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电动汽车电池管理系统的设计开发电子书

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394人正在读 | 1人评论 6.2

作       者:工业和信息化部人才交流中心

出  版  社:电子工业出版社

出版时间:2018-07-01

字       数:24.0万

所属分类: 科技 > 工业技术 > 汽车与交通运输

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本书系统性地阐述了电动汽车电池管理系统所涉及的相关行业动态、技术法规体系,及其具体设计开发过程中的技术重点和难点。本书涉及的电池管理系统所包含的核心技术,如动力电池的保护策略、荷电状态的估计、寿命预期、能力估计和框架设计等,正处于技术积累和发展的关键时期,是近期业界研究开发的热点。对于未来智能汽车的核心技术(先进的人工智能和深度学习)来说,优质的电池管理是确保人工智能芯片运行的保障。为了增强本书的实用性和可操作性,书中增加了专门的篇幅,以案例开发的形式,详细介绍高压电池管理系统和启停系统用电池管理系统的软硬件开发。本书可以作为高等教育、职业教育系统及技术领域自学者的专用参考书。 本书系统性地阐述了电动汽车电池管理系统所涉及的相关行业动态、技术法规体系,及其具体设计发过程中的技术重和难。本书涉及的电池管理系统所包含的核心技术,如动力电池的保护策略、荷电状态的估计、寿命预期、能力估计和框架设计等,正处于技术积累和发展的关键时期,是近期业界研究发的热。对于未来智能汽车的核心技术(先的人工智能和深度学习)来说,优质的电池管理是确保人工智能芯片运行的保障。为了增强本书的实用性和可操作性,书中增加了专门的篇幅,以案例发的形式,详细介绍高压电池管理系统和启停系统用电池管理系统的软硬件发。本书可以作为高等教育、职业教育系统及技术领域自学者的专用参考书。
【推荐语】
序一 中国经济已经由高速增长阶段转向高质量发展阶段,正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。*总书记在十九大报告中明确指出,要坚持新发展理念,主动参与和推动经济全球化程,发展更高层次的放型经济,不断壮大我国的经济实力和综合国力。 对于我国的集成电路产业来说,当前正是一个实现产业跨越式发展的重要战略机遇期,前景十分光明,挑战也十分严峻。在政策层面,2014年《国家集成电路产业发展推纲要》发布,提出到2030年产业主要环节达到国际先水平,实现跨越发展的发展目标;2015年,国务院提出“中国制造2025”,将集成电路产业列为重领域突破发展首位;2016年,国务院颁布《“十三五”国家信息化规划》,提出构建现代信息技术和产业生态体系,推核心技术超越工程,其中集成电路被放在首位。在技术层面,目前全球集成电路产业已重大调整变革期,中国集成电路技术创新能力和中高端芯片供给水平正在提升,中国企业设计、封测水平正在加快迈向*阵营。在应用层面,5G移动通信、物联网、人工智能等技术逐步成熟,各类智能终端、物联网、汽车电子及工业控制领域的需求将推动集成电路的稳步增长,从而集成电路产业将成为这些产品创新发展的战略制高。 展望“十三五”,中国集成电路产业必将迎来重大发展,特别是十九大提出要加快建设制造强国,加快发展先制造业,推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合等新的要求,给集成电路发展拓了新的发展空间,使得集成电路产业由技术驱动模式转化为需求和效率优先模式。在这样的大背景下,通过高层次的全球合作来促我国国内集成电路产业的崛起,将成为我们发展集成电路的一项重要抓手。 在推集成电路产业发展的过程中,建立创新体系、构建产业竞争力,*终都要落在人才上。人才培养是集成电路产业发展的一个核心组成部分,我们的政府、企业、科研和出版单位对此都承担重要的责任和义务。