Das Model S ist mit einem vergleichsweise herkömmlichen Wärmemanagementsystem ausgestattet. Zwar gibt es ein 4-Wege-Ventil, um die Kühlleitungen in Reihe und parallel zu schalten und so die elektrische Antriebsbrücke zum Heizen oder Kühlen der Batterie zu nutzen. Mehrere Bypassventile sorgen für zusätzliche Flexibilität. An der Fahrzeugfront befinden sich jedoch weiterhin mehrere Kühlkörper, die sich an das standardmäßige Wärmemanagementsystem anpassen lassen.
Das Model 3 wurde bei seiner Markteinführung 2017 mit einer Superbottle geliefert. Das System – Prinzip und Aufbau des Gesamtsystems ähneln denen der Vorgängergeneration des Model S. Die Superbottle integriert jedoch Pumpe, Wärmetauscher, 5-Wege-Ventil usw. in einem Gehäuse. Das vereinfacht die Rohrleitungen und Verbindungsteile und reduziert Gewicht und Platzbedarf. Man kann sagen, es handelt sich um eine integrierte Innovation auf der Grundlage vonModell S. Noch interessanter ist, dass der Motor über neue Funktionen in Hardware und Software verfügt, die den Idiq aktiv anpassen können, um die Effizienz des Motors zu reduzieren und Wärme an die Batterie zu übertragen.
Nach dem Start desModell YAuch dieses Wärmemanagementsystem war im letzten Jahr ein heißes Thema. Der Kältekreislauf der Klimaanlage kommt ohne Kühler an der Fahrzeugfront aus und verfügt nur noch über einen Kühler an der Fahrzeugfront. Das Prinzip wird anhand der folgenden Abbildung erläutert. Kurz gesagt: Über ein 9-Wege-Ventil (Oktoventil) und mehrere Ventile im Klimaanlagenkreislauf lassen sich zehn verschiedene Reihen- und Parallelschaltungen sowie Heiz- und Kühlmodi realisieren. Gleichzeitig wird die Wärme durch Wärmeaustausch mit dem Wasser vom Fahrzeug zum Akku übertragen, der als Wärmespeicher dient und die Wärme bei Bedarf zur Beheizung des Innenraums abgibt.
Neben dem Verzicht auf den Frontkühler der Klimaanlage entfällt auch der Einsatz von Hochspannungs-PTC. In Umgebungen mit niedrigen Temperaturen kann mit einer Wärmepumpe bei extrem niedrigen Temperaturen wie folgt vorgegangen werden. Im Internet finden sich Informationen, dass die theoretische Heizleistung trotz fehlendem Hochspannungs-PTC 7–8 Kilowatt beträgt, was mit der von Hochspannungs-PTC vergleichbar ist. Allerdings geht dabei die Effizienz der Wärmeausgleichsfunktion und die Wirkung der Motorwärmereduzierung verloren, da die Wärmeleitfähigkeit mit einem speziellen Wärmetauscher nicht optimal ist. Schätzungsweise sollte es jedoch kein Problem sein, mindestens 5 Kilowatt zu erreichen.
Der Cockpit-Kondensator und die Verdampferbox in der Klimaanlage arbeiten gleichzeitig, Heizung und Kühlung werden gleichzeitig ausgeglichen, der Energieverbrauch des Kompressors von mehreren Kilowatt entspricht der Wärmezufuhr zum System, was der Behandlung des Kompressors als Hochdruck-PTC gleichkommt, und der COP ist unter diesen besonderen Bedingungen möglicherweise nicht so gut wie bei PTC.
Verwenden Sie zum Ausgleich kostengünstige Niederspannungs-PTC.
Der Gebläsemotor bietet eine Heizfunktion ähnlich der vorherigen Generation Modell 3Motor, der die Effizienz aktiv reduziert.
