新能源汽車熱管理系統(tǒng)設計 梁坤峰 高春艷 熱管理 新能源汽車 系統(tǒng)設計 試驗 應用案例 前沿科技
定 價:59.9 元
- 作者:梁坤峰 高春艷
- 出版時間:2025/9/1
- ISBN:9787111790440
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:U469.7
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書是面向新能源汽車工程專業(yè)本科生、技術(shù)人員及研究人員的綜合性教材,全面介紹了新能源汽車熱管理系統(tǒng)的基本原理、設計方法、系統(tǒng)應用與最新技術(shù),同時融入了大量的實踐案例和前沿研究成果,力求使讀者全面理解和掌握新能源汽車熱管理領域的核心技術(shù)和發(fā)展動態(tài)。本書共有9章,分為四篇。第一篇為基礎理論,包括第1章和第2章,介紹新能源汽車熱管理系統(tǒng)的基礎理論知識,包括熱力學、流體力學和傳熱學的相關(guān)原理,旨在幫助讀者構(gòu)建起對熱管理系統(tǒng)工作原理的基本認識,為后續(xù)章節(jié)的深入學習打下堅實的理論基礎。第二篇是系統(tǒng)設計與應用,包括第3章~第6章,深入討論了新能源汽車熱管理系統(tǒng)的設計原理、組件選擇、系統(tǒng)集成和性能評估,其內(nèi)容旨在指導讀者如何根據(jù)新能源汽車的具體要求,進行熱管理系統(tǒng)的設計和優(yōu)化,主要涵蓋熱管理系統(tǒng)設計,包括電池、電機、電控等部件的熱特性分析和冷卻方式選擇的關(guān)鍵組件分析以及系統(tǒng)集成的策略與優(yōu)化方法等。第三篇是測試試驗與實踐案例,包括第7章和第8章,為了增強教材的實踐性和應用性,本篇引入了多個新能源汽車熱管理系統(tǒng)的實際案例分析和實驗標準,提供實驗室環(huán)境下的熱管理系統(tǒng)測試和分析的具體步驟和方法,并通過案例分析講解熱管理系統(tǒng)的設計思路。第四篇是創(chuàng)新技術(shù)與前沿發(fā)展,包括第9章,關(guān)注新能源汽車熱管理系統(tǒng)的先進技術(shù)和未來發(fā)展趨勢,介紹了創(chuàng)新材料、熱管理系統(tǒng)智能化以及熱管理技術(shù)的未來發(fā)展,同時補充了大量的學習資源與工具,以支持讀者課外繼續(xù)學習和深入研究。通過系統(tǒng)完備的理論、實踐案例的深入分析、創(chuàng)新技術(shù)的前瞻介紹、國際標準的全面梳理以及豐富的學習資源,本書必將成為新能源汽車熱管理領域的一本重要教材。通過學習本書內(nèi)容,讀者不僅能夠獲得全面的技術(shù)知識和實操經(jīng)驗,還能夠洞察行業(yè)發(fā)展趨勢,為未來在該領域的工作或研究奠定堅實的基礎。
1. 定位精準實用:聚焦新能源汽車工程專業(yè)教學與行業(yè)需求,兼顧本科生、技術(shù)人員及研究人員,內(nèi)容覆蓋新能源汽車熱管理系統(tǒng)全鏈條,從基礎理論到前沿技術(shù),適配多類學習與工作場景。2. 知識體系完備:以 “基礎理論 - 系統(tǒng)設計 - 測試與實踐案例 - 創(chuàng)新發(fā)展” 為框架,融入熱力學、流體力學等跨學科知識,搭配組件選型、工況測試等實操內(nèi)容,層層遞進,構(gòu)建完整知識網(wǎng)絡。3. 實踐導向鮮明:包含熱管理系統(tǒng)設計案例、實驗室測試步驟及企業(yè)合作經(jīng)驗,提供壓縮機選型、換熱器計算等具體方法,助力讀者將理論轉(zhuǎn)化為實操能力。4. 前沿性突出:介紹智能熱管理、創(chuàng)新材料等先進技術(shù),梳理行業(yè)發(fā)展趨勢,結(jié)合雙碳戰(zhàn)略與電動化背景,以及現(xiàn)行國家及行業(yè)標準,幫助讀者把握領域動態(tài),培養(yǎng)前瞻思維。5. 配套資源豐富:每章附有習題,為授課老師提供電子課件和習題參考答案。
