Die Reichweite von Elektroautos bietet viel Diskussionsstoff – insbesondere in den Wintermonaten. Denn mit eingeschalteter Heizung kann die Reichweite vieler Stromer deutlich schrumpfen. Intelligentes Thermomanagement von Bosch soll Elektroautos nun ein deutliches Stück weiter bringen.
„Und das ist wörtlich gemeint“, sagt Dr. Rolf Bulander, Geschäftsführer der Robert Bosch GmbH und Vorsitzender des Unternehmensbereichs Mobility Solutions: Bis zu 25 Prozent mehr Reichweite seien im winterlichen Stadtbetrieb möglich, ohne dass die Batterie verändert wird. Das Thermomanagement-System soll auf der IAA 2015 in Frankfurt vorgestellt werden.
Bosch, Mahle Behr und weitere Firmen haben in einem öffentlich geförderten Projekt „Ganzheitliches Thermomanagement im E-Fahrzeug“ GaTE die Grundlagen für ein optimiertes Thermomanagement erarbeitet. Bei batteriebetriebenen Antrieben spielen Wärme und Kühlung eine wesentlich größere Rolle, als bei Benzinern oder Dieseln. Denn der Verbrennungsmotor, welcher Wärme im Überfluss abgibt, fehlt an Bord. Deshalb wird der Innenraum mit einem rein elektrisch betriebenen System beheizt. Der dazu notwendige Strom kommt aus der Batterie – zulasten der Reichweite.
Zudem braucht die Batterie eine konstante Temperatur von etwa 35 Grad Celsius, um die angeschlossenen Verbraucher optimal versorgen zu können. Für den Stromspeicher ist also ebenfalls eine elektrisch betriebene Klimatisierung notwendig.
Prinzip der Wärmepumpe: Wie im heimischen Kühlschrank
Das neue Thermomanagement verteilt Wärme und Kälte rein über das Kühlwasser. Möglich wird dies durch eine Wärmepumpe kombiniert mit Kühlmittelpumpen und -ventilen. Das Prinzip der Wärmepumpe kennen Verbraucher von ihrem Kühlschrank: Dort erzeugt das Gerät Kälte im Inneren, und die bei dem Vorgang entstehende Wärme entweicht in die Küche.
Beim neuen Thermomanagement für Elektroautos schafft eine Pumpe mit 1000 Watt elektrischer Leistung Wärme entsprechend einer Heizleistung von 2000 bis 3000 Watt. Konventionelle Zuheizer, welche den Innenraum eines Hybrid- oder Elektroautos erwärmen, haben nur einen halb so hohen Wirkungsgrad.
Im Fahrzeug anfallende Wärme und Kälte wird über regelbare Kühlmittelpumpen und -ventile dort aufgenommen, wo sie anfällt, und dahin transportiert, wo sie benötigt wird. Durch die Abwärmenutzung von Elektromotor und Leistungselektronik sowie einem geregelten Umluftbetrieb mit Luftentfeuchtung wird zusätzlich der Kälte- und Wärmebedarf reduziert.
System aus bereits bestehenden Komponenten
Bei der Versorgung des Elektromotors mit Strom etwa wird Wärme frei. Auch wenn Bremsenergie in Strom umgewandelt und in die Batterie eingespeist wird, entsteht Wärme, die genutzt werden kann. Gleichzeitig ist das ein Fall, in dem die Batterie gekühlt werden muss, um im optimalen Temperaturfenster bleiben zu können.
Die einzelnen Komponenten des Ansatzes stammen weitgehend aus bereits bestehenden Serienanwendungen. Damit könnten Elektroautos auch kurzfristig technisch deutlich verbessert werden.
Elektroauto: Cleveres Wärmemanagement erhöht Reichweite um bis zu 25 Prozent