動(dòng)力電池管理系統(tǒng)核心算法（第2版）

叢書(shū)序
第 2版前言
第 1版前言

第 1章　動(dòng)力電池及其管理概述 ………1

1.1　我國(guó)新能源汽車(chē)的發(fā)展規(guī)劃 ………1
1.2　動(dòng)力電池系統(tǒng)的應(yīng)用要求……… 4
1.2.1　純電動(dòng)汽車(chē)……… 5
1.2.2　混合動(dòng)力汽車(chē)……… 6
1.2.3　插電式混合動(dòng)力汽車(chē)……… 7
1.2.4　相關(guān)研發(fā)指標(biāo)……… 7
1.2.5　全氣候動(dòng)力電池系統(tǒng)應(yīng)用要求……… 8
1.3　動(dòng)力電池……… 8
1.3.1　動(dòng)力電池的發(fā)展背景……… 9
1.3.2　鋰離子動(dòng)力電池的原理與分類(lèi)……… 10
1.3.3　磷酸鐵鋰鋰離子動(dòng)力電池……… 12
1.3.4　三元鋰離子動(dòng)力電池……… 14
1.3.5　其他類(lèi)型的動(dòng)力電池……… 16

1.4　動(dòng)力電池管理系統(tǒng)……… 19
1.4.1　BMS的基本功能……… 19
1.4.2　BMS的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)……… 21
1.4.3　BMS的開(kāi)發(fā)流程……… 24
1.5　本章小結(jié)……… 25

第 2章　動(dòng)力電池測(cè)試……… 26

2.1　動(dòng)力電池測(cè)試平臺(tái)……… 26
2.1.1　充放電性能測(cè)試設(shè)備……… 26
2.1.2　交流充放電設(shè)備……… 27
2.1.3　阻抗特性測(cè)試設(shè)備……… 30
2.1.4　環(huán)境模擬設(shè)備……… 31
2.1.5　加速絕熱量熱儀……… 32
2.1.6　電觸發(fā)加熱測(cè)試平臺(tái)……… 33
2.1.7　惰性氣體手套箱……… 34
2.2　動(dòng)力電池測(cè)試流程……… 35
2.2.1　國(guó)內(nèi)外測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)介紹……… 35
2.2.2　BMS算法開(kāi)發(fā)與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)……… 35
2.2.3　動(dòng)力電池常規(guī)電性能測(cè)試……… 36
2.2.4　交流阻抗測(cè)試……… 42
2.2.5　剩余壽命測(cè)試……… 44
2.3　動(dòng)力電池測(cè)試數(shù)據(jù)……… 47
2.4　動(dòng)力電池實(shí)驗(yàn)特性分析……… 48
2.4.1　動(dòng)力電池的溫度特性……… 48
2.4.2　動(dòng)力電池的性能衰退特性……… 51
2.4.3　動(dòng)力電池的壽命特性……… 53
2.5　本章小結(jié)……… 58

第 3章　動(dòng)力電池建模理論……… 59

3.1　電化學(xué)模型……… 59
3.1.1　模型介紹……… 59
3.1.2　模型構(gòu)建……… 60
3.1.3　參數(shù)辨識(shí)……… 74
3.1.4　算例分析……… 74
3.2　等效電路模型……… 77
3.2.1　模型介紹……… 77
3.2.2　模型構(gòu)建……… 79
3.2.3　參數(shù)辨識(shí)……… 81
3.2.4　算例分析……… 84
3.3　分?jǐn)?shù)階模型……… 89
3.3.1　模型介紹……… 89
3.3.2　模型構(gòu)建……… 91
3.3.3　參數(shù)辨識(shí)……… 92
3.3.4　算例分析……… 93
3.4　多模型融合……… 95
3.4.1　模型融合……… 95
3.4.2　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合方法……… 96
3.4.3　算例分析……… 99
3.5　本章小結(jié)……… 102

第 4章　動(dòng)力電池狀態(tài)估計(jì)……… 104

4.1　動(dòng)力電池 SOC估計(jì)……… 104
4.1.1　SOC估計(jì)方法分類(lèi)……… 104
4.1.2　基于模型的 SOC估計(jì)方法……… 108
4.1.3　基于 EKF算法的 SOC估計(jì)方法……… 112
4.1.4　基于 AEKF算法的 SOC估計(jì)方法……… 115
4.1.5　基于 HIF算法的 SOC估計(jì)方法……… 120
4.1.6　基于集員估計(jì)算法的 SOC估計(jì)方法……… 122
4.2　動(dòng)力電池 SOH估計(jì)……… 126
4.2.1　SOH估計(jì)方法分類(lèi)……… 126
4.2.2　基于 SOC估計(jì)值的可用容量估計(jì)方法……… 131
4.2.3　基于響應(yīng)面的可用容量估計(jì)方法……… 137
4.2.4　基于 ICA/DVA的 SOH估計(jì)方法………141
4.3　動(dòng)力電池 SOC-SOH協(xié)同估計(jì)……… 146
4.3.1　問(wèn)題描述……… 146
4.3.2　基于 MAEKF的協(xié)同估計(jì)方法……… 147
4.3.3　基于 MHIF的協(xié)同估計(jì)方法……… 157
4.4　動(dòng)力電池 SOP預(yù)測(cè)……… 161
4.4.1　持續(xù) SOP預(yù)測(cè)方法……… 161
4.4.2　典型瞬時(shí) SOP預(yù)測(cè)方法……… 164
4.4.3　動(dòng)力電池 SOC與 SOP聯(lián)合估計(jì)方法……… 172
4.4.4　SOP評(píng)價(jià)方法介紹……… 179
4.5　本章小結(jié)……… 181

第 5章　動(dòng)力電池系統(tǒng)管理……… 182
5.1　動(dòng)力電池系統(tǒng)成組分析……… 182
5.1.1　動(dòng)力電池組的“掃帚”現(xiàn)象……… 182
5.1.2　串聯(lián)與并聯(lián)動(dòng)力電池組……… 183
5.1.3　典型混聯(lián)動(dòng)力電池組性能分析……… 185
5.2　動(dòng)力電池組均衡管理……… 190
5.2.1　動(dòng)力電池被動(dòng)均衡拓?fù)洹?190
5.2.2　動(dòng)力電池主動(dòng)均衡拓?fù)洹?191
5.2.3　動(dòng)力電池均衡策略……… 199
5.3　動(dòng)力電池組建模與狀態(tài)估計(jì)……… 201
5.3.1　電池組的不一致性分析……… 201
5.3.2　動(dòng)力電池篩選方法……… 202
5.3.3　動(dòng)力電池組系統(tǒng)建?！?208
5.3.4　基于特征電池單體的動(dòng)力電池組狀態(tài)估計(jì)……… 212
5.3.5　基于差異的動(dòng)力電池組狀態(tài)估計(jì)……… 214
5.4　本章小結(jié)……… 216

第 6章　動(dòng)力電池剩余壽命預(yù)測(cè)……… 217
6.1　剩余壽命預(yù)測(cè)的概述……… 217
6.1.1　問(wèn)題描述……… 217
6.1.2　方法分類(lèi)……… 218
6.1.3　概率分布……… 224
6.2　基于 Box-Cox變換的剩余壽命預(yù)測(cè)……… 225

6.2.1　Box-Cox變換技術(shù)……… 225
6.2.2　應(yīng)用流程……… 226
6.2.3　算例分析……… 228
6.3　基于長(zhǎng)短時(shí)記憶循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的剩余壽命預(yù)測(cè)……… 232
6.3.1　長(zhǎng)短時(shí)記憶循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)……… 233
6.3.2　應(yīng)用流程……… 234
6.3.3　算例分析……… 237
6.4　本章小結(jié)……… 240