所以我们非常支持工业和信息化部人才交流中心、恩智浦(中国)管理有限公司、电子工业出版社共同编制出版这套《物联网与人工智能应用发丛书》。这套丛书集中了众多一线工程师和技术人员的集体智慧和经验,并且经过了行业专家学者的反复论证。我希望广大读者可以将这套丛书作为日常工作中的一套工具书,指导应用发工作,还能够以这套丛书为基础,从应用角度对我们未来产业的发展行探索,并与中国的发展特色紧密结合,服务中国集成电路产业的转型升级。 序二 随着摩尔定律逐步逼近极限,以及云计算、大数据、物联网、人工智能、5G等新兴应用领域的兴起,细分领域竞争格局加快重塑,围绕资金、技术、产品、人才等全方位的竞争加剧,当前全球集成电路产业了发展的重大转型期和变革期。 自《国家集成电路产业发展推纲要》发布以来,随着“中国制造2025”“互联网 ”、大数据等国家战略的深推,国内集成电路市场需求规模一步扩大,产业发展空间一步增大,发展环境一步优化。在市场需求拉动和国家相关政策的支持下,我国集成电路产业继续保持平稳快速、稳中有的发展态势,产业规模稳步增长,技术水平持续提升,资本运作渐趋活跃,国际合作层次不断提升。 集成电路产业是一个高度全球化的产业,发展集成电路需要强调自主创新,也要强调放与国际合作,中国不可能关起门来发展集成电路。 集成电路产业的发展需要知识的不断更新。这一随着云计算、大数据、物联网、人工智能、5G等新业务、新平台的不断出现,已经显得越来越重要,越来越迫切。由工业和信息化部人才交流中心、恩智浦(中国)管理有限公司与电子工业出版社共同组织编写的《物联网与人工智能应用发丛书》,是我们产业展国际知识交流与合作的一次有益尝试。我们希望看到更多国内外企业持续为我国集成电路产业的人才培养和知识更新提供有效的支撑,通过各方的共同努力,真正实现中国集成电路产业的跨越式发展。 序三 尽管有些人认为全球集成电路产业已经迈成熟期,但随着新兴产业的崛起,集成电路技术还将继续演,并长期扮演核心关键角色。事实上,到现在为止还没有出现集成电路的替代技术。 中国已经成为全球*的集成电路市场,产业布局基本合理,各领域步明显。2016年,中国集成电路产业出现了三个里程碑事件:*,中国集成电路产业*次出现制造、设计、封测三个领域销售规模均超过1000亿元人民币,改变了多年来始终封测领头,设计和制造跟随的局面;第二,设计业超过封测业成为集成电路产业*的组成部分,这是中国集成电路产业向好发展的重要信号;第三,中国集成电路制造业增速首次超过设计业和封测业,达到*快。随着中国经济的增长,中国集成电路产业的发展也将继续保持良好态势。未来中国将保持世界电子产品生产大国的地位,对集成电路的需求还会维持在高位。与此同时,我们也必须认识到,国内集成电路的自给率不高,在很长一段时间内对外依存度会停留在较高水平。 我们要充分利用当前物联网、人工智能、大数据、云计算加速发展的契机,实现我国集成电路产业的跨越式发展,一是要对自己的发展有清醒的认识;二是要保持足够的定力,不忘初心、下定决心;三是要紧紧围绕产品,以产品为中心,高端通用芯片必须面向主战场。 产业要发展,人才是决定性因素。目前我国集成电路产业的人才情况不容乐观,人才缺口很大,人才数量和质量均需大幅度提升。与市场、资本相比,人才的缺失是中国集成电路产业面临的*变量。人才的成长来自知识的更新和经验的积累。我国一直强调产学研结合、全价值推动产业发展。加强企业、研究机构、学校之间的交流合作,对于集成电路产业的人才培养和知识更新有非常正面的促作用。由工业和信息化部人才交流中心、恩智浦(中国)管理有限公司与电子工业出版社共同组织编写的这套《物联网与人工智能应用发丛书》,内容涉及安全应用与微控制器固件发、电机控制与USB技术应用、车联网与电动汽车电池管理、汽车控制技术应用等物联网与人工智能应用发的多个方面,对于专业技术人员的实际工作具有很强的指导价值。我对参与丛书编写的专家、学者和工程师们表示感谢,并衷心希望能够有越来越多的国际优秀企业参与到我国集成电路产业发展的大潮中来,实现全球技术与经验和中国市场需求的融合,支持我国产业的长期可持续发展。 序四 人工智能与物联网、大数据的完美结合,正在成为未来十年新一轮科技与产业革命的主旋律。