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編輯推薦：
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。
內容簡介：
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。
關於作者：
张扬军，*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。
目錄
第1章动力电池产热模型与热特性1
內容試閱
发展新能源汽车是汽车行业实现碳达峰、碳中和的主要途径，世界各国纷纷出台各项支持政策，大力推动新能源汽车产业发展。发展新能源汽车也是我国从汽车大国走向汽车强国的必由之路，是应对气候变化、推动绿色发展的战略举措。常见的新能源汽车可分为混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车。新能源汽车与传统汽车的关键区别在于动力系统（由动力电池或燃料电池等新能源动力系统替代了传统的内燃机动力系统）、空调系统（由电动空调系统替代了传统的发动机驱动空调系统）。动力电池为纯电动汽车提供能量，是纯电动汽车的核心系统。动力电池为具有复杂产热与传热过程的电化学动力源，温度是影响动力电池的关键因素之一。电池充放电过程的电化学反应都是在特定的温度范围内才能发生，温度对动力电池的电化学系统运行、充放电效率、功率、容量、可靠性、安全性和寿命等性能有着重要影响。动力电池热管理主要是在电池热特性研究的基础上，通过设计合理的电池组热管理系统结构和发展先进的热管理控制策略，使电池工作在合适的温度范围内，并有效控制电池组各单体之间的温差，以提高动力电池的性能。随着新能源汽车发展对动力电池寿命、充放电性能和环境适应性等要求的逐渐提高，动力电池热管理的重要性日益突显。质子交换膜燃料电池为燃料电池汽车提供动力来源，是燃料电池汽车的核心系统。质子交换膜燃料电池是一种以氢气和氧气为原料，将化学能转化成电能的装置，其电化学反应将生成热和水，燃料化学能通过燃料电池堆转化的电能和热能约各占50%。质子交换膜燃料电池内部热平衡与水平衡紧密联系、互相影响，对燃料电池的性能、寿命和运行安全起着关键作用。质子交换膜燃料电池热管理又称水热管理，主要是对电池内部气、液流动传质与传热进行控制，保持电池的热平衡和水平衡。温度升高有利于提高电化学反应速率和质子在电解质膜内的传递速率，电池性能变好。水含量强烈影响膜的导电性能，高温将使质子交换膜脱水，不满足膜的湿润条件，其电导率下降，电池性能变差。当电池温度过高或超温运行时，质子交换膜会出现微孔，导致氢气泄漏，危及运行安全。由于燃料电池堆和运行环境间温差较小，热传递需随电流密度变化而迅速变化，热管理成为一个极具挑战性的难题。新能源汽车电动空调系统采用电动压缩机取代了传统发动机皮带驱动的空调压缩机，工作所需能量均来自动力电池或燃料电池，电动空调系统的能效水平直接影响新能源汽车整车经济性和续驶里程。新能源汽车电动空调与传统汽车空调的制冷工作原理基本相同，传统汽车空调可利用发动机余热进行采暖，而新能源汽车电动空调有制热需求，通常采用PTC（正温度系数）加热器直接加热空气或先加热冷却液再间接加热空气的电加热方式。通过优化控制策略保障乘员的热舒适性并降低电动空调系统能耗，为新能源汽车电动空调系统研究的重要内容。本书正是围绕上述三个方面的研究工作逐章展开的。研究工作得到了国家自然科学基金（中国汽车产业创新发展联合基金重点支持项目）“车用动力电池系统热特性、热传输及热管理机制研究”（U1864212）以及国家973计划、国家重点研发计划等相关项目的支持。感谢团队博士生李伟、杨瑞、刘钊铭、王悦齐，以及硕士生王晨阳、何天祺、尧磊等同学，本书凝聚了他们学位论文的研究成果。感谢团队的科研助理杨艺馨，她对书中的细节、措辞等进行了认真审核，为本书的顺利出版做出了贡献。鉴于新能源汽车热管理所涉及系统的内在复杂性，本书仅仅是从一个角度诠释了我们的研究进展。由于我们的研究水平有限，书中难免会有错误和不妥之处，恳请读者批评指正。作者2021年8月
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