動力電池熱管理技術(shù)及關(guān)鍵材料

第1章  概論  001
1.1  動力電池熱管理的必要性    001
1.1.1　電動汽車發(fā)展的必然性    001
1.1.2　電動汽車發(fā)展面臨的技術(shù)瓶頸    001
1.1.3　動力電池熱管理技術(shù)    002
1.2  動力電池熱管理功能要求    004
1.3  動力電池熱管理技術(shù)分類    005
1.3.1　以空氣為介質(zhì)的電池熱管理系統(tǒng)    005
1.3.2　以液體為介質(zhì)的電池熱管理系統(tǒng)    005
1.3.3　以相變材料為介質(zhì)的電池熱管理系統(tǒng)    006
1.3.4　其他熱管理系統(tǒng)    007
1.4  電池熱管理關(guān)鍵材料    008
1.5  涉及的傳感器技術(shù)    009
參考文獻    010
第2章  動力電池熱-電化學(xué)特性   011
2.1  動力電池的電化學(xué)特性    011
2.1.1　動力電池基礎(chǔ)電化學(xué)性能參數(shù)    011
2.1.2　動力電池性能衰退機理及影響因素分析    014
2.2  動力電池產(chǎn)熱特性    017
2.2.1　溫度對電池產(chǎn)熱的影響    017
2.2.2　動力電池產(chǎn)熱量來源    019
2.3  動力電池熱-電化學(xué)特性關(guān)聯(lián)性    020
2.3.1　熱-電化學(xué)特性交互關(guān)系理論基礎(chǔ)    020
2.3.2　磷酸鐵鋰電池熱-電化學(xué)特性關(guān)聯(lián)性    021
2.3.3　三元系動力鋰電池熱-電化學(xué)特性關(guān)聯(lián)性    026
2.3.4　新型動力電池熱-電化學(xué)特性關(guān)聯(lián)性    032
2.4  超級電容器熱-電化學(xué)特性    034
2.4.1　超級電容器簡介    035
2.4.2　超級電容器產(chǎn)熱    036
2.4.3　超級電容器熱-電化學(xué)特性    039
參考文獻    042
第3章  動力電池量熱方法及測試設(shè)備  045
3.1  加速量熱儀    045
3.1.1　設(shè)備介紹    045
3.1.2　測試原理    046
3.1.3　測試案例    047
3.2  等溫量熱儀    050
3.2.1　設(shè)備介紹    050
3.2.2　測試原理    051
3.2.3　測試案例    052
3.3  差示掃描量熱儀    054
3.3.1　設(shè)備介紹    054
3.3.2　測試原理    054
3.3.3　測試案例    056
3.4  其他量熱測試設(shè)備    057
3.4.1　水量熱儀    057
3.4.2　錐形量熱儀    058
參考文獻    060
第4章  動力電池風(fēng)冷系統(tǒng)  061
4.1  風(fēng)冷系統(tǒng)分類與應(yīng)用    061
4.1.1　被動/主動式風(fēng)冷系統(tǒng)    061
4.1.2　串行/并行式風(fēng)冷系統(tǒng)    062
4.2  風(fēng)冷系統(tǒng)前沿研究現(xiàn)狀    063
4.2.1　電池布局方式    063
4.2.2　設(shè)置擾流結(jié)構(gòu)    063
4.2.3　優(yōu)化流道形狀    064
4.2.4　風(fēng)冷耦合方式    066
4.3  風(fēng)冷創(chuàng)新設(shè)計示例    066
4.3.1　系統(tǒng)概念設(shè)計    066
4.3.2　系統(tǒng)模型構(gòu)建    068
4.3.3　溫控性能優(yōu)化    069
參考文獻    073
第5章  動力電池液冷系統(tǒng)  075
5.1  液冷系統(tǒng)分類與應(yīng)用    075
5.1.1　被動式與主動式液冷    075
5.1.2　非接觸式與接觸式液冷    076
5.1.3　液冷流體工質(zhì)簡介    077
5.2  板式液冷系統(tǒng)    077
5.2.1　液冷板類型    077
5.2.2　板式液冷放置形式    078
5.2.3　板式液冷進出形式    079
