专栏导读
新能源汽车产业是我国七大战略新兴产业之一，也是“中国制造 2025”十大重点推动领域之一。动力电池系统是新能源汽车的核心部件，其性能直接影响车辆运行效率、安全性与可靠性。由于锂离子电池具有能量密度高、自放电率小、循环寿命长等优点，已在车载动力电池领域占据统治地位。以电池热失控为代表的新能源汽车安全事故频发，突破动力电池安全应用关键技术、提升动力电池系统安全品质，已成为学术界与工业界面临的共同挑战。动力电池安全应用技术主要包括系统设计与集成、电池建模与状态估计、热管理、故障诊断与安全管控、防护设计与测试评价等方面。为此，《机械工程学报》编辑部特邀北京理工大学王震坡教授、北京理工大学张雷特别研究员、中国科学技术大学王青松研究员、北京理工大学张照生副教授和清华大学冯旭宁副教授担任客座编辑，共同策划出版“动力电池安全应用技术”专栏，广邀本领域专家学者结合自身科研实践，介绍最新研究进展、总结学科发展脉络及面临的挑战，集中展示动力电池安全应用技术在原理方法及其应用等方面的最新研究进展，促进学术交流，推动相关领域纵深发展。专栏共收录论文14篇，本期先推送前7篇。专栏已于《机械工程学报》2023年22期正式出版。
客座专家团队
王震坡，北京理工大学机械与车辆学院特聘教授、博导，新能源汽车国家大数据联盟秘书长，中国汽车工程学会会士、理事会理事，国家级高层次科技创新领军人才。长期从事新能源汽车领域的理论研究和工程技术攻关工作，围绕车辆安全、高效、可靠应用主题，在运行管控、充电防控、分布式驱动协同控制等方面做出突出贡献。累计主持国家级科研项目10余项，发表SCI/EI论文百余篇，出版专(译)著10余部，授权发明专利50余项，获国家、省部级奖励7项。
张雷，北京理工大学特别研究员、博士生导师，北京市科技新星。主要研究方向为智能网联新能源汽车整车及电池系统安全控制理论与技术。主持国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市科技计划等项目多项；发表第一/通讯作者SCI论文70余篇；授权国家发明专利40余项；出版著作3部；担任《机械工程学报》青年编委及多个学术期刊副主编、编委；获北京市科学技术进步奖一等奖、中国汽车工程学会技术发明一等奖、中国仿真学会自然科学一等奖。
王青松，英国皇家化学会会士、英国工程技术学会会士、爱思唯尔中国高被引学者。主要从事锂离子电池安全及防控方面的研究，主持国家重点研发计划项目、基金委联合基金重点项目等30余项。在Nature Communications、Progress in Energy and Combustion Science等期刊发表SCI收录论文200余篇，他引1.5万余次。获储能年度人物奖、中国公共安全科学技术学会科技进步奖一等奖、中国消防协会科技创新奖一等奖、中国化工学会侯德榜化工科学技术创新奖、LPPSTA Mannan Award等奖励。担任多个国内外期刊客座编辑、《安全与环境学报》首届青年编委会主任委员、中国消防协会电气防火专委会委员、中国能源研究会储能专委会专家委员等职务。
张照生，北京理工大学副教授，入选教育部课程思政教学名师。长期从事新能源汽车大数据分析和智能交通方向研究，主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等国家/省部级项目12项。获国家教学成果二等奖1项，省级科研奖励5项、教学奖励3项，发表SCI/EI论文46篇，获ESI高被引论文、机械工程学报第5届高影响力论文等，授权发明专利28项，软件著作权15项，出版专著4部。
冯旭宁，清华大学副教授、博士生导师。一直从事动力及储能电池系统“热安全特性、建模与防控”方面的应用基础研究工作，揭示了高能电池热失控能质释放规律，发明了动力及储能电池系统热防护技术，填补电池应用领域的技术空白。相关技术广泛应用于电池及其系统的事故溯源、标准评价、诊断预警、蔓延阻断等规模化应用场景，保障了电动汽车、储能电站、电动自行车、智能手机等的使用安全。MIT科技评论中国35岁以下创新35人，Clarivate高被引科学家、Scopus中国高被引学者（2022年起）。
01
车用动力电池标准体系研究与分析
引用格式:杨世春, 卢宇, 周思达, 刘仕强, 王芳, 陈飞. 车用动力电池标准体系研究与分析[J]. 机械工程学报, 2023, 59(22): 3-19.
