Hyundai и KIA повышают эффективность электромобилей с помощью инновационной технологии теплового насоса

• Инновация Hyundai и KIA в области терморегуляции повышает запас хода электромобилей в холодных условиях
• Водители электромобилей могут пользоваться системой отопления салона без значительного влияния на запас хода
• Лучшая в отрасли технология теплового насоса впервые была использована на электромобиле KIA Soul EV в 2014
• Электрический кроссовер Hyundai Kona Electric стал победителем в испытаниях на реальный запас хода, проведенных Автомобильной федерацией Норвегии

09 июня 2020 года. 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. 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.
 

Кроссовер Kona Electric стал победителем в тесте на реальный запас хода в Норвегии

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%.
 

Как это реализовано: отопление салона электромобиля без потерь энергии

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.
 

Терморегуляция аккумуляторной батареи также увеличивает запас хода электромобиля

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%.
 

Дальнейшее развитие технологии теплового насоса

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.