内容简介
本书是一本讲解新能源汽车热管理系统设计的实用指南。全书内容系统全面，在介绍热力学基础理论、新能源汽车产热原理以及热管理基础部件的基础上，针对新能源汽车热管理系统设计的核心环节，详细阐释了系统设计方法、控制策略、建模仿真及性能测试评价技术等。同时，本书注重实用性，在讲解具体设计及控制等方法的同时，注重介绍新能源汽车行业先进案例，分析行业先进技术框架，帮助读者学以致用。
本书适合作为高等院校车辆工程、热能工程、动力工程等专业的教材，也可供科研人员和工程技术人员参考。
目录
第1章 概述
1.1 新能源汽车发展现状及趋势 002
1.2 新能源汽车热管理系统发展现状与趋势 004
1.3 新能源汽车热管理开发需求分析 006
1.3.1 基本性能要求 006
1.3.2 安全性要求 007
1.3.3 舒适性要求 007
1.3.4 经济性要求 008
1.3.5 可靠耐久性要求 008
1.4 新能源汽车热管理系统开发流程 008
1.4.1 开发流程 008
1.4.2 开发手段 009
参考文献 010
第2章 热管理基础知识
2.1 热力学基础理论 012
2.1.1 热力学基础 012
2.1.2 传热学基础 014
2.1.3 制冷原理基础 015
2.2 新能源汽车产热原理 018
2.2.1 发动机产热原理 018
2.2.2 电机产热原理 021
2.2.3 电池产热原理 023
2.2.4 电控系统产热原理 024
2.3 热管理基础部件介绍 027
2.3.1 压缩机 027
2.3.2 PTC 028
2.3.3 热交换器 029
2.3.4 水泵 030
2.3.5 阀件 031
2.3.6 集成热管理模块 032
2.3.7 管件与密封 033
参考文献 033
第3章 新能源汽车热管理系统设计
3.1 座舱热管理系统 036
3.1.1 座舱热管理系统概述 036
3.1.2 座舱热负荷模型 040
3.1.3 座舱热管理系统设计 045
3.2 电池热管理系统 047
3.2.1 电池热管理系统概述 047
3.2.2 液冷电池热管理系统设计 052
3.3 电驱动热管理系统 056
3.3.1 电驱动热管理系统概述 056
3.3.2 系统部件匹配选型 058
3.4 发动机热管理系统 062
3.4.1 发动机热管理系统概述 062
3.4.2 发动机热管理系统设计 066
3.4.3 发动机排气余热回收系统介绍 068
参考文献 069
第4章 新能源汽车集成热管理系统设计
4.1 纯电动汽车热管理系统 072
4.1.1 独立式热管理系统 072
4.1.2 集成式热管理系统 073
4.1.3 高度集成式热管理系统 083
4.2 混合动力汽车热管理系统 086
4.2.1 独立式混合动力热管理系统 087
4.2.2 集成式混合动力热管理系统 088
4.2.3 采用尾气余热回收的混合动力热管理系统 091
4.3 燃料电池汽车热管理系统 092
参考文献 095
第5章 热管理系统控制方法
5.1 子系统控制方法 098
5.1.1 电池回路控制方法 098
5.1.2 电机回路控制方法 101
5.1.3 热泵空调控制方法 103
5.2 基于模型预测的控制方法 106
5.2.1 基于线性时变状态空间的预测模型 107
5.2.2 控制指标及约束设计 109
5.2.3 考虑路况信息的电池加热器控制策略优化 110
5.2.4 加热器控制策略优化仿真分析 113
5.3 集成热管理系统最优温度控制方法 116
5.3.1 电池寿命衰退分析及寿命模型建立 116
5.3.2 基于遗传算法的多目标优化方法 119
5.3.3 集成热管理系统多目标优化分析 122
参考文献 132
第6章 热管理系统建模与仿真分析
6.1 热管理系统仿真概述 135
6.2 热管理系统仿真软件 138
6.2.1 一维仿真软件 138
6.2.2 三维仿真软件 146
6.3 AMESim软件建模方法介绍 150
6.3.1 AMESim一维建模方法介绍 151
6.3.2 AMESim和Simcenter STAR-CCM+联合仿真方法介绍 154
6.4 混合动力汽车热管理系统建模与仿真 163
6.4.1 热管理系统介绍 163
6.4.2 热管理系统模型搭建 164
6.4.3 热管理系统仿真分析 171
6.5 纯电动汽车热管理系统建模与仿真 173
6.5.1 热管理系统介绍 173
6.5.2 热管理系统模型搭建 174
6.5.3 热管理系统仿真分析 175
6.6 座舱热舒适性建模与仿真 178
6.6.1 基于AMESim汽车乘员舱热舒适性评估的一维建模与仿真 178
6.6.2 基于Simcenter STAR-CCM+的汽车乘员舱三维建模及仿真 181
参考文献 184
第7章 热管理性能测试评价方法
7.1 新能源汽车热管理性能测试评价方法 186
7.1.1 热平衡性能评价方法 186
7.1.2 热舒适性能评价方法 188
7.1.3 除霜除雾评价方法 199
7.1.4 低温启动性能评价方法 202
7.1.5 热管理经济性评价方法 204
7.2 试验测试设备 205
7.2.1 底盘测功机 205
7.2.2 高低温环境仓 206
7.2.3 阳光模拟系统 207
7.2.4 焓差实验室 209
7.2.5 暖体假人 211
参考文献 212
前言/序言
新能源汽车热管理是从整车角度统筹车辆发动机热管理、座舱热管理、电池热管理、电机电控热管理等相关热管理系统部件及子系统的匹配、优化与控制，其目的为有效解决整车热相关问题，使得各功能模块处于最佳温度工作区间，提高整车经济性和动力性，同时保障汽车运行的安全性和驾乘舒适性。
早期的新能源汽车热管理系统一般采用分散架构，无法对整车热管理进行统一协调管理，效率较低。从系统架构来看，新能源汽车热管理由各子系统分散运行向集成化发展。新能源汽车热管理系统的发展，除了要提高整体能效增加续航里程，还应兼备高度集成化、热害控制、远程控制、座舱环境个性化、宽温区高效化、环保工质替代等关键技术。在当前新能源汽车大规模发展以及碳中和目标的背景下，新能源汽车热管理向着绿色高效化、功能一体化、结构模块化、控制智能化的“新四化”方向发展。高效一体化集成的热管理系统，是解决新能源汽车“高低温里程焦虑”的有效途径。
本书主要围绕新能源汽车热管理系统设计，理论与实例相结合，从原理介绍、系统设计、控制方法、仿真分析、试验测试等几个维度，深入浅出地介绍了新能源汽车热管理系统设计与验证的流程和方法。
本书由合肥工业大学朱波、张忆、姚明尧编著。具体分工如下：朱波负责总体策划和审稿，并编写了第1、6、7章；张忆负责统稿，并编写了第2、3章；姚明尧编写了第4、5章。合肥工业大学汽车与交通工程学院的研究生邓亚宁、李本学、潘禹宏、王志贤、陈志伟也参与了资料整理工作。
由于编著者水平有限，书中难免会有疏漏和不足之处，恳请读者批评指正。
编著者
