轨道交通动力电池系统核心技术_张维戈，吴健著_9787512143753

《轨道交通动力电池系统核心技术》以锂离子动力电池为研究对象，系统地介绍了它们的原理、构成、数学模型，以及它们在轨道交通机车车辆应用领域的配置及管理技术、数据监控和分析技术、测试与评价技术等，期望相关研究人员及工程设计人员，可以较快地了解和掌握动力电池核心技术，并在轨道交通机车车辆上加以应用。《轨道交通动力电池系统核心技术》既是一本从理论上系统地阐述轨道交通动力锂离子电池原理及应用的专著，也是一本具有工程价值的锂离子动力电池系统分析和设计指导书。因此，本书可作为电气工程的硕士生、博士生和教师的参考教材，也可供从事相关专业的科研人员及工程技术人员在轨道交通锂离子动力电池系统分析和设计中使用。

前言

轨道交通作为成本低、能耗低、效率高、资源占用少、环境污染小的绿色交通工具，是全球各国积极发展的基础设施之一。与新能源汽车相比，新能源技术在轨道交通机车车辆上的应用相对发展较慢，主要原因是在功率、能量、环境适应性、寿命、安全性等方面，轨道交通机车车辆对车载储能系统的要求更高。近年来，随着对运营可靠性和节能环保要求的不断提高，以及随着锂离子动力电池技术的不断进步，世界各国纷纷推出了锂离子动力电池驱动、油-电混合动力驱动、氢燃料电池驱动等不同形式的新能源轨道交通机车车辆，轨道交通锂离子动力电池技术得到快速发展。我们团队是国内较早从事锂离子动力电池成组应用、管理及充电技术研究的科研团队，并将相关技术应用于新能源电动汽车领域。随着锂离子动力电池技术的不断成熟，从2010年左右开始，我们团队将相关锂离子动力电池技术引入轨道交通机车车辆领域，典型应用包括：中国标准动车组、动力锂离子电池驱动有轨电车、电池-电容混合驱动有轨电车、油-电混合动车组、电-电混合动车组、氢燃料电池与锂离子电池混合驱动有轨电车等。在技术标准方面，我们团队牵头或参与完成了多项轨道交通行业及企业标准的制订工作，促进了轨道交通锂离子动力电池技术的发展。随着锂离子动力电池技术在轨道交通领域的应用越来越多，迫切需要广大科研工作者、在校教师及学生对锂离子动力电池有更深入的认识和了解。在国家重点研发计划项目支持下，我们组织编著了本书。

本书共8 章。第1 章为新能源轨道交通概述，主要介绍了新能源轨道交通的现状及发展趋势，介绍了新能源轨道交通的主要应用场景及技术方案。第2章为轨道交通车载储能元件概述，介绍了锂离子电池、超级电容、燃料电池等主要储能元件的原理、特性及类型等。第3章为锂离子动力电池建模，介绍了锂离子电池的电化学模型、等效电路模型以及热模型的构建方法。另外，在端电压模型和热模型的基础上介绍了热-电耦合模型的构建方法。第4 章为锂离子动力电池SOC 和SOP 估计，详细介绍了锂离子电池SOC 和SOP 估计方法。第5 章为锂离子动力电池BMS 设计，介绍了轨道交通BMS 功能需求、BMS 拓扑构架及通信方式、BMS 检测及控制功能、BMS 均衡管理及其发展趋势。第6 章为多能源耦合车载储能系统配置及管理，主要介绍了轨道交通机车车辆工况提取的意义及方法、能源耦合列车动力系统仿真方法，多能源耦合车载储能系统的优化配置方法和能量管理策略。第7章为锂离子动力电池数据监控和数据分析，介绍了电池数据分析的目标及作用、数据监控系统构架、电池系统数据分析方法及应用。第8章为车载储能系统测试与评价技术，介绍了车载储能系统评测体系及评测方法，详细介绍了锂离子电池单体、包和系统及管理系统的测试方法，最后介绍了锂离子电池系统评估方法。在本书的各章节中，根据需轨道交通动力电池系统核心技术要，给出了实际案例分析。本书由北京交通大学电气工程学院张维戈、吴健编著，参与编著的人员包括：王占国老师、龚敏明老师、张彩萍老师、张琳静老师、张言茹老师、黄彧老师、孙丙香老师、周兴振博士、张弛博士、陈安慈博士、韦绍远博士、安复来博士、陈丁鸿博士、范鑫源博士、王轶欧工程师。在此对他们的辛勤工作表示感谢。

本书是根据我们团队20 年的研究成果整理而成。本书的编著得到了国家重点研发计划National Key R&D Program of China（GrantNumber 2017YFB1201005）的支持，在此表示衷心的感谢。

编者

2020年6月

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