基本信息

書名:電動汽車動力電池繫統設計與制造技術

代碼：

作者:王芳,夏軍

出版社：科學出版社

出版日期：2017-11-01

ISBN：9787030541208

字數：470000

頁碼：388

版次：

裝幀：平裝

開本：128開

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內容提要

《電動汽車動力電池繫統設計與制造技術》內容立足於我國電動汽車產業的實際情況，從多個角度對動力電池繫統的設計與制造進行了繫統化的梳理和論述，可以用於指導企事業單位的方案論證、產品開發、技術研究、生產制造和售後服務等工作。《電動汽車動力電池繫統設計與制造技術》共8章，包括動力電池繫統技術發展綜述、總體方案設計（繫統設計）、結構與電連接設計、電池管理繫統（BMS）設計、熱管理設計、結構仿真分析、試驗驗證，以及生產制造技術，可以為讀者提供豐富的工程實踐參考。

目錄

目錄Contents
章 電動汽車動力電池繫統技術發展綜述 1
1.1 電動汽車發展史 2
1.1.1 電動汽車的個黃金時代 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產品分類 5
1.2.1 動力儲能電池的分類 6
1.2.2 動力電池繫統的功能分類 10
1.2.3 動力電池繫統在整車的安裝位置 19
1.3 電動汽車Pack的關鍵技術 23
1.3.1 繫統集成技術 24
1.3.2 電芯設計及選型 25
1.3.3 結構設計技術 27
1.3.4 電池包電子電氣設計 28
1.3.5 電池包熱設計 29
1.3.6 電池包安全設計 30
1.3.7 電池包仿真分析技術 32
1.3.8 電池包工藝設計 32
1.4 我國電動汽車Pack技術發展趨勢 33
1.4.1 我國新能源汽車的發展階段 33
1.4.2 我國制定的2020年關鍵技術指標 34
1.4.3 技術挑戰及發展趨勢 35
參考文獻 38
第2章 動力電池繫統總體方案設計 41
2.1 動力電池繫統總體方案設計概述 42
2.1.1 動力電池繫統總體方案設計流程 42
2.1.2 動力電池繫統的總體需求分析 43
2.1.3 動力電池繫統的基本性能參數 47
2.1.4 動力電池繫統產品參數匹配性分析 48
2.2 單體電池的選型與設計 51
2.2.1 單體電池的選型與設計概述 51
2.2.2 單體電池的選型依據 51
2.2.3 單體電池容量選型設計 52
2.2.4 單體電池選型和容量設計示例 53
2.3 機械結構概念設計 57
2.3.1 機械結構總體設計概述 57
2.3.2 機械結構設計要求 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計 67
2.3.5 電池箱體和電池模組概念方案設計 69
2.4 電池管理繫統概念設計 71
2.4.1 電池管理繫統設計概述 71
2.4.2 電池管理繫統基本功能 71
2.4.3 電池管理繫統設計要求 72
2.4.4 電池管理繫統概念設計方案 76
2.5 高壓電氣繫統設計 77
2.5.1 高壓電氣繫統設計概述 77
2.5.2 高壓電氣繫統設計要求 78
2.5.3 高壓電氣繫統概念設計方案 81
2.6 熱管理繫統設計 84
2.6.1 鋰離子動力電池的溫度特性 84
2.6.2 熱管理繫統設計概述 85
2.6.3 熱管理繫統基本功能 86
2.6.4 熱管理繫統設計要求 86
2.6.5 熱管理繫統概念設計方案 86
參考文獻 90
第3章 動力電池繫統結構與電連接設計 93
3.1 電池繫統結構設計概述 94
3.2 模組結構設計 95
3.2.1 需求邊界 95
3.2.2 模組的固定與連接 98
3.2.3 模組電連接設計 103
3.2.4 模組安全設計 107
3.2.5 模組尺寸標準化 108
3.3 電箱結構設計 109
3.3.1 需求邊界 110
3.3.2 整體排布設計 110
3.3.3 詳細設計 112
3.3.4 電連接設計 116
3.3.5 電箱安全設計 119
3.4 高壓箱結構設計 123
3.5 輕量化設計 125
3.5.1 新的成組方式 126
3.5.2 新型材料的應用 128
3.5.3 極限設計 129
3.6 IP防護設計 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 動力電池管理繫統（BMS）設計 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的硬件開發要點 146
