新能源技术与电源管理

讲解新能源测控与电源管理的关键技术，内容系统详尽，为电池管理系统的设计和应用提供了技术参考。
讲解清晰、内容系统、实例丰富，极具实用性。 

本书是一部关于动力锂离子电池应用中的状态监测、能量控制调节与安全管理技术的书籍。全书以动力锂离子电池管理系统应用理论和设计方法为基础，主要讲述了新能源测控与电源管理的关键技术，为动力锂离子电池管理系统的设计和应用提供了技术参考。
全书共10章，主要包括锂离子电池与管理系统概述、BMS参数测量与控制策略、锂离子电池的状态测定与评价、锂离子电池的等效建模及其参数辨识、锂离子电池SOC估算方法、锂离子电池SOC估算设计实例、电池组的均衡控制管理、BMS中的CAN通信技术、BMS集成电路与设计实例、锂离子电池性能测试与BMS故障诊断。
本书针对动力锂离子电池应用的技术要求，以BMS的研发、应用与电源管理为出发点编著而成，特色鲜明、讲解清晰、内容系统、实例丰富，既可作为高等院校控制科学与控制、自动化、电气工程等相关专业的教材，又可作为新能源测控技术应用与研究人员的参考用书。

出版说明
“电气工程新技术丛书”编委会
前言
第1章锂离子电池与管理系统概述
1.1锂离子电池简介
1.1.1特点与优势
1.1.2基本类型
1.1.3工作原理
1.1.4命名规则
1.2锂离子电池的基本参数
1.2.1电压
1.2.2容量
1.2.3内阻
1.2.4能量
1.2.5能量密度
1.2.6功率与功率密度
1.3锂离子电池的状态参数
1.3.1荷电状态
1.3.2温度性能
1.3.3放电性能
1.3.4使用寿命
1.4电池管理系统
1.4.1定义
1.4.2功能
1.4.3集成芯片
1.5单体间一致性与改进措施
1.5.1一致性差异来源
1.5.2一致性差异体现
1.5.3一致性差异的改善方法
1.6电池管理系统的分类
1.6.1按功能分类
1.6.2按技术分类
1.6.3按拓扑结构分类
第2章BMS参数测量与控制策略
2.1电池关键参数的测量
2.1.1电压
2.1.2温度
2.1.3电流
2.2锂离子电池安全保护
2.2.1基础安全保护措施
2.2.2锂离子电池安全
2.2.3电池管理单元
2.2.4永久性失效保护
2.2.5BMS设计规范
2.2.6锂电芯的品质保障
2.2.7提高电池安全性
2.3锂离子电池组的热管理
2.3.1热管理的必要性
2.3.2风冷
2.3.3液冷
2.3.4相变冷却
2.3.5热管冷却
2.4常规充电管理
2.4.1恒流充电法
2.4.2恒压充电法
2.4.3阶段充电法
2.4.4充电器设计
2.5快速充电管理
2.5.1脉冲式充电法
2.5.2变电流间歇充电法
2.5.3变电压间歇充电法
2.5.4充电过程保护
第3章锂离子电池的状态测定与
评价
3.1锂离子电池的容量与内阻测定
3.1.1容量测定
3.1.2内阻分析
3.1.3内阻测定
3.2电池健康状态评价
3.2.1健康状态的定义
3.2.2容量衰减的影响因素
3.2.3健康状态的评价方法
第4章锂离子电池的等效建模及其
参数辨识
4.1电池模型概述
4.2常用等效模型
4.2.1电化学模型
4.2.2内阻模型
4.2.3电池Thevenin模型
4.2.4电池PNGV模型
4.2.5电池RC等效模型
4.2.6二阶等效模型
4.3电池成组等效建模
4.3.1复合等效模型构建
4.3.2状态空间数学描述
4.4模型参数辨识
4.4.1参数辨识的实验设计
4.4.2开路电压的参数辨识
4.4.3欧姆内阻的数学描述
4.4.4充放电内阻
4.4.5自放电效应的表征
4.4.6等效RC参数辨识
第5章锂离子电池SOC估算方法
5.1荷电状态估算
5.1.1荷电状态
5.1.2放电深度和容量
5.1.3SOC估算的数学描述
5.1.4估算效果的评价方法
5.2传统的SOC估算方法
5.2.1开路电压法
5.2.2安时积分法
5.3基于KF的新型SOC估算方法
5.3.1卡尔曼滤波法
5.3.2扩展卡尔曼滤波法
5.3.3无迹卡尔曼滤波法
5.3.4双卡尔曼滤波法
5.3.5自适应卡尔曼滤波法
5.3.6二次方根无迹卡尔曼滤波法
5.4其他的新型SOC估算方法
5.4.1支持向量机
5.4.2粒子滤波法
5.4.3神经网络法
5.4.4基于优势互补的算法融合
第6章锂离子电池SOC估算
设计实例
6.1基于二分法的静态SOC估算
6.1.1静态SOC估算问题分析
6.1.2二分法的迭代计算过程
6.1.3BMS中的实现流程
6.2基于无迹卡尔曼的动态SOC
估算
6.2.1非线性迭代计算
6.2.2无迹变换
6.2.3基于UKF的迭代运算
6.2.4估算方法的改进策略
6.2.5估算模型的模块化设计
第7章电池组的均衡控制管理
7.1均衡调节的意义
7.2电池组的均衡管理分类
7.2.1均衡电路拓扑结构
7.2.2被动均衡电路
7.2.3主动均衡电路
7.3均衡能量转移策略
7.3.1单体均衡
7.3.2成组均衡
第8章BMS中的CAN通信技术
8.1CAN通信技术概述
8.1.1发展历程
8.1.2技术特点
8.1.3应用趋势
8.2国内外研究现状
8.2.1国内应用
8.2.2国外应用
8.3技术分析
8.3.1基本概念
8.3.2CAN总线的特点
8.3.3分层结构及功能
8.3.4调度算法
第9章BMS集成电路与设计实例
9.1基于MPS430的BMS设计
9.2基于STM32的BMS设计
9.3基于ISL78600的BMS设计
9.4基于AD7280A的BMS
设计
9.5基于LTC6804的BMS设计
第10章锂离子电池性能测试与BMS
故障诊断
10.1单体电池的性能测试
10.2成组电池的性能测试
10.2.1标准充放电测试
10.2.2不同倍率充放电测试
10.2.3循环充放电测试
10.3BMS性能测试
10.4BMS故障排除
10.4.1故障原因及其分析
10.4.2故障解决方法
参考文献

