Hyundai & Kia steigern EV-Effizienz mit neuer Wärmepumpentechnologie

Hyundai Motor Company und Kia Motors Corporation haben heute neue Details ihres innovativen Wärmepumpensystems bekannt gegeben, das in der globalen Elektrofahrzeug-Palette von Hyundai und Kia zum Einsatz kommt, um die rein elektrische Reichweite bei niedrigen Temperaturen zu maximieren.

Die Wärmepumpe von Hyundai und Kia ist eine führende Wärmemanagement-Innovation, die die Reichweite der Hyundai- und Kia-EVs mit einer einzigen Ladung maximiert, indem sie Abwärme zur Beheizung des Innenraums nutzt. Sie ermöglicht es EV-Fahrern, den Fahrgastraum bei kaltem Wetter zu heizen, ohne die elektrische Reichweite wesentlich zu beeinträchtigen – anders als bei anderen EVs.

Die Technologie wurde erstmals 2014 im ersten Kia Soul EV eingeführt. Die Wärmepumpe, bestehend aus Kompressor, Verdampfer und Kondensator, nutzte die Abwärme der elektrischen Komponenten des Fahrzeugs und recycelte diese Energie, um den Innenraum effizienter zu beheizen. Dadurch blieb die elektrische Reichweite des Soul EV von 180 km auch bei kaltem Wetter erhalten.

Das branchenführende Wärmepumpensystem wurde nun für neue EVs von Hyundai und Kia weiterentwickelt. Das neue System nutzt Abwärme aus einer größeren Anzahl von Quellen, um die Reichweite bei kaltem Wetter zu optimieren. Diese Innovationen sorgen dafür, dass Hyundai- und Kia-EVs eine gleichmäßigere Reichweite bei Temperaturen bieten, bei denen andere EVs einen deutlichen Rückgang der möglichen Reichweite verzeichnen. Mit der neuesten Wärmepumpentechnologie ausgestattet, bewies der Kona Electric dies kürzlich in einem Test in Norwegen, dem fortschrittlichsten EV-Markt der Welt.

Kona Electric gewinnt norwegischen Reichweitentest unter realen Bedingungen

Der norwegische Automobilverband (NAF) verglich kürzlich 20 EVs bei kalten und warmen Wetterbedingungen, um Modelle mit der konsistentesten Reichweite und Ladeleistung zu ermitteln. Der Test maß die Abweichung der Leistung jedes Fahrzeugs bei Kälte im Vergleich zu den angegebenen Herstellerwerten.

Der Kona Electric belegte den ersten Platz und legte bei Kälte 405 km zurück – verglichen mit den 449 km, die unter WLTP-Kombinationszyklus-Bedingungen (23 °C) angegeben werden. Bei strenger Kälte bot der Kona Electric 91 Prozent seiner WLTP-Kombinationsreichweite und wich nur 9 Prozent von der angegebenen rein elektrischen Reichweite ab.

So funktioniert es: EV-Innenraumheizung ohne Energieverlust

Die Wärmepumpentechnologie von Hyundai und Kia debütierte vor sechs Jahren im ersten Kia Soul EV. Seitdem wurde die branchenführende Technologie für neue EVs von Hyundai und Kia weiterentwickelt. Sie gewinnt nun deutlich mehr Energie zurück, indem sie zusätzliche Abwärme nicht nur von den Power-Elektronik-Modulen (wie Antriebsmotoren, Bordladegeräten und Wechselrichtern), sondern auch vom Batteriepaket und vom Langsamlader recycelt.

Das System nutzt die von diesen Komponenten erzeugte Wärme, um Kältemittel von flüssiger in gasförmige Form zu verdampfen. Das Hochdruckgas wird aus dem Kompressor ausgestoßen und in einen Kondensator geleitet, wo es wieder in eine Flüssigkeit umgewandelt wird. Dieser Prozess erzeugt zusätzliche Wärmeenergie, die von der Wärmepumpe zurückgewonnen und zur Beheizung des Innenraums genutzt wird.

