Kényelmes hőmérséklet elektromos autóknak: Az új ZF hőmérséklet-szabályozó rendszer akár 10 százalékkal is növeli a hatótávolságot
A nagy hatékonyságú hőkezelő rendszerek növelhetik az akkumulátoros-elektromos és plug-in hibrid járművek hatótávolságát anélkül, hogy drágább hajtásláncokra vagy nagyobb akkumulátorokra lenne szükség. A most piacra dobott TherMaS rendszerrel a ZF demonstrálja átfogó járműszakértelmét ezen az ígéretes fejlesztési területen.
A TherMaS, mint magasan integrált rendszer, könnyebb és kisebb, mint a hasonló változatok, mégis hatékonyabb és költségkímélőbb. A propán hűtőközegként való használata jelentősen jobb hűtési teljesítményt, valamint kisebb és könnyebb rendszerkialakítást eredményez. A tesztek során az optimalizált hőkezelés és a hajtáslánc hulladékhőjének hatékonyabb felhasználása akár 10 százalékkal, szélsőséges körülmények között pedig akár 30 százalékkal is növelte az elektromos hatótávolságot a nehéz téli üzemben – új mércét állítva fel a klímaberendezés funkciói számára.
Hogyan lehet nagyobb hatótávolságot kihozni egy elektromos jármű akkumulátorának töltöttségéből? Sokak számára a legkézenfekvőbb megoldás az elektromos motor hatékonyságának növelése vagy nagyobb, drágább akkumulátorok beszerelése. De vannak más lehetőségek is. Végül is az áramfogyasztás nagy részét a jármű belsejének és az elektromos hajtásnak a fűtési és hűtési igényei adják – az időjárási és üzemeltetési körülményektől függően. A hőkezelő rendszerek feladata ennek kezelése.
„Különösen egy elektromos autó akkumulátora nagyon érzékeny az ideális üzemi hőmérsékletére. 15 és 25°C között a legkényelmesebb” – magyarázza Dr. Otmar Scharrer, a ZF elektromos hajtáslánc-technológiájáért felelős kutatás-fejlesztési alelnöke. A környezeti hőmérséklet ezért nagyban befolyásolja az elektromos jármű tényleges hatótávolságát. Ez azért van, mert rendkívül hideg vagy rendkívül meleg napokon a hőkezelő rendszer nagyobb terhelésnek van kitéve, ami nagyobb energiafogyasztáshoz vezet, és akár a felére is csökkentheti az elérhető hatótávolságot. „A hőkezelés fejlesztése ezért mind a gyártó, mind a vezető számára nagy előnyt jelent” – mondja Scharrer. Ez motiválta a ZF-et arra, hogy piacérettségig fejlessze saját hőkezelő rendszerét, a TherMaS-t.
Kiváló teljesítmény, kevesebb bonyolultsággal
A ZF már 2023-ban telepített és bemutatott egy koncepciótanulmányt egy központi hőmérséklet-kezelő rendszerről, amely a járművek hajtásláncának, akkumulátorának és belső terének hőfolyamatait szabályozza. „Azóta jelentős technológiai ugrásokat tettünk. A kiváló képességeknek és a könnyen integrálható kialakításnak köszönhetően ügyfeleink jobb elektromos hajtáslánc-teljesítményre és hosszabb elektromos hatótávolságra számíthatnak a kényelem feláldozása nélkül” – foglalja össze Scharrer.
A -25°C és +35°C külső hőmérséklet között legalább 10 kW hűtési és fűtési kapacitással rendelkező TherMaS elegendő teljesítménnyel rendelkezik ahhoz, hogy az akkumulátor hőmérsékletét optimális üzemi tartományban tartsa – és kevesebb zajjal és rezgéssel, mint a referenciaérték. Ezenkívül a ZF holisztikusabb megközelítést alkalmazott, mint a jelenleg elérhető alternatívák. A mérnökök minden hőmérséklet-kezelő funkciót egy teljes, független alrendszerbe integráltak. Ez magában foglalta a vállalat első saját hőszivattyújának fejlesztését is. Ezek az erőfeszítések meghozták gyümölcsüket: a piaci megoldásokhoz képest a TherMaS egyszerűbb és könnyebb, hatékonyabb és költséghatékonyabb az ügyfelek számára az integráláshoz.
A TherMaS fénypontja egy nagyon kompakt, propán alapú hőszivattyús hűtőkör, amely az egyes komponenseket szükség szerint – és a hőmérsékleti, fűtési és hűtési igényeknek megfelelően – integrálja. Ezenkívül további két, külön szabályozható hűtőkör is található, amelyekben a szokásos módon fagyvédett víz áramlik. Az egyiket az elektromos motorhoz, a másikat az energia- és töltőelektronikához, beleértve az akkumulátort is, használják.
Mivel a propán különösen jól hűt, a ZF mérnökei a hagyományos rendszerekhez képest kisebb köröket tudtak tartani, miközben ugyanazt a teljesítményt tartották fenn. A rendszer teljes bonyolultsága is csökkent – különösen az E/E architektúrában és a víz- és glikolkörök vezérlésében. A könnyebb és kisebb ház további előnyöket kínál a gyártók számára. A kompakt kialakítás nemcsak a beépítési helyet és az összeszerelési időt takarítja meg, hanem segít csökkenteni a hő- és hűtési veszteségeket is – mivel közelebb szerelhető a fülkéhez, ami rövid vezetékeket tesz lehetővé. A magas fokú integráció csökkenti a várható karbantartási ráfordítást is, és így növeli az autógyártók költség-haszon arányát.
Kiemelkedő a teszten, piacra készen
A ZF átfogóan tesztelte a TherMaS rendszert egy bemutató járműben. Ott a rendszer akár tíz százalékkal nagyobb elektromos hatótávolságot biztosított igényes téli üzemben, és akár 30 százalékkal többet extrém körülmények között. A TherMaS más valós vezetési helyzetekben is meggyőzőnek bizonyult. A ZF új hőkezelő rendszere három teljesítményosztályban lesz elérhető, hogy széles körű alkalmazásokat és járműplatformokat fedjen le. Az autógyártók már most nagy érdeklődést mutattak, és megerősítették a prototípus magas szintű érettségét.
