動力電池管理系統(tǒng)核心算法（第2版）

叢書序
第 2版前言
第 1版前言

第 1章　動力電池及其管理概述 ………1

1.1　我國新能源汽車的發(fā)展規(guī)劃 ………1
1.2　動力電池系統(tǒng)的應用要求……… 4
1.2.1　純電動汽車……… 5
1.2.2　混合動力汽車……… 6
1.2.3　插電式混合動力汽車……… 7
1.2.4　相關(guān)研發(fā)指標……… 7
1.2.5　全氣候動力電池系統(tǒng)應用要求……… 8
1.3　動力電池……… 8
1.3.1　動力電池的發(fā)展背景……… 9
1.3.2　鋰離子動力電池的原理與分類……… 10
1.3.3　磷酸鐵鋰鋰離子動力電池……… 12
1.3.4　三元鋰離子動力電池……… 14
1.3.5　其他類型的動力電池……… 16

1.4　動力電池管理系統(tǒng)……… 19
1.4.1　BMS的基本功能……… 19
1.4.2　BMS的拓撲結(jié)構(gòu)……… 21
1.4.3　BMS的開發(fā)流程……… 24
1.5　本章小結(jié)……… 25

第 2章　動力電池測試……… 26

2.1　動力電池測試平臺……… 26
2.1.1　充放電性能測試設(shè)備……… 26
2.1.2　交流充放電設(shè)備……… 27
2.1.3　阻抗特性測試設(shè)備……… 30
2.1.4　環(huán)境模擬設(shè)備……… 31
2.1.5　加速絕熱量熱儀……… 32
2.1.6　電觸發(fā)加熱測試平臺……… 33
2.1.7　惰性氣體手套箱……… 34
2.2　動力電池測試流程……… 35
2.2.1　國內(nèi)外測試標準介紹……… 35
2.2.2　BMS算法開發(fā)與實驗設(shè)計……… 35
2.2.3　動力電池常規(guī)電性能測試……… 36
2.2.4　交流阻抗測試……… 42
2.2.5　剩余壽命測試……… 44
2.3　動力電池測試數(shù)據(jù)……… 47
2.4　動力電池實驗特性分析……… 48
2.4.1　動力電池的溫度特性……… 48
2.4.2　動力電池的性能衰退特性……… 51
2.4.3　動力電池的壽命特性……… 53
2.5　本章小結(jié)……… 58

第 3章　動力電池建模理論……… 59

3.1　電化學模型……… 59
3.1.1　模型介紹……… 59
3.1.2　模型構(gòu)建……… 60
3.1.3　參數(shù)辨識……… 74
3.1.4　算例分析……… 74
3.2　等效電路模型……… 77
3.2.1　模型介紹……… 77
3.2.2　模型構(gòu)建……… 79
3.2.3　參數(shù)辨識……… 81
3.2.4　算例分析……… 84
3.3　分數(shù)階模型……… 89
3.3.1　模型介紹……… 89
3.3.2　模型構(gòu)建……… 91
3.3.3　參數(shù)辨識……… 92
3.3.4　算例分析……… 93
3.4　多模型融合……… 95
3.4.1　模型融合……… 95
3.4.2　神經(jīng)網(wǎng)絡融合方法……… 96
3.4.3　算例分析……… 99
3.5　本章小結(jié)……… 102

第 4章　動力電池狀態(tài)估計……… 104

4.1　動力電池 SOC估計……… 104
4.1.1　SOC估計方法分類……… 104
4.1.2　基于模型的 SOC估計方法……… 108
4.1.3　基于 EKF算法的 SOC估計方法……… 112
4.1.4　基于 AEKF算法的 SOC估計方法……… 115
4.1.5　基于 HIF算法的 SOC估計方法……… 120
4.1.6　基于集員估計算法的 SOC估計方法……… 122
4.2　動力電池 SOH估計……… 126
4.2.1　SOH估計方法分類……… 126
4.2.2　基于 SOC估計值的可用容量估計方法……… 131
4.2.3　基于響應面的可用容量估計方法……… 137
4.2.4　基于 ICA/DVA的 SOH估計方法………141
4.3　動力電池 SOC-SOH協(xié)同估計……… 146
4.3.1　問題描述……… 146
4.3.2　基于 MAEKF的協(xié)同估計方法……… 147
4.3.3　基于 MHIF的協(xié)同估計方法……… 157
4.4　動力電池 SOP預測……… 161
4.4.1　持續(xù) SOP預測方法……… 161
4.4.2　典型瞬時 SOP預測方法……… 164
4.4.3　動力電池 SOC與 SOP聯(lián)合估計方法……… 172
4.4.4　SOP評價方法介紹……… 179
4.5　本章小結(jié)……… 181

