锂离子电池管理系统

本书内容包括锂离子电池原理、大规模系统、电池管理系统功能与模型、电池管理系统相关算法、故障检测、软硬件实现等共24章，既介绍了锂离子电池的原理，也重点介绍了大规模锂离子系统的许多模拟和建模技术，用于完成电池管理系统所需的许多复杂软件任务，如计算充电状态、电池容量、模型参数和功率限制，同时讨论了可用于开发实际系统的合适的实现方法。
本书的目的是提供锂离子电池领域的基本知识，以期为对该领域有兴趣的技术人员、研究工作者、工程师、学生和其他人员提供广泛的参考。

总计发表(含在线)学术论文90余篇，其中在权威SCI 期刊上发表论文40 余篇（以/通信作者身份发表SCI 检索论文34篇）。参编“国家十三五重点出版物”教材《新能源发电与控制-第三版》。申请/授权中国发明专利8/5项。研究成果获中国商业联合会科技进步一等奖（排名第三）、中国轻工联合会科技进步二等奖一项（排名第二）、无锡市自然科学优秀论文一等奖一次。获江苏省双创人才计划支持和江苏省优秀博士论文等荣誉。申请人作为项目负责人主持各类和企业横向课题10余项。

目录
译者序
第1章引言
1.1电池管理系统及应用
1.2技术现状
1.3面临的挑战
第2章锂离子电池原理
2.1电池运行
2.2电池结构
2.3电池化学
2.4安全性
2.5寿命
2.6性能
2.7集成
第3章大规模系统
3.1定义
3.2辅助设备
3.3负荷交互
3.4变化与差异
3.5应用参数
第4章系统描述
4.1典型输入
4.2典型输出
4.3典型功能
4.4总结
第5章结构
5.1单片式
5.2分布式
5.3半分布式
5.4连接方式
5.5额外的可扩展性
5.6电池组架构
5.7电源
5.8控制电源
5.9计算架构
第6章测量
6.1电池电压测量
6.2电流测量
6.2.1电流传感器
6.2.2电流感测
6.3电流和电压同步
6.4温度测量
6.5测量不确定度和电池管理系统性能
6.6互锁状态
目录锂离子电池管理系统第7章控制
7.1接触器控制
7.2软起动或预充电电路
7.3控制拓扑
7.4接触器分闸瞬态
7.5颤动检测
7.6节能器
7.7接触器拓扑
7.8接触器故障检测
第8章电池管理系统功能
8.1充电策略
8.1.1恒流/恒压充电方法
8.1.2目标电压充电方法
8.1.3恒流充电方法
8.2热管理
8.3运行模式
第9章高压电子的基本原理
9.1高压直流故障
9.2高压电子安全性
9.3导电性负极细丝
9.4浮动测量
9.4.1Y型电容
9.5高压绝缘
9.6绝缘设备静电抑制
9.7绝缘检测
第10章通信
10.1概念
10.2网络技术
10.2.1I2C/SPI
10.2.2RS-232 和 RS-485
10.2.3局域互联网
10.2.4CAN
10.2.5Ethernet和TCP/IP
10.2.6Modbus
10.2.7FlexRay
10.3网络设计
第11章电池模型
11.1概述
11.2戴维南等效电路
11.3滞后现象
11.4库仑效率
11.5非线性元件
11.6自放电模型
11.7电池物理模型
11.7.1Doyle-Fuller-Newman模型
11.7.2单粒子模型
11.8电池模型的状态空间表示
参考文献
第12章参数识别
12.1蛮力方法
12.2在线参数识别
12.3SOC/OCV 特征
12.4卡尔曼滤波
12.5递归小二乘法
12.6电化学阻抗谱
第13章限制算法
13.1用途
13.2目标
13.3限制策略
13.4确定安全操作区域
13.5温度
13.6SOC/DOD
13.7电池电压
13.8故障
13.9一阶预测功率限制
13.10极化依赖极限
13.11限制违规检测
13.12多串联电池组并行的限制
第14章平衡充电
14.1平衡策略
14.2平衡优化
14.3电荷转移平衡
14.3.1快速电容
14.3.2感应电荷转移平衡
14.3.3变压器电荷平衡
14.4耗散平衡
14.5平衡故障
第15章荷电状态估测算法
15.1概述
15.2技术
15.3定义
15.4库仑计数
15.5SOC的校正
15.6OCV的测量
15.7温度补偿
15.8卡尔曼滤波
15.9其他观察方法
参考文献
第16章健康状态估测算法
16.1健康状态
16.2故障机制
16.3预测性SOH模型
16.4阻抗检测
16.4.1被动法
16.4.2主动法
16.5容量估算
16.6自放电检测
16.7参数估算
16.8双回路系统
16.9剩余使用寿命估算
16.10粒子滤波器
参考文献
第17章故障检测
17.1概述
17.2故障检测
17.2.1过度充电/过度放电
17.2.2过温
17.2.3过载电流
17.2.4电池失衡/过度自放电
17.2.5内部短路检测
17.2.6锂电镀层检测
17.2.7通风检测
17.2.8过度容量减损
17.3应对策略
参考文献
第18章硬件实现
18.1包装和产品研发
18.2电池管理系统的集成电路选择
18.3构件选型
18.3.1微处理器
18.3.2其他构件
18.4电路设计
18.5布局
18.6EMC
18.7电源架构
18.8制造
第19章软件实现
19.1安全关键软件
19.2设计目标
19.3安全关键软件的分析
19.4验证
19.5模型实现
19.6平衡
19.7温度对SOC估算的影响
第20章安全
20.1功能安全
20.2危害分析
20.3安全目标
20.4安全概念和策略
20.5安全参考设计
第21章数据收集
21.1使用寿命数据收集
第22章鲁棒性与稳定性
22.1故障模式分析
22.2环境耐久性
22.3滥用情况
22.4可靠性工程
第23章案例
23.1工程系统开发
23.2行业标准
23.3质量
第24章未来发展
24.1子模块建模
24.2自适应算法
24.3高级安全性
24.4系统集成

