Die Winterheizung des Fahrgastraums von Elektrofahrzeugen hängt vom fahrzeugeigenen Klimaanlagensystem ab und erfordert eine schnelle Erhöhung der Austrittstemperatur auf den Sollwert. Derzeit verwenden Fahrzeugklimaanlagen überwiegend einen inversen Carnot-Typ-Wärmepumpenkreislauf, der bei niedrigen Temperaturen eine unzureichende Heizleistung aufweist, wodurch die Austrittstemperatur beim Kaltstart nicht schnell den Sollwert erreicht. Um im Niedertemperaturheizbetrieb genügend Heizleistung bereitzustellen, wird ein Warmgas-Bypass-Wärmepumpenkreislauf anstelle des inversen Carnot-Typs verwendet, bei dem das Kältemittel von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite umgeleitet wird, um den Ansaugdruck des Kompressors zu erhöhen und einen stabilen Betrieb des Kompressors im Niedertemperaturheizbetrieb zu gewährleisten. In diesem Artikel wird ein stufenweises Warmgas-Bypass-Heizregelungskonzept vorgeschlagen, bei dem im System ein Ablassdrosselventil hinzugefügt wird, wodurch die Aufbauzeit des Hochdruckdrucks verkürzt wird. Es wurde ein Simulationsmodell des Warmgas-Bypass-Wärmepumpenkreislaufs basierend auf R290 erstellt und ein Prüfstand aufgebaut, um das Modell zu kalibrieren. Die Simulation untersuchte die Leistungsunterschiede zwischen Warmgas-Bypass- und inversen Carnot-Wärmepumpenkreisläufen beim Heizen bei niedrigen Temperaturen und bestätigte die Optimierungseffekte der Regelungsstrategie. Die Ergebnisse zeigen, dass der Warmgas-Bypass-Wärmepumpenkreislauf bei -25 ℃ und -20 ℃ eine bessere Heizleistung als der inverse Carnot-Typ aufweist; im Vergleich zur vorherigen Regelungsstrategie kann die optimierte Strategie die Dauer zur Erreichung der Soll-Austrittstemperatur um 36 % verkürzen.

Fahrzeugklimaanlage; Warmgas-Bypass; Regelstrategie; Niedertemperaturheizung; Austrittstemperatur