電池系統工程：原理、設計與AI管理算法
[日]松村直樹 (Naoki Matsumura) 周楠 陳澤宇
- 出版商: 機械工業
- 出版日期: 2026-07-01
- 售價: $600
- 語言: 簡體中文
- 頁數: 155
- ISBN: 7111811461
- ISBN-13: 9787111811466
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電力電子 Power-electronics
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商品描述
隨著新能源汽車、智能設備和儲能系統的蓬勃發展，電池已成為現代科技的核心。本書從鋰離子電池概述和規格入手，深入淺出地闡述了電化學在電池中的應用及電池阻抗對其壽命的深遠影響，系統介紹了充電狀態估算方法及電池壽命估算和延長的算法，為電池的精確控制提供了理論支撐。書中詳細剖析了鋰離子電池單體/電池組的設計、制造及回收過程，涵蓋了電池全生命周期的工程實踐。同時，通過分析電池在各種系統中的應用，為讀者提供了豐富的實戰案例和部署參數。
本書的獨特之處在於其前瞻性，不僅介紹了燃料電池、超級電容器、太陽能電池等其他電池相關技術，還專門闡述了人工智能、機器學習、深度學習在電池充電中的應用，展現了電池技術與智能算法的深度融合。本書內容系統全面，覆蓋電池技術的各個關鍵環節，兼具理論深度和實踐廣度，旨在為讀者構建一條從基礎理論到前沿應用的清晰學習路徑。
本書既可作為高校相關專業師生的理論與操作指南，也可作為新能源汽車、儲能及電子設備等領域中從事電池設計、研發、測試和管理的工程師及研究人員擴展電池知識、解決實際問題的參考書。
目錄大綱
譯者序
序言
前言
第1章 鋰離子電池概述
1.1 引言：鋰離子電池的發展歷程
1.2 鋰離子電池的結構
1.3 充放電工作原理
1.3.1 充電機制
1.3.2 放電機制
1.3.3 充放電過程中的化學反應
1.4 實現鋰離子電池的關鍵
1.5 電池規格參數詳解
1.5.1 基本術語
1.5.2 電池核心性能術語
1.5.3 電池充電模式
1.5.4 電池壽命與其他關鍵特性
1.6 本章小結
1.7 習題
參考文獻
第2章 電化學在電池中的應用
2.1 引言：電池關鍵參數的理論基礎與計算
2.2 電池電壓的科學與應用
2.2.1 鋰離子電池的電壓
2.2.2 吉布斯自由能與反應驅動力
2.2.3 能斯特方程及其應用
2.2.4 標準電極電勢
2.2.5 鋰離子電池電壓
2.2.6 未來電池的電壓
2.3 電化學在電池設計中的應用
2.3.1 法拉第電解定律
2.3.2 正負極活性物質的質量計算
2.4 本章小結
2.5 習題
參考文獻
第3章 電池阻抗及其對電池壽命的影響
3.1 引言：電池內阻的特性與性能影響
3.2 電池阻抗
3.2.1 歐姆定律和IR壓降
3.2.2 等效電路模型
3.2.3 電化學阻抗譜（EIS）及其應用
3.2.4 交流內阻與直流內阻
3.3 電池放電特性
3.3.1 不同放電倍率下的放電特性
3.3.2 在不同溫度下的電池放電
3.3.3 阻抗隨循環老化與存儲的變化
3.4 額定容量與實際可用容量
3.5 本章小結
3.6 習題
參考文獻
第4章 電池充電與阻抗影響
4.1 引言：電池充電策略及其設計考量
4.2 鋰離子電池的充電機制
4.2.1 恒流－恒壓（CC-CV）充電法
4.2.2 充電過程中的電壓擡升
4.2.3 CC-CV充電策略的原理
4.2.4 充電時間的估算與模擬
4.3 快速充電技術
4.3.1 連續快速充電
4.3.2 階梯充電
4.3.3 快速充電時間模擬
4.3.4 電池充電系統的四大關鍵要素
4.4 電池安全充電
4.4.1 安全規範與設計
4.4.2 預充電
4.5 無線充電
4.5.1 引言
4.5.2 原理與結構
4.5.3 優勢與劣勢
4.5.4 電池工程師需關註的要點
4.6 本章小結
4.7 習題
參考文獻
第5章 當前和未來的電池
5.1 引言：主流與新興電池技術的化學原理及展望
5.1.1 可充電電池技術概覽
5.1.2 各類可充電電池的應用領域
5.2 鉛酸電池
5.2.1 電化學原理
5.2.2 技術優劣勢分析
5.3 鎳氫電池
5.3.1 電化學原理
5.3.2 技術優劣勢分析
5.4 鋰離子電池
5.4.1 正負極材料體系
5.4.2 主流正極材料詳解：LCO、NMC、NCA、LFP、LMO
5.4.3 負極材料詳解：矽
5.4.4 負極材料詳解：鋰金屬
5.4.5 前沿技術：全固態電池
5.4.6 負極材料詳解：LTO
5.5 本章小結
5.6 習題
參考文獻
第6章 鋰離子電池單體/電池組設計、制造及回收過程
6.1 鋰離子電池的內部構造
6.1.1 電池單體與電池包
6.1.2 電芯的封裝形式
6.1.3 電芯的內部結構與關鍵組件
6.1.4 鋰離子電芯的常規制造流程
6.1.5 薄膜全固態電池的制造
6.2 危險情況預防
6.2.1 電池濫用條件與失效機理
6.2.2 電池產氣與膨脹
6.2.3 多層級的安全保護設計
6.2.4 供應鏈中的質量管控
6.2.5 電池性能與安全驗證測試
6.3 電池組配置
6.3.1 串聯和並聯
6.3.2 電芯不一致性及其影響
6.3.3 運輸法規與電池認證
6.3.4 電池包的認證與識別
6.3.5 電池組與通信協議
6.4 鋰離子電池的可持續性與回收
6.4.1 回收
6.4.2 再利用/梯次利用
6.4.3 減量化/延長壽命
6.5 本章小結
6.6 習題
參考文獻
第7章 電池電量計量方法
7.1 引言：電池剩餘容量的估算策略與算法
7.2 電壓測量法
7.2.1 OCV-SOC對應關系的基本原理
7.2.2 方法評析：優點與局限性
7.3 庫侖計量法
7.3.1 基本原理與實現
7.3.2 方法評析：優點與局限性
7.4 OCV－庫侖計混合法
7.4.1 基本原理
7.4.2 方法評析：優點與挑戰
7.5 基於阻抗補償的電量計量
7.5.1 基本原理
7.5.2 優點和缺點
7.6 高級電量計量算法專題
7.6.1 基於等效電路模型的OCV快速預測
7.6.2 基於機器學習的狀態預測
7.6.3 基於阻抗預測的系統功率優化
7.7 電池健康狀態
7.8 電量計的部署位置：系統側與電池包側對比
7.9 本章小結
7.10 習題
參考文獻
第8章 燃料電池
8.1 引言：燃料電池技術概覽
8.2 氫燃料電池
8.2.1 工作原理
8.2.2 核心組件與結構
8.3 燃料電池特性
8.3.1 極化曲線（I-V特性）與電壓損失
8.3.2 功率密度曲線（I-P特性）
8.3.3 動態負載響應與混合動力系統
8.4 溫度和壓力對性能的影響
8.4.1 能斯特方程在燃料電池中的應用
8.4.2 壓力對電壓和性能的影響
8.4.3
