本书讲述了电动汽车动力电池的发展、参数、测试等基础知识,重点讲解目前应用最广泛的锂离子动力电池,同时兼顾镍氢电池、铅酸电池、燃料电池等其他类型动力电池和储能装置。本书对动力电池管理系统、充电设施及动力电池维护技术也进行了较详细的介绍。

第2版

我

国新能源汽车行业发展迅猛，动力电池作为核心技术和关键部件，在最近几年更是发生了巨大的变化。全球动力电池市场需求将持续增长，预计中国仍然会是全球最大的新能源汽车市场，2020年新能源汽车产量约210万辆，对应的电池需求量为110GW·h，产值规模达1100亿元。技术路线方面，磷酸铁锂、三元电池分别占据商用车和乘用车的应用主流，固态电池和燃料电池也日益引起重视。

根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图》，为了达到“支撑新能源汽车的发展，持续提升电池单体能量密度和降低单体成本”的目标，路线图提出，到2020年，纯电动汽车动力电池系统能量密度达到250W·h/kg，电池系统成本降至1元/(W·h)。可以预见，未来几年将是中国动力电池技术及产业迎来快速发展和变革的时期，高职新能源汽车技术教学理应紧跟时代，不断充实和革新内容。

本教材出版以来已重印多次，被国内多所高职院校用作新能源汽车技术及相关专业教材，获得了较好的评价。为适应两年多来动力电池技术的快速发展，此次修订在保留原有体系的基础上，对教材内容进行了较大的更新和调整。主要改动如下： 增加了动力电池技术发展及市场现状的介绍； 锂离子动力电池章节扩充了三元电池和固态电池的知识； 其他电池与储能装置章节扩充了燃料电池的知识； 充电及电池维护两个章节调整了案例车型； 此外基础知识、电池测试和电池管理部分也作了部分调整。

参加修订的人员有：于湛（第1章1.1、1.2节）、朱亮红（第1章1.3、1.4节，第3章3.1节）、张凯（第2、4~6章）、李健平（第3章3.2、3.3节）、张永波（第7章）、李正国（第8章），全书由张凯主编并统稿，李正国任副主编。

此次修订参考了大量的书籍、文献和资料，在此谨向作者表示感谢。同时，教材再版过程获得了清华大学出版社的大力支持，以及董铸荣、曹家喆、贺萍、潘浩、胡林林、陈典荣、刘晓瑾、徐鑫培的帮助，在此表示感谢。

限于编者水平和时间，疏漏之处在所难免，敬请读者批评指正。

编者

2019年8月于深圳

第1版

国家“十五”“863”计划电动汽车重大科技专项确立了以燃料电池电动汽车、混合动力电动汽车和纯电动汽车为“三纵”，以多能源动力总成、驱动电池和动力电池为“三横”的“三纵三横”研发布局，电动汽车关键零部件核心技术取得突破。产业化方面，经过多年的示范应用和政策支持，市场对电动汽车表现出极大的认可。根据中国汽车工业协会（以下简称中汽协）最新统计数据，我国2016年新能源汽车生产51.7万辆，销售50.7万辆，比上年同期分别增长51.7%和53%，已连续两年产销量位居全球第一。近几年新能源汽车产业发展势头迅猛，然而我国相应的专业教育并没有跟上，未来新能源汽车领域的人才缺口巨大。

在电动汽车领域，虽然关于电池技术的教材、专著并不少，但是绝大多数都侧重于电池的原理，其中以电化学相关知识为主。以应用为目的尤其是为新能源汽车（这里主要指纯电动汽车）而编写的教材并不多，无法满足相关专业学生对电动汽车动力电池知识学习的需求。鉴于此，编者在近几年讲授“电动汽车应用技术”“新能源汽车概论”“动力电池管理与维护”等课程的同时，整理讲义并编写了本书。在编写过程中注意把握电动汽车动力电池的发展趋势，引入动力电池最新的知识和最新应用，从结构和基本原理出发，介绍电池技术的发展历史、重要参数、设备测试等基础知识，重点讲解目前应用最广泛的锂离子动力电池（包含三元电池），同时兼顾铅酸电池、镍氢电池、燃料电池、锌空气电池、太阳能电池、超高速飞轮电池、超级电容等其他类型动力电池和储能装置。在电池章节，对其电化学原理点到为止，重点介绍其使用特性和应用情况。同时对动力电池管理系统、充电设施及动力电池维护技术也进行了较详细的介绍。全书整体叙述深入浅出，对动力电池作了相对详细、全面和较为深入的介绍和分析。

本书共8章，可大体上分为3部分： 第1~3章是动力电池的总体介绍，主要包括动力电池的发展历程、工作原理、基本参数、充电方法、特性测试等； 第4~7章是主体，包括8种主要电池和储能装置的基本原理、性能特点、应用情况以及电池的管理和充电问题； 第8章为应用部分，简要讲述了动力电池和充电设施的保养与故障诊断。

