【智享●书推荐】电池建模与电池管理系统设计,克里斯多夫.D.瑞恩 等 著,惠东,李建林 等 译

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• 出版社： 机械工业出版社

• ISBN：9787111605799

• 版次：1

• 商品编码：12450692

• 品牌：机工出版

• 包装：精装

• 丛书名： 储能科学与技术丛书

• 外文名称：Battery Systems Engineering

• 开本：16开

• 出版时间：2018-09-01

• 用纸：胶版纸

• 页数：225

内容简介

《电池建模与电池管理系统设计》专注于电池系统工程的学科领域，提供了先进电池管理系统开发所必需的背景、模型、求解技术和系统理论。《电池建模与电池管理系统设计》主题涵盖了从基本电化学到系统工程等多个方面，并提供了用于纯电动和混合动力汽车平台、电力储能等系统工程的电池建模基础。《电池建模与电池管理系统设计》主要内容包括：电池相关的电化学知识、电池建模中的控制方程和离散化方法、系统响应及不同类型电池模型、电池相关参数估计与电池管理系统。

目录

目录
译者的话
原书前言
第1章引言1
1.1储能应用2
1.2电池的作用7
1.3电池系统工程8
1.4基于模型的方法9
1.5电化学基础10
1.6电池设计11
1.7本书的目的12
第2章电化学14
2.1铅酸电池15
2.2镍-氢电池19
2.3锂离子21
2.4性能比较22
2.4.1能量密度和比能量22
2.4.2充电与放电24
2.4.3循环寿命26
2.4.4工作温度范围27
第3章控制方程28
3.1热力学与法拉第定律29
3.2电极动力学32
3.2.1Butler-Volmer方程32
3.2.2双电层电容33
3.3多孔电极的固相34
3.3.1嵌入物的传输35
3.3.2电荷守恒35
3.4多孔电极的电解液相37
3.4.1离子传输37
3.4.2电荷守恒40
3.4.3浓溶液理论41
3.5电池电压42
3.6电池温度43
3.6.1Arrhenius方程43
3.6.2能量守恒43
3.7副反应与老化44
习题46
第4章离散化方法51
4.1解析法53
4.1.1电解质扩散53
4.1.2铅电极中电解液——固相耦合扩散60
4.1.3锂离子电池和镍氢电池中的固相扩散61
4.2帕德近似法62
4.2.1锂离子电池中的固相扩散63
4.3积分近似法64
4.3.1电解液扩散64
4.3.2锂离子和镍氢电池中的固相扩散66
4.4Ritz法67
4.4.1单域中的电解液扩散67
4.4.2耦合域中的电解液扩散68
4.4.3铅电极中电解液——固相耦合扩散71
4.5有限元法72
4.5.1电解质扩散73
4.5.2锂离子电极中的电解液——固相耦合扩散75
4.6有限差分法76
4.6.1电解质扩散76
4.6.2在铅电极内的非线性电解质——固相耦合扩散77
4.7频域内的系统辨识78
4.7.1系统模型79
4.7.2最小二乘优化问题79
4.7.3优化方法81
4.7.4多重输出82
4.7.5系统辨识工具箱83
4.7.6实验数据83
习题83
第5章系统响应85
5.1时域响应87
5.1.1恒流充放电模式88
5.1.2铅酸电极对DST循环测试的响应94
5.2频域响应96
5.2.1电化学阻抗谱96
5.2.2离散效率100
5.3模型降阶104
5.3.1截断方法105
5.3.2群组划分105
5.3.3频域响应曲线的拟合106
5.3.4特性比较106
习题109
第6章电池系统建模113
6.1铅酸电池模型114
6.1.1控制方程115
6.1.2Ritz法离散化119
6.1.3数值收敛122
6.1.4仿真结果122
6.2锂离子电池模型128
6.2.1电子守恒129
6.2.2电荷守恒130
6.2.3反应动力学131
6.2.4电池电压131
6.2.5线性化132
6.2.6阻抗求解133
6.2.7FEM电解质扩散136
6.2.8整体系统的传递函数137
6.2.9时域模型和仿真结果137
6.3镍氢电池模型141
6.3.1固相扩散142
6.3.2电荷守恒144
6.3.3反应动力学144
6.3.4电池电压145
6.3.5仿真结果145
6.3.6线性化模型147
习题149
第7章估计152
7.1SOC（电池荷电状态）估计154
7.1.1SOC模型156
7.1.2瞬态SOC159
7.1.3电流积分法160
7.1.4电压查表法160
7.1.5状态估计法162
7.2最小二乘法模型校正167
7.2.1阻抗传递函数168
7.2.2最小二乘算法169
7.2.3举例说明171
7.2.4可辨识性172
7.3SOH估计174
7.3.1环境条件和电池寿命的参数化处理175
7.3.2参数估计176
7.3.3举例说明177
习题179
第8章电池管理系统182
8.1BMS硬件结构186
8.2充电模式188
8.3脉冲功率容量190
8.4动态功率限值194
8.5电池组管理197
8.5.1电池组动态特性197
8.5.2串联电池组中的电池均衡204
8.5.3热管理216
习题220
参考文献222

