新能源汽车综合热管理

本书注重理论与实践相结合，并关注了未来可应用于新能源汽车热管理的前沿技术。

动力电池、燃料电池和电动空调为新能源汽车电动化的关键部件，热管理对新能源汽车动力电池、燃料电池、电动空调及整车性能具有决定性影响，是新能源汽车研究与开发的核心技术。本书共7章，分为三个部分：第1章至第3章为第一部分，系统介绍了动力电池的产热特性、热管理系统建模及散热系统设计；第4章和第5章为第二部分，主要围绕燃料电池水热管理和冷启动进行分析和论述；第6章和第7章为第三部分，重点探讨电动空调及整车热管理系统的建模和控制策略。
本书可供新能源汽车领域的科研人员和研究生参考使用，也可供从事新能源航空和新能源电力研究的相关专业人员参考。

张扬军，教育部长江学者特聘教授，清华大学通用航空技术研究中心主任、汽车安全与节能国家重点实验室副主任（常务），International Journal of Fluid Machinery and System（国际流体机械与系统杂志）主编。研究方向为发动机热流体工程，主要从事发动机涡轮增压、涡轮发电与涡轮电推进技术及其在汽车和通航领域应用的研究。获国家科技进步二等奖2项、国防科技进步一等奖等省部级奖8项，曾获首届中国优秀博士后奖（全国10人）、全国优秀博士后等荣誉称号。

第1章动力电池产热模型与热特性1
1.1锂离子电池产热原理及模型1
1.1.1锂离子电池产热原理1
1.1.2锂离子电池产热模型2
1.2基于内阻的锂离子电池热特性模型3
1.2.1锂离子电池热特性模型3
1.2.2基于电池内阻的产热模型4
1.3圆柱电池热分析建模及热特性6
1.3.1圆柱电池热分析模型6
1.3.2圆柱电池热特性分析17
1.4软包电池热分析建模及热特性20
1.4.1软包电池热分析模型20
1.4.2软包电池热特性分析30
1.5方形电池热分析建模及热特性32
1.5.1方形电池热分析模型32
1.5.2方形电池热特性分析36
本章参考文献38
第2章动力电池热管理系统设计42
2.1锂离子电池热管理系统概述42
2.2锂离子电池风冷系统热分析及设计45
2.2.1风冷电池组热特性分析建模45
2.2.2流道结构对单排电池热特性的影响48
2.2.3流道结构对多排电池热特性的影响58
2.3锂离子电池水冷系统热分析及设计66
2.3.1锂离子电池水冷系统及强化换热66
2.3.2微通道波纹水冷板流动换热特性67
2.3.3基于微通道波纹水冷板的电池热特性73
本章参考文献83
第3章动力电池平板热管强化传热87
3.1基于热管的锂离子电池热管理87
3.2电池热管理的平板热管建模及设计89
3.2.1基于平板热管的电池传热过程89
3.2.2电池组热电耦合产热建模91
3.2.3平板热管多热源多尺度参数化建模93
3.2.4平板热管多热源参数化模型验证103
3.2.5动力电池平板热管设计105
3.3基于平板热管的电池热特性113
3.3.1稳态放电工况电池组热特性113
3.3.2动态工况电池组热特性120
本章参考文献121
第4章燃料电池水热管理124
4.1燃料电池水热传输特性124
4.1.1质子交换膜燃料电池基础124
4.1.2质子交换膜燃料电池热力学基础126
4.1.3质子交换膜燃料电池水热传输过程127
4.2燃料电池水热管理建模129
4.2.1水蒸气输运与管理129
4.2.2液态水输运与管理135
4.2.3燃料电池热管理143
4.2.4燃料电池三维两相流动与传热模型146
4.2.5燃料电池系统仿真建模152
4.3燃料电池双极板设计158
4.3.1双极板气体流道设计158
4.3.2双极板/冷却板散热设计161
4.4燃料电池余热利用164
本章参考文献168
第5章燃料电池冷启动170
5.1燃料电池冷启动特点170
5.1.1层分离171
5.1.2材料损坏171
5.1.3冷启动过程随机性172
5.1.4冷启动过程的三个阶段174
5.2燃料电池冷启动建模175
5.2.1过冷水结冰概率模型176
5.2.2低温下质子交换膜饱和含水量178
5.2.3低温启动过程中质量和能量输运179
5.3燃料电池冷启动性能181
5.3.1不同初始条件冷启动性能183
5.3.2不同运行参数冷启动性能187
5.3.3不同结构参数冷启动性能188
5.4燃料电池冷启动失败模式192
5.4.1两种冷启动失败模式比较192
5.4.2冷启动失败模式分类图194
本章参考文献195
第6章电动空调系统及其控制策略198
6.1电动空调系统及其建模198
6.1.1电动空调系统组成198
6.1.2电动空调系统建模201
6.2电动空调系统PID控制策略207
6.2.1自适应模糊PID控制策略207
6.2.2自适应模糊PID控制应用217
6.3电动空调系统模型预测控制策略226
6.3.1智能模型预测控制策略227
6.3.2智能模糊MPC控制应用241
本章参考文献244
第7章电动汽车整车综合热管理247
7.1电动汽车热管理系统建模247
7.1.1电动汽车低温热管理系统建模247
7.1.2电动汽车协同热管理系统建模251
7.2动力电池热管理系统控制262
7.2.1电池热管理系统控制策略262
7.2.2车速预测及对控制的影响264
7.2.3自适应电池温度参考值控制器271
7.2.4对照组控制策略273
7.2.5电池热管理控制策略对比分析274
7.3电池与乘员舱协同热管理系统控制278
7.3.1电池与乘员舱协同热管理控制策略278
7.3.2电池很好工作温度控制策略280
7.3.3对照组系统控制策略283
7.3.4协同热管理系统控制策略对比分析285
本章参考文献293