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Tesla hat letzte Woche einige der Details skizziert, die sein Wärmepumpensystem auszeichnen, das jetzt in seiner gesamten Fahrzeugpalette enthalten ist.
Der Hersteller von Elektrofahrzeugen behauptet, dass sein Design bei sehr kaltem Wetter gut funktioniert, wo andere Wärmepumpen versagen.
Abhängig von der genauen Situation, behauptet Tesla, könnten seine Autos mit dem Wärmepumpensystem nur ein Viertel der Energie verbrauchen als ohne, um die Kabine warm zu halten. Insgesamt kann dies zu bis zu 20 % weniger Energieverbrauch bei Fahrten bei kaltem Wetter führen, sagt Tesla – obwohl unklar ist, ob sich dies speziell auf den Energieverbrauch in der Kabine bezieht.
Tesla ist keineswegs der einzige Autohersteller, der feststellt, dass Wärmepumpen den Reichweitenverlust von Elektrofahrzeugen bei kaltem Wetter beheben. Es hat der Technologie vor Jahren widerstanden.
Vor der Wärmepumpe hatte Tesla eine Strategie zur Nutzung der Abwärme des Motors und der Leistungselektronik, um die Batterie zu erwärmen, und behauptete, die Reichweite bei kaltem Wetter ohne die zusätzliche Komplexität einer Wärmepumpe zu erhöhen. Aber das Unternehmen änderte seine Meinung mit der Wärmepumpe, die im Model Y debütierte.
Tesla Wärmepumpe
Tesla Wärmepumpe
Tesla Wärmepumpe
Die Antwort scheint zu sein, dass es einen Weg gefunden hat, die Addition weniger komplex zu machen. Es entwarf einen sogenannten Super Manifold, der alle Kältemittelkanäle und Kühlmittelkanäle vereint, die ansonsten separate Komponenten sein könnten. Wie in diesem Video erklärt wird, hat Tesla die Wärmepumpe mit einem „Oktoventil“ integriert, das sich je nach Betriebsmodus in eine andere Position dreht, anstatt den Kühlmittelkreislauf neu zu gestalten.
So funktionieren Wärmepumpen
Das Tesla-Video weist darauf hin, dass Wärmepumpen ein bisschen wie Gebäudeklimaanlagen sind, die Wärme von einer kühleren Umgebung (innen) zu einer wärmeren Umgebung (außen) transportieren, nur das Gegenteil.
Im Gegensatz zu Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor haben Elektrofahrzeuge keinen Motor, der Abwärme abgibt, die zum Heizen des Innenraums verwendet werden kann. Widerstandsheizung, wie sie für Raumheizungen, Toaster oder Haartrockner verwendet wird, entzieht der Reichweite viel Energie.
Wärmepumpen bewegen Wärme, anstatt sie zu erzeugen, und die Physik kann fast magisch klingen: Ein sorgfältig ausgewähltes Gas – ein Kältemittel – entzieht seiner Umgebung Wärme, wenn es zu einem Gas komprimiert wird, und gibt dann Wärme ab, wenn es wieder zu einer Flüssigkeit kondensiert.
Tesla Model S Plaid Wärme- und Wärmepumpe
Wärmepumpen sind aufgrund dieser Energieberechnung einer der Schlüssel, um den Reichweitenverlust von Elektrofahrzeugen bei kaltem Wetter zu reduzieren. Auf einer Energie-in-Energie-out-Basis erzeugt laut Bosch, einem der Hersteller von Wärmepumpen, eine Wärmepumpe mit einer Leistung von 1 kW ein Wärmeäquivalent von 2 bis 3 kW. Mahle, ein weiterer Lieferant, sagt, dass seine Wärmepumpe 20 % des Kaltwetterbereichsverlusts zurückgewinnen kann.
Dazu gibt es einige Vorbehalte. Wärmepumpen sind mit vielen zusätzlichen Kosten und Komplexität verbunden; sie können Geräusche erzeugen, die das stille EV-Erlebnis unterbrechen; und sie liefern oft nicht die schnellen Ergebnisse wie die Widerstandsheizung. Daher sehen Besitzer möglicherweise nur bei längeren Straßenfahrten, dass sich die Effizienz in der Effizienz auszahlt – wenn sie dazu beitragen, die Reichweite zu erhöhen und es einfacher machen, das nächste Ladegerät zu erreichen, ohne den Kabinenkomfort zu beeinträchtigen.
Notwendiges Teil zur Vermeidung von Winterflaute
Unternehmen kommen zunehmend zu dem Schluss, dass sich die Kompromisse lohnen. General Motors hat zum Beispiel betont, dass der reale Vorteil hinter der Entscheidung steht, Wärmepumpen in alle kommenden GM-Elektrofahrzeuge aufzunehmen.
Es gibt neue Möglichkeiten, das System zu konfigurieren, insbesondere für Gewinne bei kaltem Wetter. Rivian ist dabei, sein Wärmesystem so umzugestalten, dass es eine Wärmepumpe enthält, und in der neuesten Wärmepumpe für Hyundai- und Kia-Modelle hilft die von einer Reihe von Antriebskomponenten abgeführte Wärme, das flüssige Kältemittel wieder in Gas umzuwandeln und so seine Belastung zu reduzieren Erhöhung der Energieauszahlung.
Systeme, die eine Wärmepumpe haben, kombinieren sie mit einer Widerstandsheizung, um die Windschutzscheibe schnell zu beschlagen/entfrosten und die Kabine bei Bedarf schnell zu heizen, dann übergibt sie den Staffelstab, wenn sie kann, an die Wärmepumpe. Wie der Schaltplan für das System im Toyota Prius Prime unterstreicht, können sie sehr komplex werden.
Toyota Prius Prime Wärmepumpe
Dies ist nicht die erste Sichtung von Teslas Wärmepumpendesign. Im Jahr 2020 veröffentlichte der Fertigungsexperte Sandy Munro von Munro & Associates, der für seine Teardown-Einblicke bekannt ist, ein Video über die neue Komponente.
Auch Teslas eigenes Design war nicht ganz störungsfrei. Das Unternehmen muss ein Problem mit einem nicht ordnungsgemäß funktionierenden Wärmepumpenventil beheben, das zu einer Erschöpfung des Kältemittels im System und möglicherweise zu beschlagenen Fenstern führt. Diese Tesla-Wärmepumpen-Rückrufaktion, die fast 27.000 Fahrzeuge aus den Modelljahren 2020 bis 2022 betraf, wurde mit einem Over-the-Air-Update behoben.