前言/序言

　　译者的话
　　《电池建模与电池管理系统设计》英文版原著《Battery Systems Engineering》主要由宾夕法尼亚州立大学Christopher D Rahn教授和Chao-Yang Wang教授共同编写而成，是电池工程领域的经典著作。《电池建模与电池管理系统设计》专注于电池系统工程的学科领域，提供了先进电池管理系统开发所必需的背景、模型、求解技术和系统理论。《电池建模与电池管理系统设计》主题涵盖了从基本电化学到系统工程等多个方面，并提供了用于纯电动和混合动力汽车平台、电力储能等系统工程的电池建模基础。本书主要内容包括：电池相关的电化学知识、电池建模中的控制方法和离散化方法、系统响应及不同类型电池模型、电池相关参数估计与电池管理系统。对于高等院校师生以及电池行业从业人员而言，《电池建模与电池管理系统设计》是一本优秀的教材与参考资料。在忠于原著的基础上，译者力求深入浅出、逻辑清晰、理论严谨、叙述明确，便于读者理解和掌握。限于译者水平，书中难免存在错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。
　　原书前言
　　储能是推动电力系统效率及效益提高的关键，并且其需求日益增长。在追求更高燃油效率过程中，储能在地面运输方面变得越来越重要。回收制动时消耗能量的混合动力汽车，在轿车、卡车和公共汽车的市场份额也在不断增长。电动汽车和插电式混合动力汽车可利用电网的低成本能源充电。风能和太阳能等可再生能源，需要储能以缓冲电力生产不足。家庭储能可通过在谷荷时间段（例如，夜间）存储电网电能，在峰荷时间段少用电网电能的方式来减少开销。存储能量的方法有很多，例如飞轮、超级电容和压缩空气，但对于大多数应用来说，电池是最好的选择。电池从规模上可以分为小规模应用（手机）、中等规模应用（混合动力汽车）和大规模应用（电网）。它们高效且比能量高，具有安全和可回收设计。然而，对成本和电池寿命的顾虑阻碍了电池储能更广泛的应用。研究人员正在不断研发成本更低、寿命更长的电池化学物质。用本书中描述的技术进行设计的高效和可延长寿命的电池管理系统，可以解决这些问题。许多储能应用的动态环境对电池管理系统的要求比普通电池供电设备（如笔记本电脑或手机）的要求要高。简单的电池供电设备只需要定期充电，然后电池组低电流缓慢放电，直到需要再次充电。混合动力汽车不同，需要快速和高电流的储能配合车辆不断变化的加速和制动。电池组这种快速的充放电循环，要求复杂的电池管理系统实时调节电池组充放电流。为了将电池寿命最大化和保证安全，一种有效的电池管理系统可以将充电电流限制设得足够低，同时为满足功率输出最大，可以将放电电流设置足够高。电池系统工程是化学、动态建模和系统/控制工程的交叉学科，需要多学科方法。电池化学家/工程师了解设计电池所需的电化学及材料问题，但未必有高效电池管理算法所需的解决复杂数学建模及控制系统设计的背景。数学建模者可能能够开发出精确的电池单体模型，但由于底层偏微分方程的复杂性，使得这些模型常常不能轻松应用于实际系统。系统工程师有控制学和动力学背景，能够对系统反馈进行分析、设计和仿真，但可能不理解底层的化学反应过程或建模原理。《电池建模与电池管理系统设计》旨在研究电池系统工程的多学科领域，提供了先进电池系统开发所需的背景、模型、解决技术和系统理论。有兴趣对先进电池系统了解更多的化学工程、机械工程、电气工程和航空航天工程的系统工程师们，将从本书中获益。化学、材料工作者和数学建模者，也可以在学习他们的专业知识如何影响电池管理中受益。本书可作为一门先进的本科技术选修课程或工程研究生课程的教材。

