环境污染的持续加剧已成为紧迫的全球性问题,电动汽车的发展对于推动世界走向更可持续的能源未来至关重要,充电基础设施的发展对实现电动汽车的快速普及起着关键作用。然而提高充电速率会产生巨大热量,容易减小充电桩使用寿命,甚至发生火灾等安全问题。本文提出了相变材料-风冷耦合散热系统,探究了不同充电功率、风冷速度、相变材料性能参数对充电模块的极端温度变化和充电时间的影响规律,确定了实现最佳温控的参数条件,该研究对解决大功率快速充电桩高效温控问题具有重要的理论意义。本文的主要内容和创新如下:首先,根据充电桩结构尺寸参数设计了相变材料-风冷耦合散热的充电模块装置,搭建了实验测试平台。通过功率箱调节实现了不同产热功率输出,基于风扇转速改变实现了空气流速调节,定制不同性能参数相变材料。借助高速摄像机,可视化记录了相变材料熔化过程,通过揭示相变材料熔化过程,进一步阐明了相变材料潜热利用在充电模块散热过程中的传热机理,给出了所有实验测试过程中测试结果的误差分析。其次,实验研究了相变材料-风冷耦合热管理系统对充电模块最高温度变化的影响规律,探究了不同产热功率、空气流速以及相变材料导热系数、熔点温度和填充厚度下的功率模块温升。结果表明,增加产热功率导致了充电模块最高温度上升了69.7℃,耦合相变材料后充电模块温度降低了29.2%。提高空气流速可以减缓温升,耦合相变材料可以降低充电模块最高温度,但进一步减缓温升作用有所削弱。提高相变材料导热系数为5.0 W/（m·K）,充电模块最高温度降低了8.2℃。选择相变材料熔点温度为47.5℃,可以实现充电模块最优温控。相变材料填充厚度从3.5 mm增加至5.5 mm,充电模块最高温度降低了4.8%。最后,实验研究了相变材料-风冷耦合热管理系统对大功率快充电源模块充电时间的影响规律,分析了不同产热功率、空气流速、距离、相变材料导热系数、熔点温度和填充厚度对充电时间的影响规律。结果表明,提高产热功率明显降低了充电时间,添加相变材料使得充电时间延长了54%。在较小风速范围内,空气流速增大可以提高模块充电时间,当风速增加至4.5 m/s时,耦合相变材料导致充电时间降低了110秒。增加风冷与热源距离,充电时间降低了190秒。相变材料导热系数从0.2 W/（m·K）提高至5 W/（m·K）,充电时间延长了510秒;相变材料熔点温度47.5℃时,充电模块充电时间延长了110秒。与单风冷相比,增加相变材料填充厚度至5.5 mm,充电时间延长了690秒。