ZF разработал тепловой насос на пропане для нового концепт-кара

Немецкий производитель электродвигателей ZF продемонстрировал новую концепцию пассажирского электромобиля (EV) с системой управления температурой электродвигателя и пассажирского салона на базе теплового насоса на пропане (R290) с питающим напряжением 800 В.

Концепт-кар EVbeat, представленный 29 июня во Фридрихсхафене( Германия) на Всемирном дне технологий, изготовлен на базе электромобиля Porsche Taycan.

Центральная система терморегулирования EVbeat, названная TherMaS, является абсолютной новинкой, разработанной ZF для электромобилей. Центральным элементом системы является «небольшой контур хладагента R290», заключенный в герметично закрытом блоке, который «не имеет утечек и не требует технического обслуживания», заявили в ZF. Он обеспечивает как охлаждение, так и обогрев пассажиров.

В системе также используется интеллектуальное программное обеспечение для управления тепловыми процессами электродвигателя EVsys800, инвертора, силовой и зарядной электроники с двумя контурами водяного охлаждения.

По сообщению ZF, новые технологии, которые включают в себя систему охлаждения TherMaS, двигатель EVsys800 и инвертор, будут доступны на рынке в 2026 году.

EVbeat «устанавливает стандарты компактности, легкости и высокой эффективности», — говорится в пресс-релизе ZF. Отчасти это связано с высокой удельной холодопроизводительностью, обеспечиваемой тепловым насосом с заправкой пропана всего 290 г.

Используя всего лишь 50% от стандартного объема заправки, установка удваивает холодопроизводительность по сравнению с традиционными хладагентами, сообщили в компании ZF, добавив, что для работы требуется «значительно» меньше энергии.

«Улучшенная эффективность охлаждения обеспечивает более высокую непрерывную производительность электрической машины, помогая поддерживать требуемую температуру. Масло обеспечивает охлаждение элементов двигателя именно в той точке, где выделяется наибольшее количество тепла, что значительно увеличивает производительность при том же весе и монтажном пространстве»,

— отметили в компании.

Климат-контроль составляет «значительную долю» энергопотребления электромобиля при работе с температурой окружающей среды около точки замерзания воды, потребляя от 3 до 6 кВт, особенно на начальном этапе прогрева автомобиля. «Благодаря комплексному управлению температурным режимом запас хода EVbeat увеличивается на треть в сложных зимних условиях [по сравнению с существующей технологией]», — говорится в сообщении компании.

ZF сообщает, что пропановая система более отзывчива и способна адаптироваться к «более низким рабочим температурам, которые лучше всего подходят для работы на низких оборотах / с высоким крутящим моментом, и более высоким температурам, которые хорошо работают на высоких скоростях и с низким крутящим моментом», — сообщается в статье Motor Trend.

В новом дизайне ужесточены требования к габаритным размерам и весу, по сравнению с ранее используемыми установками, новая конструкция теплового насоса более компактна и позволяет легко интегрировать его в любые электромобили.

Концепт-кар EVbeat — «чрезвычайно эффективный серийный автомобиль, демонстрирующий потенциал будущих компонентов электропривода, когда мы объединим их в еще более эффективную общую систему», — пояснил Стефан фон Шукманн, член правления ZF, отвечающий за системы электропривода.

Экологичный дизайн

Стремясь уделять внимание экологичности в будущем, ZF спроектировала электродвигатель с использованием неодимовых магнитов, а не тяжелых редкоземельных металлов, и выбрала для системы терморегулирования природный, а не ГФУ-хладагент.

«Уменьшенное количество компонентов и общее снижение веса системы электропривода и терморегулирования на 30% вносят двойной вклад в повышение экологичности – как при производстве, так и при эксплуатации»,

— заявили в ZF.

Поскольку эффективность электродвигателя зависит от его тепловых рабочих точек, программное обеспечение трансмиссии ZF определяет оптимальные рабочие точки на основе отдельных профилей вождения и соответствующим образом подготавливает систему, пояснили в компании. С помощью облачного сервиса на основе искусственного интеллекта система изучает поведение водителя и прогнозирует вероятность использования отдельных профилей вождения для оптимизации энергопотребления.

Система искусственного интеллекта также предоставляет данные для эффективной работы при ускорении, замедлении и режиме максимальной скорости, чтобы рассчитать точный и практический диапазон перед поездкой.

«Наша цель состояла в том, чтобы сделать этот привод как можно более компактным и легким, сохранив при этом высокую динамику движения и повысив эффективность в реальных условиях эксплуатации», — сказал Отмар Шаррер, руководитель отдела разработки систем электрических приводов в ZF.