Anwendungsszenarien für elektrische Fahrzeugheizungen

1. Kabinenluftheizung

Elektrofahrzeuge sind auf spezielle elektrische Heizungen angewiesen, um den Fahrgastraum zu erwärmen, insbesondere wenn keine Abwärme vom Motor zur Verfügung steht.

• PTC-LufterhitzerWiderstandsheizungen aus PTC-Keramik erwärmen die einströmende Kabinenluft. Sie sorgen für schnelles Aufheizen und Enteisen, verbrauchen aber viel Strom aus der Batterie.
• WärmepumpensystemeDurch Umkehrung des Dampfkompressionszyklus transportieren Wärmepumpen Umgebungswärme in den Fahrgastraum. Mit typischen Leistungszahlen (COP) von 2–3 sind sie reinen Widerstandsheizungen bei moderaten Temperaturen deutlich überlegen, allerdings sinkt ihr Wirkungsgrad unterhalb von –10 °C.

2. Batteriekonditionierung

Die Aufrechterhaltung der Batterietemperatur innerhalb des optimalen Bereichs (15 – 35 °C) ist entscheidend für Leistung, Sicherheit und Langlebigkeit.

• Kühlmittel-PTC-HeizungenWiderstandselemente erwärmen den Kühlkreislauf, wodurch wiederum der Akku erwärmt wird. Dieses Verfahren gewährleistet einen gleichmäßigen Temperaturanstieg, benötigt jedoch Zeit, um die Wärme im System zu verteilen.
• Phasenwechselmaterialien (PCM)Experimentelle Systeme integrieren Phasenwechselmaterial (PCM) in unmittelbarer Nähe der Zellen. Beim Laden oder Bremsen wird überschüssige Wärme im PCM gespeichert und bei sinkenden Temperaturen wieder abgegeben, wodurch der Bedarf an aktiven Heizungen reduziert wird.

3. Windschutzscheiben- und Fensterenteisung/Entfeuchtung

Klare Sicht ist für die Sicherheit unerlässlich, insbesondere in kalten, feuchten Klimazonen.

• Eingebettete PTC-Drähte oder -FolienIn das Glas integrierte Heizelemente schmelzen Eis schnell und beseitigen Beschlag, ohne dass man sich ausschließlich auf den Luftstrom verlassen muss.
• Abtau-Modus der WärmepumpeEinige fortgeschritteneHeizungs-, Lüftungs- und KlimaanlagenUmstellung auf eine Trockenluft-Wärmepumpenkonfiguration, die Entfeuchtung mit Heizung kombiniert, um die Entfeuchtung zu beschleunigen.

4. Vorwärmen der Antriebseinheit und der Leistungselektronik

Niedrige Temperaturen können die Leistung von Elektromotoren und Wechselrichtern beeinträchtigen.

• Vorwärmung des KühlkreislaufsVor Fahrten mit hoher Leistung durchläuft der Kühlkreislauf einenPTC-Heizungum die Temperaturen von Motor und Wechselrichter zu erhöhen und so eine optimale Schmierung und Effizienz zu gewährleisten.
• Joule-SelbsterhitzungBei der Impulsstromtechnik werden die Zellinnenteile oder die Elektronik durch kontrollierte Widerstandsverluste, koordiniert durch das Batteriemanagementsystem, schonend erwärmt.

5. IntegriertHochspannungs-Kabinenheizung (HVCH)

HVCH-Module vereinen Kabinenheizung, Batterievorwärmung und Vorwärmung elektronischer Komponenten in einer kompakten Einheit. Durch die gemeinsame Nutzung von Hardware und Kühlkreisläufen sparen sie Platz, reduzieren das Gewicht und steigern die Gesamteffizienz.