Moderne Elektrofahrzeuge verfügen z.T. über sehr komplexe Thermomanagementsysteme, welche üblicherweise aus einem Kältemittelkreislauf und mehreren Kühlmittelkreisläufen bestehen. Auf diese Weise wird neben der Temperierung der Fahrgastzelle auch die Kühlung von verschiedenen Fahrzeugkomponenten sichergestellt. Hierzu zählen z.B. die Batterie, die Leistungselektronik und der Traktionsmotor. Im Niederdruckzweig des Kältemittelkreislaufes durchströmt das Kältemittel parallel den Verdampfer zur Kühlung der Fahrgastzelle sowie den Chiller zur Temperierung der Batterie und ggf. weiterer Komponenten. Die heutigen Systeme im Fahrzeug verfügen jedoch nur über einen Niederdruckzweig, wodurch auch nur eine Kältemitteltemperatur für alle zu kühlenden Bauteile zur Verfügung steht. Allerdings unterscheiden sich die Temperaturanforderungen für die Fahrgastzelle und die Fahrzeugkomponenten mitunter erheblich, wodurch hinsichtlich der Verdampfungstemperatur Kompromisse eingegangen werden müssen. Dieses Problem könnte mit einem zweiten Druckniveau gelöst werden, in dem ein Teilmassenstrom des Hochdruckkältemittels auf einen Mitteldruck und damit auf eine mittlere Verdampfungstemperatur entspannt und dem Chiller zugeführt wird. Dies erfordert jedoch einen speziellen Kältemittelverdichter mit Mitteldruckeingang, welcher derzeit bei IAV Gegenstand von Entwicklungsarbeiten ist.
Im Beitrag wird zunächst der Aufbau und das Funktionsprinzip dieses Verdichters mit Mitteldruckeingang eingehend erläutert. Anschließend folgt eine kurze Vorstellung des Simulationsmodells, welches der Konzeptionierung und Optimierung des Verdichters zugrunde lag. Nachfolgend werden anhand von Simulationsergebnissen die Prozesse im Verdichter detailliert diskutiert. Hierbei wird auch aufgezeigt, welche Mitteldruckmassenströme und Kälteleistungen mit dem hier vorgestellten Konzept erzielt werden können. Darauf aufbauend werden anschließend verschiedene Kreislauftopologien mit Mitteldruckeingang mit den heute üblichen Systemen verglichen und etablierte Kreislaufstrukturen wie z.B. Flash Tank, Economizer oder Liquid Injection bewertet, die eine effiziente Nutzung des Mitteldruckeingangs auch dann ermöglichen, wenn nur Chiller oder Verdampfer aktiv sind. Die Untersuchungen werden für verschiedene Umgebungsbedingungen durchgeführt, wobei auch Optimierungspotentiale der einzelnen Systeme herausgestellt werden. Abschließend wird ein Ausblick auf die weiteren Untersuchungen und Entwicklungsarbeiten gegeben
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