目錄Contents
第1章 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展綜述 1
1.1 電動(dòng)汽車發(fā)展史 2
1.1.1 電動(dòng)汽車的第一個(gè)黃金時(shí)代 2
1.1.2 電動(dòng)汽車的第二個(gè)黃金時(shí)代 2
1.1.3 電動(dòng)汽車的第三個(gè)黃金時(shí)代 4
1.2 電動(dòng)汽車Pack產(chǎn)品分類 5
1.2.1 動(dòng)力儲(chǔ)能電池的分類 6
1.2.2 動(dòng)力電池系統(tǒng)的功能分類 10
1.2.3 動(dòng)力電池系統(tǒng)在整車的安裝位置 19
1.3 電動(dòng)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(jì)及選型 25
1.3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù) 27
1.3.4 電池包電子電氣設(shè)計(jì) 28
1.3.5 電池包熱設(shè)計(jì) 29
1.3.6 電池包安全設(shè)計(jì) 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(jì) 32
1.4 我國(guó)電動(dòng)汽車Pack技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 33
1.4.1 我國(guó)新能源汽車的發(fā)展階段 33
1.4.2 我國(guó)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(shì) 35
參考文獻(xiàn) 38
第2章 動(dòng)力電池系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 41
2.1 動(dòng)力電池系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)概述 42
2.1.1 動(dòng)力電池系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)流程 42
2.1.2 動(dòng)力電池系統(tǒng)的總體需求分析 43
2.1.3 動(dòng)力電池系統(tǒng)的基本性能參數(shù) 47
2.1.4 動(dòng)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(jì) 51
2.2.1 單體電池的選型與設(shè)計(jì)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(jì) 52
2.2.4 單體電池選型和容量設(shè)計(jì)示例 53
2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì) 57
2.3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)概述 57
2.3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì) 67
2.3.5 電池箱體和電池模組概念方案設(shè)計(jì) 69
2.4 電池管理系統(tǒng)概念設(shè)計(jì) 71
2.4.1 電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)要求 72
2.4.4 電池管理系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)方案 76
2.5 高壓電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 77
2.5.1 高壓電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 77
2.5.2 高壓電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 78
2.5.3 高壓電氣系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)方案 81
2.6 熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 84
2.6.1 鋰離子動(dòng)力電池的溫度特性 84
2.6.2 熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)要求 86
2.6.5 熱管理系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)方案 86
參考文獻(xiàn) 90
第3章 動(dòng)力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與電連接設(shè)計(jì) 93
3.1 電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 94
3.2 模組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(jì) 103
3.2.4 模組安全設(shè)計(jì) 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(jì) 109
3.3.1 需求邊界 110
3.3.2 整體排布設(shè)計(jì) 110
3.3.3 詳細(xì)設(shè)計(jì) 112
3.3.4 電連接設(shè)計(jì) 116
3.3.5 電箱安全設(shè)計(jì) 119
3.4 高壓箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 123
3.5 輕量化設(shè)計(jì) 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(jì) 129
3.6 IP防護(hù)設(shè)計(jì) 131
3.6.1 接觸防護(hù) 131
3.6.2 防水防塵 132
參考文獻(xiàn) 138
第4章 動(dòng)力電池管理系統(tǒng)（BMS）設(shè)計(jì) 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(kāi)發(fā)要點(diǎn) 146
4.2.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇 146
4.2.2 電壓、電流、溫度采集電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 150
4.2.3 BMS中兩個(gè)關(guān)鍵硬件模塊的設(shè)計(jì) 154
4.2.4 BMS的抗干擾設(shè)計(jì) 158
4.2.5 面向提高可靠性的冗余設(shè)計(jì) 161
4.3 BMS的軟件開(kāi)發(fā)要點(diǎn) 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(píng)估 167
4.3.4 SOF的估算 170
4.4 BMS的測(cè)試與驗(yàn)證 172
4.4.1 一些值得討論的問(wèn)題 172
4.4.2 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的不同階段對(duì)BMS 的驗(yàn)證 173
4.4.3 用于BMS驗(yàn)證的電池模擬器 174
參考文獻(xiàn) 177
第5章 動(dòng)力電池系統(tǒng)熱管理設(shè)計(jì) 179
5.1 熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 180
5.1.1 熱管理系統(tǒng)的“V”模型開(kāi)發(fā)模式 180
5.1.2 仿真分析的應(yīng)用 182
5.1.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 189
5.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(qiáng)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(jì) 214
5.3.1 設(shè)計(jì)需求 214
5.3.2 電加熱膜設(shè)計(jì) 216
5.3.3 PTC加熱設(shè)計(jì) 218
5.3.4 液熱設(shè)計(jì) 220
5.4 保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì) 222
5.4.1 保溫設(shè)計(jì)概述 222
5.4.2 模組保溫設(shè)計(jì) 222
5.4.3 箱體保溫設(shè)計(jì) 223
5.5 熱管的應(yīng)用 224
5.5.1 熱管簡(jiǎn)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(xiàng) 225
參考文獻(xiàn) 226
第6章 動(dòng)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?fù)鋬?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(jiǎn)介 231
6.2 動(dòng)力電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(dòng)力電池系統(tǒng)振動(dòng)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(qiáng)度的S-N曲線估算 245
6.3.3 結(jié)構(gòu)振動(dòng)疲勞壽命估算 250
6.3.4 隨機(jī)振動(dòng)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(xiàn) 272
第7章 動(dòng)力電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)性試驗(yàn)驗(yàn)證 275
7.1 電池單體測(cè)評(píng) 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(cè)試 287
7.2 動(dòng)力電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)性驗(yàn)證 289
7.2.1 系統(tǒng)功能 289
7.2.2 系統(tǒng)殼體防護(hù)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(kāi)發(fā)性試驗(yàn)驗(yàn)證方法 316
7.2.7 EMC開(kāi)發(fā)性試驗(yàn)驗(yàn)證方法 317
參考文獻(xiàn) 321
第8章 動(dòng)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(cè) 351
8.4 生產(chǎn)過(guò)程控制 352
8.5 下線測(cè)試（EOL） 359
8.5.1 下線測(cè)試（EOL）作用 359
8.5.2 下線測(cè)試（EOL）檢測(cè)功能需求分析 359
8.6 模組及Pack 信息/自動(dòng)化 363
8.6.1 動(dòng)力電池模組與Pack產(chǎn)線的自動(dòng)化 363
8.6.2 動(dòng)力電池模組與Pcak產(chǎn)線的信息化 365
8.6.3 動(dòng)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(xiàn) 370
縮略語(yǔ) 371