本書主要介紹大規(guī)模鋰離子電池組的電力電子和控制系統(tǒng)等相關(guān)內(nèi)容,并不涉及電池化學(xué)原理方面的知識。針對大規(guī)模鋰離子電池管理系統(tǒng)的技術(shù)、功能、拓撲、商業(yè)可行性、電子電路以及算法進行了專業(yè)深入的探究,并介紹了電池管理系統(tǒng)的部署問題。
在當前儲能技術(shù)大力發(fā)展的背景下,這本適時出版的圖書描述了本領(lǐng)域中重要的技術(shù)挑戰(zhàn),并探索了應(yīng)對挑戰(zhàn)的有效的解決方法。本書通過列舉大量的圖形、圖像和表格深入地闡述了為什么以及如何對鋰離子電池管理系統(tǒng)進行設(shè)計、安裝、配置和故障排除。這份實用資源對當下可用的規(guī);碾姵毓芾硐到y(tǒng)進行了公正的描述和比較。此外,本書還針對在限定的功能要求下如何選擇正確的電池管理系統(tǒng)保證鋰離子電池組運行低消耗、少用時進行了描述。
適讀人群 :高等院校相關(guān)專業(yè)師生、鋰離子電池研究人員和相關(guān)技術(shù)人員
本書對鋰離子電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能以及商業(yè)模式等進行了逐一介紹。首先,介紹了鋰離子電池組和電池管理系統(tǒng),并由此提出為鋰離子電池組配備電池管理系統(tǒng)的必要性;其次,針對大規(guī)模鋰離子電池管理系統(tǒng)的技術(shù)、功能、拓撲、商業(yè)可行性、電子電路以及算法進行了探討和介紹;后,針對大規(guī)模鋰離子電池管理系統(tǒng)的部署問題進行了介紹。是相關(guān)領(lǐng)域工程師不可多得的一本參考書。
原書前言
在撰寫本書時,鋰離子電池(Li Ion)已經(jīng)成為消費類產(chǎn)品(例如手機或筆記本電腦)所用小型電池的主要選擇,并且在汽車牽引和陸基分布式儲能等大型電池應(yīng)用中,也逐漸呈現(xiàn)出取代鉛酸電池和鎳氫電池的趨勢。
僅當管理得當時,鋰離子電池才能夠表現(xiàn)出比其他化學(xué)電池更加優(yōu)良的特性,因此,鋰離子電池需要配備有效的電池管理系統(tǒng)(BMS)。
本書旨在協(xié)助工程師或項目管理者對大容量鋰離子電池組進行選擇、規(guī)定、設(shè)計、部署和應(yīng)用的工作。
在過去的六年中,我開發(fā)了數(shù)個大型鋰離子電池組用電池管理系統(tǒng),積累了對這些系統(tǒng)需求、挑戰(zhàn)和解決方法的見解,并通過講演、出版白皮書和答疑等多種方式分享了我所了解的知識。我希望能夠通過本書以一種更加系統(tǒng)和更加綜合的方式與大家分享有關(guān)大型鋰離子電池組管理系統(tǒng)的相關(guān)知識。由于我對于本領(lǐng)域的認識和了解并不是十分全面,因此書中的一些表述難免有不妥之處。對此,我表示誠摯的歉意,并希望讀者能夠通過網(wǎng)站聯(lián)系指正,以便于在勘誤表和網(wǎng)站上做出澄清和回應(yīng)。
本書主要關(guān)于電力電子和控制系統(tǒng)等相關(guān)內(nèi)容,并不涉及化學(xué)原理方面的知識。在本書中,電池被看作是黑盒子,僅針對其對外等效電路進行介紹?傮w而言,本書適合對物理和技術(shù)具有一定理解基礎(chǔ)的人閱讀。本書的第5章則為對于電力電子和軟件算法具有一定基礎(chǔ)的讀者編寫。
全書共分為6章,從基礎(chǔ)概念開始,然后逐步延伸到更深層、更實用的細節(jié)。
第1章介紹了鋰離子電池和電池管理系統(tǒng)的概念,并闡述了開發(fā)鋰離子電池管理系統(tǒng)的必要性。
第2章論述了電池管理系統(tǒng)的分類方法:按功能分類、按技術(shù)方法以及按拓撲分類。
第3章講解了電池管理系統(tǒng)可具備的功能。
第4章探究了商用電池管理系統(tǒng)方案。
第5章深入探究了電池管理系統(tǒng)的電子電路以及算法(如果需要設(shè)計定制的電池管理系統(tǒng))。
第6章介紹了鋰離子電池管理系統(tǒng)發(fā)布的全過程。
DavideAndrea
譯者的話
鋰離子電池儲能系統(tǒng)是眾多電化學(xué)儲能系統(tǒng)中發(fā)展最快、最為成熟的一種,兆瓦級和百兆瓦級儲能電站逐步成為熱點,實際工程中需要數(shù)以萬計的單體電池通過串并組合,因此對其進行能量管理和熱管理就變得尤為重要。
