新しい複合材料はEVダッシュボードの温度を下げます

新しいポリマー複合材料は、将来のEVで複数の機能と最終用途を持つ可能性があります。
出典：http：//xeric.eu/wp-content/uploads/4_Steiner.pdf

ドイツでは電気自動車が勢いを増しています。構造耐久性とシステム信頼性のためのFraunhoferInstitute（Fraunhofer LBF、ダルムシュタット、ドイツ）が7月に報告したように、電気自動車（EV）の数は2017年にほぼ2倍の93,000台になりました。 「電気自動車の売上をさらに伸ばすには、航続距離などの性能を最適化するだけでなく、乗員の快適性を高める必要があります。これには、車内の賢明で顧客志向の熱管理が含まれます」とポールは言います。 FraunhoferLBFでOptimizedEnergy Management and Use（OPTEMUS）研究プロジェクトを率いるBecker。

OPTEMUSのサブゴールは、ダッシュボードの表面からの日射によって発生する熱を放散するEVダッシュボード用の新しい材料を開発することでした。 Fraunhofer LBFは、EV冷却システムと統合されたグラファイト充填ポリエチレン（PE）複合材料を開発することでこれを解決しました。チームは46％の温度低下を達成し、空調システムの運用に必要なエネルギーを削減しました。これにより、車両の航続距離が向上します。

OPTEMUS

大規模な企業チームによってサポートされているEU資金によるプロジェクトであるOPTEMUSは、電気自動車（EV）の普及を阻む最大の障壁の1つである、電池の保管容量が限られていることによる範囲の制限を克服することを目的としています。 2015年6月に開始され、来年2月に終了する、OPTEMUSは、インテリジェント制御と組み合わせた革新的なコアテクノロジーと補完的なテクノロジーを数多く開発する予定です。

デモンストレーターはAセグメントEV（Fiat 500e）。以下にリストされているテクノロジーの仮想プロトタイピングと組み合わせたこの実際のプロトタイプは、次の目的を示します。

• コンポーネントの冷却のためのエネルギー消費量を最低32％削減し、乗客の快適さのために60％削減します
• トラクションに利用できる追加の15％のエネルギー削減
• エネルギー削減により、高温環境で44 km（38％）を超え、低温環境で63 km（70％）を超える極端な気象条件でのゴルフ練習場の拡大が可能になります。

相変化材料としての複合材料

相変化材料（PCM）は、建物、電子機器、そして現在は自動車で使用するために10年以上にわたって開発されてきました。 PCMは、特定の温度で溶融および固化する材料であり、この相変化中に大量のエネルギーを貯蔵または放出する機能を備えています。固体ガスおよび液体ガスのPCMも調査されていることに注意してください。 PCMは有機化合物でも無機化合物でもかまいませんが、通常、グラファイトが入る場所である導電性フィラーが含まれています。他のPCMはカーボンナノチューブ（CNT）を使用します。

相変化材料として複合材料が開発されています（PCM）グラファイト、グラフェン、多層カーボンナノチューブ（MWCNT）を使用。
出典：steemkr.com/science（左）およびInternational Journal of Heat and Mass Transfer、Volume 120 、2018年5月、ScienceDirect.comの33〜41ページ（右）。

Fraunhofer LBFの研究者は、窒化ホウ素やグラファイトなどのさまざまな担体材料とフィラーを実験してきました。最終的には、自動車の内装にすでに一般的に使用されているポリマーであるポリエチレンと、フィラーとしてのグラファイトで作られた基板になりました。伝えられるところによると、グラファイトは複合材料に非常に優れた熱伝導率と急速な熱放散、および優れたエネルギー貯蔵をもたらします。

グラファイト/ PE複合PCMの動作原理は、OPTEMUSの「スマートカバーパネル」パー内で完了しました。新しい材料の利点を実証するために、研究者はそれをフィアット500eプロトタイプのダッシュボードに組み込み、加熱段階と冷却段階を繰り返しました。冷却は、電熱変換器であるペルチェ素子によって提供され、外部ファンによって冷却されました。ペルチェ素子とEVラジエーターのエネルギーは、太陽電池を動力源とする追加の12ボルトバッテリーから供給されます。

グラファイト/ポリプロピレンフィアット500eプロトタイプ車両のダッシュボードに取り付けられた複合PCM。
出典：Fraunhofer LBF

LBFの研究者は、加熱と冷却の間の相転移中に放出されたエネルギーを使用して、特定の期間だけペルチェ素子のスイッチをオンにしました。したがって、ファンは常に最大電力で動作するわけではありません。冷却システムは、適切な調整によって材料の温度に結合されます。フラウンホーファーは、これにより電子部品の平均寿命が延びると信じています。スマートカバーパネルは、実際には太陽光自体によって制御されます。つまり、冷却は夏の暑い日にのみ開始され、冬の間はダッシュボードに暖かさが残ります。

Fraunhofer LBFの新しい複合PCMは、従来のダッシュボードで使用されているポリプロピレン-タルカムコンパウンドと実験的に比較されました。 1200ワット/ m ² に1000秒間さらされた後 放射パワーの場合、試験片の表面の温度差は約41°Cであり、これは温度の46％の低下に相当します。

FraunhoferLBFを達成ダッシュボードに新しい（「neu」）グラファイト/ PE複合PCMを使用した場合と、従来のポリプロピレン-タルカムダッシュボードコンパウンドを使用した場合の46％の温度低下。出典：FraunhoferLBF。

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