電動汽車智能電池管理系統技術

前言

第1章 再議汽車BMS的開發流程
1.1電動汽車BMS開發的一般流程
1.2電池建模在BMS開發過程中的核心地位

第2章 動力電池測試
2.1動力電池特性測試
2.1.1測試安排
2.1.2LiFePO4電池特性測試結果
2.1.3Li（NiCoMn）O2三元電池特性測試結果
2.1.4兩類動力電池特性對比
2.1.5動力電池的電壓回彈特性
2.2動力電池劣化測試
2.2.1動力電池劣化過程中的容量變化規律
2.2.2動力電池劣化過程中的內阻譜變化規律
2.2.3存儲條件對動力電池劣化的影響

第3章 動力電池全生命週期資訊化與智慧診斷
3.1動力電池全生命週期資訊化
3.1.1動力電池的資料類型及體量測算
3.1.2動力電池的資料傳輸方式
3.1.3動力電池資料的分級管理
3.2動力電池的智慧診斷問題
3.2.1動力電池劣化診斷指標
3.2.2動力電池離線劣化診斷
3.2.3動力電池線上劣化診斷
3.2.4動力電池的故障分析
3.2.5基於移動用戶端的動力電池檢測系統
3.3退役電池的梯次利用
3.3.1動力電池梯次利用相關標準與政策
3.3.2動力電池梯次利用的基本流程
3.3.3退役電池分選指標研究

第4章 電動汽車SoC估算問題的深入討論
4.1對SoC概念的理解及存在的分歧
4.1.1對SoC理解存在分歧93
4.1.2SoC與SoP、SoE的區別與聯繫
4.2模型參數化及其線上識別
4.2.1動力電池的等效電路模型
4.2.2模型參數的離線擴展方法
4.2.3模型參數的線上識別方法
4.3基於分數階理論的電池建模與SoC估算
4.3.1鋰離子動力電池分數階建模
4.3.2基於分數階無跡卡爾曼濾波的SoC估算
4.3.3基於雙卡爾曼濾波的模型階次與SoC聯合估算
4.3.4實驗與結果分析

第5章 均衡控制策略的研究
5.1均衡控制策略與均衡拓撲結構的關係
5.2均衡控制策略的制訂
5.2.1實施均衡的時機
5.2.2均衡所依據的變數
5.3兩種非耗散型的均衡控制策略
5.3.1兩種非耗散型均衡拓撲結構
5.3.2分級均衡控制策略
5.3.3鉛酸電池中轉均衡控制策略
5.4均衡控制策略的評價與對比
5.4.1均衡控制策略的評價指標
5.4.2均衡控制策略流程對比
5.4.3均衡時間對比
5.4.4均衡能量消耗對比
5.4.5均衡對電池壽命影響對比
5.4.6容量利用率對比
5.4.7優化案例分析

第6章 小結與展望

參考文獻
 

感謝國內外同行們對筆者所在的中山大學研究團隊的支持和厚愛，在過去的5年內，團隊與國內多家整車廠、電池廠、電池管理系統生產企業有著深入的合作和交流。然而，最近在國內調研的時候，筆者不斷思考一個問題：電動汽車未來5年的研發目標應該怎麼表達？例如，在規劃電池系統的研究目標的時候，如果我們還是在能量密度、價格、安全性、壽命上面提指標，這會受到一些行外人士的質疑，說：“10年前你們就在提這些關鍵字，為什麼今天還在提同樣的關鍵字？”

直到某一天，筆者正在跑長跑，在途中過完“極點”的時候，突然有一種很強烈的感覺：目前電動汽車技術發展正處於一個很類似的“途中跑”階段。一方面，如果我們回望起點，會發現電動汽車技術取得了較大的發展，“三電”等核心技術取得了很大的進步；另一方面，就電動汽車的整體而言，離目標點還比較遠，電池的能量密度不高，價格貴，壽命短，充電過程還不如燃油汽車加油過程便捷。隨著電動汽車產業的逐步發展，相關的技術逐步提升，一群從事電化學技術、電池生產技術、電池成組技術研究的研發人員，通過每年的努力，使得電動汽車電池系統的技術水準得到了很大的提升。“途中跑”，是需要堅持的，需要對最後到達終點具有信心，也需要穩穩地邁出當前腳下的每一步。

與其他電動汽車核心零部件技術一樣，電池管理系統的技術在過去5年裡也取得了很大的發展。作為“途中跑”的狀態，《電動汽車智慧電池管理系統技術》聚焦於電池管理系統的智慧化技術。“智慧化”突出以下幾個特色：第一，一般意義的軟硬體技術突出的是“功能”，而智慧技術突出的是“策略”；第二，智慧技術突出“自我調整”，因此本書談到了在SoC估算的時候，電池模型的參數是動態可變的，不僅要管好新電池，還可以對電池當前的健康狀態進行診斷、預測剩餘壽命等；第三，智慧診斷、智慧參數識別往往離不開大資料，因此本書也探討了電池的測試以及資料管理等問題。

《電動汽車智慧電池管理系統技術》在撰寫、成稿的過程中，筆者的研究生陳維傑、範玉千、陸泳施、許俊斌、韋旺、梁永賢、張升侃、陳鶴等，都貢獻了不少的時間和精力，在此對他們表示衷心的感謝。

作者
2019年6月于康樂園