70 9/20 TECHNIK
Das Antriebs aggregat und die Komponenten der Wärmepumpe zur Innenraumheizung.
Wärmepumpenheizung
ABWÄRME DER ELEKTRISCHEN KOMPONENTEN NUTZEN Die Hyundai Motor Group hat ihre Wärmepumpentechnologie für Elektrofahrzeuge der Marken Hyundai und Kia weiterentwickelt, mit der sich der Innenraum heizen lässt, ohne die elektrische Reichweite massgeblich zu beeinträchtigen. Text: Stefan Gfeller | Bilder: Hyundai Motor Group
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ie Hyundai Motor Group verwendet für die Aufwärmung der Fahrgastzelle ihrer Elektrofahrzeuge im Winter keine energiehungrige und dadurch reichweiteneinschränkende Elektroheizung – weder direkt noch mittels Peltier-Elementen. Die Koreaner nutzen vielmehr wie auch bei Verbrennungsmotoren die Abwärme der Aggregate. Die dazu eingesetzte Wärmepumpentechnologie debütierte vor sechs Jahren und wurde nun weiterentwickelt. Während bisher die Abwärme von elektrischen Komponenten wie An triebsmotoren, Bordladegeräten und Wechselrichtern bezogen wurde, ist neu auch die Batterie in das System integriert. Dazu kommt anstelle der herkömmlichen Luftkühlung ein Wasserkühlungssystem für die Akku-
packs zum Einsatz. Da die Wasser kühlkanäle weniger Platz als die Luftkühlkanäle beanspruchen, können die Batteriezellen enger gepackt werden, wodurch sich die Energiedichte um bis zu 35 % erhöht. Quasi eine «umgekehrte Klimaanlage» Das Wärmepumpensystem funktioniert ähnlich wie beispielsweise eine Wärmepumpe zur Gebäudeheizung, ist also vereinfacht gesagt eine «umgekehrte Klimaanlage»: Die von den Komponenten erzeugte Wärme wird genutzt, um flüssiges Kältemittel zu verdampfen. Anders als bei Fahrzeugklimaanlagen wird die Wärme hierbei nicht aus der Luft bezogen, sondern eben aus dem Kühlwasserkreislauf, in den nun auch die Batteriekühlung integriert ist. Unter hohem Druck wird daraufhin das Gas
aus dem Kompressor ausgestossen, in einen Kondensator geleitet und dort wiederum in den flüssigen Zustand umgewandelt. Dieser Prozess erzeugt zusätzliche Wärmeenergie, die zurückgewonnen und zur Erwärmung des Innenraums verwendet wird.
Gleichzeitig wird dadurch – im Vergleich zu anderen Heizungen für Elektrofahrzeuge – die Effizienz des Heizungs- und Klimasystems erhöht, der Stromverbrauch der Batterie verringert und somit die ver fügbare elektrische Reichweite des Fahrzeugs kaum beeinträchtigt. Unter Extrembedingungen getestet Das System wurde seit seiner Einführung 2014 unter extremen Kältebedingungen in Nordschweden getestet und verbessert. Die Temperaturen dort können im Winter auf bis zu –35 °C fallen. Während der Tests fanden die Forschungsingenieure zusätzliche Möglichkeiten zur maximalen Rückgewinnung der Abwärme, um die Effizienz des Wärmepumpensystems weiter zu erhöhen. Die Erprobung der Technologie unter diesen extremen Bedingungen stellt sicher, dass die Wärmepumpe selbst in den kältesten Regionen der Welt reibungslos funktioniert. Das weiterentwickelte System kommt bei den neuen Elektrofahrzeugen von Hyundai und Kia zum Einsatz. Wie ein Test mit einem Kona Elektro und der neuen Wärmepumpentechnologie gezeigt habe, bleibe die Reichweite der Elektrofahrzeuge dadurch auch bei kalten Temperaturen nahezu konstant.
Die Batterie ist neu wassergekühlt und ebenfalls ins Wärmepumpensystem eingebunden.