4.2.1 拓撲結構的選擇 146
4.2.2 電壓、電流、溫度采集電路的設計要點 150
4.2.3 BMS中兩個關鍵硬件模塊的設計 154
4.2.4 BMS的抗干擾設計 158
4.2.5 面向提高可靠性的冗餘設計 161
4.3 BMS的軟件開發要點 162
4.3.1 SOC相關的概念 162
4.3.2 電池荷電狀態（SOC）估算 164
4.3.3 電池健康狀態（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 在產品設計、制造的不同階段對BMS 的驗證 173
4.4.3 用於BMS驗證的電池模擬器 174
參考文獻 177
第5章 動力電池繫統熱管理設計 179
5.1 熱管理繫統設計概述 180
5.1.1 熱管理繫統的“V”模型開發模式 180
5.1.2 仿真分析的應用 182
5.1.3 實驗驗證 189
5.2 冷卻繫統設計 190
5.2.1 冷卻方式的選擇 191
5.2.2 自然冷卻繫統 191
5.2.3 強制風冷繫統 193
5.2.4 液冷繫統 197
5.2.5 直冷繫統 212
5.3 加熱繫統設計 214
5.3.1 設計需求 214
5.3.2 電加熱膜設計 216
5.3.3 PTC加熱設計 218
5.3.4 液熱設計 220
5.4 保溫繫統設計 222
5.4.1 保溫設計概述 222
5.4.2 模組保溫設計 222
5.4.3 箱體保溫設計 223
5.5 熱管的應用 224
5.5.1 熱管簡介 224
5.5.2 熱管在熱管理繫統中的應用 225
5.5.3 熱管應用注意事項 225
參考文獻 226
第6章 動力電池繫統結構仿真分析 227
6.1 電池繫統結構優化 228
6.1.1 結構拓撲優化 228
6.1.2 電池殼體結構形貌優化 230
6.1.3 其他優化方法簡介 231
6.2 動力電池繫統結構強度仿真 232
6.2.1 彈性變形體的基本假設 232
6.2.2 應力應變基本概念及關繫 232
6.2.3 材料模型 235
6.2.4 衝擊分析 236
6.2.5 擠壓仿真分析 240
6.3 動力電池繫統振動疲勞仿真 242
6.3.1 疲勞理論介紹 242
6.3.2 基於極限拉伸強度的S-N曲線估算 245
6.3.3 結構振動疲勞壽命估算 250
6.3.4 振動案例解析 255
6.4 制造工藝仿真 259
6.4.1 衝壓成型仿真 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 動力電池繫統開發性試驗驗證 275
7.1 電池單體測評 276
7.1.1 出廠參數 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 恆功率特性 280
7.1.5 脈衝功率特性 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 動力電池繫統開發性驗證 289
7.2.1 繫統功能 289
7.2.2 繫統殼體防護功能 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 熱管理繫統開發性試驗驗證方法 316
7.2.7 EMC開發性試驗驗證方法 317
參考文獻 321
第8章 動力電池繫統制造技術概述 323
8.1 概述 324
8.2 模組結構和工藝介紹 324
8.2.1 圓柱電芯模組結構和工藝介紹 325
8.2.2 方形電芯模組結構和工藝介紹 329
8.2.3 軟包電芯模組結構和工藝介紹 331
8.3 關鍵工藝介紹 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產線的自動化 363
8.6.2 動力電池模組與Pcak產線的信息化 365
8.6.3 動力電池模組與Pack產線的智能化 367
8.6.4 本章小結 370
參考文獻 370
縮略語 371

作者介紹

王芳，博士後，教授級不錯工程師，中國汽車技術研究中心首席專家，汽車試驗研究所新能源室主任。科技部“儲能用鋰電池和燃料電池繫統安全性設計及性能測試技術”項目首席科學家；負責或參與起草1項靠前標準和多項國家標準及行業標準；發表高水平學術論文30餘篇，申請發明、實用新型10餘項。
夏軍，杭州捷能科技有限公司創始人、總經理，新能源汽車行業資歷專家，行業媒體知名作者。曾任職於比亞迪、ATL、CATL等公司，先後參與和負責多個靠前外重大電動汽車項目、鋰電池儲能項目，在電池繫統領域具有豐富的產品研發和生產制造經驗。

序言