Die energieeffiziente Klimatisierung des Pkw-Innenraums stellt im Zuge der Entwicklung von Elektrofahrzeugen eine zunehmende Herausforderung dar, da insbesondere die elektrische Beheizung der Fahrgastzelle zu einer teilweise erheblichen Reduzierung der Reichweite führt. Aus diesem Grund wurde an der TU Chemnitz ein Simulationsmodell entwickelt, mit dem sowohl die gesamte Klimaanlage einschließlich der Fahrgastzelle als auch der gesamte Antriebsstrang von E-Fahrzeugen beschrieben werden kann. Mit Hilfe dieses Gesamtmodells lassen sich verschiedene Optimierungsansätze hinsichtlich der Reichweite analysieren und bewerten. Mit Hilfe der durchgeführten Untersuchungen wird deutlich, dass durch eine Nutzung der Abwärme aus den Komponenten des Antriebsstrangs die Reichweite von Elektrofahrzeugen deutlich erhöht werden kann, da die zusätzliche Leistung für einen elektrischen Heizer reduziert wird. Ebenso kann durch entsprechende Maßnahmen an der Karosserie, wie z.B. einer Wärmedämmung, eine zusätzliche Steigerung der Reichweite erzielt werden. Neben der Verwendung der Abwärme zur Beheizung der Fahrgastzelle in den Wintermonaten könnte diese darüber hinaus auch in den Sommermonaten zur Rückheizung der von der Klimaanlage abgekühlten Luft genutzt werden. Die Klimaanlagen in heutigen Pkw werden zumeist derart geregelt, dass die Luftaustrittstemperatur nach dem Verdampfer einen bestimmten Wert, wie z.B. 10 °C, nicht überschreitet. Hierdurch soll insbesondere einer unangenehmen Geruchsbildung vorgebeugt werden. Allerdings wird im Klimaanlagenbetrieb die Luft häufig mit einer höheren Temperatur in die Fahrgastzelle geleitet. Hierfür muss die Luft nach dem Verdampfer wieder aufgeheizt werden und gelangt erst dann in den Innenraum. Während bei konventionellen Pkw dafür die Abwärme des Verbrennungsmotors genutzt werden kann, müsste die notwendige Heizenergie bei Elektrofahrzeugen ebenfalls aus der Batterie entnommen werden. Um diesen zusätzlichen Energiebedarf zu verringern, kann die von den Antriebskomponenten abgegebene Abwärme genutzt werden.
The energy-efficient air conditioning of passenger cells is an ever-increasing challenge in the development of electric vehicles because the electric heating in particular reduces the cruising range significantly. For this reason, a simulation model has been developed at Chemnitz University of Technology, which simulates the hole air conditioning system including the passenger cell and the complete powertrain in electric cars. Using this model, different optimization approaches have been analyzed and evaluated concerning the cruising range. This paper first illustrates how much the cruising range of an exemplary electric vehicle is reduced by using the electric heating under different wintery weather conditions. Afterwards, the exploitation of the waste heat produced by the powertrain components (electric motor and power electronics) will be explained. Finally, it shall be described to what extent this exploitation increases the cruising range.
Untersuchungen zur energieeffizienten Klimatisierung von Hybrid- und Elektrofahrzeugen
2012
9 Seiten, 4 Bilder, 1 Tabelle, 2 Quellen
Conference paper
German
Neue Ansaetze zur energieeffizienten Klimatisierung von Elektrofahrzeugen
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