為服務國家“雙碳”戰(zhàn)略,支撐行業(yè)節(jié)能降碳、降本增效,我國能源與交通行業(yè)面臨重大技術(shù)變革。汽車產(chǎn)業(yè)作為國家經(jīng)濟支柱和核心科技競爭的關(guān)鍵,綠色轉(zhuǎn)型迫在眉睫。新能源汽車作為汽車綠色發(fā)展的關(guān)鍵途徑,其產(chǎn)業(yè)正迎來爆炸性增長。特別是在新能源汽車的關(guān)鍵組成部分——熱管理系統(tǒng)方面,技術(shù)的快速發(fā)展和市場需求正日益擴大。高效的新能源汽車熱管理系統(tǒng)設計、控制、測試與優(yōu)化并非易事。相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車,新能源汽車熱管理系統(tǒng)在原有空調(diào)系統(tǒng)基礎上,增加了對三電部件的熱管控。更為精細的溫度控制、更加復雜的回路熱量交互,使得基于傳統(tǒng)汽車空調(diào)的熱管理系統(tǒng)解決思路,難以適應新能源汽車的應用場景。而寬溫區(qū)運行的新能源汽車使得熱管理系統(tǒng)需兼顧夏、冬兩季的冷暖需求,應對高能量密度動力電池的熱安全應用,并通過合理的控制策略協(xié)調(diào)整車能量,保證車輛的正常運行。新能源汽車的運行環(huán)境復雜多變,各類熱源的特性也各不相同,乘用車、商用車以及工程車輛等實際工況存在差異,這些因素給熱管理技術(shù)的研發(fā)提出了巨大的挑戰(zhàn)。同時,車輛電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的飛速發(fā)展又為熱管理技術(shù)提供了前所未有的機遇。為了應對新能源汽車熱管理領域迅猛發(fā)展所帶來的技術(shù)挑戰(zhàn),對熱管理相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才的需求也在不斷增長。高等院校、職業(yè)技術(shù)學院和相關(guān)企業(yè)等亟需全面、系統(tǒng)、前瞻性強的教材,培養(yǎng)和培訓高級專門技術(shù)人才。新能源汽車熱管理系統(tǒng)涉及工程熱力學、流體力學、傳熱學、控制理論等多個學科領域知識,對學習資源提出了跨學科綜合的要求。此外,隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在熱管理系統(tǒng)中的應用,對相關(guān)人才的綜合素質(zhì)和能力提出了新的挑戰(zhàn)!缎履茉雌嚐峁芾硐到y(tǒng)設計》一書的出版正是為了響應全球新能源汽車行業(yè)發(fā)展的新需求,結(jié)合了行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)創(chuàng)新、教育培養(yǎng)、環(huán)境政策、市場需求等多方面的考量,旨在培養(yǎng)學生的基礎理論、系統(tǒng)知識、實踐技能和國際視野,填補市場上專業(yè)教育資源的空缺,并不斷推動新能源汽車熱管理系統(tǒng)領域的發(fā)展和進步。本書是面向新能源汽車領域的工程技術(shù)人員、學生及研究人員的綜合性教材。全面介紹了新能源汽車熱管理系統(tǒng)的基本原理、設計方法、系統(tǒng)應用與先進技術(shù),同時融入了大量的實踐案例和前沿研究成果,力求使讀者全面理解和掌握新能源汽車熱管理領域的核心技術(shù)和發(fā)展動態(tài),本書的核心內(nèi)容分為四篇:第一篇為基礎理論,包含第1章和第2章,著重介紹了新能源汽車熱管理系統(tǒng)相關(guān)的基礎理論知識,包括熱力學、流體力學和傳熱學的相關(guān)原理,旨在幫助讀者構(gòu)建起對熱管理系統(tǒng)工作原理的基本認識,為后續(xù)章節(jié)的深入學習打下堅實的理論基礎。第二篇為系統(tǒng)設計與應用,包括第3~6章,深入討論了新能源汽車熱管理系統(tǒng)的設計原理、組件選擇、系統(tǒng)集成和性能評估。其內(nèi)容旨在指導讀者如何根據(jù)新能源汽車的具體要求,進行熱管理系統(tǒng)的設計和優(yōu)化,主要涵蓋熱管理系統(tǒng)設計,包括電池、電機、電控等部件的熱特性分析,冷卻方式相關(guān)的關(guān)鍵組件分析,以及系統(tǒng)集成的策略與優(yōu)化方法等。第三篇為測試試驗與實踐案例,包括第7章和第8章。為了增強教材的實踐性和應用性,本篇引入了新能源汽車熱管理系統(tǒng)的多個實際案例和實驗標準,提供實驗室環(huán)境下的熱管理系統(tǒng)測試和分析的具體步驟和方法,并通過案例分析講解熱管理系統(tǒng)的設計思路,整合業(yè)內(nèi)資源,幫助讀者通過實際案例深入理解熱管理系統(tǒng)的應用。第四篇為創(chuàng)新技術(shù)與前沿發(fā)展,包括第9章,屬前瞻性內(nèi)容。該篇關(guān)注新能源汽車熱管理系統(tǒng)的先進技術(shù)和未來發(fā)展趨勢,介紹了創(chuàng)新材料、熱管理系統(tǒng)智能化以及熱管理技術(shù)的未來發(fā)展。同時補充了大量的學習資源與工具,以支持讀者課外的繼續(xù)學習和深入研究。本書在編排時注重知識層次的劃分,內(nèi)容由淺入深,逐步深化。通過系統(tǒng)完備的理論、實踐案例的深入分析、創(chuàng)新技術(shù)的前瞻介紹、行業(yè)標準的全面梳理以及豐富的學習資源,本書必將成為新能源汽車熱管理技術(shù)領域的一本重要教育資源。通過學習本書,讀者不僅能夠獲得全面的技術(shù)知識和實操經(jīng)驗,還能夠洞察行業(yè)發(fā)展趨勢,為未來在該領域的工作或研究奠定堅實的基礎。本書由梁坤峰、高春艷共同編著。陳浩遠博士和李碩鵬、楊曉哲、王欣、朱登宇、何亞茹幾位碩士生為書稿的整理、內(nèi)容校正提供了非常大的幫助,在這里對他們表示衷心的感謝。本書編寫過程中,得到了西安交通大學曹鋒教授、吉林大學李明教授及中國科學院理化技術(shù)研究所田長青、鄒慧明研究員等給予的精心指導。同時,感謝豫新汽車熱管理科技有限公司陳彬、崔明璐、張子瀚,中航鋰電(洛陽)有限公司曹勇、楊大鵬、宋路生,東風汽車集團有限公司王偉民等企業(yè)工程師在項目合作過程中給予的啟發(fā)。由于作者水平有限,書中錯誤及不當之處在所難免,懇請讀者提出寶貴建議,以便修訂時予以糾正。編者
梁坤峰,現(xiàn)任河南科技大學車輛與交通工程學院副院長,中國汽車工程學會熱系統(tǒng)分會委員,中國制冷學會車輛熱管理專業(yè)委員會委員,河南省能源動力和核工程類教學指導委員會副主任,河南省教學名師,河南省制冷學會常務理事,河南省教育廳學術(shù)技術(shù)帶頭人,河南省高?萍紕(chuàng)新人才,河南省高等學校優(yōu)秀共產(chǎn)黨員,河南省優(yōu)秀碩士學位論文指導教師,洛陽市優(yōu)秀教師。