5.2.4　板式液冷流道形式    080
5.2.5　板式液冷尺寸形式    081
5.3  管式液冷系統(tǒng)    082
5.3.1　直管式冷卻    082
5.3.2　環(huán)繞式冷卻    082
5.4  直冷式液冷系統(tǒng)    083
5.4.1　直冷式工作原理    083
5.4.2　制冷劑物性參數(shù)    084
5.4.3　直冷式冷板設(shè)計    086
5.4.4　直冷式應(yīng)急冷卻    087
5.5  浸沒式冷卻系統(tǒng)    088
5.5.1　浸沒工質(zhì)    088
5.5.2　單相流體    092
5.5.3　多相流體    092
5.5.4　浸沒式設(shè)計示例    093
5.6  工程實例    095
參考文獻    096
第6章  相變冷卻技術(shù)及材料  099
6.1  相變材料簡介    099
6.2  相變材料的分類    100
6.2.1　以相變形式分類    100
6.2.2　以相變溫度范圍分類    100
6.2.3　以材料成分分類    101
6.3  定形相變材料制備方法    104
6.3.1　多孔基體吸附法    104
6.3.2　熔融共混法    104
6.3.3　原位聚合法    105
6.3.4　微膠囊法    105
6.4  相變材料電池熱管理技術(shù)    105
6.4.1　增強復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱性能    106
6.4.2　增強復(fù)合相變材料的電絕緣性能    107
6.4.3　增強復(fù)合相變材料的力學(xué)性能    107
6.4.4　增強復(fù)合相變材料的阻燃性能    108
6.5  相變材料耦合二次散熱技術(shù)    109
6.5.1　PCM耦合空冷散熱    109
6.5.2　PCM耦合液冷散熱    109
6.5.3　PCM耦合熱管散熱    110
6.5.4　PCM耦合其他金屬器件    111
6.5.5　技術(shù)耦合存在的問題    111
參考文獻    112
第7章  電池低溫加熱技術(shù)和材料  114
7.1  低溫加熱技術(shù)    114
7.2  外部加熱    115
7.2.1　空氣加熱    115
7.2.2　液體加熱    116
7.2.3　電阻加熱    117
7.2.4　熱泵加熱    118
7.2.5　PCM加熱    119
7.2.6　其他外部加熱技術(shù)    120
7.2.7　外部加熱技術(shù)總結(jié)    123
7.3  內(nèi)部加熱    123
7.3.1　內(nèi)部自加熱    124
7.3.2　相互脈沖加熱    125
7.3.3　自熱式鋰離子電池    125
7.3.4　交流電加熱    127
7.3.5　內(nèi)部加熱技術(shù)總結(jié)    128
7.4  電池加熱系統(tǒng)的材料應(yīng)用    129
參考文獻    131
第8章  電池熱安全中的傳感器技術(shù)  134
8.1  電池管理系統(tǒng)中的傳感器技術(shù)    134
8.2  電池安全性能傳感器技術(shù)    135
8.2.1　電流傳感器技術(shù)    135
8.2.2　電壓傳感器技術(shù)    137
8.2.3　溫度傳感器技術(shù)    138
8.2.4　濕度傳感器技術(shù)    139
8.2.5　應(yīng)力應(yīng)變傳感器技術(shù)    141
8.3  電池安全預(yù)警傳感器技術(shù)    143
8.3.1　氣壓傳感器技術(shù)    143
8.3.2　多類氣體傳感器技術(shù)    143
參考文獻    147
第9章  多物理場耦合仿真技術(shù)與方法  149
9.1  仿真技術(shù)與仿真軟件    149
9.1.1　動力電池仿真技術(shù)    149
9.1.2　商用仿真軟件 ANSYS 和 COMSOL    150
9.2  共軛傳熱與流動模型介紹    151
9.2.1　共軛傳熱簡介    151
9.2.2　共軛傳熱應(yīng)用    151
9.2.3　流體流動模型    151
9.3  動力電池熱-電化學(xué)模型介紹    153
9.3.1　電池產(chǎn)熱與熱失控模型    153
