随着新能源汽车产业的飞速发展，热管理系统已成为决定整车性能、安全与续驶里程的核心技术之一。本书深入探讨了新能源汽车的热管理系统，从基础理论到实际应用，全面覆盖了乘员舱、动力电池、驱动电机及其控制系统的热管理技术。本书理论联系实际，案例丰富，将复杂工程问题与前沿科学研究相结合，围绕新能源汽车热管理系统的设计要求、系统建模与仿真优化，探讨了新能源汽车热管理系统的部件分析、系统集成控制以及评价的理论与方法，如基于预测的智能温控策略、多物理场耦合热管理模型和集成热管理系统的先进优化算法等。

本书可为从事新能源汽车领域的科学研究和工程技术人员提供解决整车热管理系统建模与仿真思路，也适合作为高等院校新能源汽车工程、车辆工程、能源与动力工程等相关专业的教材。

前言
第1章绪论1
1.1热管理系统概述1
1.1.1热管理概念产生的背景1
1.1.2新能源汽车热管理系统的定义与组成1
1.1.3新能源汽车的热管理需求3
1.2热量源热管理研究现状5
1.2.1热量源的定义与分类5
1.2.2乘员舱热管理系统的研究进展与发展趋势6
1.2.3动力电池热管理系统的研究进展与发展趋势7
1.2.4电机、电控热管理系统的研究进展与发展趋势8
1.3热管理系统仿真技术9
1.3.1热管理常用仿真软件功能分析9
1.3.2软件基础应用知识10
1.3.3整车热管理仿真平台开发流程11
第2章车辆理论及热工基础16
2.1车辆动力学基础理论16
2.1.1车辆动力学相关指标16
2.1.2车辆行驶动力学方程17
2.1.3车辆测试循环工况20
2.2热工流体基础21
2.2.1流体基础21
2.2.2传热学基础27
2.2.3热力循环基础原理38
2.3控制理论基础40
2.3.1控制理论的基本概念40
2.3.2常用的控制算法41
2.3.3控制系统的开发流程45
第3章新能源车热量源及热管理技术47
3.1乘员舱热管理技术47
3.1.1乘员舱的热湿负荷需求47
3.1.2乘员舱的除霜、除雾等需求47
3.1.3乘员舱的产、传热计算49
3.2动力电池热管理技术54
3.2.1动力电池的温控需求54
3.2.2动力电池的产、传热计算55
3.2.3动力电池热管理冷却方式55
3.3驱动电机、电控系统热管理技术59
3.3.1驱动电机、电控的温控需求59
3.3.2驱动电机的产、传热计算60
3.3.3电控系统的产、传热计算60
3.4热管理系统设计61
3.4.1乘员舱热管理系统设计62
3.4.2动力电池温控系统设计62
3.4.3驱动电机、电控系统的热管理设计64
目录
新能源汽车热管理系统建模、仿真与优化
第4章热量源建模与仿真65
4.1乘员舱热模型的建立与仿真65
4.2动力电池热模型的建立与仿真74
4.2.1动力电池一维产热理论模型的建立74
4.2.2动力电池一维产热仿真模型的建立76
4.2.3单体电池三维仿真模型的建立84
4.2.4电池模组三维仿真模型的建立99
4.3驱动电机、电控系统热模型的建立与仿真105
4.3.1驱动电机、电控系统产、传热理论模型的建立105
4.3.2驱动电机一维产、传热仿真模型的建立与分析107
4.3.3电控系统一维产、传热仿真模型的建立与分析117
第5章热管理系统建模与仿真125
5.1热管理系统概述125
5.2热量源独立热管理125
5.2.1热量源独立热管理系统设计要求及仿真原则125
5.2.2不同乘员舱热管理系统方案与建模仿真126
5.2.3不同动力电池热管理系统方案与建模仿真143
5.2.4不同驱动电机及控制器散热系统方案与建模仿真155
5.3热量源集成热管理162
5.3.1热量源集成热管理系统设计要求及仿真原则162
5.3.2不同单冷型集成热管理系统方案162
5.3.3单冷型集成热管理系统建模仿真163
5.3.4不同热泵型集成热管理系统方案170
5.3.5热泵型集成热管理系统建模仿真171
第6章热管理系统控制策略及联合仿真181
6.1本章概述181
6.2热量源热管理控制策略182
6.2.1热量源热管理控制方法概述182
6.2.2热量源热管理系统控制策略设计原则182
6.2.3乘员舱热管理系统模式切换控制策略仿真对比分析182
6.2.4动力电池热管理系统模式切换控制策略仿真对比分析188
6.2.5热量源集成热管理系统模式切换控制策略仿真分析193
6.2.6热量源集成热管理系统部件参数控制策略仿真对比分析202
6.2.7热泵型集成热管理系统整体控制策略案例207
6.3热管理系统多平台联合仿真技术212
6.3.1热量源热管理控制方法概述212
6.3.2基于Simulink与AMESim软件的联合仿真流程213
6.3.3热管理系统多平台联合仿真案例214
第7章热管理系统评价与优化218
7.1评价方法简介218
7.2热力学评价219
7.2.1分析模型的建立与评价219
7.2.2热力学指导优化实例224
7.3环保性评价228
7.3.1概述228
7.3.2热管理系统碳排放分析建模228
7.3.3热管理系统碳排放分析指导优化实例231
7.4多目标优化方法236
7.4.1概述236
7.4.2基于热管理系统运行参数的多目标优化建模238
7.4.3热管理系统基于运行参数的多目标优化实例244
第8章替代技术与展望252
8.1引言252
8.2新能源汽车面临的突出挑战252
8.2.1消费者感知与看法252
8.2.2社会技术因素254
8.2.3技术更新与迭代过程255
8.3新能源汽车热管理系统替代技术与发展趋势257
8.3.1热管理系统架构发展趋势257
8.3.2新能源汽车热管理系统替代工质发展趋势266
8.3.3数字孪生技术在新能源汽车热管理系统研发中的应用趋势280
参考文献285

