In Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotorenantrieb sind die Kälteerzeugung und die Heizung direkt mit dem Motor gekoppelt. Um den thermischen Komfort auch in Fahrzeugen mit alternativen Antrieben aufrechtzuerhalten, müssen die Stillstandsphasen des Verbrennungsmotors überbrückt oder andere Energiequellen für Heizung und Kühlung erschlossen werden. Die Fahrzeugklimatisierung dient der Heizung, der Kühlung und der Entfeuchtung der Luft in der Fahrgastzelle. Die Beheizung des Fahrzeuginnenraums erfolgt bei den heute überwiegend genutzten wassergekühlten Motoren durch das durch den Heizungswärmetauscher geleitete heiße Kühlwasser. Die Kühlung des Fahrzeuginnenraumes wird mit einem Kompressionskältekreislauf realisiert, wobei das heute gängige Kältemittel R134a wegen seines Ozonschädigungspotentials in Zukunft durch R744 (CO2) ersetzt wird. Bei der Entfeuchtung wird der Luftstrom im Kältemittelverdampfer unter den Taupunkt abgekühlt und anschließend mittels des Heizungswärmetauschers auf die gewünschte Einblastemperatur gebracht. Der warme, trockne Luftstrom dient beispielsweise zum Entfernen von Scheibenbeschlag. Die Wahl des Heiz- und Klimakonzepts hängt von der Art des alternativen Antriebs ab. Dabei werden vier Kategorien unterschieden: Start-Stop-Betrieb (Ausschalten des Verbrennungsmotors bei Zwischenstops), Mid-Hybrid (Unterstützung des Verbrennungsmotors durch einen Elektromotor beim Beschleunigen, Generatorbetrieb zur Wiederaufladung des Energiesparens beim Bremsen), Full-Hybrid (zeitlich begrenztes Fahren ohne Verbrennungsmotor) und reiner Elektroantrieb. Unabhängig vom gewählten Konzept müssen jedoch Lösungen zur Reduzierung des Leistungsbedarfs gefunden werden, da alternative Heiz-/Klimasysteme vielfach nicht die gleichen thermischen Leistungen erbringen wie konventionellen Systeme. Hierzu zählen beispielsweise eine thermisch günstige Positionierung der Außenluftansaugöffnungen, eine IR-reflektierende Beschichtung der Fenster oder eine bessere Wärmeisolierung des Fahrzeuginnenraumes. Der Fahrzeuginnenraum des Hybrid-Fahrzeugs Prius von Toyota ist horizontal in zwei Klimazonen unterteilt, wobei im Heizfall im unteren Bereich ein hoher Umluftanteil zugelassen wird, während der Bereich der Scheiben mit trockner Außenluft beaufschlagt wird. Insgesamt muss dadurch weniger Außenluft erwärmt werden. Bei der Kälteerzeugung im Start-Stop-Betrieb können Stillstandszeiten durch Phasenwechselmaterialien, mit denen nicht nur Temperaturspitzen vermieden, sondern auch das mittlere Temperaturniveau gesenkt werden kann. Für Mid-Hybrid-Fahrzeuge empfiehlt sich der Dual-Drive-Verdichter. Er besteht aus einem mechanisch und einem elektrisch angetriebenen Verdichter, die zusammen in einem Gehäuse angeordnet und innerhalb des Kältekreislaufs parallelgeschaltet sind. Bei reinem Elektroantrieb hat sich der Rotationskobenverdichter nach dem Scroll-Prinzip durchgesetzt. Für die Heizung können im Start-Stop-Betrieb und bei Hybridantrieben eine zusätzliche elektrische Wasserpumpe im Heizkreislauf und eine elektrische Luftheizung (PTC-Elemente) verwendet werden. Bei Antriebskonzepten ohne Verbrennungsmotor erscheint ein umschaltbares Klimaanlagen-/Wärmepumpensystem mit R744 als Kältemittel interessant.


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    Titel :

    Möglichkeiten alternativer Heizungs- und Klimatisierungskonzepte für alternative Fahrzeugantriebe


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2006


    Format / Umfang :

    10 Seiten, 7 Quellen



    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch