动力电池管理及维护技术

本书讲述了电动汽车动力电池的发展、参数、测试等基础知识，重点讲解目前应用*广发的锂离子动力电池，同时兼顾镍氢电池、铅酸电池等其他类型动力电池和储能装置。......目录
*章电动汽车动力电池的发展
1.1电动汽车的发展历程
1.1.1蓄电池发展简史
1.1.2电动机发展简史
1.1.3电动汽车的发展历程
1.2动力电池技术及其发展趋势
1.2.1国内外动力电池技术现状
1.2.2动力电池的发展趋势
1.3动力电池驱动的车辆类型
1.3.1厂内车辆
1.3.2娱乐及运动场地车辆
1.3.3残疾人或医疗服务用车
1.3.4机场地面保障车辆
1.3.5电动滑板车、摩托车和自行车
1.3.6电动汽车
复习思考题
第2章动力电池基础知识
2.1电池的工作原理及分类
2.1.1动力电池系统组成
2.1.2电池的能量转换基本原理
2.1.3电池基本构成
2.1.4电池分类
2.2电池的基本参数
2.2.1电压
2.2.2内阻
2.2.3容量
2.2.4能量与能量密度
2.2.5功率与功率密度
2.2.6荷电状态与放电深度
2.2.7放电制度
2.2.8寿命与成本
2.2.9自放电率
2.2.10不一致性
2.3电池典型充电方法
2.3.1电池充电规律
2.3.2常规充电方法
2.3.3快速充电方法
复习思考题
第3章车用动力电池的特征及测试
3.1车辆对动力电池的要求
3.1.1辆驱动分析
3.1.2车用动力电池的特征
3.1.3动力电池评价参数
3.2动力电池基本测试方法
3.2.1测试项目
3.2.2安全测试举例
3.3动力电池的典型测试设备
3.3.1硬件测试设备
3.3.2软件仿真工具
复习思考题
第4章锂离子动力电池
4.1锂离子动力电池概述
4.1.1锂离子电池的发展
4.1.2锂离子电池的优点及分类
4.1.3锂离子电池的工作原理
4.1.4锂离子电池的材料
4.1.5三元锂离子电池
4.2锂离子电池的性能特点
4.2.1锂离子电池的充放电特性
4.2.2锂离子电池的安全特性
4.2.3锂离子电池的热特性
4.3锂离子动力电池的应用
4.3.1锂离子电池的应用类别
4.3.2电动汽车用锂离子电池
复习思考题
第5章其他动力电池及储能装置
5.1铅酸动力电池
5.1.1铅酸电池概况
5.1.2铅酸电池的性能及影响因素
5.1.3铅酸电池的应用
5.2镍氢动力电池
5.2.1与镍镉电池的特性对比
5.2.2镍氢电池的原理与结构
5.2.3镍氢电池的特性
5.2.4镍氢电池的应用
5.3其他电池与储能装置
5.3.1燃料电池
5.3.2锌空气电池
5.3.3太阳能电池
5.3.4超级电容
5.3.5超高速飞轮
复习思考题
第6章动力电池管理系统
6.1电池管理系统概述
6.1.1基本构成和功能
6.1.2数据采集方法
6.2动力电池电量及其均衡管理
6.2.1电量管理系统
6.2.2均衡管理系统
6.3动力电池热管理及安全管理
6.3.1热管理系统
6.3.2安全管理系统
6.4动力电池系统的数据通信
复习思考题
第7章动力电池充电设施
7.1电动汽车的能量补给方式
7.1.1换电模式
7.1.2充电模式
7.2电池充电特性及充电机
7.2.1电池充电特性
7.2.2整车电源系统
7.2.3电池充电机
7.3充电站布局与运行
7.3.1充电站布局
7.3.2充电站运行
复习思考题
第8章动力电池的维护
8.1动力电池系统保养
8.1.1保养制度
8.1.2保养操作
8.2动力电池系统故障分析
8.2.1故障分析方法
8.2.2充电系统常见故障
8.2.3动力电池系统故障
复习思考题
参考文献......*章电动汽车动力电池的发展
伴随环境以及能源短缺问题，以化石燃料为主要能量来源的汽车工业面临着严峻的挑战。用动力电池代替化石燃料发展电动汽车是目前解决这些问题的有效途径。人们习惯上将用动力电池替代或部分替代燃油的包括纯电动汽车、混合动力电动汽车在内的各类电动汽车称为新能源汽车，而将仅采用燃油作为单一能源的汽车称为传统汽车。本章介绍动力电池及辆的发展历程、现状和趋势，并简要介绍动力电池在不同种类辆上的应用。1.1电动汽车的发展历程动力电池是辆的主要能量来源，其技术历经了多次材料体系的变迁。每一次动力电池材料体系的变化都会带来辆的一次发展高潮。*早的铅酸电池技术发展带来了20世纪初*次电动汽车研发和应用高潮，20世纪80年代镍氢电池技术突破带来混合动力电动汽车的产业化，20世纪90年代才出现的锂离子动力电池带来了现在以纯电驱动为主的电动汽车研发和示范应用新纪元。1.1.1蓄电池发展简史1800年，亚历山大·伏特制成了人类历史上*早的电池，后人称之为伏特电池。1830年，威廉姆·斯特金解决了伏特电池的弱电流和极化问题，使电池的使用寿命大大延长。1836年，约翰·丹尼尔进一步改进了伏特电池，后人称之为丹尼尔电池，它是*个可长时间持续供电的蓄电池。