译者序
近年来，在世界各国政府的大力支持下，以锂离子电池为首的电化学电池技术受电力储能、电动汽车等新型应用需求的带动，市场规模以可观的增长率逐步提高，现代电池管理系统受到越来越多领域的关注。现代电池管理系统部件为几乎每个应用领域提供了高可靠性和高质量的电子控制系统。因此，电池系统有望成为一种安全可靠的能源，通过现代电池单体和化学技术提供高性能的表现。
本书全面详细地介绍了锂离子电池领域的发展状况和技术发展。本书中的方法、设计和技术旨在实现以合理的成本提供可接受性能的系统。通常，降低电路、模型和算法的复杂性是实现实际成本目标所必需的，书中概述了这些权衡的有效方法。用于测量和计算隐性电池参数(如充电状态)的预测算法的发展也取得了相当大的进步。现代电池管理系统结合了从基本物理和电池性能测试的机理模型发展而来的电池模型，该模型可以在电池工作时通过动态测量模型参数进行更新，这不仅确保模型保持正确，而且可以监控电池随时间的老化，同时可以测量电池的健康状况，并在适当的情况下采取行动。
本书引言介绍了电池管理系统及应用、技术现状和面临的挑战；锂离子电池原理，讲述了电池运行、电池结构和电池化学；大规模系统的定义，讲述了辅助设备、负荷交互、变化与差异及应用参数；系统描述、结构和测量；并对有关系统控制的各方面、电池管理系统功能方面、高压电子的基本原理、通信、电池模型、参数识别、限制算法、平衡充电、荷电状态估测算法、健康状态估测算法、故障检测、硬件实现、软件实现等都进行了描述和介绍。
本书将重点介绍常见的技术，并讨论可用于开发实际系统的合适的实现方法。与其他电池相比，锂离子电池在计算电池充电状态时面临着独特的挑战，这需要更复杂的方法，而大规模锂离子系统应用需要比以往电池供电应用更高的精度。在科学文献中已经提出了许多模拟和建模技术，用于完成电池管理系统所需的许多复杂软件任务，如计算充电状态、电池容量、模型参数和功率限制。控制理论和状态估计的许多概念已被用于确定电池参数。
本书适合想要了解和研究电池相关技术的读者，电气专业领域的教师、研究生以及相关工作人员。
许多人都对本书做出了很大的贡献，感谢机械工业出版社为本书的出版提供指导，感谢所有人的支持！