随之而来的各个行业对计算、控制、连、存储及安全功能的强劲需求,也再次把半导体集成电路产业推向了中国乃至全球经济的风口浪尖。 历次产业革命所带来的冲往往是颠覆性的改变。当我们正为目不暇的电子信息技术创新的风起云涌而喝彩,为庞大的产业资金在政府和金融机构的热推下,正以前所未有的规模和速度投集成电路行业而惊叹的同时,不少业界有识之士已经敏锐地意识到,构成并驱动即将到来的智能化社会的每一个电子系统、功能模块、底层软件乃至检测技术都在面临巨大的量变与质变。毫无疑问,一个以集成电路和相应软件为核心的电子信息系统的深度而全面的更新换代浪潮正在向我们走来。 如此的产业巨变不仅引发了人工智能在不远的将来是否会取代人类工作的思考,更加现实而且紧迫的问题在于,我们每一个人的知识结构和理解能力能否跟得上这一轮技术革新的发展步伐?内容及架构更新相对缓慢的传统教材以及漫无边际的网络资料,是否足以为我们及时勾勒出物联网与人工智能应用的重要素?在一个如今仅凭独到的商业模式和靠免费获取的流量,就可以瞬间增加企业市值的IT盛宴里,我们的工程师们需要静下心来在哪些方面练好基本功,才能在未来翻天覆地般的技术变革时代立于不败之地? 带着这些问题,我们在政府和国内众多知名院校的热心支持与合作下,精心选题,推敲琢磨,策划了这一套以物联网与人工智能的发实践为主线,以集成电路核心器件及相应软件发的*应用为基础的科技系列丛书,以期对在人工智能新时代所面对的一些重要技术课题提出抛砖引玉式的线索和思路。 本套丛书的准备工作始终得到了工业和信息化部电子信息司刁石京司长,国家集成电路大基金丁文武总裁,清华大学微电子系主任魏少军教授,工业和信息化部人才交流中心王希征主任、李宁副主任,电子工业出版社党委书记、社长王传臣的肯定与支持,恩智浦(中国)管理有限公司的任霞女士、张伊雯女士、陈劼女士,以及恩智浦(中国)管理有限公司各个产品技术部门的技术专家们为丛书的编写组织工作付出了大量的心血,电子工业出版社的董亚峰先生、徐蔷薇女士为丛书的编辑出版做出了精心的规划。著书育人,功在后世,借此机会表示衷心的感谢。 未来已来,新一代产业革命的大趋势把我们推上了又一程充满了精彩和想象空间的科技之旅。在憧憬人工智能和物联网即将给整个人类社会带来的无限机遇和美好前景的同时,好基础,不忘初心,用知识充实脚下的每一步,又何尝不是一个主动迎未来的良好途径? 前言 电池管理系统(Battery Management System,BMS)一般是整体系统中的一个子系统,广泛应用于工业生产的各个环节,在电动汽车中,它是连车载动力电池和电动汽车的重要纽带。它的主要功能是通过监控和管理蓄电池,对荷电状态(SoC)、健康状态(SoH)和功能状态(SoF)行快速、可靠的监测,以提供必要的信息,使电池始终保持在*工作状态,*限度延长电池寿命;并将电池信息传输给相关子系统,为系统整体决策提供判断依据。 本书集电动汽车、动力电池、BMS行业企业及科研机构专家之力,立足三重维度与全产业视角,层层解析整车系统、动力电池系统,乃至BMS的国内外产业及技术发展现状与未来发展趋势。立足BMS细分领域,参照其所属系统总成,深度剖析其行业产业的发展潜力。以恩智浦解决方案及BMS发测试为例,本书着重阐述了BMS的设计发,充分借用研发实际案例对软硬件的发行详细介绍,有效地提升系统软硬件发实操能力、工程化意识与系统协调能力。本书还详细梳理了BMS产品发设计所涉及的标准法规,对照国内外先测试评价规范,对
【作者】
工业和信息化部人才交流中心(以下简称中心)创建于1985年1月,1992年10月成为独立事业法人单位,工业和信息化部所属的党政机关一类事业单位(正局级),是经中央机构编制委员会办公室批准,国家事业单位登记管理局注册登记,是工业和信息化部在人才培养、人才交流、智力引、国际交流、会议展览等方面的支撑机构;也是人力资源和社会保障部、工业和信息化部“全国信息专业技术人才知识更新工程”及“信息化工程师”项目实施承办单位。
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内容简介

