原创《相变材料在电动汽车电池组热管理中的应用进展》
该文是有关电动汽车论文如何写跟电动汽车和电池组和相变材料有关自考开题报告范文。
前言
随着化石能源的短缺和温室效应的加剧,汽车动力系统正向着电动化的方向不断前进.以动力电池组为基础的混合动力系统和纯电动系统正蓬勃发展[1,2].动力电池组作为汽车电动化的关键性技术要素,其在充放电过程中将产生大量的热量,并无法及时扩散,最终导致动力电池组过热.大量的研究表明,电池组运行温度对充放电效率、能量密度、功率输出、安全性、可靠性和生命周期等有着重要的影响[3,4].因此,设计开发高效的动力电池热管理系统（Thermal Management System, TMS）对于保证电池组功率的输出和性
空气冷却空气冷却液体冷却液体冷却电池组冷却方式电池组空气自然对流换热空气强制对流换热强制对流换热液体冷却套冷却液体散热板 冷却空调冷却空调冷却材料相变冷却材料相变冷却以上冷却以上冷却方式相组合导热颗粒金属片/板金属泡沫图1动力电池组冷却方式能的稳定至关重要[5,6].
根据传热介质的不同,动力电池的热管理系统 TMS可分为空气冷却系统、液体冷却系统、空调冷却系统和材料相变冷却系统,以上各种冷却系统可以相互组合,形成混合的动力电池冷却系统（如图 1所示）[6].
传统的动力电池组采用空气、液体以及空调冷却系统,虽然能取得一定的热管理效果,但会产生额外的功耗[7,8].相变材料通过物相的改变,能够存储或释放热量,能在基本不消耗额外功率的前提下实现动力电池组的热管理.具有热管理功能的相变材料应具有高潜热、高比热容、高的热传导率和合理的相变温度等特点.然而常用的相变材料（如石蜡）的热传导率非常低（0.2~0.3W·m-1·K-1）,不利于物相过程的转化[5,9].基于上述背景,本文讨论了基于相变材料石蜡的动力电池热管理系统,综述了改善相变材料性能的技术方法和特性,并对不同结构、不同组合的相变材料热管理系统性能进行了对比分析.
一、相变材料热传导率改善方法
目前的研究表明,主要有三种方法改善相变材料的热传导率：
（1）在相变材料中添加导热颗粒,如碳纳米颗粒、碳纤维、铝粉等；
（2）采用金属板附着相变材料；
（3）采用多孔材料吸收相变材料形成混合体,如金属泡沫、延展石墨基体等.
1.导热颗粒载体相变材料
在相变材料中加入导热颗粒可以有效提升导热率,增大动力电池组热管理系统的散热、放热潜能.文献[10~12]研究了在相变材料中加入碳纤维颗粒对其性能的影响,如图 2所示.
图 2基于碳纤维颗粒的相变材料结构
图 2中,铜管嵌入到相变材料中,碳纤维颗粒组合成片状,覆盖在铜管周围；或者碳纤维颗粒组合成刷状,和铜管组合嵌入到相变材料中.研究表明,占相变材料 0.42%体积的碳纤维材料能有效提升热传导率,大大改善相变材料热管理系统的热量存储和释放功能.
文献[13]报道了一种石蜡和石墨颗粒混合成的相变材料,能进一步提升热传导率（如图 3）.
图 3石蜡 -石墨复合相变材料
2.金属片载体相变材料
以金属片为载体的相变材料,金属片将石蜡隔断成数个热量存储 -释放单元,有效增加相变材料的传热面积,从而有效提升了热传导率,基本的结构如图 4所示[14~16].
文献[14~16]的研究结果表明,交叉布置的金属片载体结构更有利于热传前言
随着化石能源的短缺和温室效应的加剧,汽车动力系统正向着电动化的方向不断前进.以动力电池组为基础的混合动力系统和纯电动系统正蓬勃发展[1,2].动力电池组作为汽车电动化的关键性技术要素,其在充放电过程中将产生大量的热量,并无法及时扩散,最终导致动力电池组过热.大量的研究表明,电池组运行温度对充放电效率、能量密度、功率输出、安全性、可靠性和生命周期等有着重要的影响[3,4].因此,设计开发高效的动力电池热管理系统（Thermal Management System, TMS）对于保证电池组功率的输出和性
空气冷却空气冷却液体冷却液体冷却电池组冷却方式电池组空气自然对流换热空气强制对流换热强制对流换热液体冷却套冷却液体散热板 冷却空调冷却空调冷却材料相变冷却材料相变冷却以上冷却以上冷却方式相组合导热颗粒金属片/板金属泡沫图1动力电池组冷却方式能的稳定至关重要[5,6].
根据传热介质的不同,动力电池的热管理系统 TMS可分为空气冷却系统、液体冷却系统、空调冷却系统和材料相变冷却系统,以上各种冷却系统可以相互组合,形成混合的动力电池冷却系统（如图 1所示）[6].
传统的动力电池组采用空气、液体以及空调冷却系统,虽然能取得一定的热管理效果,但会产生额外的功耗[7,8].相变材料通过物相的改变,能够存储或释放热量,能在基本不消耗额外功率的前提下实现动力电池组的热管理.具有热管理功能的相变材料应具有高潜热、高比热容、高的热传导率和合理的相变温度等特点.然而常用的相变材料（如石蜡）的热传导率非常低（0.2~0.3W·m-1·K-1）,不利于物相过程的转化[5,9].基于上述背景,本文讨论了基于相变材料石蜡的动力电池热管理系统,综述了改善相变材料性能的技术方法和特性,并对不同结构、不同组合的相变材料热管理系统性能进行了对比分析.
一、相变材料热传导率改善方法
目前的研究表明,主要有三种方法改善相变材料的热传导率：
（1）在相变材料中添加导热颗粒,如碳纳米颗粒、碳纤维、铝粉等；
（2）采用金属板附着相变材料；
（3）采用多孔材料吸收相变材料形成混合体,如金属泡沫、延展石墨基体等.
1.导热颗粒载体相变材料
在相变材料中加入导热颗粒可以有效提升导热率,增大动力电池组热管理系统的散热、放热潜能.文献[10~12]研究了在相变材料中加入碳纤维颗粒对其性能的影响,如图 2所示.
图 2基于碳纤维颗粒的相变材料结构
图 2中,铜管嵌入到相变材料中,碳纤维颗粒组合成片状,覆盖在铜管周围；或者碳纤维颗粒组合成刷状,和铜管组合嵌入到相变材料中.研究表明,占相变材料 0.42%体积的碳纤维材料能有效提升热传导率,大大改善相变材料热管理系统的热量存储和释放功能.
文献[13]报道了一种石蜡和石墨颗粒混合成的相变材料,能进一步提升热传导率（如图 3）.
图 3石蜡 -石墨复合相变材料
2.金属片载体相变材料
以金属片为载体的相变材料,金属片将石蜡隔断成数个热量存储 -释放单元,有效增加相变材料的传热面积,从而有效提升了热传导率,基本的结构如图 4所示[14~16].
文献[14~16]的研究结果表明,交叉布置的金属片载体结构更有利于热传
电动汽车论文参考资料：
该文总结，上文是一篇关于电动汽车和电池组和相变材料方面的相关大学硕士和电动汽车本科毕业论文以及相关电动汽车论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料。
