E-Autos: 25% mehr Reichweite durch Klimamanagement

Die Reichweite von Elektroautos bietet viel Diskussionsstoff – insbesondere in den Wintermonaten. Mit eingeschalteter Heizung kann die Reichweite vieler Elektrofahrzeuge nochmals deutlich schrumpfen. "Das intelligente Thermomanagement bringt Elektroautos nun ein deutliches Stück weiter – und das ist wörtlich gemeint", sagt Dr. Rolf Bulander, Geschäftsführer der Robert Bosch GmbH und Vorsitzender des Unternehmensbereichs Mobility Solutions. Bis zu 25% mehr Reichweite sind im winterlichen Stadtbetrieb möglich, ohne dass die Batterie verändert wird. Das Thermomanagement-System stellt Bosch nun auf der IAA 2015 in Frankfurt vor.

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. Das beeinflusst die Reichweite: Etwa die Hälfte der dort gespeicherten Energie fließt im Winter oder im Sommer in die Klimatisierung des Innenraums.

Zudem braucht die Batterie eine konstante Temperatur von etwa 35 Grad Celsius, um optimal die angeschlossenen Verbraucher 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 die 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 Elektrofahrzeuge schafft eine Pumpe mit 1.000 Watt elektrischer Leistung Wärme entsprechend einer Heizleistung von 2.000 bis 3.000 Watt. Konventionelle Zuheizer, welche den Innenraum eines Hybrid- oder Elektrofahrzeuges erwärmen, haben nur einen halb so hohen Wirkungsgrad.

Im Fahrzeug anfallende Wärme und Kälte wird über fein regelbare Kühlmittelpumpen und -ventile von Bosch dort aufgenommen, wo sie anfällt, und dahin transportiert, wo sie benötigt wird. Durch die innovative Abwärmenutzung von Elektromotor und Leistungselektronik sowie einem geregelten Umluftbetrieb mit Luftentfeuchtung wird zusätzlich der Kälte- und Wärmebedarf reduziert.

System aus bereits bestehenden Komponenten

Die Pumpe nutzt die wenige Wärme, die auch im Elektrofahrzeug entsteht. So wird bei der Versorgung des Elektromotors mit Strom 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 können Elektrofahrzeuge also kurzfristig technisch deutlich verbessert werden. Mit dem intelligenten Thermomanagement stellt Bosch einen entscheidenden Lösungsansatz für die künftigen Elektromobile vor. Denn insbesondere die folgenden Fahrzeuggenerationen mit einem Elektromotor sind auf ein effizientes Klimasystem angewiesen.