Diese zurückgewonnene Energie verbessert die Effizienz des HVAC-Systems (Heizung, Lüftung und Klimatisierung), indem sie recycelt wird, um den Innenraum effizienter zu heizen und den Batteriestromverbrauch zu minimieren. Durch die Entlastung der Batterie reduziert die Wärmepumpe den Energieverbrauch des HVAC-Systems und maximiert so die verfügbare elektrische Reichweite des Fahrzeugs.

Hyundai und Kia entwickeln ihre Wärmepumpentechnologie weiter, um noch größere Verbesserungen bei der Energiegewinnung und Effizienz zu erzielen. Das System wurde seit seiner Einführung im Jahr 2014 durch extreme Kältetests in Nordschweden schrittweise verfeinert, wo die Temperaturen im Winter auf bis zu -35 °C sinken können. Durch Tests bei extremen Kältebedingungen haben die Forschungsteams zusätzliche Wege gefunden, so viel Abwärme wie möglich zu recyceln, um die Effizienz des Wärmepumpensystems zu steigern. Die Erprobung der Technologie unter diesen Bedingungen stellt sicher, dass die Wärmepumpe auch in den kältesten Umgebungen funktionsfähig ist.

Batteriepaket-Wärmemanagement verbessert EV-Reichweite

Die Wärmepumpe ist eine von mehreren Innovationen in der aktuellen Generation von Hyundai- und Kia-EVs, wobei das Wärmemanagement auch zu erheblichen Verbesserungen bei den EV-Batteriepaketen führt.

Ein Wasserkühlsystem für die EV-Batteriepakete von Hyundai und Kia anstelle der herkömmlichen Luftkühlung hat weitere Reichweitengewinne ohne Vergrößerung der Abmessungen ermöglicht. Diese Entwicklung bedeutet, dass die Batteriezellen in Hyundai- und Kia-EVs viel enger gepackt werden können, da Wasserkühlungskanäle weniger Platz benötigen als Luftkühlungskanäle, was die Batteriedichte um bis zu 35 Prozent erhöht.

Diese Innovation führt dazu, dass die neuesten EVs von Hyundai und Kia etwa die doppelte Reichweite und Batteriekapazität im Vergleich zu den EVs der ersten Generation bieten – und mit einer einzigen Ladung deutlich weiter fahren können. So bot der Soul EV der ersten Generation eine elektrische Reichweite von rund 180 km mit einem 30-kWh-Lithium-Ionen-Polymer-Akku. Der Soul EV der zweiten Generation mit einem 64-kWh-Akku, der etwa den gleichen Platz einnimmt, kann mit einer einzigen Ladung bis zu 386 km zurücklegen.

Eine vom koreanischen Umweltministerium durchgeführte Studie zum Hyundai Kona Electric und Kia Niro EV ergab, dass die Wärmepumpe den Batterieverbrauch bei Kälte deutlich reduziert. Bei Fahrten bei -7 °C mit aktiviertem HVAC-System konnten die Fahrzeuge 90 Prozent ihrer Reichweite im Vergleich zu Fahrten bei 26 °C halten – ein neuer Benchmark für andere EVs. Im Gegensatz dazu sank die elektrische Reichweite vieler EVs anderer Hersteller unter denselben Testbedingungen um 18 bis 43 Prozent.

Weiterentwicklung der Wärmepumpentechnologie

Hyundai und Kia verfeinern und verbessern das Wärmepumpensystem und andere Wärmemanagement-Innovationen weiter, wobei die Technologien derzeit in die Entwicklung der nächsten EV-Generationen beider Marken einfließen.

Im Rahmen seines „Strategy 2025“-Plans strebt Hyundai Motor an, jährlich 670.000 Batterie-EVs und FCEVs (Brennstoffzellenfahrzeuge) zu verkaufen und bis 2025 einer der drei größten EV-Hersteller zu werden. Kias mittel- bis langfristige Strategie, genannt „Plan S“, sieht vor, dass die Modellpalette der Marke im gleichen Zeitraum auf 11 EVs anwächst.