高效的熱管理系統(tǒng)能極大提高電池使用壽命并保證電池安全運(yùn)行。為提高能源利用效率,針對(duì)動(dòng)力電池組散熱問(wèn)題設(shè)計(jì)了基于相變材料的被動(dòng)式熱管理系統(tǒng)。采用泡沫銅/石蠟構(gòu)成復(fù)合相變材料以提高石蠟的導(dǎo)熱性能,并對(duì)復(fù)合相變材料導(dǎo)熱性能進(jìn)了測(cè)試。通過(guò)改變孔隙率、加熱功率及環(huán)境溫度,對(duì)不同工況下基于復(fù)合相變材料的熱管理系統(tǒng)性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,泡沫銅孔隙率分別為96%、95%以及93%的復(fù)合相變材料的熱導(dǎo)率分別是純石蠟的14.2倍、19.2倍和25.4倍�；趶�(fù)合相變材料的熱管理系統(tǒng)能顯著降低熱源溫度,其冷卻性能優(yōu)于自然對(duì)流風(fēng)冷熱管理系統(tǒng)。當(dāng)熱源發(fā)熱量及環(huán)境溫度為定值,相同結(jié)構(gòu)復(fù)合相變材料下,泡沫銅孔隙率越低,熱管理系統(tǒng)性能越好�；趶�(fù)合相變材料的熱管理系統(tǒng)能顯著減小由于加熱功率和環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的溫度波動(dòng),提高了熱源溫度穩(wěn)定性。 

【文章來(lái)源】：化工學(xué)報(bào). 2017,68(07)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

復(fù)合相變材料熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

至相變模塊。兩個(gè)相變模塊（PCM1、PCM2）布置在電池組側(cè)邊，相變模塊填充兩種類型的相變材料，分別是：①采用由正二十烷以及孔隙率95%鍍鎳泡沫銅構(gòu)成的復(fù)合相變材料；②使用純石蠟。為減少石蠟灌注過(guò)程中出現(xiàn)的氣體空腔，采用真空灌注的方式填裝石蠟[23]。為盡可能提高熱管理系統(tǒng)工作時(shí)間，相變模塊盡可能充裝較多相變材料，結(jié)合相變模塊的安裝限制，PCM1的結(jié)構(gòu)尺寸定為42mm×32mm×110mm，PCM2的結(jié)構(gòu)尺寸定為42mm×40mm×150mm。圖1復(fù)合相變材料熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1SchematicdiagramofTMSwithcompositePCM圖2電加熱器Fig.2Electricheater1.3熱管理系統(tǒng)性能測(cè)試圖3為復(fù)合相變熱管理系統(tǒng)性能測(cè)量實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)件都放置于恒溫實(shí)驗(yàn)箱（QGT302P）內(nèi)，用以對(duì)實(shí)驗(yàn)件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的預(yù)熱和在實(shí)驗(yàn)中保持恒定環(huán)境溫度，其溫度調(diào)控精度為±0.5℃。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度為28℃和35℃。采用DH1722A-2型直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源給電加熱器供電。單體電加熱器的加熱功率分別為3、4和5W。加熱器以及相變模塊布置PT100溫度傳感器，布置位置如圖3所示，采用Agilent數(shù)據(jù)采集儀（34970A）采集溫度數(shù)據(jù)。圖3實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)Fig.3Schematicdiagramofexperimentalsystem2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論2.1復(fù)合相變材料導(dǎo)熱性能表1為泡沫銅/石蠟復(fù)合相變材料熱性能測(cè)試結(jié)果。結(jié)果表明，泡沫銅作為填充材料與相變材料相結(jié)合后，不同孔隙率（ε）下的復(fù)合相變材料熱導(dǎo)率分別是純石蠟的14.2倍、19.2倍和25.4倍，熱擴(kuò)散率分別是純石蠟的14.2倍、19倍和24.7倍，主要原因是熱量沿金屬纖維快速傳遞，并通過(guò)較大的比表面積將熱量迅速擴(kuò)散到整個(gè)相變裝置內(nèi)部，從而提高相變裝置的傳熱速率，緩解熱源的熱量堆積。另外，高孔隙率的泡沫金屬的引入不會(huì)對(duì)系

?啾淠?塊填充兩種類型的相變材料，分別是：①采用由正二十烷以及孔隙率95%鍍鎳泡沫銅構(gòu)成的復(fù)合相變材料；②使用純石蠟。為減少石蠟灌注過(guò)程中出現(xiàn)的氣體空腔，采用真空灌注的方式填裝石蠟[23]。為盡可能提高熱管理系統(tǒng)工作時(shí)間，相變模塊盡可能充裝較多相變材料，結(jié)合相變模塊的安裝限制，PCM1的結(jié)構(gòu)尺寸定為42mm×32mm×110mm，PCM2的結(jié)構(gòu)尺寸定為42mm×40mm×150mm。圖1復(fù)合相變材料熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1SchematicdiagramofTMSwithcompositePCM圖2電加熱器Fig.2Electricheater1.3熱管理系統(tǒng)性能測(cè)試圖3為復(fù)合相變熱管理系統(tǒng)性能測(cè)量實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)件都放置于恒溫實(shí)驗(yàn)箱（QGT302P）內(nèi)，用以對(duì)實(shí)驗(yàn)件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的預(yù)熱和在實(shí)驗(yàn)中保持恒定環(huán)境溫度，其溫度調(diào)控精度為±0.5℃。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中設(shè)定實(shí)驗(yàn)溫度為28℃和35℃。采用DH1722A-2型直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源給電加熱器供電。單體電加熱器的加熱功率分別為3、4和5W。加熱器以及相變模塊布置PT100溫度傳感器，布置位置如圖3所示，采用Agilent數(shù)據(jù)采集儀（34970A）采集溫度數(shù)據(jù)。圖3實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)Fig.3Schematicdiagramofexperimentalsystem2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論2.1復(fù)合相變材料導(dǎo)熱性能表1為泡沫銅/石蠟復(fù)合相變材料熱性能測(cè)試結(jié)果。結(jié)果表明，泡沫銅作為填充材料與相變材料相結(jié)合后，不同孔隙率（ε）下的復(fù)合相變材料熱導(dǎo)率分別是純石蠟的14.2倍、19.2倍和25.4倍，熱擴(kuò)散率分別是純石蠟的14.2倍、19倍和24.7倍，主要原因是熱量沿金屬纖維快速傳遞，并通過(guò)較大的比表面積將熱量迅速擴(kuò)散到整個(gè)相變裝置內(nèi)部，從而提高相變裝置的傳熱速率，緩解熱源的熱量堆積。另外，高孔隙率的泡沫金屬的引入不會(huì)對(duì)系統(tǒng)質(zhì)量及儲(chǔ)能量產(chǎn)生較大影響。表1相變復(fù)合材料熱性能結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]一種使用相變材料的新型電動(dòng)汽車電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)[J]. 靳鵬超,王世學(xué).  化工進(jìn)展. 2014(10)
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