汽车产业是国家经济支柱和核心科技竞争的关键领域，在大力提倡节能减排的背景下，新能源汽车步入高速发展期。为应对气候变化和能源危机，各国政府纷纷出台了支持新能源汽车发展的政策，推动新能源汽车产业进入重要的战略机遇期。但新能源汽车的发展同样面临着诸多技术难题，消费者对其续驶里程、安全性、补能便利性以及舒适性等方面有着较高要求，而完善、可靠和高效的整车热管理系统是提升新能源汽车用户体验的核心技术之一。新能源汽车是由多部件集成的复杂系统，核心三电系统零部件的工作温度和耐受温度不尽相同，呈现多温位需求特征，需要通过热管理系统采取有效的散热、加热、保温等措施，将零部件维持在其各自适宜的工作温度上，以保证整车的功能性、安全性以及耐久性。本书旨在深入探讨新能源汽车热管理系统的建模仿真方法、优化手段以及未来的研究方向。通过系统的仿真理论分析和实际应用案例，为读者提供全面的视角和理解，助力行业应对政策导向下的技术挑战，推动新能源汽车产业向更高水平发展。

高效的新能源汽车热管理系统的设计、优化与控制并非易事。相比于传统内燃机汽车，新能源汽车热管理系统在原有空调系统基础上，
还需要对三电部件进行热管控。更为精细的温度控制要求、更加复杂的回路热量交互使得基于传统汽车空调的热管理系统解决思路难以适应纯电动汽车的应用场景。而新能源汽车需要在宽温区运行，因此热管理系统需兼顾夏、冬两季的冷暖需求，应对高能量密度动力电池的热安全应用，并通过合理的控制策略协调整车能量，保证车辆的正常运行。新能源汽车的运行环境复杂多变，各类热源的特性也各不相同，这些因素给热管理技术的研发提出了巨大的挑战。同时，新能源汽车智能化、网联化技术的飞速发展又为热管理技术提供了前所未有的机遇。完备的系统部件、先进的传感器技术、智能控制理论方法和仿真工具的发展，共同推动热管理系统向高效轻质的热流传输结构、集成多变的系统循环架构以及智能可靠的联动控制体系迈进，从而构建整车功能性热管理系统。本书将深入探讨这些挑战与机遇，为读者提供应对未来热管理问题的理论基础和实践指南。

本书将前沿的研究成果与实际应用相结合，通过深入研究热管理系统的基本工作原理、理论分析模型、仿真算例、智能控制策略和优化算法，为读者提供系统的知识框架，并通过丰富的理论分析与应用验证，帮助读者更好地理解和应用这一领域的先进技术。

本书主要特点如下：

1)实现了理论与实践的深度融合，覆盖了热力学、机械工程、电子工程和计算机科学等多个学科领域
。本书在深入探讨热管理系统的理论基础的同时，通过大量的实际案例和操作指南，展示了理论知识在实际工程中的应用，特别强调了理论与实践的结合。通过介绍如AMESim一维热管理系统仿真分析、计算流体动力学(CFD）和有限元方法（FEM）等先进仿真技术，为解决复杂的热管理问题提供了更加灵活和高效的仿真框架。

2)介绍了新能源汽车热管理系统中的多项前沿技术，如智能控制理论、数字孪生技术、机器学习算法在热管理系统中的应用等，内容极具前瞻性和创新性。不仅介绍了热管理系统的架构设计和仿真分析、智能控制手段，还深入研究了系统优化方法，如遗传算法、多目标优化等，并通过实际算例展示了这些方法在热管理系统优化中所起的指导作用。通过深度融合这些前沿技术，为读者展示了如何利用先进的科技手段来提升新能源汽车热管理系统的性能。这一整合性的创新点使得本书在行业内更具有前瞻性，能够引领读者对未来热管理技术的认知和实践。

3)通过结合近期的行业案例、先进的仿真工具和创新的优化技术，为读者展示了新能源汽车热管理系统从研发到应用的全景。

总体而言，本书在理论与实践的结合、前沿技术应用、仿真技术融合、系统优化方法研究以及跨学科知识综合等方面展现出显著的特点与创新性。这些特点不仅满足了专业人士和研究者的深层次需求，也为相关专业的教师和学生提供了丰富的教学资源，同时对
技术爱好者来说，也是一本探索新能源汽车热管理系统的指南。

本书由梁坤峰、陈浩远、周训共同著写。在本书著写过程中，得到了西安交通大学曹锋教授、吉林大学李明教授及中国科学院理化技术研究所田长青、邹慧明研究员等给予的指导。感谢豫新汽车热管理科技有限公司陈彬、崔明璐、张子瀚,中航锂电（洛阳）有限公司曹勇，东风汽车集团有限公司王伟民等企业工程师在项目合作过程中给予的启发。在创作过程中，非常感谢袁争印、李堃、冯业、汤奇雄、王慧荣老师以及研究生张晨光、李硕鹏、杨晓哲、王欣、朱登宇、何亚茹，他们为书稿的整理、内容校正提供了很大的帮助，在这里对大家表示衷心的感谢。

由于著者水平有限，书中的错误及不当之处在所难免，恳请读者提出宝贵建议，以便修订时予以纠正。



著者