鋰離子電池組設(shè)計(jì)手冊：電池體系、部件、類型和術(shù)語

目 錄


第1章 引言 1
1.1 影響消費(fèi)者購買電動汽車的因素 2
1.2 電動汽車是汽車技術(shù)發(fā)展的需要 4
1.3 本書的目的 4
1.4 章節(jié)概要 6
第2章 汽車電氣化史 9
2.1 現(xiàn)代蓄電池的歷史 11
2.2 電氣工業(yè)的出現(xiàn) 14
2.3 早期電動汽車的發(fā)展 14
2.4 現(xiàn)代汽車的電氣化 17
第3章 基本術(shù)語 23
3.1 汽車行業(yè)的術(shù)語 23
3.2 電網(wǎng)術(shù)語 28
3.3 電池行業(yè)術(shù)語 28
第4章 電池組的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和選擇 37
4.1 歐姆定律和基本的電池計(jì)算 40
4.1.1 計(jì)算電池組所需的電池單體數(shù)量 42
4.1.2 計(jì)算電池組的能量和容量 43
4.1.3 計(jì)算電池組壽命終端時的能量 45
4.1.4 計(jì)算系統(tǒng)功率 46
4.1.5 最大持續(xù)放電電流 48
4.1.6 計(jì)算充電電壓 48
4.2 將客戶需求轉(zhuǎn)換為電池組設(shè)計(jì) 48
4.3 功率與能量的比值 50
4.4 電網(wǎng)用電池系統(tǒng)的計(jì)算 51
4.5 計(jì)算公式總結(jié) 51
4.6 小結(jié) 52
第5章 電池組的可靠性設(shè)計(jì)與維護(hù)設(shè)計(jì) 55
5.1 可靠性設(shè)計(jì)和維護(hù)設(shè)計(jì) 56
5.2 質(zhì)量與可靠性 57
5.3 失效模式與影響分析 58
5.4 維護(hù)設(shè)計(jì) 61
5.5 本章總結(jié) 62
5.6 小結(jié) 63
第6章 計(jì)算機(jī)輔助的電池設(shè)計(jì)優(yōu)化工具 65
6.1 組織和分析產(chǎn)品 65
6.2 分析工具 67
6.3 電池尺寸設(shè)計(jì)優(yōu)化工具 69
6.4 小結(jié) 69
第7章 鋰離子電池和其他化學(xué)電池 71
7.1 鉛酸電池 73
7.2 鎳金屬基電池 77
7.2.1 鎳鎘電池 78
7.2.2 鎳氫電池 79
7.3 鈉基電池 80
7.4 鋰離子電池 81
7.5 正極(陰極，Cathode) 85
7.6 負(fù)極(陽極，Anode) 86
7.7 隔膜 87
7.8 電解質(zhì) 88
7.9 安全性 89
7.10 鋰離子電池的型號和大小 90
7.11 鋰離子電池生產(chǎn)商 92
7.12 小結(jié) 95
第8章 電池管理系統(tǒng) 97
8.1 BMS類型 98
8.2 BMS中的硬件 99
8.3 BMS的主要功能——均衡管理 101
8.3.1 被動式均衡 104
8.3.2 主動式均衡 105
8.4 BMS的其他功能 106
8.5 BMS的軟件控制系統(tǒng) 107
8.6 小結(jié) 107
第9章 系統(tǒng)控制電子器件 109
9.1 接觸器/繼電器 110
9.2 高壓互鎖回路 112
9.3 保險(xiǎn)絲 112
9.4 電池?cái)嚅_單元 114
9.5 連接器 114
9.6 充電 116
9.7 小結(jié) 118
第10章 熱管理 119
10.1 為什么需要冷卻 123
10.2 為什么要加熱 126
10.3 主動熱管理系統(tǒng) 127
10.4 被動熱管理系統(tǒng) 132
10.5 溫度——保護(hù)和絕熱 133
10.6 熱電偶和測量 133
10.7 小結(jié) 135
第11章 電池的機(jī)械包裝及材料選擇 137
11.1 模組設(shè)計(jì) 138
11.2 金屬封裝 139
11.3 塑料和復(fù)合物封裝 141
11.4 電池封裝標(biāo)準(zhǔn) 142
11.5 小結(jié) 143
第12章 電池耐濫用性 145
12.1 鋰離子電池失效機(jī)制 146
12.2 測試與表征 148
12.3 安全與濫用測試 151
12.4 認(rèn)證測試 153
12.4.1 聯(lián)合國危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn) 153
12.4.2 保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室鋰離子電池認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn) 155
