2015 年, 以電動汽車為主的新能源汽車被確定為“中國制造2025” 十大重點推動領域之一, 并掀起了電動汽車產業化和商業化應用的熱潮。隨著新能源汽車技術的發展和規模化應用, 新型動力電池陸續開發并應用, 同時, 動力電池的安全性問題凸顯, 促進了動力電池熱失控理論和動力電池系統設計技術的深入研究。
本次修訂主要優化了教材結構, 精簡和更新了第1 章、第5 章、第6 章、第12 章等章節的部分內容, 調整了第9 章和第10 章的順序和結構, 在部分章節補充了新技術和新進展, 突出了重點和應用性。主要修訂內容如下:1. 第2 章, 增加了動力電池的相關概念、動力電池放電方法及常見故障;2. 第3 章, 增加了動力電池評價方法;3. 第4 章, 增加了動力電池基本測試評價;4. 第7 章, 增加了三元材料鋰離子電池內容, 并更新了部分內容;5. 第8 章, 增加了一些新型動力電池內容, 如鋁空氣電池等;6. 第9 章即第1 版中的第10 章, 更新了動力電池一致性的部分內容, 增加了動力電池狀態估計的相關理論;7. 第10 章即第1 版中的第9 章, 增加了電池熱失控與熱安全管理、BMS 系統控制策略及可靠性設計等內容;8. 第11 章, 增加了動力電池系統的布置、動力電池系統設計的發展趨勢等內容。
本書由王震坡、孫逢春、劉鵬共同編著, 以劉鵬為主完成了主要內容的補充和修訂。
北京理工大學電動車輛國家工程實驗室的博士生曲昌輝、張文亮、洪吉超, 碩士生朱敬娜、劉旭澤、樊文韜等協助進行了書稿資料的整理, 在此對他們辛勤的工作表示感謝。
由于作者水平所限, 書中若有不妥之處, 懇切希望各位讀者批評指正。
編著者
序
第2 版前言
第1 版前言
第1 章 動力電池及其驅動的
電動車輛 1
1. 1 動力電池及電動車輛發展簡史 1
1. 2 國內外動力電池技術現狀 4
1. 3 動力電池驅動的車輛類型 7
1. 4 動力電池及電動汽車發展趨勢 12
第2 章 動力電池的基本概念 13
2. 1 蓄電池分類 13
2. 2 化學能電能轉換基本原理 14
2. 3 電池的基本構成 14
2. 4 電池及電池組 15
2. 5 電池的基本參數 16
2. 6 充、放電方法 26
2. 7 常見電池故障 31
第3 章 車輛對動力電池的要求 33
3. 1 電動車輛驅動力的主要影響因素 33
3. 2 動力電池的能量和功率需求 34
3. 3 動力電池評價參數 36
3. 4 動力電池評價方法 38
第4 章 動力電池測試 41
4. 1 動力電池基本測試原理與方法 41
4. 2 動力電池基本測試評價 45
4. 3 典型的測試設備 49
第5 章 鉛酸動力電池 53
5. 1 概述 53
5. 2 鉛酸電池的工作原理及結構 53
5. 3 鉛酸電池的板柵合金 55
5. 4 鉛酸電池的電解液 56
5. 5 鉛酸電池的活性物質 57
5. 6 鉛酸電池的隔板 57
5. 7 鉛酸電池的性能 58
5. 8 廢舊鉛酸電池的回收利用 62
第6 章 堿性動力電池 63
6. 1 概述 63
6. 2 鎳鎘電池 63
6. 3 鎳氫電池 64
6. 4 堿性動力電池的應用 71
第7 章 鋰離子動力電池 73
7. 1 概述 73
7. 2 鋰離子動力電池的工作原理 74
7. 3 正極材料 75
7. 4 負極材料 79
7. 5 鋰離子電池的失效機理 80
7. 6 鋰離子動力電池的性能 81
7. 7 鋰離子動力電池的應用 90
第8 章 其他電池 92
8. 1 金屬空氣電池 92
8. 2 鈉硫電池 100
8. 3 鋰硫電池 103
8. 4 Zebra 電池 104
8. 5 飛輪電池 107
8. 6 太陽能電池 108
8. 7 超級電容器 111
8. 8 燃料電池 115
第9 章 動力電池應用理論 121
9. 1 動力電池一致性 121
9. 2 動力電池組使用壽命 134
9. 3 動力電池狀態估計 144
9. 4 溫度場設計方法 155
第10 章 動力電池管理系統 162
10. 1 基本構成和功能 162
10. 2 數據采集方法 163
10. 3 電量管理系統 169
10. 4 均衡管理系統 173
10. 5 熱管理系統 176
10. 6 電池熱失控與熱安全管理 179
10. 7 電安全管理系統 181
10. 8 數據通信系統 183
10. 9 電池組的峰值功率預測 185
10. 10 BMS 控制策略 189
10. 11 BMS 系統可靠性設計 191
第11 章 動力電池系統設計及
使用 194
11. 1 電動車輛能耗經濟性評價參數 194
11. 2 電池系統與整車的匹配方法 196
11. 3 電池包結構與設計 201
11. 4 電池系統的布置 206
11. 5 動力電池系統充電方法 209
11. 6 動力電池的梯次利用與回收 213
11. 7 動力電池系統設計的發展趨勢 214
第12 章 動力電池充電基礎設施 217
12. 1 充電機 217
12. 2 充電站 219
參考文獻 226
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