创新复合材料降低电动汽车仪表盘温度，提升能效

新型聚合物复合材料未来可在电动汽车中实现多功能多用途。来源：https://xeric.eu/wp-content/uploads/4_Steiner.pdf

电动出行在德国加速。弗劳恩霍夫结构耐久性与系统可靠性研究所(Fraunhofer LBF, 德国达姆施塔特)7月报告：2017年电动汽车(EV)数量近翻倍至93,000辆。“除优化续航等性能外，提升乘员舒适性对进一步增加电动汽车销量至关重要。除其他外，这包括车内合理以客户为导向的热管理，”Fraunhofer LBF优化能源管理与利用(OPTEMUS)研究项目负责人Paul Becker说。

OPTEMUS子目标之一是开发电动汽车仪表盘新材料，耗散太阳辐射导致的仪表盘表面热量。Fraunhofer LBF开发石墨填充聚乙烯(PE)复合材料，集成电动汽车冷却系统。团队实现46%温度降低，减少空调系统运行能耗，进而延长车辆续航。

OPTEMUS项目

由大型企业团队支持的欧盟资助项目OPTEMUS旨在攻克电动汽车(EV)大规模普及最大障碍之一：电池储能容量有限导致的续航局限。2015年6月启动，2019年2月结束，OPTEMUS旨在开发多项创新核心技术、互补技术并结合智能控制。

来源：Fraunhofer LBF

演示车为A级EV(Fiat 500e)。该实物原型结合以下技术虚拟原型将演示目标：

• 部件冷却能耗最低降32%，乘客舒适降60%
• 额外15%节能可用于牵引
• 节能使极端天气续航增加>44km(38%热环境)和>63km(70%冷环境)

来源：www.optemus.eu

复合材料作为相变材料

相变材料(PCMs)开发超十年用于建筑、电子、现汽车。PCMs为特定温度熔融固化、相变间存释放大量能量材料。注：固-气、液-气PCMs也被研究。PCMs可为有机或无机化合物，典型含导电填料，石墨即在此役。其他PCMs用碳纳米管(CNTs)。

复合材料用石墨、石墨烯、多壁碳纳米管(MWCNTs)开发为相变材料(PCMs)。来源：steemkr.com/science(左)和International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 120, May 2018, Pages 33-41 at ScienceDirect.com(右)。

Fraunhofer LBF研究者试验不同载体材料和填料如氮化硼和石墨。最终选用聚乙烯基体——汽车内饰常用聚合物——和石墨填料。石墨赋予复合材料极佳导热性和快速散热以及优异储能。

石墨/PE复合材料PCM工作原理在OPTEMUS“智能盖板”部分完成。为演示新材料优势，研究者将其集成到Fiat 500e原型仪表盘，经历加热冷却循环。冷却由帕尔帖元件提供，属电热换能器，再由外部风扇冷却。帕尔帖元件和电动车散热器能量来自光伏电池供电的额外12伏电池。

石墨/聚丙烯复合材料PCM安装于Fiat 500e原型车仪表盘。来源：Fraunhofer LBF

LBF研究者利用相变间释放能量仅在特定时段开启帕尔帖元件。故风扇不持续全功率运行。冷却系统经适当调节与材料温度耦合。Fraunhofer信此将延长电子元件寿命。智能盖板实由阳光控制，意为仅酷热夏日启动冷却，冬季热量保留在仪表盘。

Fraunhofer LBF新复合材料PCM经实验对比常规仪表盘用聚丙烯-滑石化合物。经1000秒1200 W/m²辐射功率照射，试样表面温差约41°C，对应46%温度降低。

Fraunhofer LBF用新("neu")石墨/PE复合材料PCM仪表盘对比常规聚丙烯-滑石仪表盘化合物实现46%温度降低。来源：Fraunhofer LBF。