12.4.3 海上認(rèn)證 155
12.5 小結(jié) 156
第13章 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與組織 157
13.1 非強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn) 159
13.1.1 美國汽車工程師協(xié)會(SAE) 159
13.1.2 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO) 164
13.1.3 國際電工委員會(IEC) 164
13.1.4 電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE) 166
13.1.5 保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室(UL) 167
13.1.6 挪威船級社(Det Norske Veritas，DNV-GL) 168
13.2 研究、開發(fā)和貿(mào)易團(tuán)體 169
13.2.1 美國先進(jìn)電池聯(lián)盟(USABC) 169
13.2.2 先進(jìn)電池技術(shù)國家聯(lián)盟(NAATBatt) 170
13.2.3 便攜式可充電電池協(xié)會(PRBA) 170
13.2.4 輕型電動車協(xié)會(LEVA) 170
13.2.5 美國國家實(shí)驗(yàn)室 171
13.3 強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn) 171
13.4 中國標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)組織 172
13.5 歐洲標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)組織 175
13.5.1 國際電池和能源儲存聯(lián)盟 175
13.5.2 EUROBAT 175
13.5.3 德國汽車工業(yè)協(xié)會 176
13.6 小結(jié) 176
第14章 鋰離子電池的二次利用和資源回收 177
14.1 維修與再制造 178
14.2 清洗、再利用和二次生命 179
14.3 鋰電回收合作 181
14.4 電池的回收再制造 182
14.5 小結(jié) 184
第15章 鋰離子電池的應(yīng)用 185
15.1 在個人交通工具方面的應(yīng)用 185
15.2 汽車方面的應(yīng)用 190
15.2.1 微混合電動車 190
15.2.2 混合電動車 192
15.2.3 插電式混合電動車與增程式電動車 193
15.2.4 純電動車 197
15.2.5 燃料電池電動汽車 200
15.3 公共交通工具 201
15.4 卡車 203
15.5 工業(yè)方面的應(yīng)用 204
15.6 機(jī)器人和自動化應(yīng)用 205
15.7 航海和海洋應(yīng)用 206
15.8 電網(wǎng)應(yīng)用 207
15.8.1 大型能源儲存 209
15.8.2 輔助服務(wù) 211
15.8.3 輸電及配電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù) 212
15.8.4 用戶能源管理服務(wù) 212
15.8.5 社區(qū)儲能 213
15.9 航空航天方面的應(yīng)用 213
第16章 鋰離子電池和電動化的未來發(fā)展 217
16.1 鋰離子電池和電動化的未來 217
16.2 大趨勢 217
16.3 技術(shù)趨勢 219
16.4 電池技術(shù)的未來發(fā)展趨勢 220
16.5 結(jié)論 222
附錄A 美國先進(jìn)電池聯(lián)盟對12V啟/停電池組的發(fā)展目標(biāo) 225
附錄B 美國先進(jìn)電池聯(lián)盟對48V電池組的發(fā)展目標(biāo) 227
附錄C 美國先進(jìn)電池聯(lián)盟對混合動力電池組的發(fā)展目標(biāo) 229
附錄D 美國先進(jìn)電池聯(lián)盟對插電式混合動力電池組的發(fā)展目標(biāo) 231
附錄E 美國先進(jìn)電池聯(lián)盟對純電動汽車電池組的發(fā)展目標(biāo) 233
附錄F 術(shù)語表 235