新型复合材料降低了电动汽车仪表板的温度

新型聚合物复合材料可能在未来的电动汽车中具有多种功能和最终用途。
来源：http://xeric.eu/wp-content/uploads/4_Steiner.pdf

电动汽车在德国的发展势头强劲。正如弗劳恩霍夫结构耐久性和系统可靠性研究所（Fraunhofer LBF，德国达姆施塔特）7 月份报告的那样，电动汽车 (EV) 的数量在 2017 年几乎翻了一番，达到 93,000 辆。 “为了进一步增加电动汽车的销量，不仅需要优化性能，例如续航里程，还需要提高乘员的舒适度。除此之外，这还包括对汽车内部进行合理且以客户为导向的热管理，”保罗说Becker 是弗劳恩霍夫 LBF 优化能源管理和使用 (OPTEMUS) 研究项目的负责人。

OPTEMUS 的一个子目标是为 EV 仪表板开发新型材料，以消散仪表板表面的太阳辐射产生的热量。 Fraunhofer LBF 通过开发一种与 EV 冷却系统集成的石墨填充聚乙烯 (PE) 复合材料解决了这个问题。该团队实现了 46% 的温度降低，并减少了运行空调系统所需的能量，这反过来又有益于车辆的续航里程。

OPTEMUS

OPTEMUS 是一个由大量公司支持的欧盟资助项目，旨在克服电动汽车 (EV) 广泛采用的最大障碍之一：由于电池存储容量有限而导致的续航里程限制。 OPTEMUS从2015年6月开始，到明年2月结束，计划开发多项创新核心技术和与智能控制相结合的互补技术。

演示者是 A 级 EV（菲亚特 500e）。该真实原型与下列技术的虚拟原型相结合，将展示以下目标：

• 部件冷却能耗至少降低 32%，乘客舒适度降低 60%
• 额外减少 15% 的牵引能量，
• 节能可在极端天气条件下增加行驶里程> 44 公里 (38%) 在炎热环境和 63 公里 (70%) 在寒冷环境条件下。

复合材料作为相变材料

相变材料 (PCM) 已经开发了十多年，用于建筑、电子产品和现在的汽车。 PCM 是在特定温度下熔化和凝固的材料，能够在此相变期间储存或释放大量能量。请注意，还研究了固气和液气 PCM。 PCM 可以是有机或无机化合物，但通常包括导电填料，石墨就是其中的来源。其他 PCM 使用碳纳米管 (CNT)。

复合材料正在开发为相变材料(PCM) 使用石墨、石墨烯和多壁碳纳米管 (MWCNT)。
来源：steemkr.com/science（左）和 International Journal of Heat and Mass Transfer，第 120 卷 ，2018 年 5 月，ScienceDirect.com 第 33-41 页（右）。

Fraunhofer LBF 研究人员已经对不同的载体材料和填料（如氮化硼和石墨）进行了试验。他们最终得到了由聚乙烯制成的基材，这是一种已经普遍用于汽车内饰的聚合物，石墨作为填料。据报道，石墨为复合材料提供了非常好的导热性和快速散热以及出色的能量存储。

石墨/PE复合PCM的工作原理在OPTEMUS的“智能盖板”部分完成。为了展示新材料的优势，研究人员将其整合到菲亚特 500e 原型车的仪表板中，并在加热和冷却阶段循环使用。冷却由珀耳帖元件提供，它们是电热换能器，反过来由外部风扇冷却。珀耳帖元件和 EV 散热器的能量来自由光伏电池供电的额外 12 伏电池。

石墨/聚丙烯安装在菲亚特 500e 原型车仪表板上的复合 PCM。
资料来源：Fraunhofer LBF

LBF 研究人员使用在加热和冷却之间的相变期间释放的能量，仅在特定时间段内开启珀耳帖元件。因此，风扇不会一直以最大功率运行。冷却系统通过适当的调节与材料中的温度相耦合。 Fraunhofer 相信这将延长电子元件的预期寿命。 Smart Cover Panel 实际上是由阳光本身控制的，这意味着只有在炎热的夏天才会开始降温，而在冬天，仪表板中的热量仍然存在。

Fraunhofer LBF 的新型复合 PCM 与传统仪表板中使用的聚丙烯滑石复合物进行了实验比较。在 1200 瓦/米 ² 下暴露 1000 秒后 辐射功率，样品表面的温差约为41°C，相当于温度降低46%。

Fraunhofer LBF 实现与传统的聚丙烯-滑石仪表板复合材料相比，仪表板中使用新型（“neu”）石墨/PE 复合材料 PCM 可降低 46% 的温度。资料来源：Fraunhofer LBF。