目錄Contents
第1章 電動汽車動力電池系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展綜述 1
1.1 電動汽車發(fā)展史 2
1.1.1 電動汽車的第一個黃金時代 2
1.1.2 電動汽車的第二個黃金時代 2
1.1.3 電動汽車的第三個黃金時代 4
1.2 電動汽車Pack產(chǎn)品分類 5
1.2.1 動力儲能電池的分類 6
1.2.2 動力電池系統(tǒng)的功能分類 10
1.2.3 動力電池系統(tǒng)在整車的安裝位置 19
1.3 電動汽車Pack的關(guān)鍵技術(shù) 23
1.3.1 系統(tǒng)集成技術(shù) 24
1.3.2 電芯設(shè)計及選型 25
1.3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù) 27
1.3.4 電池包電子電氣設(shè)計 28
1.3.5 電池包熱設(shè)計 29
1.3.6 電池包安全設(shè)計 30
1.3.7 電池包仿真分析技術(shù) 32
1.3.8 電池包工藝設(shè)計 32
1.4 我國電動汽車Pack技術(shù)發(fā)展趨勢 33
1.4.1 我國新能源汽車的發(fā)展階段 33
1.4.2 我國政府制定的2020年關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo) 34
1.4.3 技術(shù)挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢 35
參考文獻 38
第2章 動力電池系統(tǒng)總體方案設(shè)計 41
2.1 動力電池系統(tǒng)總體方案設(shè)計概述 42
2.1.1 動力電池系統(tǒng)總體方案設(shè)計流程 42
2.1.2 動力電池系統(tǒng)的總體需求分析 43
2.1.3 動力電池系統(tǒng)的基本性能參數(shù) 47
2.1.4 動力電池系統(tǒng)產(chǎn)品參數(shù)匹配性分析 48
2.2 單體電池的選型與設(shè)計 51
2.2.1 單體電池的選型與設(shè)計概述 51
2.2.2 單體電池的選型依據(jù) 51
2.2.3 單體電池容量選型設(shè)計 52
2.2.4 單體電池選型和容量設(shè)計示例 53
2.3 機械結(jié)構(gòu)概念設(shè)計 57
2.3.1 機械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計概述 57
2.3.2 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 58
2.3.3 電池包在整車上的布置 62
2.3.4 電池包總體布置方案設(shè)計 67
2.3.5 電池箱體和電池模組概念方案設(shè)計 69
2.4 電池管理系統(tǒng)概念設(shè)計 71
2.4.1 電池管理系統(tǒng)設(shè)計概述 71
2.4.2 電池管理系統(tǒng)基本功能 71
2.4.3 電池管理系統(tǒng)設(shè)計要求 72
2.4.4 電池管理系統(tǒng)概念設(shè)計方案 76
2.5 高壓電氣系統(tǒng)設(shè)計 77
2.5.1 高壓電氣系統(tǒng)設(shè)計概述 77
2.5.2 高壓電氣系統(tǒng)設(shè)計要求 78
2.5.3 高壓電氣系統(tǒng)概念設(shè)計方案 81
2.6 熱管理系統(tǒng)設(shè)計 84
2.6.1 鋰離子動力電池的溫度特性 84
2.6.2 熱管理系統(tǒng)設(shè)計概述 85
2.6.3 熱管理系統(tǒng)基本功能 86
2.6.4 熱管理系統(tǒng)設(shè)計要求 86
2.6.5 熱管理系統(tǒng)概念設(shè)計方案 86
參考文獻 90
第3章 動力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與電連接設(shè)計 93
3.1 電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計概述 94
3.2 模組結(jié)構(gòu)設(shè)計 95
3.2.1 需求邊界 95
3.2.2 模組的固定與連接 98
3.2.3 模組電連接設(shè)計 103
3.2.4 模組安全設(shè)計 107
3.2.5 模組尺寸標(biāo)準(zhǔn)化 108
3.3 電箱結(jié)構(gòu)設(shè)計 109
3.3.1 需求邊界 110
3.3.2 整體排布設(shè)計 110
3.3.3 詳細設(shè)計 112
3.3.4 電連接設(shè)計 116
3.3.5 電箱安全設(shè)計 119
3.4 高壓箱結(jié)構(gòu)設(shè)計 123
3.5 輕量化設(shè)計 125
3.5.1 新的成組方式 126
3.5.2 新型材料的應(yīng)用 128
3.5.3 極限設(shè)計 129
3.6 IP防護設(shè)計 131
3.6.1 接觸防護 131
3.6.2 防水防塵 132
參考文獻 138
第4章 動力電池管理系統(tǒng)（BMS）設(shè)計 139
4.1 BMS的功能及其重要性 140
4.1.1 BMS的角色定位 140
4.1.2 BMS的主要功能 141
4.2 BMS的硬件開發(fā)要點 146
4.2.1 拓撲結(jié)構(gòu)的選擇 146
4.2.2 電壓、電流、溫度采集電路的設(shè)計要點 150
4.2.3 BMS中兩個關(guān)鍵硬件模塊的設(shè)計 154
