Studien haben gezeigt, dass Heizung und Klimaanlage in Fahrzeugen den größten Energieverbrauch verursachen. Daher müssen effizientere elektrische Klimaanlagen eingesetzt werden, um die Energieeffizienz von Elektrofahrzeugen weiter zu verbessern und das thermische Management zu optimieren. Der Heizmodus der Klimaanlage hat entscheidenden Einfluss auf die Reichweite von Elektrofahrzeugen im Winter. Derzeit nutzen Elektrofahrzeuge aufgrund fehlender kostenloser Motorwärmequellen hauptsächlich PTC-Heizungen als Zusatzheizung. Je nach Wärmeübertragungsobjekt lassen sich PTC-Heizungen in Luftheizung (PTC-Luftheizung) und Wasserheizung (PTC-Heizung) unterteilen.PTC-KühlmittelerhitzerDabei hat sich die Wasserheizung zunehmend als Standard etabliert. Einerseits besteht bei der Wasserheizung keine Gefahr des Schmelzens der Luftkanäle, andererseits lässt sie sich optimal in das Flüssigkeitskühlsystem des gesamten Fahrzeugs integrieren.
Ai Zhihuas Forschung ergab außerdem, dass die Wärmepumpen-Klimaanlage von rein elektrischen Fahrzeugen hauptsächlich aus elektrischen Kompressoren, externen und internen Wärmetauschern, Vierwege-Umschaltventilen, elektronischen Expansionsventilen und weiteren Komponenten besteht. Für eine optimale Leistung können zusätzliche Komponenten wie Trockner und Wärmetauscherlüfter erforderlich sein. Der elektrische Kompressor treibt den Kältemittelkreislauf der Wärmepumpen-Klimaanlage an, und seine Leistung beeinflusst direkt den Energieverbrauch sowie die Kühl- oder Heizeffizienz des Systems.
Der Taumelscheibenkompressor ist ein axialer Kolbenkompressor. Aufgrund seiner Vorteile wie niedrige Kosten und hoher Wirkungsgrad findet er breite Anwendung in traditionellen Fahrzeugen. Beispielsweise verwenden Fahrzeuge wie Audi, Jetta und Fukang Taumelscheibenkompressoren als Kältemittelkompressoren für ihre Klimaanlagen.
Wie der Kolbenkompressor nutzt auch der Drehschieberkompressor hauptsächlich die Volumenänderung des Zylinders zur Kühlung. Sein Arbeitsvolumen ändert sich jedoch nicht nur periodisch durch Ausdehnung und Zusammenziehen, sondern auch kontinuierlich durch die Rotation der Hauptwelle. Zhao Baoping wies in seinen Untersuchungen zudem darauf hin, dass der Arbeitsprozess des Drehschieberkompressors im Allgemeinen nur aus den drei Phasen Ansaugen, Verdichten und Ausstoßen besteht und praktisch kein Totraumvolumen vorhanden ist, wodurch sein volumetrischer Wirkungsgrad 80 % bis 95 % erreichen kann.
Der Scrollverdichter ist ein neuartiger Verdichter, der sich vor allem für Kfz-Klimaanlagen eignet. Er zeichnet sich durch hohe Effizienz, geringe Geräuschentwicklung, niedrige Vibrationen, geringes Gewicht und einfache Bauweise aus. Es handelt sich um einen fortschrittlichen Verdichter. Zhao Baoping hob zudem hervor, dass Scrollverdichter aufgrund ihrer hohen Effizienz und Kompatibilität mit elektrischen Antrieben die beste Wahl für elektrische Verdichter darstellen.
Der elektronische Expansionsventilregler ist Bestandteil des gesamten Klimaanlagen- und Kältesystems. Li Jun erwähnte in seiner Studie, dass einige inländische Elektrofahrzeughersteller ihre Investitionen in die Forschung an elektronischen Expansionsventilreglern erhöht haben. Auch unabhängige Forschungsinstitute und spezialisierte Hersteller haben ihre Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten verstärkt. Als Drosselvorrichtung regelt das elektronische Expansionsventil Temperatur und Druck des zirkulierenden Kältemittels, gewährleistet die Einhaltung eines bestimmten Unterkühlungs- oder Überhitzungsbereichs in der Klimaanlage und schafft die Voraussetzungen für den Phasenübergang des Mediums. Zusätzlich können Hilfskomponenten wie Flüssigkeitsspeichertrockner und Wärmetauscherlüfter Verunreinigungen und Feuchtigkeit, die über die Rohrleitungen in das zirkulierende Medium gelangen, effektiv entfernen, die Wärmeaustausch- und Wärmeübertragungskapazität des Wärmetauschers verbessern und somit die Leistung der Wärmepumpen-Klimaanlage steigern.
Wie bereits erwähnt, werden aufgrund der wesentlichen Unterschiede zwischen Fahrzeugen mit alternativen Antrieben und herkömmlichen Fahrzeugen Antriebsstränge, Akkus, elektrische Komponenten usw. hinzugefügt und Elektromotoren anstelle von Verbrennungsmotoren eingesetzt. Dies hat zu einer grundlegenden Änderung der Funktionsweise der Wasserpumpe geführt, einem Motorbauteil eines herkömmlichen Autos.elektrische WasserpumpenBei Fahrzeugen mit alternativen Antrieben werden überwiegend elektrische Wasserpumpen anstelle herkömmlicher mechanischer Wasserpumpen eingesetzt. Untersuchungen von Lou Feng et al. zeigen, dass elektrische Wasserpumpen heutzutage hauptsächlich zur Kühlung von Antriebsmotoren, elektrischen Komponenten, Antriebsbatterien usw. verwendet werden und im Winterbetrieb auch zur Heizung und Kühlung beitragen können. Lu Mengyao et al. thematisieren zudem die Temperaturkontrolle der Batterie während des Betriebs von Fahrzeugen mit alternativen Antrieben, wobei die Batteriekühlung von großer Bedeutung ist. Eine geeignete Kühltechnologie kann nicht nur die Effizienz der Antriebsbatterie verbessern, sondern auch deren Alterung verlangsamen und ihre Lebensdauer verlängern.
Veröffentlichungsdatum: 07.07.2023
