Klimatisierung | Thermomanagement
Heizung und Klimaanlage werden mit Energie aus der Batterie betrieben.
Die Heizung und die Klimaanlage in Elektroautos werden mit Energie aus der Batterie betrieben. Sie sind also weitere Energieverbraucher, die einen relativ großen Anteil der im Akku gespeicherten Energie beanspruchen, was sich speziell im Winter erheblich auf die Reichweite auswirkt.
Heizen
Heizungssysteme konventionell betriebener Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor nutzen die Verlustwärme zum Heizen des Fahrzeuginnenraums. Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades geben elektrische Antriebe hingegen nur wenig Verlustwärme an ihre Umgebung ab, die von einem Heizungssystem genutzt werden könnte.
Zum Heizen müssen deshalb alternative Maßnahmen genutzt werden, um das Heizleistungsdefizit auszugleichen. Zum Einsatz kommen Zuheizsysteme wie elektrische Zuheizer oder Wärmepumpensysteme. Die benötigte Energie wird dann vollständig dem Akku entnommen. Dies geht allerdings zu Lasten der elektrischen Reichweite. Elektrische Zuheizer, die in das Lüftungssystem integriert sind, stellen eine einfache, wirkungsvolle, aber auch sehr energieintensive Form der Heizung dar. Mittlerweile werden deshalb auch energieeffiziente Wärmepumpen eingesetzt. Sitzheizungen und beheizte Scheiben bringen die Wärme direkt an die zu wärmenden Stellen und reduzieren so ebenfalls den Heizwärmebedarf für den Innenraum. Außerdem können Elektroautos vor Fahrtbeginn beim Ladevorgang vortemperiert werden, ohne den Akku zu belasten. Während der Fahrt wird dann weniger Energie für das Heizen oder Kühlen benötigt.
Kühlen
Zur Kühlung des Innenraums werden anstelle des herkömmlichen mechanisch angetriebenen Kompressors Elektro-Kompressoren, sogenannte E-Kompressoren eingesetzt. Sie treiben einen Kältekreislauf an, der das darin zirkulierende Kältemittel auf den gewünschten Druck verdichtet, sodass Verdampfung und Kondensation bei der jeweils gewünschten Temperatur stattfinden. Durch den Übergang von flüssigem in gasförmiges Kältemittel („Verdampfung“) wird eine Kälteleistung erzeugt, die eine Kühlung auch unterhalb der Umgebungstemperatur ermöglicht. Dieses Prinzip zur Klimatisierung der Kabine im Sommer wird auch verwendet, um die Batterie bei sehr hohen Außentemperaturen zu kühlen.
Die direkte Kühlung der Batterie durch die Klimaanlage wird eher bei klein dimensionierten Batterien/Akkus verwendet. Bei größeren Kapazitäten geht die Kühlung der Batterie mit komplexeren Thermomanagement-Kreisläufen einher. Zum Beispiel wird die Batterie mit Kühlmittel über einen Niedertemperaturkreislauf gekühlt. Reicht die Kühlung nicht aus, erfolgt eine zusätzliche Kühlung über die indirekt eingebundene Klimaanlage. Dabei kommt ein spezieller Wärmetauscher zum Einsatz, ein sogenannter „Chiller“. Dieser ist sowohl mit dem Kühlmittel- als auch mit dem Kältemittelkreislauf verbunden, was es ermöglicht, die Temperatur des Kühlmittels durch das Kältemittel der Klimaanlage weiter zu senken
Die beim Übergang von gasförmigem in flüssiges Kältemittel („Kondensation“) freiwerdende Wärme kann darüber hinaus im Winter zum Heizen der Kabine verwendet werden. Zudem können auch energieeffiziente Wärmepumpen eingesetzt werden, die nicht nur heizen, sondern im Sommer auch als Klimaanlage zur Kühlung genutzt werden können.
Teile & Komponenten
E-Kompressor BEV
Elektro-Kompressoren, sogenannte E-Kompressoren, sind das Herzstück des Klima- und Kältemittelkreislaufs in Elektrofahrzeugen.
E-Kompressor Hybrid
Elektro-Kompressoren, sogenannte E-Kompressoren, sind das Herzstück des Klima- und Kältemittelkreislaufs in Hybrid- und BEV-Elektrofahrzeugen.
Hochvolt-PTC-Heizer
Hochvolt-PTC-Heizer sind von einem Antriebsystem unabhängige Innenraum-Heiz-Systeme für Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb.
Kältemittel
Kältemittel werden in Kälteanlagen als Arbeitsmedium eingesetzt. Auch in Pkw-Klimaanlagen kommen Kältemittel zur Wärmeübertragung zum Einsatz.
Klimaanlage
Die Aufgabe einer Fahrzeugklimaanlage besteht darin, den Innenraum zu kühlen und der zugeführten Frischluft die Feuchtigkeit zu entziehen – ob im Sommer, bei hohen Temperaturen, oder im Herbst und Winter.
Klimakompressor
Der Klimakompressor, auch Kompressor oder Verdichter genannt, bildet das zentrale Element der Klimaanlage eines Fahrzeuges und wird vom Motor angetrieben. Er sorgt für die Verdichtung des Kältemittels im Kältekreislauf der Klimaanalage.
Kompressoröl
Das Kompressoröl hat die Aufgabe, die beweglichen Teile im Kompressor zu schmieren. Zudem hält der Ölfilm auch die Gummidichtungen in den Kältemittelleitungen und Anschlüssen geschmeidig und reduziert die Diffusion.
Kondensator
Der Kondensator ist ein Bauteil der Klimaanlage, das eine sehr wichtige Rolle spielt: Der Klimakondensator hat die Aufgabe, das heiße Kältemittel im Kältemittelkreislauf der Klimaanlage schnell abzukühlen.
Thermomanagement
Der Motorraum ist im Laufe der Jahre deutlich enger geworden. Dadurch entsteht eine enorme Hitze, die abgeleitet werden muss. Das Thermomanagement ist dafür zuständig, den Motorraum abzukühlen.
Thermostat
Der Thermostat muss sicherstellen, dass der Verbrennungsmotor möglichst schnell seine optimale Betriebstemperatur erreicht und unter allen Betriebsbedingungen hält.