電池單體由于電壓等級的限制，無法滿足電動汽車對高能量和高功率的需求，因此需要將眾多電池單體組合成電池組。隨著電池單體數量的增加，內外部不一致性導致電池組壽命下降，因此均衡管理成為關鍵。《動力電池高效均衡管理技術》結合作者的研究實踐，梳理出電池組均衡管理的關鍵問題，并形成一套電池組全壽命周期高效均衡策略的理論和方法。*先，概述了新能源汽車、鋰離子電池、電池荷電狀態估計和均衡管理的現狀與重要性。其次，從電池單體角度介紹了實驗、特性、建模和狀態估計方法。再次，探討了電池組不一致性、結構模型和狀態估計方法。*后，分別討論了基于被動和主動均衡電路的電池組均衡策略。
目錄
前言
第1章 緒論1
1.1 引言1
1.2 新能源汽車發展概述1
1.2.1 中國2
1.2.2 美國2
1.2.3 日本4
1.2.4 德國5
1.3 鋰離子電池概述7
1.4 電池荷電狀態估計概述9
1.4.1 無模型SOC估計9
1.4.2 基于表面特性映射模型的SOC估計10
1.4.3 基于黑盒模型的SOC估計11
1.4.4 基于電化學模型的SOC估計12
1.4.5 基于等效電路模型的SOC估計12
1.5 串聯電池組均衡管理策略概述13
1.5.1 電池組不一致性機制15
1.5.2 均衡策略分類方法16
1.5.3 均衡策略存在的關鍵問題35
1.6 本書的結構安排和主要內容37
1.6.1 結構安排37
1.6.2 主要內容37
參考文獻40
第2章 鋰離子電池的溫度特性研究51
2.1 引言51
2.2 鋰離子電池溫度特性實驗51
2.2.1 實驗系統51
2.2.2 實驗樣本52
2.2.3 實驗內容54
2.3 鋰離子電池溫度特性分析63
2.3.1 容量的溫度和倍率特性分析63
2.3.2 庫侖效率的溫度和倍率特性分析64
2.3.3 OCV溫度及滯回特性分析64
2.3.4 OCV開路過程溫度特性66
2.3.5 OCV溫度路徑特性分析67
2.3.6 NROP和OCP偏移對SOC估計的誤差分析68
2.3.7 電池組溫度特性分析70
2.4 本章小結75
參考文獻75
第3章 混合固液電解質鋰離子電池阻抗特性實驗研究與回歸分析77
3.1 引言77
3.2 SLELB的EIS理論79
3.2.1 基于EIS的SLELB電極過程原理79
3.2.2 EIS的頻率間隔81
3.2.3 EIS的特征阻抗81
3.3 全面EIS實驗設計82
3.3.1 實驗裝置82
3.3.2 初步的測試83
3.3.3 全面實驗時間表83
3.4 結果與分析85
3.4.1 SLELB特征阻抗與溫度和SOC的關系85
3.4.2 溫度與SOC的回歸分析89
3.5 本章小結94
參考文獻94
第4章 混合固液電解質鋰離子電池阻抗特性等效電路建模與預測98
4.1 引言98
4.2 SLELB EIS的等效電路建模100
4.2.1 基于SLELB電極過程的ECM100
4.2.2 基于EIS的SECM102
4.2.3 SECM的參數估計103
4.3 正交分段多項式Arrhenius雙因素建模105
4.3.1 正交實驗設計105
4.3.2 考慮交互作用的雙因素方差分析108
4.3.3 正交分段多項式Arrhenius溫度與SOC模型109
4.3.4 OPPA-SECM110
4.4 結果與分析112
4.4.1 SECM的預測性能評估112
4.4.2 OPPA的預測性能評估113
4.4.3 OPPA-SECM與FPPA-SECM的預測性能比較115
4.5 本章小結117
參考文獻117
第5章 基于多溫度路徑OCV-擴展安時積分的融合SOC估計119
5.1 引言119
5.2 不同工作條件下電池參數和SOC的定義119
5.2.1 工作條件的概念119
5.2.2 不同工作條件下容量的定義及測試120
5.2.3 不同工作條件下庫侖效率的定義及測試125
5.2.4 不同工作條件下SOC的定義及工程應用分析128
5.3 基于多溫度路徑OCV-擴展安時積分的SOC估計129
5.3.1 基于多溫度路徑OCV的SOC估計方法129
5.3.2 基于擴展安時積分的SOC估計方法135
5.3.3 基于多溫度路徑OCV-擴展安時積分的融合SOC估計方法140
5.4 實驗驗證141
5.4.1 恒溫實驗驗證141
5.4.2 變溫實驗驗證147
5.5 本章小結150
參考文獻151
第6章 基于參數估計OCV的多溫度SOC估計方法152
6.1 引言152
6.2 電池模型的選擇152
6.2.1 電池模型的電氣特性描述153
6.2.2 電池狀態空間模型的建立153
6.3 基于自適應聯合擴展卡爾曼濾波的模型狀態和參數估計154
6.3.1 自適應聯合擴展卡爾曼濾波算法154
6.3.2 基于AJEKF的模型狀態和參數在線估計156
6.4 模型狀態和參數估計實驗驗證157
6.4.1 仿真數據驗證157
