本書專注于電池系統(tǒng)工程的學(xué)科領(lǐng)域，提供了先進電池管理系統(tǒng)開發(fā)所必需的背景、模型、求解技術(shù)和系統(tǒng)理論。本書主題涵蓋了從基本電化學(xué)到系統(tǒng)工程等多個方面，并提供了用于純電動和混合動力汽車平臺、電力儲能等系統(tǒng)工程的電池建�；A(chǔ)。本書主要內(nèi)容包括：電池相關(guān)的電化學(xué)知識、電池建模中的控制方程和離散化方法、系統(tǒng)響應(yīng)及不同類型電池模型、電池相關(guān)參數(shù)估計與電池管理系統(tǒng)。
譯 者 的 話
本書英文版原著《Battery Systems Engineering》主要由賓夕法尼亞州立大學(xué)Christopher DRahn教授和Chao-Yang Wang教授共同編寫而成，是電池工程領(lǐng)域的權(quán)威著作。本書專注于電池系統(tǒng)工程的學(xué)科領(lǐng)域，提供了先進電池管理系統(tǒng)開發(fā)所必需的背景、模型、求解技術(shù)和系統(tǒng)理論。本書主題涵蓋了從基本電化學(xué)到系統(tǒng)工程等多個方面，并提供了用于純電動和混合動力汽車平臺、電力儲能等系統(tǒng)工程的電池建�；A(chǔ)。本書主要內(nèi)容包括：電池相關(guān)的電化學(xué)知識、電池建模中的控制方法和離散化方法、系統(tǒng)響應(yīng)及不同類型電池模型、電池相關(guān)參數(shù)估計與電池管理系統(tǒng)。對于高等院校師生以及電池行業(yè)從業(yè)人員而言，本書是一本優(yōu)秀的教材與參考資料。在忠于原著的基礎(chǔ)上，譯者力求深入淺出、邏輯清晰、理論嚴謹、敘述明確，便于讀者理解和掌握。限于譯者水平，書中難免存在錯誤和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。
目錄
譯者的話
原書前言
第1章引言1
1.1儲能應(yīng)用2
1.2電池的作用7
1.3電池系統(tǒng)工程8
1.4基于模型的方法9
1.5電化學(xué)基礎(chǔ)10
1.6電池設(shè)計11
1.7本書的目的12
第2章電化學(xué)14
2.1鉛酸電池15
2.2鎳-氫電池19
2.3鋰離子21
2.4性能比較22
2.4.1能量密度和比能量22
2.4.2充電與放電24
2.4.3循環(huán)壽命26
2.4.4工作溫度范圍27
第3章控制方程28
3.1熱力學(xué)與法拉第定律29
3.2電極動力學(xué)32
3.2.1Butler-Volmer方程32
3.2.2雙電層電容33
3.3多孔電極的固相34
3.3.1嵌入物的傳輸35
3.3.2電荷守恒35
3.4多孔電極的電解液相37
3.4.1離子傳輸37
3.4.2電荷守恒40
3.4.3濃溶液理論41
3.5電池電壓42
3.6電池溫度43
3.6.1Arrhenius方程43
3.6.2能量守恒43
3.7副反應(yīng)與老化44
習(xí)題46
第4章離散化方法51
4.1解析法53
4.1.1電解質(zhì)擴散53
4.1.2鉛電極中電解液——固相耦合擴散60
4.1.3鋰離子電池和鎳氫電池中的固相擴散61
4.2帕德近似法62
4.2.1鋰離子電池中的固相擴散63
4.3積分近似法64
4.3.1電解液擴散64
4.3.2鋰離子和鎳氫電池中的固相擴散66
4.4Ritz法67
4.4.1單域中的電解液擴散67
4.4.2耦合域中的電解液擴散68
4.4.3鉛電極中電解液——固相耦合擴散71
4.5有限元法72
4.5.1電解質(zhì)擴散73
4.5.2鋰離子電極中的電解液——固相耦合擴散75
4.6有限差分法76
4.6.1電解質(zhì)擴散76
4.6.2在鉛電極內(nèi)的非線性電解質(zhì)——固相耦合擴散77
4.7頻域內(nèi)的系統(tǒng)辨識78
4.7.1系統(tǒng)模型79
4.7.2最小二乘優(yōu)化問題79
4.7.3優(yōu)化方法81
4.7.4多重輸出82
4.7.5系統(tǒng)辨識工具箱83
4.7.6實驗數(shù)據(jù)83
習(xí)題83
第5章系統(tǒng)響應(yīng)85
5.1時域響應(yīng)87
5.1.1恒流充放電模式88
5.1.2鉛酸電極對DST循環(huán)測試的響應(yīng)94
5.2頻域響應(yīng)96
5.2.1電化學(xué)阻抗譜96
5.2.2離散效率100
5.3模型降階104
5.3.1截斷方法105
5.3.2群組劃分105
5.3.3頻域響應(yīng)曲線的擬合106
5.3.4特性比較106
習(xí)題109
第6章電池系統(tǒng)建模113
6.1鉛酸電池模型114
6.1.1控制方程115
6.1.2Ritz法離散化119
6.1.3數(shù)值收斂122
6.1.4仿真結(jié)果122
6.2鋰離子電池模型128
6.2.1電子守恒129
6.2.2電荷守恒130
6.2.3反應(yīng)動力學(xué)131
6.2.4電池電壓131
6.2.5線性化132
6.2.6阻抗求解133
6.2.7FEM電解質(zhì)擴散136
6.2.8整體系統(tǒng)的傳遞函數(shù)137
6.2.9時域模型和仿真結(jié)果137
6.3鎳氫電池模型141
6.3.1固相擴散142
6.3.2電荷守恒144
6.3.3反應(yīng)動力學(xué)144
6.3.4電池電壓145
6.3.5仿真結(jié)果145
6.3.6線性化模型147
習(xí)題149
第7章估計152
7.1SOC（電池荷電狀態(tài)）估計154
7.1.1SOC模型156
7.1.2瞬態(tài)SOC159
7.1.3電流積分法160
7.1.4電壓查表法160
7.1.5狀態(tài)估計法162
7.2最小二乘法模型校正167
7.2.1阻抗傳遞函數(shù)168
7.2.2最小二乘算法169
7.2.3舉例說明171
7.2.4可辨識性172
7.3SOH估計174
7.3.1環(huán)境條件和電池壽命的參數(shù)化處理175
7.3.2參數(shù)估計176
7.3.3舉例說明177
習(xí)題179
第8章電池管理系統(tǒng)182
8.1BMS硬件結(jié)構(gòu)186
8.2充電模式188
8.3脈沖功率容量190
8.4動態(tài)功率限值194
8.5電池組管理197
8.5.1電池組動態(tài)特性197
8.5.2串聯(lián)電池組中的電池均衡204
8.5.3熱管理216
習(xí)題220
參考文獻222
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