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本書注重理論與實踐相結(jié)合，并關(guān)注了未來可應(yīng)用于新能源汽車熱管理的前沿技術(shù)。

內(nèi)容簡介

動力電池、燃料電池和電動空調(diào)為新能源汽車電動化的關(guān)鍵部件，熱管理對新能源汽車動力電池、燃料電池、電動空調(diào)及整車性能具有決定性影響，是新能源汽車研究與開發(fā)的核心技術(shù)。本書共7章，分為三個部分：第1章至第3章為第一部分，系統(tǒng)介紹了動力電池的產(chǎn)熱特性、熱管理系統(tǒng)建模及散熱系統(tǒng)設(shè)計；第4章和第5章為第二部分，主要圍繞燃料電池水熱管理和冷啟動進(jìn)行分析和論述；第6章和第7章為第三部分，重點(diǎn)探討電動空調(diào)及整車熱管理系統(tǒng)的建模和控制策略。
本書可供新能源汽車領(lǐng)域的科研人員和研究生參考使用，也可供從事新能源航空和新能源電力研究的相關(guān)專業(yè)人員參考。

作者簡介

張揚(yáng)軍，教育部長江學(xué)者特聘教授，清華大學(xué)通用航空技術(shù)研究中心主任、汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實驗室副主任（常務(wù)），International Journal of Fluid Machinery and System（國際流體機(jī)械與系統(tǒng)雜志）主編。研究方向為發(fā)動機(jī)熱流體工程，主要從事發(fā)動機(jī)渦輪增壓、渦輪發(fā)電與渦輪電推進(jìn)技術(shù)及其在汽車和通航領(lǐng)域應(yīng)用的研究。獲國家科技進(jìn)步二等獎2項、國防科技進(jìn)步一等獎等省部級獎8項，曾獲首屆中國優(yōu)秀博士后獎（全國10人）、全國優(yōu)秀博士后等榮譽(yù)稱號。