• 出版社： 机械工业出版社

• ISBN：9787111603122

• 版次：1

• 商品编码：12422795

• 品牌：机工出版

• 包装：平装

• 丛书名： 电力电子新技术系列图书

• 开本：16开

• 出版时间：2018-08-01

• 用纸：胶版纸

• 页数：260

• 字数：347000

编辑推荐

电力电子新技术系列图书，电力电子学会组编

内容简介

随着LED照明技术的迅速发展和LED灯具的规模化应用，对LED驱动电源的要求也越来越高。本书结合近年来该领域的技术进展，采用模块化设计思想，将千变万化的LED驱动电路纳入一个统一的整体架构，并较为全面系统地介绍了主电路、电磁兼容、功率因数校正、反馈控制、调光调色等模块的原理与设计方法，进一步介绍了基于模块组配的LED驱动电源整体集成设计，还介绍了电源去电解电容方案及整体效率优化设计方法，以引导读者通过搭积木的方式，迅速提高对LED驱动电源的分析解剖能力和设计优化水平。

作者简介

刘廷章，上海大学教授。长期从事半导体照明、工业节能控制、复杂系统建模与控制等方面的研究，主要学术兼职：中国系统仿真学会生命系统建模仿真专业委员会委员，上海自动化学会理事，国家半导体照明应用系统工程技术研究中心专家。主持完成国家科技部火炬计划、上海市青年科技启明星计划、上海市“光电子与LED”专项、上海市白玉兰科技人才基金、台达电力电子科教发展计划、上海市教委科研创新项目等纵向课题，完成企业委托项目10余项，目前在研国家重大科技专项（04专项）课题1项、国家自然科学基金1项。2002年荣获“上海市青年科技启明星”称号，作为主要撰写人参与完成2项半导体照明上海地方标准的制订工作。