9.3.2　電池等效電路模型    156
9.3.3　老化模型    157
9.4  雙電位MSMD電池模型理論    159
9.4.1　概述    159
9.4.2　NTGK方法    159
9.4.3　Newman’s P2D方法    160
9.5  主動式電池熱管理模擬    163
9.5.1　基于強制風(fēng)冷的熱管理系統(tǒng)模擬案例    163
9.5.2　基于液體冷卻的熱管理系統(tǒng)模擬案例    169
9.5.3　混合式電池熱管理系統(tǒng)模擬案例    173
9.6  被動式電池熱管理模擬    184
9.6.1　相變傳熱與熔化凝固理論    184
9.6.2　基于相變材料的模擬案例    187
9.6.3　基于熱管的電池熱管理案例    193
9.7  電池熱失控模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計    199
9.7.1　電池熱失控模擬    199
9.7.2　結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計    201
參考文獻    208
第10章  熱管理及隔熱防護材料  212
10.1  整車電池包熱管理材料    212
10.1.1　導(dǎo)熱材料    212
10.1.2　密封材料    215
10.1.3　結(jié)構(gòu)支撐材料    216
10.2  電池災(zāi)害防護材料    217
10.2.1　防火阻燃材料    217
10.2.2　電池滅火材料    218
10.2.3　隔熱防護材料——氣凝膠    221
參考文獻    224
第11章  熱管理系統(tǒng)中的換熱器組件  226
11.1  換熱器組件    226
11.1.1　換熱器種類    226
11.1.2　結(jié)構(gòu)設(shè)計    228
11.1.3　換熱效率    234
11.2  換熱器制造    236
11.2.1　工藝流程    236
11.2.2　質(zhì)量控制    240
11.3  典型失效模式    242
11.3.1　主板開裂    242
11.3.2　板式換熱器內(nèi)漏    243
11.3.3　腐蝕失效    244
第12章  整車熱管理運行及實踐  246
12.1  整車熱管理的戰(zhàn)略意義與發(fā)展前景    246
12.1.1　戰(zhàn)略意義    246
12.1.2　整車熱管理系統(tǒng)的研究范圍與研究目標    248
12.1.3　整車熱管理系統(tǒng)的主要對象與關(guān)鍵技術(shù)    249
12.2  整車熱管理的控制理念與分類    250
12.2.1　熱管理系統(tǒng)的控制理念    250
12.2.2　整車熱管理系統(tǒng)的分類    253
12.3  熱管理系統(tǒng)的功能安全設(shè)計    259
12.3.1　診斷功能設(shè)計    259
12.3.2　零部件故障診斷    259
12.3.3　制冷系統(tǒng)診斷策略    262
12.3.4　故障出現(xiàn)后的處理    262
12.3.5　例程控制(0x31routine)    263
12.4  熱管理的典型工況與案例分析    264
12.4.1　熱管理系統(tǒng)的典型工況    264
12.4.2　經(jīng)典案例分析    268
第13章  其他動力運載工具  275
13.1  飛行汽車    275
13.1.1　飛行汽車的分類    275
13.1.2　飛行汽車發(fā)展的瓶頸問題和核心技術(shù)    276
13.1.3　動力電池熱管理技術(shù)在飛行汽車上的應(yīng)用    277
13.1.4　飛行汽車的發(fā)展前景    278
13.2  電動船舶    278
13.2.1　電動船舶結(jié)構(gòu)    279
13.2.2　電動船舶電池系統(tǒng)及安裝規(guī)范    280
13.2.3　動力電池熱管理技術(shù)在電動船舶上的應(yīng)用    281
13.2.4　電動船舶發(fā)展前景與展望    283
13.3  電動無人機    283
13.3.1　無人機能源控制系統(tǒng)    285
13.3.2　電池熱管理系統(tǒng)    287
參考文獻    290
附錄  292