1859年，法国科学家普兰特·加斯东发明了一种能够产生较大电流的可重复充电的铅酸电池。1899年WaldmarJungner(沃尔德玛·杨格纳)发明了NiCd电池。1984年波兰的飞利浦(Philips)公司成功研制出LaNi5储氢合金，并制备出MHNi电池。1991年，可充电的锂离子蓄电池问世，实验室制成的*只18650型锂离子电池容量仅为600mA·h。1992年，索尼公司开始大规模生产民用锂离子电池。1995年，日本索尼公司首先研制出100A·h锂离子动力电池并在电动汽车上应用，展示了锂离子电池作为电动汽车用动力电池的优越性能，引起了广泛关注。到目前为止，锂离子动力电池被认为是*有希望的电动汽车用动力蓄电池之一，并在多种电动汽车上推广应用。近年推出的电动汽车产品绝大多数都采用锂离子动力电池，并形成了以钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂为主的电动汽车锂离子动力电池应用体系。如图11所示即为某电动汽车锂离子电池系统。
其他电池如锌空气电池、钠硫电池等，过去的100年中在电动汽车上也有所应用，但由于其电池的特性、价格、制备工艺等问题，均未成为电动汽车应用电池的主流。2003年，以色列BarIlan(巴依兰)大学的D.Aurbach团队研究出极具潜力的充电镁电池，其具有能量密度高、价格低廉、操作安全等优点。作为主要原材料的镁具有资源丰富、价格低廉、无环境污染并且加工处理方便等优点，因而充电镁电池被认为是未来很有发展前景的电池材料。镁空气电池如图12所示。如今新型高能动力电池不断见诸报道，可以想见，随着技术的进步，动力电池必将向高比能量、高比功率、长寿命、低价格、安全可靠的方向发展。
图11电动汽车锂离子电池系统
图12镁空气电池
1.1.2电动机发展简史*个电动机是1740年由苏格兰僧侣安德鲁·戈登创建的简单的静电设备。1821年英国人迈克尔·法拉第发明电动机实验室模型，只要有电流通过线路，线路就会绕着一块*磁铁不停地转动，成为电动机发展的雏形。1827年，匈牙利物理学家安幼思·杰德利克开始尝试用电磁线圈进行实验。杰德利克在解决一些技术问题后，称他的设备为“电磁自转机”。虽然只用于教学目的，但*款杰德利克的设备已包含直流电动机的3个主要组成部分： 定子、转子和换向器。1831年，美国人约瑟夫·亨利改进了法拉第电动机，使用电磁铁代替*磁铁，提高了输出功率，从而向实用电动机发展跨出了重要一步。1834年，德国人莫里茨·赫尔曼·雅可比对亨利的电动机作了重要革新，把水平的电磁铁改为转动的电枢，并加装了换向器，制成了*个电动机样机。1838年，制造出世界上*台实用直流电动机，安装在船上，并试航成功。从此，电动机就完成了从实验室模型到实用电动机的转化。1835年，美国一位铁匠汤马斯·达文波特制作出世界上*台能驱动小电车的应用电动机，并在1837年申请了*。18世纪70年代初期，世界上*早可商品化的电动机由比利时电机工程师ZenobeTheophileGamme(泽诺布·特奥·菲力格玛)发明。1888年，美国发明家尼古拉·特斯拉应用法拉第的电磁感应原理，发明了交流电动机，即感应电动机。1902年，瑞典工程师丹尼尔森利用特斯拉感应电动机的旋转磁场观念，发明了同步电动机。电动机的发明使电驱动车辆成为可能，为电动汽车的发展提供了条件。1.1.3电动汽车的发展历程电池和电动机的发明和不断发展推动了电动汽车的发展。一百多年来，电动汽车的发展经历了发明、发展、繁荣、衰退和复苏5个阶段。1. 电动汽车的发明1839年，苏格兰的罗伯特·安德森(Robert Anderson)给四轮马车装上了电池和电动机，将其成功改造为世界上*辆靠电力驱动的车辆(见图13)。
图13世界*辆电动汽车
1842年他又与托马斯·戴文波特(Thomas Davenport)合作制作电动汽车，该车采用的是不可充电的玻璃封装蓄电池，自此开创了辆发展和应用的历史。这比德国人戈特利布·戴姆勒(Gottlieb Daimler)和卡尔·本茨(Karl Benz)发明的汽油发动机汽车早了数十年。1847年，美国人摩西·法莫制造了*辆以蓄电池为动力、可乘坐两人的电动汽车。......动力电池管理及维护技术是电动汽车的核心技术，是电动汽车产业发展的基础和关键。本书讲述了电动汽车动力电池的发展、参数、测试等基础知识，重点讲解目前应用*广泛的锂离子动力电池，同时兼顾镍氢电池、铅酸电池等其他类型动力电池和储能装置。本书对动力电池管理系统、充电设施及动力电池维护技术也进行了较详细的介绍。本书可作为应用型本科及高职车辆工程、新能源汽车技术、汽车*等相关专业的教材，也可供从事新能源汽车研发、生产和管理等方面的工程技术人员参考。........................

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