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電池系統工程



[導讀]
本書專注于電池系統工程的學科領域,提供了開發先進電池管理系統所必需的背景、模型、求解技術和系統理論。全書內容涵蓋了從基本電化學到相關系統工程等多個方面,并提供了用于電動和混合動力汽車平臺系統工程的電池建;A。本書主要內容包括:電池相關的電化學知識、電池建模中的控制方程和離散化方法、系統響應及不同類型電池模型、電池相關參數估計與電池管理系統。

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原書前言
第1章引言1
11儲能應用1
12電池的作用3
13電池系統工程4
14基于模型的方法5
15電化學基礎6
16電池設計7
17本書的目的8
第2章電化學10
21鉛酸電池10
22鎳-氫電池12
23鋰離子14
24性能比較15
241能量密度和比能量15
242充電與放電17
243循環壽命19
244工作溫度范圍19
第3章控制方程20
31熱力學與法拉第定律20
32電極動力學22
321Butler-Volmer方程23
322雙電層電容24
33多孔電極的固相24
331嵌入物的傳輸25
332電荷守恒26
34多孔電極的電解液相27
341離子傳輸27
342電荷守恒30
343濃溶液理論32
35電池電壓32
36電池溫度33
361Arrhenius方程33
362能量守恒33
37副反應與老化34
習題36
第4章離散化方法41
41解析法42
411電解質擴散42
412鉛電極中電解液-固相耦合擴散48
413鋰離子電池和鎳氫電池中的固相擴散49
42帕德近似法50
421鋰離子電池中的固相擴散51
43積分近似法52
431電解液擴散52
432鋰離子和鎳氫電池中的固相擴散54
44Ritz法55
441單域中的電解液擴散55
442耦合域中的電解液擴散56
443鉛電極中電解液-固相耦合擴散59
45有限元法60
451電解質擴散61
452鋰離子電極中的電解液-固相耦合擴散62
46有限差分法63
461電解質擴散64
462在鉛電極內的非線性電解質-固相耦合擴散64
47頻域內的系統辨識66
471系統模型66
472最小二乘優化問題66
473優化方法68
474多重輸出69
475系統辨識工具箱69
476實驗數據70
習題70
第5章系統響應72
51時間響應73
511恒流充放電模式74
512鉛酸電極對DST循環測試的響應80
52頻率響應82
521電化學阻抗譜82
522離散效率84
53模型降階89
531截斷方法91
532群組劃分91
533頻率響應曲線的擬合92
534特性比較92
習題95
第6章電池系統建模99
61鉛酸電池模型99
611控制方程100
612Ritz法離散化104
613數值收斂107
614仿真結果107
62鋰離子電池模型112
621電子守恒113
622電荷守恒114
623反應動力學115
624電池電壓115
625線性化115
626阻抗求解117
627FEM電解質擴散119
628整體系統的傳遞函數120
629時域模型和仿真結果121
63鎳氫電池模型125
631固相擴散126
632電荷守恒128
633反應動力學128
634電池電壓129
635仿真結果129
636線性化模型130
習題133
第7章估計135
71SOC(電池荷電狀態)估計136
711SOC模型138
712瞬態SOC140
713電流積分法141
714電壓查表法142
715狀態估計法144
72最小二乘法模型校正148
721阻抗傳遞函數149
722最小二乘算法150
723舉例說明152
724可辨識性153
73SOH估計155
731環境條件和電池壽命的參數化處理156
732參數估計157
733舉例說明158
習題159
第8章電池管理系統161
81BMS硬件結構163
82充電模式166
83脈沖功率容量168
84動態功率限值171
85電池組管理174
851電池組動態特性174
852串聯電池組中的電池均衡182
853熱管理192
習題196
參考文獻198

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