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第1章 电动汽车动力电池系统技术发展综述1

1.1 电动汽车发展史2

1.1.1 电动汽车的第一个黄金时代2

1.1.2 电动汽车的第二个黄金时代2

1.1.3 电动汽车的第三个黄金时代4

1.2 电动汽车Pack品分类5

1.2.1 动力储能电池的分类6

1.2.2 动力电池系统的功能分类10

1.2.3 动力电池系统在整车的安装位置19

1.3 电动汽车Pack的关键技术23

1.3.1 系统集成技术24

1.3.2 电芯设计及选型25

1.3.3 结构设计技术27

1.3.4 电池包电子电气设计28

1.3.5 电池包热设计29

1.3.6 电池包安全设计30

1.3.7 电池包仿真分析技术32

1.3.8 电池包工艺设计32

1.4 我国电动汽车Pack技术发展趋势33

1.4.1 我国新能源汽车的发展阶段33

1.4.2 我国政府制定的2020年关键技术指标34

1.4.3 技术挑战及发展趋势35

参考文献38

第2章 动力电池系统总体方案设计41

2.1 动力电池系统总体方案设计概述42

2.1.1 动力电池系统总体方案设计流程42

2.1.2 动力电池系统的总体需求分析43

2.1.3 动力电池系统的基本性能参数47

2.1.4 动力电池系统产品参数匹配性分析48

2.2 单体电池的选型与设计51

2.2.1 单体电池的选型与设计概述51

2.2.2 单体电池的选型依据51

2.2.3 单体电池容量选型设计52

2.2.4 单体电池选型和容量设计示例53

2.3 机械结构概念设计57

2.3.1 机械结构总体设计概述57

2.3.2 机械结构设计要求58

2.3.3 电池包在整车上的布置62

2.3.4 电池包总体布置方案设计67

2.3.5 电池箱体和电池模组概念方案设计69

2.4 电池管理系统概念设计71

2.4.1 电池管理系统设计概述71

2.4.2 电池管理系统基本功能71

2.4.3 电池管理系统设计要求72

2.4.4 电池管理系统概念设计方案76

2.5 高压电气系统设计77

2.5.1 高压电气系统设计概述77

2.5.2 高压电气系统设计要求78

2.5.3 高压电气系统概念设计方案81

2.6 热管理系统设计84

2.6.1 锂离子动力电池的温度特性84

2.6.2 热管理系统设计概述85

2.6.3 热管理系统基本功能86

2.6.4 热管理系统设计要求86

2.6.5 热管理系统概念设计方案86

参考文献90

第3章 动力电池系统结构与电连接设计93

3.1 电池系统结构设计概述94

3.2 模组结构设计95

3.2.1 需求边界95

3.2.2 模组的固定与连接98

3.2.3 模组电连接设计103

3.2.4 模组安全设计107

3.2.5 模组尺寸标准化108

3.3 电箱结构设计109

3.3.1 需求边界110

3.3.2 整体排布设计110

3.3.3 详细设计112

3.3.4 电连接设计116

3.3.5 电箱安全设计119

3.4 高压箱结构设计123

3.5 轻量化设计125

3.5.1 新的成组方式126

3.5.2 新型材料的应用128

3.5.3 极限设计129

3.6 IP防护设计131

3.6.1 接触防护131

3.6.2 防水防尘132

参考文献138

第4章 动力电池管理系统（BMS）设计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的硬件开发要点146