本书可作为应用型本科及高职车辆工程、新能源汽车技术、汽车电子技术等相关专业的教材，也可供从事新能源汽车产品研发、生产和管理等方面工作的工程技术人员参考。

参加编写的人员有： 于湛（第1章）、张凯（第2、4~7章）、李正国（第3、8章）。全书由张凯担任主编并统稿，李正国担任副主编。

在本书的编写过程中查阅了大量的书籍、文献和资料，引用了其中一些技术资料和图表，在此谨向作者表示感谢。同时，在讨论教材体系结构安排和收集资料时，得到了董铸荣、曹家喆、徐艳民、徐卓胜、朱小春、何军的支持，在此表示感谢。

限于编者水平，疏漏之处在所难免，恳请读者不吝赐教。

编者

2017年5月

第1章电动汽车动力电池的发展

1.1电动汽车发展历程

1.1.1电池发展简史

1.1.2电动机发展简史

1.1.3电动汽车的发展历程

1.2动力电池技术及其发展趋势

1.2.1国内外动力电池技术现状

1.2.2动力电池的发展趋势

1.3动力电池驱动的车辆类型

1.3.1场地车辆

1.3.2电动滑板车、摩托车和自行车

1.3.3电动汽车

1.3.4轻轨和单轨

1.4动力电池产业市场概况

1.4.1市场和产业规模

1.4.2行业知名企业概况

复习思考题

第2章动力电池基础知识

2.1电池工作原理及分类

2.1.1动力电池系统组成

2.1.2电池的能量转换基本原理

2.1.3电池基本构成

2.1.4电池分类

2.2电池基本参数

2.2.1电压

2.2.2内阻

2.2.3容量

2.2.4能量与能量密度

2.2.5功率与功率密度

2.2.6荷电状态与健康状态

2.2.7放电制度与自放电率

2.2.8寿命与成本

2.2.9不一致性

2.3电池典型充电方法

2.3.1电池充电规律

2.3.2常规充电方法

2.3.3快速充电方法

复习思考题

第3章车用动力电池的特征及测试

3.1车辆对动力电池的要求

3.1.1电动车辆驱动分析

3.1.2车用动力电池的特征

3.1.3动力电池评价参数

3.2动力电池基本测试方法

3.2.1测试项目

3.2.2安全测试举例

3.3动力电池的典型测试设备

3.3.1硬件测试设备

3.3.2软件仿真工具

复习思考题

第4章锂离子动力电池

4.1锂离子动力电池概述

4.1.1锂离子电池的发展

4.1.2锂离子电池的优点及分类

4.1.3锂离子电池的工作原理

4.1.4锂离子电池的材料

4.2三元和固态电池

4.2.1三元锂离子电池

4.2.2固态电池

4.3锂离子电池性能特点

4.3.1锂离子电池的充放电特性

4.3.2锂离子电池的安全特性

4.3.3锂离子电池的热特性

4.4锂离子动力电池应用

4.4.1锂离子电池的应用类别

4.4.2电动汽车用锂离子电池

复习思考题

第5章其他动力电池及储能装置

5.1铅酸动力电池

5.1.1铅酸电池概况

5.1.2铅酸电池的性能及影响因素

5.1.3铅酸电池的应用

5.2镍氢动力电池

5.2.1与镍镉电池的特性对比

5.2.2镍氢电池的原理与结构

5.2.3镍氢电池的特性

5.2.4镍氢电池的应用

5.3燃料电池

5.3.1燃料电池概述

5.3.2燃料电池特点及分类

5.3.3燃料电池工作特性

5.3.4燃料电池系统应用

5.4其他电池与储能装置

5.4.1锌空气电池

5.4.2钠硫电池

5.4.3锂硫电池

5.4.4太阳能电池

5.4.5超级电容

5.4.6超高速飞轮

复习思考题

第6章动力电池管理系统

6.1电池管理系统概述

6.1.1基本构成和功能

6.1.2数据采集方法

6.2动力电池电量及其均衡管理

6.2.1电量管理系统

6.2.2均衡管理系统

6.3动力电池热管理及安全管理

6.3.1热管理系统

6.3.2安全管理系统

6.4动力电池系统的数据通信

复习思考题

第7章动力电池充电设施

7.1电动汽车能量补给方式

7.1.1换电模式

7.1.2充电模式

7.2电池充电特性及充电机

7.2.1电池充电特性

7.2.2整车电源系统

7.2.3电池充电机

7.3充电站布局与运行

7.3.1充电站布局

7.3.2充电站运行

复习思考题

第8章动力电池的维护

8.1动力电池系统日常保养

8.1.1保养制度

8.1.2保养操作

8.2动力电池系统故障分析

8.2.1故障分析方法

8.2.2充电系统常见故障

8.2.3动力电池系统故障

复习思考题

参考文献

重点讲解锂离子动力电池，兼顾镍氢电池、铅酸电池、燃料电池等；对动力电池管理系统、充电设施及动力电池维护技术也有介绍。

张凯，男，深圳职业技术学院汽车学院副教授，广东省电动汽车标准化委员会委员，中国汽车工程学会、中国电源学会会员。主持深圳市基础研究项目及“电动汽车充电操作维修”技能鉴定标准开发，“电动汽车维修”专项技能首批考评员。