能源和环保问题日益受到国内外各界人士的关注，新能源汽车已经成为汽车工业的重要发展方向。进入21世纪以来，全球范围内掀起了新能源汽车的研发热潮。虽然各国发展新能源汽车的技术路线各不相同，但动力电池作为新能源汽车的关键部件和关键技术，一直受到重视。
近年来，动力电池技术飞速发展并逐步成熟，锂离子电池已经成为新能源汽车用动力电池的主体。在锂离子电池组储能和供能过程中，电池管理系统（Battery Management System，BMS）对其工作状态进行监测和能量管理。由于锂离子电池组工作对象安全性要求高、工况复杂，应用中的能量控制管理和SOC估算成为研究热点。
在动力电池技术飞速发展的同时，编著者通过长期的研究发现，单体电池技术的进步并不代表成组应用的动力电池组整体寿命的提高，串并联后的电池组性能并非单体电池性能的线性叠加。一致性控制、成组技术、充电技术、电池监控和管理、热管理控制、状态估算、均衡技术和性能测试技术等逐步成为新能源汽车用动力电池应用技术的关键和核心。
在总结多年从事动力锂离子电池管理系统开发所形成的电池成组应用理论、经验和设计方法的基础上，编著者从新能源测控与电源管理的角度，结合新能源汽车等对动力锂离子电池的技术要求，以锂离子电池应用与电源管理为出发点，编著本书。希望通过对新能源测控与电源管理的理解和经验的总结，能够对动力锂离子电池管理系统的设计、匹配和应用提供一些技术方面的参考，为我国新能源技术应用事业的发展做些贡献。
全书共10章。其中，第1章为锂离子电池与管理系统概述，使读者可以对锂离子电池以及电池管理系统有一个全面的认识，为后续锂离子电池的相关学习打下基础。第2章主要介绍了BMS参数测量与控制策略。第3章主要介绍了锂离子电池的状态测定与评价，即锂离子电池的容量、内阻测定与电池健康状态评价。第4章主要介绍了锂离子电池的等效建模及其参数辨识。第5章和第6章主要介绍了锂离子电池SOC估算方法和SOC估算设计实例。第7章主要介绍了电池组的均衡控制管理。第8章主要介绍了BMS中的CAN通信技术。第9章主要介绍了BMS集成电路与设计实例。第10章主要介绍了锂离子电池性能测试与BMS故障诊断。
本书由西南科技大学新能源测控研究团队执笔完成，研究团队一直聚焦新能源检测与控制领域，在教学、科研方面具有丰富的经验和产学研密切结合的优良传统。团队根据自身的成果和参阅的相关资料编著本书。王顺利老师构建了整体框架并执笔完成第1章、第5章和第6章，于春梅教授主导编写第2章和第3章，李小霞教授主导编写第4章，毕效辉教授主导编写第7章和第8章，邹传云教授主导编写第9章，靳玉红老师主导编写第10章。其他参与编著的有范永存、乔静、胥海伦、李永桥、张晓琴、熊莉英、颜伟、王建伟、张春峰、潘小琴、张良、陈蕾、张丽、王瑶、周长松、李进等。全书由王顺利老师统一补充、修改和定稿。中国科技大学的陈宗海教授审阅了全稿。电子科技大学的唐武教授为本书提出了丰富的参考资料。重庆大学的柴毅教授对本书的出版提出了大量建设性的意见。研究团队的学生参与了书稿资料的整理，主要有康财、王露、谢非、蒋聪、时浩添、王晨懿、张校伟、谢滟馨、刘小菡、熊鑫、梁雪晴、舒欢、苏杰、周义枞、张爵儒、刘峻杉、郑双林、邓雪、傅鹏有、安晨旭、赵情缘、陈一鑫、张秋月、宋媚琳等人，在此对他们的辛勤工作表示感谢。
本书得到了绵阳市产品质量监督检验所（国家电器安全质量监督检验中心）、德阳市产品质量监督检验所、唐山奇点科技有限公司、四川华泰电气股份有限公司、深圳市亚科源科技有限公司、东莞市贝尔实验设备有限公司、深圳市新威新能源技术有限公司、正旭光伏能源科技有限公司等单位科技人员的帮助和支持，在此也一并感谢。
新能源测控与电源管理涉及面广，受编著者水平所限，在书稿的组织和编写过程中难免有不当之处，敬请各位读者批评指正。编著者E_mail：wangshunli@swusteducn。相关资料下载网址：http://wwwjcyjscom，http://jcyjsswustedulabcn。希望以本书为交流的平台，与各位读者建立联系，促进新能源测控与电源管理技术的进步。