第 7章　動(dòng)力電池故障診斷……… 241
7.1　動(dòng)力電池系統(tǒng)故障類(lèi)型……… 241
7.1.1　動(dòng)力電池及部件故障……… 242
7.1.2　傳感器故障……… 245
7.1.3　執(zhí)行器故障……… 246
7.2　故障診斷方法分類(lèi)……… 246
7.2.1　基于電池模型的方法……… 247
7.2.2　基于信號(hào)分析的方法……… 248
7.2.3　基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法……… 248
7.2.4　基于統(tǒng)計(jì)分析的方法……… 249
7.2.5　其他方法……… 249
7.3　動(dòng)力電池系統(tǒng)傳感器故障診斷及故障容錯(cuò)……… 249
7.3.1　基于電池模型的故障檢測(cè)、隔離和辨識(shí)方法……… 250
7.3.2　傳感器故障容錯(cuò)控制及多狀態(tài)估計(jì)校正……… 256
7.3.3　算例分析……… 257
7.4　本章小結(jié)……… 264

第 8章　動(dòng)力電池低溫加熱……… 265
8.1　動(dòng)力電池低溫加熱方法分類(lèi)……… 265
8.1.1　外部加熱法……… 266
8.1.2　內(nèi)部加熱法……… 270
8.2　交流加熱方法……… 273
8.2.1　鋰離子動(dòng)力電池生熱機(jī)理……… 273
8.2.2　交流加熱機(jī)理 ………273
8.2.3　自適應(yīng)梯度加熱方法……… 277
8.2.4　自適應(yīng)梯度加熱實(shí)例……… 281
8.3　復(fù)合加熱方法……… 283
8.3.1　復(fù)合加熱原理……… 284
8.3.2　復(fù)合加熱實(shí)驗(yàn)流程……… 285
8.3.3　復(fù)合加熱實(shí)例……… 286
8.4　本章小結(jié)……… 288

第 9章　動(dòng)力電池優(yōu)化充電……… 289
9.1　恒流和恒壓充電方法……… 289
9.1.1　恒流充電……… 289
9.1.2　恒壓充電……… 290
9.1.3　恒流恒壓充電……… 290
9.1.4　多階恒流充電……… 294
9.1.5　脈沖充電……… 294
9.2　交流充電方法……… 298
9.3　基于模型的優(yōu)化充電方法……… 300
9.3.1　基于等效電路模型的方法……… 300
9.3.2　基于電化學(xué)模型的方法……… 301
9.3.3　應(yīng)用算例 ………302
9.4　快速充電方法……… 307
9.5　本章小結(jié)……… 310

第 10章　算法開(kāi)發(fā)、評(píng)估與測(cè)試……… 311
10.1　算法開(kāi)發(fā)流程……… 311
10.1.1　算法開(kāi)發(fā)的一般流程……… 311
10.1.2　基于模型的“V”開(kāi)發(fā)流程……… 312
10.2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真輔助軟件……… 315
10.2.1　軟件總體框架……… 315
10.2.2　軟件功能……… 315
10.2.3　算例分析……… 318
10.3　快速原型仿真測(cè)試……… 320
10.3.1　系統(tǒng)構(gòu)成……… 320
10.3.2　算法集成……… 322
10.3.3　算例分析……… 324
10.4　硬件在環(huán)算法測(cè)試……… 327
10.4.1　系統(tǒng)構(gòu)成……… 328
10.4.2　算法集成……… 329
10.4.3　測(cè)試評(píng)價(jià)……… 332
10.5　實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證……… 335
10.5.1　轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試……… 335
10.5.2　實(shí)際道路測(cè)試……… 335
10.6　本章小結(jié)……… 337

第 11章　新一代動(dòng)力電池管理系統(tǒng)展望……… 338

11.1　新一代動(dòng)力電池管理系統(tǒng)概述……… 338
11.2　車(chē) -云協(xié)同架構(gòu)……… 339
11.3　新一代動(dòng)力電池管理系統(tǒng)核心技術(shù)……… 341
11.3.1　先進(jìn)傳感器技術(shù)……… 341
11.3.2　動(dòng)力電池系統(tǒng)精細(xì)化熱管理技術(shù)……… 343
11.3.3　電池主動(dòng)管理技術(shù)……… 344
11.3.4　全壽命周期管理技術(shù)……… 345
11.3.5　區(qū)塊鏈技術(shù)……… 346
11.3.6　數(shù)字孿生技術(shù)……… 347
11.4　本章小結(jié)……… 349

參考文獻(xiàn)………350