第 5章　動力電池系統(tǒng)管理……… 182
5.1　動力電池系統(tǒng)成組分析……… 182
5.1.1　動力電池組的“掃帚”現(xiàn)象……… 182
5.1.2　串聯(lián)與并聯(lián)動力電池組……… 183
5.1.3　典型混聯(lián)動力電池組性能分析……… 185
5.2　動力電池組均衡管理……… 190
5.2.1　動力電池被動均衡拓撲……… 190
5.2.2　動力電池主動均衡拓撲……… 191
5.2.3　動力電池均衡策略……… 199
5.3　動力電池組建模與狀態(tài)估計……… 201
5.3.1　電池組的不一致性分析……… 201
5.3.2　動力電池篩選方法……… 202
5.3.3　動力電池組系統(tǒng)建?！?208
5.3.4　基于特征電池單體的動力電池組狀態(tài)估計……… 212
5.3.5　基于差異的動力電池組狀態(tài)估計……… 214
5.4　本章小結(jié)……… 216

第 6章　動力電池剩余壽命預測……… 217
6.1　剩余壽命預測的概述……… 217
6.1.1　問題描述……… 217
6.1.2　方法分類……… 218
6.1.3　概率分布……… 224
6.2　基于 Box-Cox變換的剩余壽命預測……… 225

6.2.1　Box-Cox變換技術(shù)……… 225
6.2.2　應用流程……… 226
6.2.3　算例分析……… 228
6.3　基于長短時記憶循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡的剩余壽命預測……… 232
6.3.1　長短時記憶循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡……… 233
6.3.2　應用流程……… 234
6.3.3　算例分析……… 237
6.4　本章小結(jié)……… 240

第 7章　動力電池故障診斷……… 241
7.1　動力電池系統(tǒng)故障類型……… 241
7.1.1　動力電池及部件故障……… 242
7.1.2　傳感器故障……… 245
7.1.3　執(zhí)行器故障……… 246
7.2　故障診斷方法分類……… 246
7.2.1　基于電池模型的方法……… 247
7.2.2　基于信號分析的方法……… 248
7.2.3　基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法……… 248
7.2.4　基于統(tǒng)計分析的方法……… 249
7.2.5　其他方法……… 249
7.3　動力電池系統(tǒng)傳感器故障診斷及故障容錯……… 249
7.3.1　基于電池模型的故障檢測、隔離和辨識方法……… 250
7.3.2　傳感器故障容錯控制及多狀態(tài)估計校正……… 256
7.3.3　算例分析……… 257
7.4　本章小結(jié)……… 264

第 8章　動力電池低溫加熱……… 265
8.1　動力電池低溫加熱方法分類……… 265
8.1.1　外部加熱法……… 266
8.1.2　內(nèi)部加熱法……… 270
8.2　交流加熱方法……… 273
8.2.1　鋰離子動力電池生熱機理……… 273
8.2.2　交流加熱機理 ………273
8.2.3　自適應梯度加熱方法……… 277
8.2.4　自適應梯度加熱實例……… 281
8.3　復合加熱方法……… 283
8.3.1　復合加熱原理……… 284
8.3.2　復合加熱實驗流程……… 285
8.3.3　復合加熱實例……… 286
8.4　本章小結(jié)……… 288

第 9章　動力電池優(yōu)化充電……… 289
9.1　恒流和恒壓充電方法……… 289
9.1.1　恒流充電……… 289
9.1.2　恒壓充電……… 290
9.1.3　恒流恒壓充電……… 290
9.1.4　多階恒流充電……… 294
9.1.5　脈沖充電……… 294
9.2　交流充電方法……… 298
9.3　基于模型的優(yōu)化充電方法……… 300
9.3.1　基于等效電路模型的方法……… 300
9.3.2　基于電化學模型的方法……… 301
9.3.3　應用算例 ………302
9.4　快速充電方法……… 307
9.5　本章小結(jié)……… 310

第 10章　算法開發(fā)、評估與測試……… 311
10.1　算法開發(fā)流程……… 311
10.1.1　算法開發(fā)的一般流程……… 311
10.1.2　基于模型的“V”開發(fā)流程……… 312
10.2　系統(tǒng)設(shè)計與仿真輔助軟件……… 315
10.2.1　軟件總體框架……… 315
10.2.2　軟件功能……… 315
10.2.3　算例分析……… 318
10.3　快速原型仿真測試……… 320
10.3.1　系統(tǒng)構(gòu)成……… 320
10.3.2　算法集成……… 322
10.3.3　算例分析……… 324
10.4　硬件在環(huán)算法測試……… 327
10.4.1　系統(tǒng)構(gòu)成……… 328
10.4.2　算法集成……… 329
10.4.3　測試評價……… 332
10.5　實車實驗驗證……… 335
10.5.1　轉(zhuǎn)鼓實驗臺測試……… 335
10.5.2　實際道路測試……… 335
10.6　本章小結(jié)……… 337

第 11章　新一代動力電池管理系統(tǒng)展望……… 338

11.1　新一代動力電池管理系統(tǒng)概述……… 338
11.2　車 -云協(xié)同架構(gòu)……… 339
11.3　新一代動力電池管理系統(tǒng)核心技術(shù)……… 341
11.3.1　先進傳感器技術(shù)……… 341
11.3.2　動力電池系統(tǒng)精細化熱管理技術(shù)……… 343
11.3.3　電池主動管理技術(shù)……… 344
11.3.4　全壽命周期管理技術(shù)……… 345
11.3.5　區(qū)塊鏈技術(shù)……… 346
11.3.6　數(shù)字孿生技術(shù)……… 347
11.4　本章小結(jié)……… 349

參考文獻………350