序一

序二

序三

序四

前言

第1章 新能源汽车产业发展现状及趋势分析

1.1 新能源汽车整车产业发展现状及趋势分析

1.1.1 国际新能源汽车发展现状分析

1.1.2 我国新能源汽车发展现状分析

1.1.3 新能源汽车产业发展趋势分析

1.2 动力电池产业发展现状与趋势分析

1.2.1 国际动力电池产业发展现状分析

1.2.2 我国动力电池产业发展现状分析

1.2.3 动力电池产业发展趋势分析

1.3 动力电池管理系统(BMS)产业发展现状及趋势分析

1.3.1 国际BMS产业发展现状分析

1.3.2 我国BMS产业发展现状分析

1.3.3 BMS产业发展趋势分析

第2章 动力电池系统设计与性能开发

2.1 动力电池系统简述

2.1.1 动力电池系统的作用

2.1.2 动力电池系统的设计理念

2.1.3 动力电池从单体到系统

2.1.4 动力电池系统产品外形及安装位置

2.1.5 动力电池系统的构成和相关技术

2.2 动力电池技术介绍

2.2.1 动力电池按材料体系分类及特点

2.2.2 动力电芯封装形式和极片装配工艺

2.2.3 电芯设计技术

2.3 先进动力电池技术开发

2.3.1 钛酸锂电池技术

2.3.2 全固态电池技术

2.3.3 锂硫电池技术

2.3.4 锂—空气电池技术

参考文献

第3章 动力电池管理系统功能分析与系统架构分析

3.1 动力电池管理系统功能分析

3.1.1 通信功能

3.1.2 状态参数采集功能

3.1.3 SOC估算功能

3.1.4 故障诊断功能

3.1.5 热管理功能

3.1.6 电池均衡功能

3.2 动力电池管理系统架构设计分析

3.2.1 动力电池系统硬件系统架构设计分析

3.2.2 动力电池系统软件系统架构设计分析

3.2.3 功能安全及其对电池管理系统架构设计分析

参考文献

第4章 电动汽车动力电池管理系统设计策略

4.1 BMS硬件系统设计策略分析

4.1.1 NXP BMS系统功能安全设计

4.1.2 基于MC33771的BMS硬件系统总体设计方案策略

4.1.3 从控模块硬件设计

4.1.4 主控模块硬件电路设计

4.1.5 系统EMC性能设计

4.1.6 基于MC33771的BMS系统部件及硬件设计方案优势分析

4.2 基于MC33771的BMS软件系统设计策略分析

4.2.1 基于MC33771的BMS系统软件开发平台介绍

4.2.2 BMS软件系统总体设计方案策略

4.2.3 从控模块软件设计

4.2.4 主控模块软件设计

4.2.5 AUTOSAR框架软件设计

4.2.6 基于MC33771的BMS软件设计方案优势分析

4.3 48V电池管理系统案例分析

4.3.1 48V系统电压操作范围定义

4.3.2 48V BMS系统需求

4.3.3 48V系统安全目标

4.3.4 NXP 48V BMS 案例分析

第5章 动力电池管理系统产品测试评价

5.1 动力电池管理系统标准法规体系分析

5.1.1 国际动力电池管理系统标准法规体系分析

5.1.2 中国动力电池管理系统标准法规体系分析

5.2 动力电池管理系统关键性能评价

5.2.1 BMS系统物理参数采集精度评价

5.2.2 BMS的EMC性能评价

5.2.3 BMS系统安全性能评价

5.2.4 BMS系统SOC估算功能评价

5.2.5 BMS系统故障诊断功能评价

5.2.6 BMS系统热管理功能评价

5.2.7 BMS系统电池均衡功能评价

第6章 电池管理系统方案介绍

6.1 常见的电池管理系统专用芯片介绍

6.2 典型的电池管理系统方案介绍

6.2.1 基于CAN总线分布式高压BMS解决方案

6.2.2 基于菊花链的分布式高压BMS解决方案

6.2.3 基于菊花链的集中式高压BMS解决方案

6.2.4 基于菊花链的低成本分布式高压BMS解决方案

6.2.5 混合式高压BMS解决方案

6.2.6 低压BMS解决方案

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