軌道交通動力電池系統(tǒng)核心技術(shù)

目 錄

第1 章 新能源軌道交通概述.1

1.1 新能源軌道交通技術(shù)概述. 2

1.2 新能源軌道交通技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀. 3

1.2.1 油-電混合動力. 3

1.2.2 電-電混合動力. 9

1.2.3 燃料電池動力. 13

1.3 新能源軌道交通技術(shù)應(yīng)用. 17

1.3.1 油-電混合動力. 18

1.3.2 電-電混合動力. 18

1.3.3 油-電-電多源混合動力. 22

1.3.4 氫燃料電池混合動力. 22

參考文獻. 23

第2 章 軌道交通車載儲能元件概述.24

2.1 電池基本原理介紹. 24

2.2 鋰離子電池. 26

2.2.1 鋰離子電池的工作原理. 27

2.2.2 鋰離子電池的分類. 29

2.3 超級電容. 38

2.3.1 雙電層電容器. 40

2.3.2 贗電容. 42

2.3.3 鋰離子電容器. 42

2.4 燃料電池. 44

2.4.1 燃料電池的分類. 44

2.4.2 燃料電池的工作原理. 45

2.5 其他儲能元件概述. 46

2.5.1 鋰硫電池. 47

2.5.2 鋰-空氣電池. 48

2.5.3 固態(tài)鋰離子電池. 48

參考文獻. 49

第3 章 鋰離子動力電池建模.52

3.1 鋰離子動力電池建模目的. 52

3.1.1 端電壓建模目的. 52

3.1.2 熱建模目的. 52

3.2 P2D 電化學模型. 52

3.2.1 P2D 電化學模型介紹. 53

3.2.2 P2D 電化學模型的構(gòu)建方法. 54

3.3 等效電路模型. 57

3.3.1 等效電路模型介紹. 57

3.3.2 一階RC 等效電路模型. 58

3.3.3 二階RC 等效電路模型. 59

3.3.4 等效電路模型參數(shù)影響因素. 59

3.4 熱模型. 60

3.4.1 生熱率模型. 60

3.4.2 溫度預測模型. 60

3.5 熱-電耦合模型. 61

參考文獻. 62

第4 章 鋰離子動力電池SOC 和SOP估計.64

4.1 鋰離子動力電池SOC估計. 64

4.1.1 SOC估計方法匯總. 64

4.1.2 基于一階RC等效電路模型和EKF觀測器技術(shù)結(jié)合的SOC估計方法. 66

4.2 鋰離子動力電池SOP 估計. 72

4.2.1 SOP 估計方法匯總. 72

4.2.2 常用靜態(tài)功率譜測試方法. 73

4.2.3 基于一階RC 等效電路模型的SOP 估計方法. 78

參考文獻. 78

第5 章 鋰離子動力電池BMS 設(shè)計.80

5.1 軌道交通BMS功能需求. 80

5.1.1 BMS 對鋰離子電池的重要意義. 81

5.1.2 BMS 的基本功能. 82

5.1.3 軌道交通BMS 的特點. 84

5.2 BMS拓撲及通信. 85

5.2.1 BMS 拓撲架構(gòu). 85

5.2.2 BMS 通信. 87

5.3 BMS的檢測功能. 89

5.3.1 單體電壓檢測. 89

5.3.2 總電壓檢測. 91

5.3.3 總電流檢測. 92

5.3.4 電流電壓檢測的發(fā)展趨勢. 93

5.3.5 溫度檢測. 93

5.4 BMS的控制功能. 94

5.4.1 上下電控制. 95

5.4.2 對充放電的控制. 95

5.4.3 對熱管理系統(tǒng)的控制. 96

5.4.4 分級預警機制. 97

5.5 BMS的均衡管理. 97

5.5.1 均衡策略. 98

5.5.2 均衡電路. 99

5.6 BMS可靠性設(shè)計及發(fā)展趨勢. 101

5.6.1 BMS 可靠性設(shè)計. 101

5.6.2 BMS 發(fā)展趨勢. 103

參考文獻. 103

第6 章 多能源耦合車載儲能系統(tǒng)配置及管理.105

6.1 多能源耦合車載儲能系統(tǒng)應(yīng)用工況提取. 105

6.1.1 工況提取的方法. 105

6.1.2 案例分析. 109

6.2 多能源耦合列車動力系統(tǒng)仿真. 114

6.2.1 EMR概述. 115

6.2.2 物理系統(tǒng)的EMR 描述. 115

6.2.3 控制系統(tǒng)的EMR 模型. 123

6.2.4 案例分析. 129

6.3 多能源耦合車載儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置及能量管理. 134

6.3.1 多能源耦合車載儲能系統(tǒng)能量管理. 134

6.3.2 優(yōu)化配置及能量管理策略方法. 141

6.3.3 優(yōu)化配置及能量管理策略模型. 142

6.3.4 優(yōu)化算法. 144

6.3.5 案例分析. 147

參考文獻. 150

第7 章 鋰離子動力電池數(shù)據(jù)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析.153

7.1 電池數(shù)據(jù)分析的目標和作用. 153

7.1.1 電池數(shù)據(jù)分析的目標. 153

7.1.2 電池數(shù)據(jù)分析的作用. 154

7.2 數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架. 156

7.3 電池數(shù)據(jù)分析應(yīng)用案例. 160

7.3.1 快速容量差異辨識方法（一致性分析）. 160

7.3.2 基于歷史數(shù)據(jù)的電池容量評估和預測（容量估計）. 168

7.3.3 基于離群點檢測的異常電池診斷（安全預警）. 177

參考文獻. 179

第8 章 車載儲能系統(tǒng)測試與評價技術(shù).181

8.1 車載儲能系統(tǒng)測評方法. 181

8.1.1 測評標準的體系架構(gòu). 182

8.1.2 測評標準的關(guān)鍵指標. 185

8.1.3 測評標準的重點問題. 187

8.2 車載儲能系統(tǒng)鋰離子電池單體/模塊電池測試. 188

8.2.1 標準試驗. 190

8.2.2 安全試驗. 191

8.2.3 工況驗證試驗. 192

8.3 車載儲能系統(tǒng)鋰離子電池包和系統(tǒng)測試. 196

8.3.1 標準試驗. 197

8.3.2 安全試驗. 199

8.3.3 工況驗證試驗. 200

8.3.4 主要試驗設(shè)備. 203

8.4 車載儲能系統(tǒng)管理系統(tǒng)測試. 209

8.4.1 狀態(tài)參數(shù)測量精度測試. 209

8.4.2 絕緣性能測試. 210

8.4.3 環(huán)境適應(yīng)性測試. 211

8.4.4 狀態(tài)估算測試. 214

8.4.5 均衡測試. 217

8.4.6 阻燃測試. 218

8.5 車載儲能鋰離子電池系統(tǒng)評估. 218

8.5.1 能量評估. 219

8.5.2 功率評估. 223

8.5.3 工況壽命評估. 224

參考文獻. 225