軌道交通動(dòng)力電池系統(tǒng)核心技術(shù)

目 錄

第1 章 新能源軌道交通概述.1

1.1 新能源軌道交通技術(shù)概述. 2

1.2 新能源軌道交通技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀. 3

1.2.1 油-電混合動(dòng)力. 3

1.2.2 電-電混合動(dòng)力. 9

1.2.3 燃料電池動(dòng)力. 13

1.3 新能源軌道交通技術(shù)應(yīng)用. 17

1.3.1 油-電混合動(dòng)力. 18

1.3.2 電-電混合動(dòng)力. 18

1.3.3 油-電-電多源混合動(dòng)力. 22

1.3.4 氫燃料電池混合動(dòng)力. 22

參考文獻(xiàn). 23

第2 章 軌道交通車載儲(chǔ)能元件概述.24

2.1 電池基本原理介紹. 24

2.2 鋰離子電池. 26

2.2.1 鋰離子電池的工作原理. 27

2.2.2 鋰離子電池的分類. 29

2.3 超級(jí)電容. 38

2.3.1 雙電層電容器. 40

2.3.2 贗電容. 42

2.3.3 鋰離子電容器. 42

2.4 燃料電池. 44

2.4.1 燃料電池的分類. 44

2.4.2 燃料電池的工作原理. 45

2.5 其他儲(chǔ)能元件概述. 46

2.5.1 鋰硫電池. 47

2.5.2 鋰-空氣電池. 48

2.5.3 固態(tài)鋰離子電池. 48

參考文獻(xiàn). 49

第3 章 鋰離子動(dòng)力電池建模.52

3.1 鋰離子動(dòng)力電池建模目的. 52

3.1.1 端電壓建模目的. 52

3.1.2 熱建模目的. 52

3.2 P2D 電化學(xué)模型. 52

3.2.1 P2D 電化學(xué)模型介紹. 53

3.2.2 P2D 電化學(xué)模型的構(gòu)建方法. 54

3.3 等效電路模型. 57

3.3.1 等效電路模型介紹. 57

3.3.2 一階RC 等效電路模型. 58

3.3.3 二階RC 等效電路模型. 59

3.3.4 等效電路模型參數(shù)影響因素. 59

3.4 熱模型. 60

3.4.1 生熱率模型. 60

3.4.2 溫度預(yù)測(cè)模型. 60

3.5 熱-電耦合模型. 61

參考文獻(xiàn). 62

第4 章 鋰離子動(dòng)力電池SOC 和SOP估計(jì).64

4.1 鋰離子動(dòng)力電池SOC估計(jì). 64

4.1.1 SOC估計(jì)方法匯總. 64

4.1.2 基于一階RC等效電路模型和EKF觀測(cè)器技術(shù)結(jié)合的SOC估計(jì)方法. 66

4.2 鋰離子動(dòng)力電池SOP 估計(jì). 72

4.2.1 SOP 估計(jì)方法匯總. 72

4.2.2 常用靜態(tài)功率譜測(cè)試方法. 73

4.2.3 基于一階RC 等效電路模型的SOP 估計(jì)方法. 78

參考文獻(xiàn). 78

第5 章 鋰離子動(dòng)力電池BMS 設(shè)計(jì).80

5.1 軌道交通BMS功能需求. 80

5.1.1 BMS 對(duì)鋰離子電池的重要意義. 81

5.1.2 BMS 的基本功能. 82

5.1.3 軌道交通BMS 的特點(diǎn). 84

5.2 BMS拓?fù)浼巴ㄐ? 85

5.2.1 BMS 拓?fù)浼軜?gòu). 85

5.2.2 BMS 通信. 87

5.3 BMS的檢測(cè)功能. 89

5.3.1 單體電壓檢測(cè). 89

5.3.2 總電壓檢測(cè). 91

5.3.3 總電流檢測(cè). 92

5.3.4 電流電壓檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì). 93

5.3.5 溫度檢測(cè). 93

5.4 BMS的控制功能. 94

5.4.1 上下電控制. 95

5.4.2 對(duì)充放電的控制. 95

5.4.3 對(duì)熱管理系統(tǒng)的控制. 96

5.4.4 分級(jí)預(yù)警機(jī)制. 97

5.5 BMS的均衡管理. 97

5.5.1 均衡策略. 98

5.5.2 均衡電路. 99

5.6 BMS可靠性設(shè)計(jì)及發(fā)展趨勢(shì). 101

5.6.1 BMS 可靠性設(shè)計(jì). 101

5.6.2 BMS 發(fā)展趨勢(shì). 103

參考文獻(xiàn). 103