多年來在復雜多相系統(tǒng)理論及先進制冷循環(huán)與熱過程控制方面開展科學研究工作,至今已主持或參與完成國家級、省部級科研項目15項,在國內(nèi)外重要學術(shù)期刊以及國際學術(shù)會議上發(fā)表研究性學術(shù)論文51篇,其中SCI、EI檢索28篇。獲省部級科技獎勵6項。授權(quán)國家發(fā)明專利35項。負責“能源與動力工程”國家級一流本科專業(yè)建設點、《工程熱力學》國家級一流課程建設,主持省部級教育教學改革項目5項,獲河南省高等教育教學成果獎一等獎2項,負責建設河南省“零碳技術(shù)”課程群課程思政特色化教學研究示范中心,負責《工程熱力學》省級研究性示范課程、課程思政樣板課程和“十四五”規(guī)劃教材建設。指導學生多次榮獲中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”、全國“挑戰(zhàn)杯”和“創(chuàng)青春”等各類國家級科技競賽榮譽。
前言第一篇基礎理論第1章新能源汽車熱管理系統(tǒng)概述21.1新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀21.2動力電池概述51.2.1鋰離子動力電池51.2.2燃料電池81.2.3鉛酸蓄電池101.2.4固態(tài)電池111.3熱管理技術(shù)概述111.3.1乘員艙熱管理技術(shù)121.3.2動力電池熱管理技術(shù)131.3.3驅(qū)動電機等其他部件的熱管理技術(shù)151.4整車熱管理技術(shù)的發(fā)展與應用161.4.1整車熱管理概念產(chǎn)生的背景161.4.2整車熱管理技術(shù)的特點17習題18第2章熱管理系統(tǒng)理論基礎192.1流體流動、傳熱基本理論192.1.1流體流動特性192.1.2熱量傳遞與熱輸運242.2熱流控制技術(shù)基礎272.2.1空氣冷卻272.2.2液體冷卻332.2.3熱管冷卻402.2.4其他冷卻方式452.3熱管理系統(tǒng)原理482.3.1系統(tǒng)的基本原理482.3.2系統(tǒng)熱力循環(huán)原理49習題52第二篇系統(tǒng)設計與應用第3章熱管理系統(tǒng)組件553.1電動壓縮機553.1.1電動壓縮機簡介553.1.2電動壓縮機技術(shù)要求563.1.3電動渦旋壓縮機573.1.4滾動轉(zhuǎn)子壓縮機593.1.5渦旋壓縮機熱力過程613.1.6滾動轉(zhuǎn)子壓縮機熱力計算703.1.7壓縮機性能曲線773.2換熱器773.2.1動力電池換熱器773.2.2板式換熱器803.2.3新能源汽車熱泵空氣換熱器833.2.4板式換熱器選型計算873.3水泵903.3.1概況903.3.2水泵性能曲線913.3.3水泵的效率區(qū)923.4閥件923.4.1新能源汽車熱管理制冷劑控制閥923.4.2新能源汽車熱管理冷卻液控制閥963.4.3閥的流量特性973.5風機983.5.1風機類型983.5.2風機流量特性1003.6傳感器1013.6.1壓力傳感器1013.6.2溫度傳感器1013.6.3電流傳感器1023.6.4制冷劑傳感器1023.7HVAC1033.8PTC加熱器1043.9管路與密封1053.9.1空調(diào)系統(tǒng)管路及其密封1053.9.2R134a及R1234yf空調(diào)系統(tǒng)用橡膠軟管及密封形式1073.9.3CO2空調(diào)系統(tǒng)用橡膠軟管1103.9.4電池冷卻系統(tǒng)管路及其密封形式112習題115第4章溫控對象熱特性1164.1乘員艙熱特性1164.1.1乘員艙的產(chǎn)熱、傳熱特性1164.1.2乘員艙熱平衡計算1184.2動力電池熱特性1