4.2.1 拓扑结构的选择146

4.2.2 电压、电流、温度采集电路的设计要点150

4.2.3 BMS中两个关键硬件模块的设计154

4.2.4 BMS的抗干扰设计158

4.2.5 面向提高可靠性的冗余设计161

4.3 BMS的软件开发要点162

4.3.1 SOC相关的概念162

4.3.2 电池荷电状态（SOC）估算164

4.3.3 电池健康状态（SOH）评估167

4.3.4 SOF的估算170

4.4 BMS的测试与验证172

4.4.1 一些值得讨论的问题172

4.4.2 在产品设计、制造的不同阶段对BMS的验证173

4.4.3 用于BMS验证的电池模拟器174

参考文献177

第5章 动力电池系统热管理设计179

5.1 热管理系统设计概述180

5.1.1 热管理系统的“V”模型开发模式180

5.1.2 仿真分析的应用182

5.1.3 实验验证189

5.2 冷却系统设计190

5.2.1 冷却方式的选择191

5.2.2 自然冷却系统191

5.2.3 强制风冷系统193

5.2.4 液冷系统197

5.2.5 直冷系统212

5.3 加热系统设计214

5.3.1 设计需求214

5.3.2 电加热膜设计216

5.3.3 PTC加热设计218

5.3.4 液热设计220

5.4 保温系统设计222

5.4.1 保温设计概述222

5.4.2 模组保温设计222

5.4.3 箱体保温设计223

5.5 热管的应用224

5.5.1 热管简介224

5.5.2 热管在热管理系统中的应用225

5.5.3 热管应用注意事项225

参考文献226

第6章 动力电池系统结构仿真分析227

6.1 电池系统结构优化228

6.1.1 结构拓扑优化228

6.1.2 电池壳体结构形貌优化230

6.1.3 其他优化方法简介231

6.2 动力电池系统结构强度仿真232

6.2.1 弹性变形体的基本假设232

6.2.2 应力应变基本概念及关系232

6.2.3 材料模型235

6.2.4 冲击分析236

6.2.5 挤压仿真分析240

6.3 动力电池系统振动疲劳仿真242

6.3.1 疲劳理论介绍242

6.3.2 基于极限拉伸强度的S-N曲线估算245

6.3.3 结构振动疲劳寿命估算250

6.3.4 随机振动案例解析255

6.4 制造工艺仿真259

6.4.1 冲压成型仿真260

6.4.2 超声波焊接仿真262

6.4.3 搅拌摩擦焊接263

6.4.4 模流分析269

参考文献272

第7章 动力电池系统开发性试验验证275

7.1 电池单体测评276

7.1.1 出厂参数277

7.1.2 温度和倍率充电性能277

7.1.3 温度和倍率放电性能279

7.1.4 恒功率特性280

7.1.5 脉冲功率特性281

7.1.6 能量效率282

7.1.7 荷电保持能力283

7.1.8 产热特性284

7.1.9 老化特性285

7.1.10 安全性测试287

7.2 动力电池系统开发性验证289

7.2.1 系统功能289

7.2.2 系统壳体防护功能292

7.2.3 电性能295

7.2.4 可靠性304

7.2.5 安全性311

7.2.6 热管理系统开发性试验验证方法316

7.2.7 EMC开发性试验验证方法317

参考文献321

第8章 动力电池系统制造技术概述323

8.1 概述324

8.2 模组结构和工艺介绍324

8.2.1 圆柱电芯模组结构和工艺介绍325

8.2.2 方形电芯模组结构和工艺介绍329

8.2.3 软包电芯模组结构和工艺介绍331

8.3 关键工艺介绍334

8.3.1 电芯分选334

8.3.2 电阻焊接335

8.3.3 键合焊接340

8.3.4 激光焊接343

8.3.5 打胶工艺346

8.3.6 Pack总装紧固348

8.3.7 线束装配350

8.3.8 气密性检测351

8.4 生产过程控制352

8.5 下线测试（EOL）359

8.5.1 下线测试（EOL）作用359

8.5.2 下线测试（EOL）检测功能需求分析359

8.6 模组及Pack信息／自动化363

8.6.1 动力电池模组与Pack产线的自动化363

8.6.2 动力电池模组与Pcak产线的信息化365

8.6.3 动力电池模组与Pack产线的智能化367

8.6.4 本章小结370

参考文献370

缩略语371