Weniger Verbrauch, mehr Komfort: Effizientes Heiz- /Kühlsystem für Elektrofahrzeuge
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- Cornelius Pfeiffer
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1 Weniger Verbrauch, mehr Komfort: Effizientes Heiz- /Kühlsystem für Elektrofahrzeuge Prima Klima im Auto: Wie wird die Klimaanlage zukunftsfähig? 13. Dezember 2011 in Berlin Kampagne von: "Deutsche Umwelthilfe" und "Verkehrsclub Deutschland" Referent: Dr.-Ing. Jan Hinrichs
2 Thermomanagement von Elektrofahrzeugen Einsatz einer R744 Wärmepumpe Einführung & Motivation Versuchsaufbau Meßergebnisse Industrialisierungskonzept, Zusammenfassung
3 Company Overview Foundation: Sales 2010: 2006 (former Schaeffler Group) 274 Mio. Euro Employees: 1,400 Plants: Owners: 2 in Germany, 1 in Bulgaria, 1 in USA, 1 in China, 1 in India (JV with DSI) Cognetas and Management
4 Locations Germany Plant: Hückeswagen Assembly: Vacuum and Transmission Pumps Germany Headquarter: Bad Homburg R&D, Administration. Production: Chassis and Transmission Pumps Bulgaria Plant: Plovdiv Production: Steering and Vacuum Pumps Korea Cooperation Seoul USA Brunswick: Sales and Plant India JV ixetic DSI Plant: Bangalore Assembly Vacuum Pumps Japan Representative Yokohama China Plant Shanghai Assembly Vacuum Pumps Werk Shanghai 1 Brazil Porto Alegre Partnership DHB
5 Product Portfolio Power-steering pumps Vacuum pumps Chassis pumps Transmission components Tandem pumps
6 Customer 2010 Sonstige
7 Motivation +30 C (TSECC) -7 C (TSECC) Reichweite Werksangabe: EU-Cycle/23 C: TSECC/ 23 C: TSECC/ -7 C: TSECC/ 30 C: 144 km 133 km 113 km 64 km 100 km ref.: auto motor sport 1/2011
8 Thermomanagement von Elektrofahrzeugen Einsatz einer R744 (CO2) Wärmepumpe Einführung & Motivation Versuchsaufbau Meßergebnisse Industrialisierungskonzept, Zusammenfassung
9 ixetic Testfahrzeug Mitsubishi i MiEV Serienfahrzeug mit werkseitig verbauter PTC - Kühlmittel Heizung Zusätzlich verbautes Wärmepumpensystem auf Basis von ixetic Heiz/Kühl-Modul
10 Funktionsweise eines Heiz / Kühl - Moduls Wärmequellen Fahrzeugantrieb Umgebung Batterie Fahrgastzelle Wärmequelle (Verdampfer) Expansionsventil Wärmesenke (Gaskühler) Air Wärmesenken Umgebung Fahrgastzelle Batterie Kompressor Verdichter Akkumulator Systemgrenze ixetic
11 Thermomanagement von Elektrofahrzeugen Einsatz einer R744 (CO2) Wärmepumpe Einführung & Motivation Versuchsaufbau Meßergebnisse Industrialisierungskonzept, Zusammenfassung
12 Testergebnisse aus TÜV SÜD Electric Car Cycle / -7 C, Versuchsfahrzeug imiev Gesamtenergieverbrauch PTC / Wärmepumpe Fahrmotor vehicle speed km/h Energy Consumption kwh PTC Heizung, Referenz (durchschnitt. Heizleistung 3315W) ixetic Wärmepumpe (durchschnitt. Heizleistung 3392W) 1.9kWh Heat Pump COP 2.3 COP 2.5 COP 3.1 verfügbare Energie durch ixetic Wärmepumpe Batteriekapazität imiev 16kWh
13 Wärmequelle: Umgebung im TSECC / -7 C Temperatur [ C] Wärme [kw] COP 2,3 COP 2,5 COP 3,1 Umgebungstemperatur aus der Umgebung entnommene Wärme 0,56 kwh Temperatur Kühlwasser nach Wärmequelle Temperatur Kühlwasser vor Wärmequelle Zeit [s] Q Aussen-WT [kw] Wassertemp. Aus [ C] Wassertemp. Ein [ C] s
14 Wärmequelle: Fahrantrieb im TSECC / -7 C Temperatur [ C] Wärme [kw] COP 2,3 Umgebungstemperatur COP 2,5 COP 3,1 aus dem Antrieb entnommene Wärme 1,64 kwh Temperatur Kühlwasser nach Wärmequelle Temperatur Kühlwasser vor Wärmequelle Zeit [s] s
15 Kühlwassertemperaturen im TSECC / -7 C 50,0 Sättigungsdruck Druck über vs. Verdampfungstemperatur R744 R134a 45,0 40,0 35,0 Wärmequelle Umgebung Wärmequelle Motor Druck Druck [bar] 30,0 25,0 20,0 15,0 atm. Druck 10,0 5,0 0, Wärmequellen- Temperatur [ C] Verdampfungstemperatur C Kühlwassertemperatur ohne Wärmeentnahme
16 Thermomanagement von Elektrofahrzeugen Einsatz einer R744 (CO2) Wärmepumpe Einführung & Motivation Versuchsaufbau Meßergebnisse Industrialisierungskonzept, Zusammenfassung
17 Industrialisierungsstudie Generation 2 Funktionsmuster Generation 3 Industrialisierungsstudie Zusammenführung von Bauteilen mit ähnlicher Temperatur heiße e Seite / kalte Seite Gewichtsoptimierte Ausführung der Wärmetauscher Gegenstrom in runden Querschnitten Maximale Materialausnutzung Reduzierung der Verbindungstechnik
18 Heiz/Kühl- Modul: FAQ's Vereisung: Front- End- Wärmetauscher als Wärmequelle nicht immer erforderlich Architektur: Hochvolt PTC nicht erforderlich R744 - Innenraumkonzentration: Kältemittelführende Bauteile befinden sich nicht im Fahrgastraum Montage/Service: Möglichkeit des Einbaus/Austausches einer fertig montierten, geprüften und servicefreien Einheit Flash Fogging: Möglichkeit getrennter Kühlmittel - Wärmetauscher zum Kühlen und Heizen Kältemittelleckagen: keine Wellendichtung, keine flexiblen Leitungen, integrativer Aufbau, bei großen Stückzahlen hermetisch ausführbar Weitere Potenziale durch Integration von Bauteilen
19 Precision to move Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Die Wärmepumpe funktioniert auf dem umgekehrten Prinzip der Klimaanlage (Kühlsystem). Also genau umgekehrt wie ein Kühlschrank.
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