214.2.1動力電池產(chǎn)熱特性1214.2.2動力電池傳熱特性1224.2.3動力電池產(chǎn)熱速率計算1234.3電機電氣系統(tǒng)熱特性1244.3.1電機產(chǎn)熱特性1244.3.2電控產(chǎn)熱特性124習題126第5章整車熱管理系統(tǒng)1285.1整車熱管理系統(tǒng)概述1285.1.1熱管理系統(tǒng)基本組成1285.1.2熱管理系統(tǒng)發(fā)展趨勢1295.2熱管理系統(tǒng)需求1355.2.1乘員艙熱管理需求1375.2.2動力電池熱管理需求1375.2.3驅(qū)動電機熱管理需求1395.2.4車輛其他熱管理需求1405.3獨立熱管理系統(tǒng)架構(gòu)1405.3.1乘員艙熱管理1405.3.2動力電池熱管理1425.3.3驅(qū)動電機熱管理1455.4集成熱管理系統(tǒng)架構(gòu)1465.4.1集成熱管理系統(tǒng)架構(gòu)能量關(guān)系1465.4.2集成熱管理系統(tǒng)架構(gòu)設計原則1485.4.3集成熱管理系統(tǒng)架構(gòu)工作方案1505.4.4環(huán)保工質(zhì)應用的系統(tǒng)方案158習題168第6章集成熱管理系統(tǒng)工作模式1696.1常規(guī)模式1696.1.1液冷系統(tǒng)1696.1.2直冷系統(tǒng)1746.2特殊工況1786.2.1極寒工況1786.2.2高溫工況1836.2.3復合運行工況1876.3集成熱管理系統(tǒng)控制策略1906.3.1系統(tǒng)模式切換控制策略1906.3.2系統(tǒng)部件控制策略1916.3.3集成熱管理系統(tǒng)控制策略197習題202第三篇測試試驗與實踐案例第7章熱管理系統(tǒng)標定與測試試驗2047.1測試標準2047.2測試工況2057.2.1循環(huán)工況測試2057.2.2環(huán)境模擬測試2107.3系統(tǒng)標定217習題218第8章熱管理系統(tǒng)設計案例2198.1系統(tǒng)方案設計2198.1.1整車熱管理系統(tǒng)功能分析2198.1.2整車熱管理系統(tǒng)方案2208.1.3整車熱管理系統(tǒng)獨立工作模式2208.1.4整車熱管理系統(tǒng)集成工作模式2238.2負荷計算2268.2.1整車參數(shù)2268.2.2汽車熱管理負荷計算2278.2.3計算結(jié)果2338.3熱管理系統(tǒng)的熱力計算與壓縮機的選型2348.3.1夏季設計工況參數(shù)及熱力計算2348.3.2冬季設計工況參數(shù)及熱力計算2358.3.3壓縮機選型與校核2378.4換熱器的設計計算2388.4.1設計依據(jù)2388.4.2艙外換熱器設計計算2398.4.3艙內(nèi)換熱器設計計算2438.4.4電池板式換熱器的設計計算2468.4.5電機散熱器設計計算2508.5輔助設備的選型2538.5.1三通閥、四通換向閥的選型2538.5.2膨脹閥的選型2548.5.3風機的選型2548.5.4電子水泵的選型2568.5.5電池液冷板的選型256習題258第四篇創(chuàng)新技術(shù)與前沿發(fā)展第9章熱管理系統(tǒng)先進技術(shù)展望2609.1熱力學方法優(yōu)化2609.2熱管理系統(tǒng)仿真技術(shù)2639.3傳熱結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化2669.4控制系統(tǒng)優(yōu)化2679.5智能化熱管理技術(shù)267習題268參考文獻269