论文亮点：
阐述了动力电池的主要标准与体系，介绍了国内外现行标准主要内容及测试项目；
阐述了国内外安全测评标准制修订历程，对比分析了近年来国内外动力电池安全测评项目；
阐述了尺寸名称、运输存储、回收利用等标准内容，对比分析了国内外相关标准的侧重点。
主创简介：
杨世春，教授，北京航空航天大学交通科学与工程学院院长，长期从事车用动力电池测评管控基础理论及关键技术研究，近年来发表SCI/EI论文150余篇，授权发明专利102项，以第一完成人获国家科技进步二等奖、教育部科技进步一等奖、中国汽车工程学会技术发明特等奖等科技奖励十余项。
卢宇，北京航空航天大学交通科学与工程学院硕士研究生，主要研究车用动力电池建模与状态估计技术，发表SCI/EI论文3篇，获评2023年研究生国家奖学金。
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02
模型与数据融合的大尺寸快充锂电池分布式温度估计
引用格式:庞晓青, 李佳承, 刘文学, 邓忠伟, 胡晓松. 模型与数据融合的大尺寸快充锂电池分布式温度估计[J]. 机械工程学报, 2023, 59(22): 20-32.
论文亮点：
针对软包型锂离子电池的分布式温度估计问题，提出了一种基于长短期记忆神经网络LSTM与产热模型融合的方法，并在5～40℃的宽温度区间以及多种快充场景下验证了方法的适用性；
该方法仅基于一个温度测点的温度信息即可准确估计电池平面其余多个关键测点的温度，可近似获取大尺寸电池二维的温度分布情况，包括最高温度和最大温差；
融合模型将产热模型结果作为LSTM模型输入，讨论了不同温度测点以及不同产热模型作为输入对模型精度的影响。
主创简介：
胡晓松，男，博士，教授，博士研究生导师，IEEE Fellow。主要研究方向为电动汽车电池管理技术及机电复合动力传动系统优化与控制。
庞晓青，女，硕士。主要研究方向为锂离子动力电池热模拟与温度估计。
李佳承，男，硕士，工程师。主要研究方向为锂离子动力电池建模、状态估计与热管理。
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03
高温循环老化对锂离子电池安全性影响研究
引用格式:张广续, 魏学哲, 陈思琦, 朱建功, 戴海峰. 高温循环老化对锂离子电池安全性影响研究[J]. 机械工程学报, 2023, 59(22): 33-45.
论文亮点：
分析在高温老化过程中电池放电释热行为，在老化初期，由容量衰减主导的电池放电温升速率下降；而在老化后期，由副反应主导的电池放电温升速率上升；
揭示在高温老化过程中电池热失控特性演变规律，指出阳极析锂和阴极过渡金属溶解是致使电池自产热起始温度和热失控触发温度显著下降的原因；活性物质和活性锂的损失则致使电池热危害性降低；
高温老化削减电池热稳定性，降低电池过充时间和热失控触发温度，并导致副反应热贡献率降低，使得电池抵抗外界滥用的性能降低。
主创简介：
张广续，现为同济大学博士后，从事动力电池热失效分析评估等研究。以第一/通讯作者在Renewable & Sustainable Energy Reviews、Journal of Energy Chemistry、Fuel、ACS Applied Materials & Interfaces、Journal of Power Sources等领域著名期刊发表学术论文15篇。申请发明专利26项，已授权10项。
戴海峰，现为同济大学教授、博士生导师，IEEE高级会员，SAE NEV技术委员会委员，中国汽标委电动车辆分标委委员，Renewable and Sustainable Energy Review等期刊编委。长期从事新能源汽车研究，主持包含自然科学基金委重点项目在内的科研项目40余项；在Nature Communications等期刊发表SCI论文90余篇，其中14篇入选ESI高被引论文，2篇入选ESI热点论文，连续入选Elsevier中国高被引学者。授权发明专利40余项，参编各类标准5部，出版专著5部，获上海市科技进步奖等省部级和一级学会一等奖励4项。
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04
基于实车运行数据的锂离子电池健康状态估计
引用格式:何洪文, 王浩宇, 王勇, 李双歧. 基于实车运行数据的锂离子电池健康状态估计[J]. 机械工程学报, 2023, 59(22): 46-58.
论文亮点：
提出实车数据工况重构方法，将大规模实车数据划分为行驶与充电两类工况并分别提出健康状态表征指标和影响特征提取方法，降低工况复杂性；
创新性采用贝叶斯优化算法，实现对健康状态预测模型超参数的快速、高效搜索，显著缩短了模型超参数的搜索用时，提高了模型的预测精度；
根据两类工况健康状态建模结果，提出电池健康状态多指标联合估计方法，综合反映电池复杂工况下健康状态变化并在多组实车数据上验证了方法的可行性和适应性。
主创简介：
何洪文，博士，北京理工大学教授、博士生导师，国家高层次领军人才。专注于“新能源车辆传动及其控制”研究领域，先后主持国家重点研发计划、国家自然科学基金重点/面上、国家863/科技支撑等20余项国家级课题/任务。排名前3获国家科技进步二等奖及省部级奖励12项。发表学术论文200余篇，连续入选全球高被引科学家。
王浩宇，男，北京理工大学硕士研究生。研究方向主要包括电动汽车动力电池大数据与状态估计，电池故障诊断。相关研究工作发表于《机械工程学报》期刊。
王勇，男，北京理工大学博士研究生。研究方向为智能电动汽车动力-底盘-智驾多系统融合控制。在IEEE TII，TIE，TITS, Applied Energy，机械工程学报等SCI/EI期刊发表论文10余篇，获IEEE杰出论文奖、国际“互联网+”大赛银奖等。
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05
基于工况适应替代模型的电池液冷系统结构优化
引用格式:吕超, 宋彦孔, 朱世怀, 葛亚明, 王立欣. 基于工况适应替代模型的电池液冷系统结构优化[J]. 机械工程学报, 2023, 59(22): 59-68.