6.4.2 實驗數據驗證159
6.5 基于參數估計OCV的多溫度SOC估計170
6.5.1 參數估計OCV-SOC映射模型的建立170
6.5.2 參數估計OCV-SOC溫度模型的建立171
6.6 實驗驗證174
6.6.1 恒溫實驗驗證174
6.6.2 變溫實驗驗證181
6.6.3 實驗結果對比分析184
6.7 本章小結185
參考文獻186
第7章 基于電化學-熱-神經網絡融合模型的SOC和SOT聯合估計187
7.1 引言187
7.2 電化學-熱-神經網絡模型189
7.2.1 電化學子模型189
7.2.2 熱子模型191
7.2.3 FNN模型及ETNN狀態空間表達192
7.3 實驗設計192
7.3.1 實驗裝置193
7.3.2 實驗流程和數據集194
7.4 模型驗證195
7.4.1 ETSM參數辨識的方法195
7.4.2 ETSM驗證結果196
7.4.3 ETNN驗證結果200
7.5 基于UKF的在線SOC和SOT聯合估計203
7.5.1 濾波器選擇和結構203
7.5.2 驗證結果204
7.6 本章小結205
參考文獻206
第8章 動力電池組不一致性演化機制及診斷方法209
8.1 引言209
8.2 電池組參數不一致性演化機制211
8.2.1 內部參數不一致性211
8.2.2 外部參數不一致性213
8.2.3 不一致性傳播機制及特征表達214
8.3 電池組參數不一致性建模218
8.4 數據處理和特征提取220
8.4.1 數據獲取和預處理220
8.4.2 特征提取221
8.4.3 特征降維和特征選擇223
8.5 參數不一致性診斷方法224
8.5.1 基于閾值的診斷方法224
8.5.2 基于人工智能的診斷方法225
8.5.3 基于聚類的診斷方法226
8.6 本章小結226
參考文獻227
第9章 串聯電池組結構模型綜合評價方法232
9.1 引言232
9.2 綜合評價方法234
9.2.1 指標體系構建234
9.2.2 指標權重分配235
9.2.3 評分標準配置236
9.2.4 指標合成法237
9.3 串聯電池組結構模型237
9.3.1 大單體模型237
9.3.2 多單體模型238
9.3.3 *大-*小模型239
9.3.4 均值-偏差模型240
9.4 電池組模型參數辨識244
9.5 實驗設計247
9.5.1 實驗平臺247
9.5.2 測試流程和數據集248
9.6 結果與討論249
9.6.1 不同條件下的對比分析249
9.6.2 計算復雜性的比較分析258
9.7 綜合評價結果259
9.8 本章小結261
參考文獻262
第10章 基于自適應模糊聯邦濾波器的電池組可靠SOC估計265
10.1 引言265
10.2 模型和參數辨識266
10.2.1 CMM建模及參數辨識266
10.2.2 CDM建模及參數辨識268
10.3 電池組SOC估計算法269
10.3.1 電池組融合估計算法269
10.3.2 基于CMM的SOC估計算法275
10.3.3 基于CDM的SOC估計算法277
10.4 實驗和仿真設計277
10.4.1 仿真平臺277
10.4.2 實驗平臺278
10.5 實驗結果279
10.5.1 12個串聯電池組仿真結果279
10.5.2 4個串聯電池組實驗結果283
10.5.3 故障容錯驗證286
10.6 本章小結287
參考文獻288
第11章 基于多時間尺度SOC和容量估計的鋰離子電池組被動均衡策略290
11.1 引言290
11.2 多時間尺度的電池組SOC和容量估計的均衡策略292
11.2.1 整體架構292
11.2.2 MCDM293
11.2.3 多時間尺度電池組SOC和容量估計295
11.2.4 均衡策略300
11.3 仿真驗證303
11.3.1 實驗設計303
11.3.2 電池組SOC和容量估計結果305
11.3.3 均衡性能分析308
11.4 本章小結312
參考文獻313
第12章 基于模糊化熱力學SOC的電池組主動均衡策略315
12.1 引言315
12.2 基于熱力學SOC的均衡策略315
12.2.1 均衡判據的選擇315
12.2.2 均衡目標的制定318
12.3 考慮OCV不一致性的SOC估計誤差319
12.3.1 OCV不一致性分析319
12.3.2 SOC-OCV及SOC估計誤差模型的建立320
12.4 利用模糊控制實現均衡策略321
12.4.1 模糊控制系統的結構321
12.4.2 模糊控制器的設計322
12.4.3 均衡電路的設計324
12.4.4 均衡時間的計算325
12.5 實驗驗證326
12.5.1 均衡實驗平臺326
12.5.2 均衡實驗驗證328
12.6 本章小結332
參考文獻333
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