第6 章 多能源耦合車載儲(chǔ)能系統(tǒng)配置及管理.105

6.1 多能源耦合車載儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用工況提取. 105

6.1.1 工況提取的方法. 105

6.1.2 案例分析. 109

6.2 多能源耦合列車動(dòng)力系統(tǒng)仿真. 114

6.2.1 EMR概述. 115

6.2.2 物理系統(tǒng)的EMR 描述. 115

6.2.3 控制系統(tǒng)的EMR 模型. 123

6.2.4 案例分析. 129

6.3 多能源耦合車載儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置及能量管理. 134

6.3.1 多能源耦合車載儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理. 134

6.3.2 優(yōu)化配置及能量管理策略方法. 141

6.3.3 優(yōu)化配置及能量管理策略模型. 142

6.3.4 優(yōu)化算法. 144

6.3.5 案例分析. 147

參考文獻(xiàn). 150

第7 章 鋰離子動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析.153

7.1 電池?cái)?shù)據(jù)分析的目標(biāo)和作用. 153

7.1.1 電池?cái)?shù)據(jù)分析的目標(biāo). 153

7.1.2 電池?cái)?shù)據(jù)分析的作用. 154

7.2 數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架. 156

7.3 電池?cái)?shù)據(jù)分析應(yīng)用案例. 160

7.3.1 快速容量差異辨識(shí)方法（一致性分析）. 160

7.3.2 基于歷史數(shù)據(jù)的電池容量評(píng)估和預(yù)測(cè)（容量估計(jì)）. 168

7.3.3 基于離群點(diǎn)檢測(cè)的異常電池診斷（安全預(yù)警）. 177

參考文獻(xiàn). 179

第8 章 車載儲(chǔ)能系統(tǒng)測(cè)試與評(píng)價(jià)技術(shù).181

8.1 車載儲(chǔ)能系統(tǒng)測(cè)評(píng)方法. 181

8.1.1 測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的體系架構(gòu). 182

8.1.2 測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵指標(biāo). 185

8.1.3 測(cè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)問題. 187

8.2 車載儲(chǔ)能系統(tǒng)鋰離子電池單體/模塊電池測(cè)試. 188

8.2.1 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn). 190

8.2.2 安全試驗(yàn). 191

8.2.3 工況驗(yàn)證試驗(yàn). 192

8.3 車載儲(chǔ)能系統(tǒng)鋰離子電池包和系統(tǒng)測(cè)試. 196

8.3.1 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn). 197

8.3.2 安全試驗(yàn). 199

8.3.3 工況驗(yàn)證試驗(yàn). 200

8.3.4 主要試驗(yàn)設(shè)備. 203

8.4 車載儲(chǔ)能系統(tǒng)管理系統(tǒng)測(cè)試. 209

8.4.1 狀態(tài)參數(shù)測(cè)量精度測(cè)試. 209

8.4.2 絕緣性能測(cè)試. 210

8.4.3 環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試. 211

8.4.4 狀態(tài)估算測(cè)試. 214

8.4.5 均衡測(cè)試. 217

8.4.6 阻燃測(cè)試. 218

8.5 車載儲(chǔ)能鋰離子電池系統(tǒng)評(píng)估. 218

8.5.1 能量評(píng)估. 219

8.5.2 功率評(píng)估. 223

8.5.3 工況壽命評(píng)估. 224

參考文獻(xiàn). 225