Moderne Elektroautos stellen komplexe Anforderungen an ein ganzjährig effizientes Thermomanagement. Es soll, insbesondere im Winterbetrieb, die Antriebsbatterie so wenig belasten wie möglich. Der Zulieferer Mahle hat ein kompaktes und wirtschaftliches wärmepumpenbasiertes System (IntegratedThermal System – ITS) entwickelt, mit dem die Reichweite eines Elektroautos im Winter um bis zu 20 Prozent erhöht werden kann, so das Unternehmen in einer Mitteilung. Neben einem deutlich reduzierten Batteriestromverbrauch sei es einfach zu regeln und lasse sich an zukünftige Fahrzeugarchitekturen gut anpassen.
Aufgrund der nicht ständig verfügbaren Abwärme eines Verbrennungsmotors greifen die meisten heutigen Elektroautos im Winter zum Heizen des Fahrzeuginnenraums und der Antriebsbatterie auf eine direkte elektrische Widerstandsheizung zurück. Diese besondere Belastung der Antriebsbatterie bei kalten Temperaturen kann die Reichweite eines vollständig geladenen Elektroautos bis auf die Hälfte reduzieren. Auch im Sommer verkürzt sich die Reichweite durch einen zusätzlichen Energieaufwand, der für die Kühlung der Antriebsbatterie und des Innenraums erforderlich ist.
In Feldversuchen mit einem elektrischen Kleinwagen hat Mahle nachgewiesen, dass das Wärmepumpensystem ITS den Reichweitenverlust insbesondere bei kalten Umgebungstemperaturen erheblich verringert, heißt es. Das verwendete Originalfahrzeug, ausgestattet mit einer konventionellen elektrischen Heizung, erreichte zunächst 100 Kilometer Reichweite. Nach der Ausstattung des Fahrzeugs mit dem ITS konnte die Reichweite auf 116 Kilometer gesteigert werden.
„Mit dem ITS können wir, je nach Auslegung, eine Reichweitenverbesserung zwischen 7 und 20 Prozent erreichen und somit den Reichweitenverlust insbesondere im Winter drastisch reduzieren.“ – Laurent Art, Leiter Vorentwicklung Thermomanagement Mahle
Das ITS von MAHLE kombiniert verschiedene thermische Komponenten in einem System, das mehrere Betriebsfunktionen erlaubt. Im Mittelpunkt seiner Architektur steht ein semihermetischer Kältekreislauf, der aus einem Chiller, einem kühlmittelgekühlten Kondensator (i-Condenser) sowie einem thermischen Expansionsventil und einem elektrischen Antriebskompressor besteht.
Der i-Condenser und der Chiller haben die gleiche Funktion wie der Kondensator und der Verdampfer in einem herkömmlichen Kältekreislauf. In diesem Fall jedoch überträgt das Kältemittel die Wärme anstelle von Luft an das Kühlmittel und erzeugt so warme bzw. kalte Kühlmittelströme. Das ITS verwendet R1234yf als Kältemittel und die herkömmliche Fahrzeugkühlflüssigkeit als Medium für den Wärmetransport zwischen Kühlkreislauf und den verschiedenen Wärmequellen und -senken im Fahrzeug.
Neben den geringen Kosten und seiner Umweltfreundlichkeit bietet das ITS als weitere Vorteile eine hohe Designflexibilität und Adaptierbarkeit. Aktuell werden mit dem im Fahrzeug eingebauten ITS im Mahle Klimawindkanal Versuche zur Regelungsoptimierung und weitere Tests durchgeführt. Gemeinsam mit amerikanischen Autoherstellern arbeitet Mahle daran, weitere Leistungs- und Kostenoptimierungen zu realisieren.
Quelle: Mahle – Pressemitteilung vom 22.07.2019
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