目录

电力电子新技术系列图书序言
前言

第1章 LED照明与驱动技术概述
1.1 LED照明发展概况
1.1.1 LED照明发展简史
1.1.2 LED照明的特点与应用领域
1.1.3 LED照明快速发展的外在推动力
1.2LED的发光原理与基本特性
1.2.1LED的发光原理
1.2.2LED的结构
1.2.3LED的光特性
1.2.4LED的伏安特性
1.2.5LED的热特性
1.3LED的分类与产业链
1.3.1LED的分类
1.3.2LED的产业链
1.4LED灯具的基本组成
1.4.1LED光源
1.4.2二次配光
1.4.3驱动电源
1.4.4散热器
1.4.5控制器
1.4.6结构件
1.5LED照明的发展趋势
1.5.1LED器件的发展趋势
1.5.2LED应用系统的发展趋势
1.5.3LED应用市场的发展趋势
参考文献
第2章LED驱动电源的基本原理及模块化
2.1LED驱动电源的设计要求
2.1.1LED光源的基本驱动要求
2.1.2LED驱动电源的功能要求
2.1.3LED驱动电源的性能要求
2.2LED驱动电源的分类
2.2.1按输出形式分类
2.2.2按输入形式分类
2.2.3按主电路结构分类
2.3LED驱动电源的基本原理
2.3.1DC/DC驱动电源的基本原理
2.3.2AC/DC驱动电源的基本原理
2.4LED驱动电源的模块化设计
2.4.1模块化设计方法简介
2.4.2LED驱动电源的模块化
2.4.3LED驱动电源的模块化设计流程
参考文献
第3章LED驱动电源的主电路设计
3.1常用主电路拓扑结构及选型
3.2升压式(Boost)主电路设计
3.2.1工作原理
3.2.2主电路参数设计
3.3降压式（Buck）主电路设计
3.3.1工作原理
3.3.2主电路参数设计
3.4降压升压式（BuckBoost）主电路设计
3.4.1工作原理
3.4.2主电路参数设计
3.5反激式（Flyback）主电路设计
3.5.1工作原理
3.5.2高频变压器的参数设计
3.5.3钳位电路的选择
3.6LLC谐振式主电路设计
3.6.1谐振变换器的分类
3.6.2半桥LLC谐振变换器拓扑
3.6.3半桥LLC谐振变换器的工作原理
3.6.4半桥LLC谐振变换器的参数设计
参考文献
第4章LED驱动电源的EMC设计
4.1LED驱动电源电磁干扰的产生机理
4.1.1电磁兼容性基本分析
4.1.2LED驱动电源电磁干扰的原因
4.1.3LED驱动电源的干扰源
4.1.4LED驱动电源的干扰途径
4.2LED驱动电源电磁干扰的抑制技术
4.2.1干扰源的抑制
4.2.2电源线EMI滤波器
4.2.3接地设计
4.2.4屏蔽设计
4.2.5印制电路板设计
4.2.6开关技术
4.3EMC设计应用实例
4.3.1设计要求
4.3.2LED驱动电源基本方案
4.3.3LED驱动电源的传导干扰分析与抑制
参考文献
第5章LED驱动电源的PFC设计
5.1功率因数校正(PFC)技术
5.1.1功率因数与总谐波畸变
5.1.2功率因数校正
5.1.3PFC分类
5.2无源PFC
5.2.1电感补偿式无源PFC电路
5.2.2二阶填谷式无源PFC电路
5.2.3三阶填谷式无源PFC电路
5.3有源PFC
5.3.1有源PFC电路
5.3.2单级有源PFC电路拓扑
5.3.3两级有源PFC电路拓扑
5.3.4有源PFC电路控制模式
参考文献
第6章LED驱动电源的反馈控制电路设计
6.1LED驱动电源的反馈控制电路设计概述
6.2LED驱动电源的反馈控制策略
6.2.1PWM
6.2.2PFM
6.2.3PSM
6.2.4滞环调制
6.3输出采样电路设计
6.3.1电压采样电路
6.3.2电流采样电路
6.4设定与参考电压电路
6.5控制电路
6.6保护电路
6.7控制芯片
6.7.1PWM+PFM控制方式的IC芯片HV9910B
6.7.2PWM+PFM一次侧控制方式的IC芯片iW3620
6.7.3PSM控制方式的IC芯片TinySwitchⅢ
6.7.4滞环控制方式的IC芯片LM3404/HV
参考文献
第7章LED驱动电源的调光与色温调节设计
7.1LED调光方式
7.2LED模拟调光的设计及应用
7.3LED PWM调光的设计及应用
7.4LED晶闸管调光的设计及应用
7.5LED色温调节方式
7.6LED色温调节的设计及应用
7.6.1LED混光理论
7.6.2基于三基色混光的LED色温调节方法
7.6.3基于两基色混光的LED色温调节方法
7.6.4基于三基色混光的LED灯具亮度、色温独立调节设计
参考文献
第8章基于模块化技术的LED驱动电源集成设计
8.1基于模块化技术的LED驱动电源集成设计方法
8.1.1总体方案集成设计方法
8.1.2电路及参数集成设计方法
8.2Boost DC/DC LED驱动电源的集成设计
8.2.1设计要求
8.2.2方案设计
8.2.3参数设计
8.3反激变换式AC/DC LED驱动电源的集成设计
8.3.1反激变换式AC/DC恒压驱动电源设计
8.3.2反激变换式AC/DC恒流驱动电源设计
8.3.3反激变换式一次侧反馈AC/DC驱动电源设计
8.4半桥LLC谐振型AC/DC驱动电源设计
8.4.1设计要求
8.4.2方案设计
8.4.3前级AC/DC恒压电路参数设计
8.4.4后级DC/DC Buck恒流电路参数设计
参考文献
第9章LED驱动电源的去电解电容设计
9.1去电解电容的基本思想与原理
9.1.1去电解电容的基本思想
9.1.2基于优化控制策略去电解电容
9.1.3基于优化拓扑结构去电解电容
9.1.4去电解电容技术分析与讨论
9.2基于三端口变换器的无电解电容驱动电路拓扑
9.2.1三端口变换器拓扑构造方法
9.2.2基于反激的三端口变换器拓扑
9.3基于双反激集成拓扑的驱动电路工作原理
9.3.1主电路拓扑推演
9.3.2主电路控制策略
9.3.3主电路功率因数校正实现
9.3.4主电路工作原理分析
9.4基于双反激集成拓扑的LED驱动电源设计
9.4.1主电路参数设计思路
9.4.2控制电路设计方

 

前言/序言

毕业时

是冲动

是喜悦

四年的大学时光

学的是知识

卖的是书籍

得的是文凭

就业后

是迷茫

是压力

半生的就业需求

学的是生活

卖的是时间

得的是薪资

作为汽车人

在就业后发现

大学所学知识

值得终身受益

想复盘大学所学

翻箱倒柜

却发现找不到书籍