Hyundai и Kia придумали тепловой насос для электрических автомобилей
None
Компании Hyundai Motor и KIA Motors раскрывают подробности о своей инновационной разработке - технологии теплового насоса, которая используется в электромобилях глобальных линеек обеих марок. Это решение позволяет в значительной степени увеличить запас хода в условиях низких температур окружающей среды.
Разработанный компаниями тепловой насос стал одной из важнейших инноваций, которая позволила добиться значительно большего запаса хода на одной зарядке, сообщает пресс-служба брендов. Важнейшим принципом работы системы является использование выделяющегося при работе силовой установки тепла для отопления салона. Тепловой насос позволяет водителю электромобиля использовать в холодное время года систему отопления салона без существенного влияния на запас хода — такое решение не применяется на других электромобилях.
Впервые данная технология была реализована на первом поколении электромобиля KIA Soul EV, вышедшем на рынок в 2014 году. Система включает в себя компрессор, испаритель и конденсатор. Тепловой насос поглощает ранее не использовавшуюся тепловую энергию, выделяемую при работе элементами электрической силовой установки. Эта тепловая энергия преобразуется и может быть использована для более эффективного обогрева салона автомобиля. Применение данной технологии обеспечило KIA Soul EV I поколения реальный запас хода на одной зарядке 180 км даже при низких температурах.
Являющаяся одним из наиболее передовых решений в индустрии, система теплового насоса получила дальнейшее развитие для применения в электромобилях Hyundai и KIA нового поколения. Новая система способна использовать выделяющуюся тепловую энергию от еще большего числа источников для оптимизации запаса хода электромобиля в холодную погоду. Такое инновационное решение позволяет электромобилям Hyundai и KIA обладать более стабильным запасом хода при низких температурах, в то время как обычные электромобили демонстрируют в таких условиях существенное снижение пробега, доступного на одной зарядке. В прошедших недавно испытаниях на территории Норвегии — одного из самых развитых рынков электромобилей в мире — электрический кроссовер Hyundai Kona подтвердил данное качество на практике.
Автомобильная федерация Норвегии (NAF) недавно провела сравнительные испытания двадцати электромобилей в холодных и теплых условиях. Задачей теста было выявление моделей с наиболее стабильным запасом хода и эффективностью зарядки. В ходе испытаний осуществлялся мониторинг изменений показателей запаса хода каждого из электромобилей в условиях холодной погоды и соответствие этих значений заявленным производителями.
Первое место по итогам теста занял электрический кроссовер Hyundai Kona Electric. Он продемонстрировал запас хода в холодных условиях 405 км. Для сравнения, заявленный запас хода при испытаниях по циклу WLTP при температуре воздуха 23°C составил 449 км. Таким образом, в условиях сурового холода Kona Electric смог сохранить 91% заявленного при испытаниях по методике WLTP запаса хода в комбинированном цикле — снижение запаса составило лишь 9%.
Разработанная совместно Hyundai и KIA технология теплового насоса впервые была использована 6 лет назад на первом поколении электромобилей KIA Soul EV. С тех пор эта лучшая в отраслитехнология продолжала модернизироваться специалистами как KIA, так и Hyundai. В настоящее время удается собрать значительно большую долю излучаемой энергии, сбор организован уже не только от модулей электрической силовой установки (к примеру — тяговых моторов, бортовых зарядных устройств и инверторов), но также и от аккумуляторной батареи, и устройства медленной зарядки.
Система использует тепловую энергию, выделяемую всеми этими узлами и агрегатами, для испарения охлаждающей жидкости — перевода ее из жидкого в газообразное состояние. Под высоким давлением газ направляется от компрессора в конденсатор, где происходит обратный процесс перехода в жидкость. В ходе этого процесса генерируется дополнительная энергия, которая рекуперируется тепловым насосом и используется для отопления салона.
Собранная таким образом энергия повышает эффективность работы системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Рекуперация позволяет более эффективно прогревать салон и минимизировать расход энергии от основной батареи аккумуляторов электромобиля. Снижая нагрузки на батарею, тепловой насос уменьшает расход энергии системой отопления, вентиляции и кондиционирования, что позволяет значительно увеличить запас хода автомобиля.
Hyundai и KIA продолжают модернизировать технологию теплового насоса, стремясь совершенствовать поглощение энергии и эффективность всей системы. С момента премьеры в 2014 году, технология постоянно совершенствовалась, в частности, отдельные испытания ее функционирования в экстремально холодных условиях были проведены на севере Швеции, где зимой температура может опускаться до -35°C. Проведя эти испытания в холоде, инженеры-разработчики выявили ряд дополнительных возможностей рециркуляции максимального количества рассеиваемого тепла, что повысило эффективность всей системы теплового насоса. Испытания технологии в условиях крайнего севера помогли убедиться, что «тепловой насос» способен работать даже при самых низких температурах.
Технология теплового насоса — это лишь одна из множества инноваций, которые использованы на новейшем поколении электромобилей Hyundai и KIA. В частности, одно из значительных улучшений в работе аккумуляторных батарей обеспечивает система терморегуляции.
Hyundai и KIA используют в своих электромобилях систему водяного охлаждения аккумуляторных батарей, а не традиционную воздушную — и это также помогает увеличивать запас хода, не увеличивая при этом физические габариты батареи. Эта разработка позволяет компоновать аккумуляторные ячейки электромобилей Hyundai и KIA более плотно — жидкостные каналы охлаждения требуют меньше места, чем воздуховоды. Технология позволила повысить плотность компоновки батарей до 35%.
В целом инновации обеспечили новейшему поколению электромобилей Hyundai и KIA практически двукратное увеличение емкости батарей и запаса хода по сравнению с первым поколением. Расстояние, которое можно пройти на одной зарядке, ощутимо увеличилось. К примеру, первое поколение KIA Soul EV имело полимерную литий-ионную батарею емкостью 30 кВт*ч и обладало запасом хода на одной зарядке примерно 180 км. Soul EV второго поколения имеет батарею примерно таких же размеров, но она обеспечивает емкость в 64 кВт*ч, а запас хода увеличился до 386 км.
Исследование, которое провело Министерство охраны окружающей среды Кореи с электромобилями Hyundai Kona Electric и KIA Niro EV, позволило выяснить, что именно технология теплового насоса позволяет существенно снизить потребление энергии от основной батареи аккумуляторов в холодных условиях. Когда каждый из этих автомобилей двигался при температуре -7°C с включенной системой обогрева и вентиляции, они были способны сохранить 90% запаса хода по сравнению с аналогичными поездками при теплой тепмпературе (26°C). Это стало новым эталоном сохранения стабильности характеристик батарей для других электромобилей. Разницу иллюстрирует тот факт, что многие электромобили других производителей демонстрировали в аналогичных условиях потерю запаса хода в пределах от 18 до 43%.
Hyundai и KIA продолжают совершенствовать и улучшать систему теплового насоса и другие свои инновационные решения в области терморегуляции. И сегодняшний уровень их развития уже позволяет говорить о разработке очередного нового поколения электромобилей этих брендов.
В рамках реализации плана «Стратегия 2025» (Strategy 2025) компания Hyundai Motor планирует продавать 670 000 электромобилей на аккумуляторных батареях (EV) и водородных топливных элементах (FCEV) в год и к 2025 году войти в тройку крупнейших производителей электромобилей. Рассчитанный на средне- и долгосрочную перспективу план KIA получил обозначение Plan S. Он предусматривает появление в продуктовой линейке бренда KIA 11 электромобилей за аналогичный отрезок времени.