4.2.4 BMS的抗干擾設(shè)計 158
4.2.5 面向提高可靠性的冗余設(shè)計 161
4.3 BMS的軟件開發(fā)要點 162
4.3.1 SOC相關(guān)的概念 162
4.3.2 電池荷電狀態(tài)（SOC）估算 164
4.3.3 電池健康狀態(tài)（SOH）評估 167
4.3.4 SOF的估算 170
4.4 BMS的測試與驗證 172
4.4.1 一些值得討論的問題 172
4.4.2 在產(chǎn)品設(shè)計、制造的不同階段對BMS 的驗證 173
4.4.3 用于BMS驗證的電池模擬器 174
參考文獻 177
第5章 動力電池系統(tǒng)熱管理設(shè)計 179
5.1 熱管理系統(tǒng)設(shè)計概述 180
5.1.1 熱管理系統(tǒng)的“V”模型開發(fā)模式 180
5.1.2 仿真分析的應(yīng)用 182
5.1.3 實驗驗證 189
5.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計 190
5.2.1 冷卻方式的選擇 191
5.2.2 自然冷卻系統(tǒng) 191
5.2.3 強制風(fēng)冷系統(tǒng) 193
5.2.4 液冷系統(tǒng) 197
5.2.5 直冷系統(tǒng) 212
5.3 加熱系統(tǒng)設(shè)計 214
5.3.1 設(shè)計需求 214
5.3.2 電加熱膜設(shè)計 216
5.3.3 PTC加熱設(shè)計 218
5.3.4 液熱設(shè)計 220
5.4 保溫系統(tǒng)設(shè)計 222
5.4.1 保溫設(shè)計概述 222
5.4.2 模組保溫設(shè)計 222
5.4.3 箱體保溫設(shè)計 223
5.5 熱管的應(yīng)用 224
5.5.1 熱管簡介 224
5.5.2 熱管在熱管理系統(tǒng)中的應(yīng)用 225
5.5.3 熱管應(yīng)用注意事項 225
參考文獻 226
第6章 動力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仿真分析 227
6.1 電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 228
6.1.1 結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化 228
6.1.2 電池殼體結(jié)構(gòu)形貌優(yōu)化 230
6.1.3 其他優(yōu)化方法簡介 231
6.2 動力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強度仿真 232
6.2.1 彈性變形體的基本假設(shè) 232
6.2.2 應(yīng)力應(yīng)變基本概念及關(guān)系 232
6.2.3 材料模型 235
6.2.4 沖擊分析 236
6.2.5 擠壓仿真分析 240
6.3 動力電池系統(tǒng)振動疲勞仿真 242
6.3.1 疲勞理論介紹 242
6.3.2 基于極限拉伸強度的S-N曲線估算 245
6.3.3 結(jié)構(gòu)振動疲勞壽命估算 250
6.3.4 隨機振動案例解析 255
6.4 制造工藝仿真 259
6.4.1 沖壓成型仿真 260
6.4.2 超聲波焊接仿真 262
6.4.3 攪拌摩擦焊接 263
6.4.4 模流分析 269
參考文獻 272
第7章 動力電池系統(tǒng)開發(fā)性試驗驗證 275
7.1 電池單體測評 276
7.1.1 出廠參數(shù) 277
7.1.2 溫度和倍率充電性能 277
7.1.3 溫度和倍率放電性能 279
7.1.4 恒功率特性 280
7.1.5 脈沖功率特性 281
7.1.6 能量效率 282
7.1.7 荷電保持能力 283
7.1.8 產(chǎn)熱特性 284
7.1.9 老化特性 285
7.1.10 安全性測試 287
7.2 動力電池系統(tǒng)開發(fā)性驗證 289
7.2.1 系統(tǒng)功能 289
7.2.2 系統(tǒng)殼體防護功能 292
7.2.3 電性能 295
7.2.4 可靠性 304
7.2.5 安全性 311
7.2.6 熱管理系統(tǒng)開發(fā)性試驗驗證方法 316
7.2.7 EMC開發(fā)性試驗驗證方法 317
參考文獻 321
第8章 動力電池系統(tǒng)制造技術(shù)概述 323
8.1 概述 324
8.2 模組結(jié)構(gòu)和工藝介紹 324
8.2.1 圓柱電芯模組結(jié)構(gòu)和工藝介紹 325
8.2.2 方形電芯模組結(jié)構(gòu)和工藝介紹 329
8.2.3 軟包電芯模組結(jié)構(gòu)和工藝介紹 331
8.3 關(guān)鍵工藝介紹 334
8.3.1 電芯分選 334
8.3.2 電阻焊接 335
8.3.3 鍵合焊接 340
8.3.4 激光焊接 343
8.3.5 打膠工藝 346
8.3.6 Pack總裝緊固 348
8.3.7 線束裝配 350
8.3.8 氣密性檢測 351
8.4 生產(chǎn)過程控制 352
8.5 下線測試（EOL） 359
8.5.1 下線測試（EOL）作用 359
8.5.2 下線測試（EOL）檢測功能需求分析 359
8.6 模組及Pack 信息/自動化 363
8.6.1 動力電池模組與Pack產(chǎn)線的自動化 363
8.6.2 動力電池模組與Pcak產(chǎn)線的信息化 365
8.6.3 動力電池模組與Pack產(chǎn)線的智能化 367
8.6.4 本章小結(jié) 370
參考文獻 370
縮略語 371