论文亮点：
针对当前替代模型无法适应运行工况变化的难题，将运行工况参数作为替代模型的输入变量，构建了包含运行工况参数的克里金替代模型；
借助工况适应型替代模型可实现任意工况与结构参数组合下液冷式电池系统最高温度、最大温差以及冷却液进出口压降的快速近似计算；
基于工况适应型替代模型与第二代非支配遗传算法完成了多运行工况下冷板结构的多目标优化，进一步分析了结构参数随运行工况参数的变化规律。
主创简介：
吕超，工学博士、教授、博导；现任哈尔滨工业大学电气工程及其自动化学院现代电子技术研究所所长。研究方向为动力/储能电池管理新理论与新技术；发表SCI、EI检索学术论文50余篇。
宋彦孔，哈尔滨工业大学电气工程学科博士生，发表高水平期刊、会议论文10余篇。研究方向为电池热管理系统的结构优化和运行策略。
王立欣，工学博士，教授、博导；现任哈尔滨工业大学（深圳）实验与创新实践教育中心主任，深圳市政府特殊津贴获得者。致力电池管理、电磁兼容方向研究，获省科技进步奖2项，发表论文50余篇。
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06
基于深度学习和粒子群算法的锂离子电池核温估计方法
引用格式:李毅超, 王楠, 段彬, 康永哲, 张承慧. 基于深度学习和粒子群算法的锂离子电池核温估计方法[J]. 机械工程学报, 2023, 59(22): 69-78.
综述亮点：
建立 Bi-LSTM 神经网络的核心温度预测模型。该模型可以在较宽环境温度的实际工况中获得较为准确的核心温度估计结果；
利用PSO算法对Bi-LSTM模型进行参数调优，避免了手动调整参数的不确定性，进而使Bi-LSTM 模型取得更好的预测效果；
与其他类型核心温度预测方法相比，本方法拥有更好的预测精度，且便于电池管理系统在线应用。
主创简介：
李毅超，山东大学控制科学与工程学院博士生。2012年本科毕业于山东大学电气工程及其自动化学院，2017年硕士毕业于山东大学控制科学与工程学院。2020年至今就读于山东大学控制科学与工程学院。研究兴趣包括锂离子电池状态估计等。
段彬，山东大学控制科学与工程学院教授，博士生导师。2005年和2010年毕业于山东大学控制理论与控制工程专业，获工学学士和博士学位。研究兴趣包括电力电子、电池技术、复杂非线性系统的建模和优化控制。
王楠，山东大学控制科学与工程学院控制理论与控制工程专业博士。目前主要从事锂离子电池状态估计与低温加热充电优化控制等方向的研究。
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07
基于一维/三维热模型的平板热管/液冷电池热管理系统优化设计
引用格式:郭喆晨, 徐俊, 王行早, 徐梓铭, 梅雪松. 基于一维/三维热模型的平板热管/液冷电池热管理系统优化设计[J]. 机械工程学报, 2023, 59(22): 79-88.
综述亮点：
设计了一种超薄平板热管/液体冷却电池热管理系统以获得合适的电池工作温度和更好的温度均匀性；
提出了一种基于一维/三维热模型的参数优化方法，计算效率高、收敛速度快，提高优化效率，缩短设计周期；
所提出电池热管理系统提升了其热特性和轻量化，显著改善了电池模组的温均性，在大倍率放电和工况变化的放电过程中，模组温差可控制在2 ℃以下，附件质量比降低了8.2%。
主创简介：
徐俊，西安交通大学教授，博导。主要研究方向为新能源车辆/机器人动力电池管理与系统综合控制。主持相关国家级、省部级和企业合作项目 30 余项，参编出版英文专著2部，发表高水平学术论文 100 余篇，高被引论文 5 篇。
郭喆晨，西安交通大学博士，主要研究方向为储能电池热管理系统建模及管控分析。主持国家级项目1项，参与相关国家级、省部级和企业合作项目6项，参编出版英文专著2部，发表高水平学术论文 10 余篇。
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责任编辑：杜蔚杰
责任校对：张 强
审 核：张 强
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