目錄

第1章動力電池產(chǎn)熱模型與熱特性1
1.1鋰離子電池產(chǎn)熱原理及模型1
1.1.1鋰離子電池產(chǎn)熱原理1
1.1.2鋰離子電池產(chǎn)熱模型2
1.2基于內(nèi)阻的鋰離子電池?zé)崽匦阅Ｐ?
1.2.1鋰離子電池?zé)崽匦阅Ｐ?
1.2.2基于電池內(nèi)阻的產(chǎn)熱模型4
1.3圓柱電池?zé)岱治鼋＜盁崽匦?
1.3.1圓柱電池?zé)岱治瞿Ｐ?
1.3.2圓柱電池?zé)崽匦苑治?7
1.4軟包電池?zé)岱治鼋＜盁崽匦?0
1.4.1軟包電池?zé)岱治瞿Ｐ?0
1.4.2軟包電池?zé)崽匦苑治?0
1.5方形電池?zé)岱治鼋＜盁崽匦?2
1.5.1方形電池?zé)岱治瞿Ｐ?2
1.5.2方形電池?zé)崽匦苑治?6
本章參考文獻(xiàn)38
第2章動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)設(shè)計42
2.1鋰離子電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)概述42
2.2鋰離子電池風(fēng)冷系統(tǒng)熱分析及設(shè)計45
2.2.1風(fēng)冷電池組熱特性分析建模45
2.2.2流道結(jié)構(gòu)對單排電池?zé)崽匦缘挠绊?8
2.2.3流道結(jié)構(gòu)對多排電池?zé)崽匦缘挠绊?8
2.3鋰離子電池水冷系統(tǒng)熱分析及設(shè)計66
2.3.1鋰離子電池水冷系統(tǒng)及強(qiáng)化換熱66
2.3.2微通道波紋水冷板流動換熱特性67
2.3.3基于微通道波紋水冷板的電池?zé)崽匦?3
本章參考文獻(xiàn)83
第3章動力電池平板熱管強(qiáng)化傳熱87
3.1基于熱管的鋰離子電池?zé)峁芾?7
3.2電池?zé)峁芾淼钠桨鍩峁芙＜霸O(shè)計89
3.2.1基于平板熱管的電池傳熱過程89
3.2.2電池組熱電耦合產(chǎn)熱建模91
3.2.3平板熱管多熱源多尺度參數(shù)化建模93
3.2.4平板熱管多熱源參數(shù)化模型驗證103
3.2.5動力電池平板熱管設(shè)計105
3.3基于平板熱管的電池?zé)崽匦?13
3.3.1穩(wěn)態(tài)放電工況電池組熱特性113
3.3.2動態(tài)工況電池組熱特性120
本章參考文獻(xiàn)121
第4章燃料電池水熱管理124
4.1燃料電池水熱傳輸特性124
4.1.1質(zhì)子交換膜燃料電池基礎(chǔ)124
4.1.2質(zhì)子交換膜燃料電池?zé)崃W(xué)基礎(chǔ)126
4.1.3質(zhì)子交換膜燃料電池水熱傳輸過程127
4.2燃料電池水熱管理建模129
4.2.1水蒸氣輸運(yùn)與管理129
4.2.2液態(tài)水輸運(yùn)與管理135
4.2.3燃料電池?zé)峁芾?43
4.2.4燃料電池三維兩相流動與傳熱模型146
4.2.5燃料電池系統(tǒng)仿真建模152
4.3燃料電池雙極板設(shè)計158
4.3.1雙極板氣體流道設(shè)計158
4.3.2雙極板/冷卻板散熱設(shè)計161
4.4燃料電池余熱利用164
本章參考文獻(xiàn)168
第5章燃料電池冷啟動170
5.1燃料電池冷啟動特點(diǎn)170
5.1.1層分離171
5.1.2材料損壞171
5.1.3冷啟動過程隨機(jī)性172
5.1.4冷啟動過程的三個階段174
5.2燃料電池冷啟動建模175
5.2.1過冷水結(jié)冰概率模型176
5.2.2低溫下質(zhì)子交換膜飽和含水量178
5.2.3低溫啟動過程中質(zhì)量和能量輸運(yùn)179
5.3燃料電池冷啟動性能181
5.3.1不同初始條件冷啟動性能183
5.3.2不同運(yùn)行參數(shù)冷啟動性能187
5.3.3不同結(jié)構(gòu)參數(shù)冷啟動性能188
5.4燃料電池冷啟動失敗模式192
5.4.1兩種冷啟動失敗模式比較192
5.4.2冷啟動失敗模式分類圖194
本章參考文獻(xiàn)195
第6章電動空調(diào)系統(tǒng)及其控制策略198
6.1電動空調(diào)系統(tǒng)及其建模198
6.1.1電動空調(diào)系統(tǒng)組成198
6.1.2電動空調(diào)系統(tǒng)建模201
6.2電動空調(diào)系統(tǒng)PID控制策略207
6.2.1自適應(yīng)模糊PID控制策略207
6.2.2自適應(yīng)模糊PID控制應(yīng)用217
6.3電動空調(diào)系統(tǒng)模型預(yù)測控制策略226
6.3.1智能模型預(yù)測控制策略227
6.3.2智能模糊MPC控制應(yīng)用241
本章參考文獻(xiàn)244
第7章電動汽車整車綜合熱管理247
7.1電動汽車熱管理系統(tǒng)建模247
7.1.1電動汽車低溫?zé)峁芾硐到y(tǒng)建模247
7.1.2電動汽車協(xié)同熱管理系統(tǒng)建模251
7.2動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)控制262
7.2.1電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)控制策略262
7.2.2車速預(yù)測及對控制的影響264
7.2.3自適應(yīng)電池溫度參考值控制器271
7.2.4對照組控制策略273
7.2.5電池?zé)峁芾砜刂撇呗詫Ρ确治?74
7.3電池與乘員艙協(xié)同熱管理系統(tǒng)控制278
7.3.1電池與乘員艙協(xié)同熱管理控制策略278
7.3.2電池*佳工作溫度控制策略280
7.3.3對照組系統(tǒng)控制策略283
7.3.4協(xié)同熱管理系統(tǒng)控制策略對比分析285
本章參考文獻(xiàn)293

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精彩書摘

無

前言/序言

發(fā)展新能源汽車是汽車行業(yè)實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的主要途徑，世界各國紛紛出臺各項支持政策，大力推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。發(fā)展新能源汽車也是我國從汽車大國走向汽車強(qiáng)國的必由之路，是應(yīng)對氣候變化、推動綠色發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。
常見的新能源汽車可分為混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車。新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的關(guān)鍵區(qū)別在于動力系統(tǒng)（由動力電池或燃料電池等新能源動力系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)動力系統(tǒng)）、空調(diào)系統(tǒng)（由電動空調(diào)系統(tǒng)替代了傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)驅(qū)動空調(diào)系統(tǒng)）。
動力電池為純電動汽車提供能量，是純電動汽車的核心系統(tǒng)。動力電池為具有復(fù)雜產(chǎn)熱與傳熱過程的電化學(xué)動力源，溫度是影響動力電池的關(guān)鍵因素之一。電池充放電過程的電化學(xué)反應(yīng)都是在特定的溫度范圍內(nèi)才能發(fā)生，溫度對動力電池的電化學(xué)系統(tǒng)運(yùn)行、充放電效率、功率、容量、可靠性、安全性和壽命等性能有著重要影響。動力電池?zé)峁芾碇饕窃陔姵責(zé)崽匦匝芯康幕A(chǔ)上，通過設(shè)計合理的電池組熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和發(fā)展先進(jìn)的熱管理控制策略，使電池工作在合適的溫度范圍內(nèi)，并有效控制電池組各單體之間的溫差，以提高動力電池的性能。隨著新能源汽車發(fā)展對動力電池壽命、充放電性能和環(huán)境適應(yīng)性等要求的逐漸提高，動力電池?zé)峁芾淼闹匾匀找嫱伙@。