電池建模與電池管理系統(tǒng)設計

目錄
譯者的話
原書前言
第1章引言1
1.1儲能應用2
1.2電池的作用7
1.3電池系統(tǒng)工程8
1.4基于模型的方法9
1.5電化學基礎10
1.6電池設計11
1.7本書的目的12
第2章電化學14
2.1鉛酸電池15
2.2鎳-氫電池19
2.3鋰離子21
2.4性能比較22
2.4.1能量密度和比能量22
2.4.2充電與放電24
2.4.3循環(huán)壽命26
2.4.4工作溫度范圍27
第3章控制方程28
3.1熱力學與法拉第定律29
3.2電極動力學32
3.2.1Butler-Volmer方程32
3.2.2雙電層電容33
3.3多孔電極的固相34
3.3.1嵌入物的傳輸35
3.3.2電荷守恒35
3.4多孔電極的電解液相37
3.4.1離子傳輸37
3.4.2電荷守恒40
3.4.3濃溶液理論41
3.5電池電壓42
3.6電池溫度43
3.6.1Arrhenius方程43
3.6.2能量守恒43
3.7副反應與老化44
習題46
第4章離散化方法51
4.1解析法53
4.1.1電解質擴散53
4.1.2鉛電極中電解液——固相耦合擴散60
4.1.3鋰離子電池和鎳氫電池中的固相擴散61
4.2帕德近似法62
4.2.1鋰離子電池中的固相擴散63
4.3積分近似法64
4.3.1電解液擴散64
4.3.2鋰離子和鎳氫電池中的固相擴散66
4.4Ritz法67
4.4.1單域中的電解液擴散67
4.4.2耦合域中的電解液擴散68
4.4.3鉛電極中電解液——固相耦合擴散71
4.5有限元法72
4.5.1電解質擴散73
4.5.2鋰離子電極中的電解液——固相耦合擴散75
4.6有限差分法76
4.6.1電解質擴散76
4.6.2在鉛電極內(nèi)的非線性電解質——固相耦合擴散77
4.7頻域內(nèi)的系統(tǒng)辨識78
4.7.1系統(tǒng)模型79
4.7.2最小二乘優(yōu)化問題79
4.7.3優(yōu)化方法81
4.7.4多重輸出82
4.7.5系統(tǒng)辨識工具箱83
4.7.6實驗數(shù)據(jù)83
習題83
第5章系統(tǒng)響應85
5.1時域響應87
5.1.1恒流充放電模式88
5.1.2鉛酸電極對DST循環(huán)測試的響應94
5.2頻域響應96
5.2.1電化學阻抗譜96
5.2.2離散效率100
5.3模型降階104
5.3.1截斷方法105
5.3.2群組劃分105
5.3.3頻域響應曲線的擬合106
5.3.4特性比較106
習題109
第6章電池系統(tǒng)建模113
6.1鉛酸電池模型114
6.1.1控制方程115
6.1.2Ritz法離散化119
6.1.3數(shù)值收斂122
6.1.4仿真結果122
6.2鋰離子電池模型128
6.2.1電子守恒129
6.2.2電荷守恒130
6.2.3反應動力學131
6.2.4電池電壓131
6.2.5線性化132
6.2.6阻抗求解133
6.2.7FEM電解質擴散136
6.2.8整體系統(tǒng)的傳遞函數(shù)137
6.2.9時域模型和仿真結果137
6.3鎳氫電池模型141
6.3.1固相擴散142
6.3.2電荷守恒144
6.3.3反應動力學144
6.3.4電池電壓145
6.3.5仿真結果145
6.3.6線性化模型147
習題149
第7章估計152
7.1SOC（電池荷電狀態(tài)）估計154
7.1.1SOC模型156
7.1.2瞬態(tài)SOC159
7.1.3電流積分法160
7.1.4電壓查表法160
7.1.5狀態(tài)估計法162
7.2最小二乘法模型校正167
7.2.1阻抗傳遞函數(shù)168
7.2.2最小二乘算法169
7.2.3舉例說明171
7.2.4可辨識性172
7.3SOH估計174
7.3.1環(huán)境條件和電池壽命的參數(shù)化處理175
7.3.2參數(shù)估計176
7.3.3舉例說明177
習題179
第8章電池管理系統(tǒng)182
8.1BMS硬件結構186
8.2充電模式188
8.3脈沖功率容量190
8.4動態(tài)功率限值194
8.5電池組管理197
8.5.1電池組動態(tài)特性197
8.5.2串聯(lián)電池組中的電池均衡204
8.5.3熱管理216
習題220
參考文獻222