本書對鋰離子電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能以及商業(yè)模式等進行了逐一介紹。首先,介紹了鋰離子電池組和電池管理系統(tǒng),并由此提出為鋰離子電池組配備電池管理系統(tǒng)的必要性;其次,針對大規(guī)模鋰離子電池管理系統(tǒng)的技術(shù)、功能、拓撲、商業(yè)可行性、電子電路以及算法進行了探討和介紹;最后,針對大規(guī)模鋰離子電池管理系統(tǒng)的部署問題進行了介紹。本書既適合作為廣大讀者的科普讀物,又適用于高等院校的教材。
本書得到了國家電網(wǎng)公司科技項目(KY SG 2016 204 JLDKY)和中國電力科學(xué)研究院專著出版基金的大力資助,在此深表謝意。中國電力科學(xué)研究院的修曉青、馬會萌、靳文濤、楊水麗、徐少華等同志在本書的翻譯過程中提供了諸多幫助并提出了寶貴意見,機械工業(yè)出版社的付承桂和諸多同志也為出版本書付出了辛勤的勞動,在此表示誠摯的感謝。
鋰離子電池管理系統(tǒng)涉及多學(xué)科、多領(lǐng)域的專業(yè)知識,盡管譯者竭力求實,但受到水平和專業(yè)領(lǐng)域所限,本書難免存在錯誤和不妥之處,懇請讀者不吝賜正。
譯者
于中國電力科學(xué)研究院
譯者的話
原書前言
第1章概述
1.1命名規(guī)則
1.1.1單體電池、電池和電池組
1.1.2電阻
1.2鋰離子單體電池
1.2.1形狀
1.2.2化學(xué)過程
1.2.3安全性
1.2.4安全運行區(qū)
1.2.5效率
1.2.6老化
1.2.7建模
1.2.8串聯(lián)組串中的均壓問題
1.3鋰離子電池管理系統(tǒng)
1.3.1電池管理系統(tǒng)定義
1.3.2鋰離子電池管理系統(tǒng)的功能
1.3.3電池管理系統(tǒng)選型
1.4鋰離子電池
1.4.1荷電狀態(tài)(SOC)、放電深度(DOD)和容量
1.4.2一致性及均衡
1.4.3健康狀態(tài)
參考文獻
第2章電池管理系統(tǒng)分類
2.1按功能分類
2.1.1恒流恒壓充電器
2.1.2分流器
2.1.3監(jiān)測器
2.1.4監(jiān)控器
2.1.5均衡器
2.1.6保護器
2.1.7功能對比
2.2按技術(shù)分類
2.2.1簡單系統(tǒng)(模擬系統(tǒng))
2.2.2復(fù)雜系統(tǒng)(數(shù)字系統(tǒng))
2.2.3技術(shù)對比
2.3按拓撲分類
2.3.1集中式
2.3.2模塊式
2.3.3主從式
2.3.4分布式
2.3.5拓撲對比
第3章BMS功能
3.1測量
3.1.1電壓
3.1.2溫度
3.1.3電流
3.2管理
3.2.1保護
3.2.2熱管理
3.2.3平衡
3.2.4再分配
3.2.5分布式充電
3.3評價
3.3.1荷電狀態(tài)和放電深度
3.3.2容量
3.3.3電阻
3.3.4健康狀態(tài)(SOH)
3.4外部通信
3.4.1專用模擬線路
3.4.2專用數(shù)字線路
3.4.3數(shù)據(jù)連接
3.5登錄和遙測
參考文獻
第4章市售電池管理系統(tǒng)
4.1引言
4.1.1簡單系統(tǒng)
4.1.2復(fù)雜系統(tǒng)
4.1.3單體電池制造商的電池管理系統(tǒng)
4.1.4對比
第5章定制型BMS設(shè)計
5.1BMS專用集成電路
5.1.1BMS專用集成電路的選擇
5.1.2BMS專用集成電路的比較
5.2模擬BMS設(shè)計
5.2.1模擬調(diào)節(jié)器
5.2.2模擬監(jiān)控器
5.2.3模擬均衡器
5.2.4模擬保護器
5.3現(xiàn)有的數(shù)字BMS設(shè)計
5.3.1ATMEL公司生產(chǎn)的BMS處理器
5.3.2Elithion公司生產(chǎn)的BMS芯片集
5.3.3National Semiconductors公司生產(chǎn)的成套BMS
5.3.4Peter Perkins生產(chǎn)的開源BMS
5.3.5德州儀器公司生產(chǎn)的bq29330/bq20z90
5.3.6德州儀器生產(chǎn)的bq78PL114/bq76PL102
5.4定制型數(shù)字BMS設(shè)計
5.4.1電壓及溫度測量
5.4.2電流測量
5.4.3評估功能
5.4.4通信
5.4.5優(yōu)化
5.4.6開關(guān)
5.4.7日志記錄
5.5電池接口
5.5.1非分布式
5.5.2分布式
5.6分布式充電
第6章BMS的設(shè)計
6.1安裝
6.1.1電池組設(shè)計
6.1.2BMS與電池組的連接
6.1.3BMS與系統(tǒng)連接
6.2配置
6.2.1單體電池配置
6.2.2電池組配置
6.2.3系統(tǒng)配置
6.3測試
6.4故障排除
6.4.1接地
6.4.2屏蔽
6.4.3過濾
6.4.4電線布置
6.4.5非計劃斷路
6.5應(yīng)用
參考文獻
符號及縮略語
術(shù)語