概述
4.1.1锂离子电池的发展
4.1.2锂离子电池的优点及分类
4.1.3锂离子电池的工作原理
4.1.4锂离子电池的材料
4.1.5三元锂离子电池
4.2锂离子电池的性能特点
4.2.1锂离子电池的充放电特性
4.2.2锂离子电池的安全特性
4.2.3锂离子电池的热特性
4.3锂离子动力电池的应用
4.3.1锂离子电池的应用类别
4.3.2电动汽车用锂离子电池
复习思考题
第5章其他动力电池及储能装置
5.1铅酸动力电池
5.1.1铅酸电池概况
5.1.2铅酸电池的性能及影响因素
5.1.3铅酸电池的应用
5.2镍氢动力电池
5.2.1与镍镉电池的特性对比
5.2.2镍氢电池的原理与结构
5.2.3镍氢电池的特性
5.2.4镍氢电池的应用
5.3其他电池与储能装置
5.3.1燃料电池
5.3.2锌空气电池
5.3.3太阳能电池
5.3.4超级电容
5.3.5超高速飞轮
复习思考题
第6章动力电池管理系统
6.1电池管理系统概述
6.1.1基本构成和功能
6.1.2数据采集方法
6.2动力电池电量及其均衡管理
6.2.1电量管理系统
6.2.2均衡管理系统
6.3动力电池热管理及安全管理
6.3.1热管理系统
6.3.2安全管理系统
6.4动力电池系统的数据通信
复习思考题
第7章动力电池充电设施
7.1电动汽车的能量补给方式
7.1.1换电模式
7.1.2充电模式
7.2电池充电特性及充电机
7.2.1电池充电特性
7.2.2整车电源系统
7.2.3电池充电机
7.3充电站布局与运行
7.3.1充电站布局
7.3.2充电站运行
复习思考题
第8章动力电池的维护
8.1动力电池系统保养
8.1.1保养制度
8.1.2保养操作
8.2动力电池系统故障分析
8.2.1故障分析方法
8.2.2充电系统常见故障
8.2.3动力电池系统故障
复习思考题
参考文献

前言




国家“十五”“863”计划电动汽车重大科技专项确立了以燃料电池电动汽车、混合动力电动汽车和纯电动汽车为“三纵”，以多能源动力总成、驱动电池和动力电池为“三横”的“三纵三横”研发布局，电动汽车关键零部件核心技术取得突破。产业化方面，经过多年的示范应用和政策支持，市场对电动汽车表现出极大的认可。根据中国汽车工业协会（以下简称中汽协）最新统计数据，我国2016年新能源汽车生产51.7万辆，销售50.7万辆，比上年同期分别增长51.7%和53%，已连续两年产销量位居全球第一。近几年新能源汽车产业发展势头迅猛，然而我国相应的专业教育并没有跟上，未来新能源汽车领域的人才缺口巨大。
在电动汽车领域，虽然关于电池技术的教材、专著并不少，但是绝大多数都侧重于电池的原理，其中以电化学相关知识为主。以应用为目的尤其是为新能源汽车（这里主要指纯电动汽车）而编写的教材并不多，无法满足相关专业学生对电动汽车动力电池知识学习的需求。鉴于此，编者在近几年讲授“电动汽车应用技术”“新能源汽车概论”“动力电池管理与维护”等课程的同时，整理讲义并编写了本书。在编写过程中注意把握电动汽车动力电池的发展趋势，引入动力电池最新的知识和最新应用，从结构和基本原理出发，介绍电池技术的发展历史、重要参数、设备测试等基础知识，重点讲解目前应用最广泛的锂离子动力电池（包含三元电池），同时兼顾铅酸电池、镍氢电池、燃料电池、锌空气电池、太阳能电池、超高速飞轮电池、超级电容等其他类型动力电池和储能装置。在电池章节，对其电化学原理点到为止，重点介绍其使用特性和应用情况。同时对动力电池管理系统、充电设施及动力电池维护技术也进行了较详细的介绍。全书整体叙述深入浅出，对动力电池作了相对详细、全面和较为深入的介绍和分析。
本书共8章，可大体上分为3部分： 第1~3章是动力电池的总体介绍，主要包括动力电池的发展历程、工作原理、基本参数、充电方法、特性测试等； 第4~7章是主体，包括8种主要电池和储能装置的基本原理、性能特点、应用情况以及电池的管理和充电问题； 第8章为应用部分，简要讲述了动力电池和充电设施的保养与故障诊断。
本书可作为应用型本科及高职车辆工程、新能源汽车技术、汽车电子技术等相关专业的教材，也可供从事新能源汽车产品研发、生产和管理等方面的工程技术人员参考。
参加编写的人员有： 于湛（第1章）、张凯（第2、4~7章）、李正国（第3、8章）。全书由张凯担任主编并统稿，李正国担任副主编。
在本书的编写过程中查阅了大量的书籍、文献和资料，引用了其中一些技术资料和图表，在此谨向作者表示感谢。同时，在讨论教材体系结构安排和收集资料时，得到了董铸荣、曹家喆、徐艳民、徐卓胜、朱小春、何军的支持，在此表示感谢。
限于编者水平，疏漏之处在所难免，恳请读者不吝赐教。
编者

2017年5月