Im Vergleich zur vorherigen Superbottle-Generation geht man noch einen Schritt weiter und integriert diesmal die gesamte Klimaanlage, das Kühlsystem, den Wärmetauscher, das Oktopusventil und mehr. Die Wärmemanagementeinheit ist auf einem Träger mit einer 12-V-Batterie montiert. Munro erwähnte, dass allein das Wärmemanagementsystem im Vergleich zu vielen anderen Modellen schätzungsweise mindestens 15 bis 20 Kilogramm Gewicht einsparen kann. Car Onkel hält dies für etwas überschätzt, da auch kleine Kühler und Ventile usw. hinzugefügt werden, aber es sind mindestens 10 Kilogramm Gewichtsverlust und eine erhebliche Platzersparnis vorhanden.
Letztes Jahr, drei Jahre nach der Markteinführung des Model 3, wurde das System auch vom Model Y auf das Model 3 portiert. Einige Internetnutzer haben gemessen, dass der Energieverbrauch der aufgerüsteten Hochgeschwindigkeitsbatterie bei einer Umgebungstemperatur von etwa 0 Grad etwa 7 % niedriger war als beim bereits effizienten alten Model 3. Dieses Ergebnis ähnelt auch den Ergebnissen des Vergleichs anderer Modelle mit oder ohne Wärmepumpe, aber das Systemgewicht und der Platzbedarf sind geringer als bei anderen Modellen mit Wärmepumpe. Natürlich ist dies nur ein Test, und es gibt viele Umweltfaktoren.
So hat sich Teslas Wärmemanagementsystem in nur wenigen Jahren vonModel S über Model 3 bis Model Y, und es gab Feedback zur Modernisierung alter Modelle. Über die Grenzen des Systems wird online jedoch kaum gesprochen. Man geht davon aus, dass die Effizienz des Systems unter bestimmten Bedingungen eingeschränkt ist, da die Klimaanlage für den Wärmeaustausch Wasser und die Außenwelt durchströmen muss. Schließlich sind die Subsysteme in diesem System stark voneinander abhängig, und der Freiheitsgrad in den einzelnen Modi ist begrenzt. Insgesamt hat das System jedoch mehr zu gewinnen als zu verlieren.
Im nächsten Entwicklungsschritt könnten neben der weiteren Optimierung der Dimensionierung und Auswahl der einzelnen Komponenten auch die Effizienz der Klimaanlage unter Kalt- und Warm-Offset-Bedingungen verbessert und die Steuerung optimiert werden, um die Flexibilität und Entkopplung zu erhöhen. Beispielsweise sollte die Heizleistung unter Heiz- und Kühl-Offset-Bedingungen durch die Wärmeleitfähigkeit so nah wie möglich an die von PTC heranreichen. Ein weiterer Ansatzpunkt ist eine verbesserte Ventilsteuerung, die eine flexiblere Entkopplung der beiden Systeme ermöglicht. Dies ist jedoch nur eine Vermutung. Um die Ursache des Shortboards zu finden und anschließend zu optimieren, sind umfangreiche Simulationen und Datenanalysen erforderlich.
Im Internet gibt es einige Messvideos bei etwa -30 Grad. Das Problem ist nicht groß, aber ein Extremtest über eine lange Standzeit, der schwer zu testen ist, kann Auswirkungen haben. Dieser Zustand kann jedoch auch durch die Vorheizfunktion der Smartphone-App abgemildert werden und die Softwarefunktion der Hardware gleicht dies bis zu einem gewissen Grad aus. Außerdem vereist sich nach einer Nacht mit niedrigen Temperaturen die Scheibe, und in manchen Gegenden gibt es Verkehrsregeln, die die Sicht auf die Scheibe beim Fahren erfordern. Deshalb müssen Autohersteller vernünftige Benutzer entwickeln, die den Arbeitszyklus als Ziel des technischen Designs verwenden. Wenn die Definition des Arbeitszyklus nicht genau ist, geht er von Anfang an verloren.
Veröffentlichungszeit: 14. Oktober 2023