复合材料可能具有作为相变材料( PCMs )的新功能,用于控制电动车的温度和范围。

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电动汽车正在德国获得。据Fraunhofer结构耐久性和系统可靠性研究所(Fraunhofer LBF,德国达姆施塔特)报道,电动汽车(EV)的数量在2017年几乎翻了一番,达到93,000。“为了进一步提高电动汽车的销量,不仅需要优化性能,例如范围,还要提高乘员的舒适度。其中包括车辆内部的合理和以客户为导向的热管理,”保罗说。 Becker 是Fraunhofer LBF 优化能源管理和使用(OPTEMUS)研究项目的负责人。

2017年,德国的电动汽车数量几乎翻了一番。

OPTEMUS的一个子目标是开发用于EV仪表板的新材料,以消散由仪表板的太阳辐射引起的热量。Fraunhofer LBF通过开发与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,并降低了运行空调系统所需的能源,从而有利于车辆系列。

OPTEMUS
OPTEMUS是一个由大型公司团队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,范围限制。OPTEMUS于2015年6月开始并于明年2月完成,旨在开发一系列创新的核心技术和互补技术以及智能控制。

OPTEMUS技术正在开发中

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消息来源:Fraunhofer LBF

演示者是A段EV(菲亚特500e)。这个真实的原型与下面列出的技术的虚拟原型相结合将证明以下目标:

部件冷却能耗降低至少32%,乘客舒适度降低60%
额外15%的能量减少可用于牵引,
在寒冷的环境条件下,能量减少可以在极端天气条件下增加驾驶范围> 44 km(38%)和63 km(70%)。

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OPTEMUS项目概述

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,电子和现在的汽车。PCM是在某些温度下熔化和固化的材料,具有在该相变期间储存或释放大量能量的能力。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,其是石墨进入的地方。其他PCM使用碳纳米管(CNT)。

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相变材料原理
正在开发石墨,石墨烯和多壁碳纳米管(MWCNT)作为相变材料(PCM)
正在开发使用石墨,石墨烯和多壁碳纳米管(MWCNT)的相变材料(PCM)。
资料来源:steemkr.com/science(左)和国际传热传质杂志,第120卷,2018年5月,第33-41页,来自ScienceDirect.com(右)。

Fraunhofer LBF的研究人员已经尝试了不同的载体材料和填料,如氮化硼和石墨。他们最终得到了一种由聚乙烯制成的基材,一种已经常用于汽车内饰的聚合物,以及石墨作为填料。据报道,石墨赋予复合材料非常好的导热性和快速散热性以及优异的储能性。

石墨/ PE复合材料PCM的工作原理是在OPTEMUS的“智能盖板”范围内完成的。为了展示新材料的优点,研究人员将其整合到菲亚特500e原型仪表板中,并通过加热和冷却阶段进行循环。冷却由Peltier元件提供,Peltier元件是电热传感器,然后由外部风扇冷却。Peltier元件和EV散热器的能量来自额外的12伏电池,由光伏电池供电。

石墨/ PE复合PMC安装在用于OPTEMUS项目的菲亚特500e原型仪表板中

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安装在菲亚特500e原型车仪表板上的石墨/聚丙烯复合材料PCM。
消息来源:Fraunhofer LBF

LBF的研究人员利用加热和冷却之间相变过程中释放的能量,仅在一段时间内接通Peltier元件。因此,风扇不会始终以最大功率运行。冷却系统通过适当的调节与材料中的温度耦合。弗劳恩霍夫认为,这将延长电子元件的预期寿命。智能盖板实际上是由阳光本身控制的,这意味着只能在炎热的夏天开始冷却,而冬季则温度保持在仪表板中。

Fraunhofer LBF的新型复合材料PCM在实验上与传统仪表板中使用的聚丙烯 - 滑石化合物进行了比较。在暴露于1200瓦特/ m 2辐射功率1000秒后,样品表面上的温差约为41℃,这相当于温度降低46%。

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石墨/ PP复合材料PCM在OPTEMUS测试中降低了46%的温度Fraunhofer LBF使用仪表板中的新(“neu”)石墨/ PE复合材料PCM与传统的聚丙烯 - 滑石仪表板复合材料相比,温度降低了46%。消息来源:Fraunhofer LBF。