Das transkritische CO₂-Wärmesystem ist eine der besten Technologien zur Lösung der Hauptprobleme von Elektrofahrzeugen: „Reichweitenverlust bei niedrigen Temperaturen“ und „starker Treibhauseffekt des Kältemittels im Wärmesystem“. Die Komplexität des transkritischen Kreislaufs, gekoppelt an die wechselnden Szenarien von Elektrofahrzeugen, sowie die Systemleistung und Betriebssicherheit hängen stark von der Befüllungsmenge ab. Durch Simulation wurde das quantitative Nachfrageverhalten der CO₂-Befüllungsmenge im transkritischen Wärmesystem unter verschiedenen Betriebsbedingungen untersucht. Der Schwerpunkt lag auf der Untersuchung der Einflussmechanismen von drei Schlüsselparametern — Umgebungstemperatur, Innenluftvolumenstrom und Außengeschwindigkeit — auf den Kältemittelbedarf des Systems in verschiedenen Modi und deren quantitativer Darstellung; zudem wurden die dynamischen Eigenschaften des Systems unter nicht geeigneten Befüllungsbedingungen untersucht. Die Ergebnisse zeigen: Im Wärmepumpenmodus steigt die untere Grenze der Kältemittelbedarf mit zunehmender Umgebungstemperatur, abnehmendem Innenluftvolumenstrom und steigender Außengeschwindigkeit, mit quantitativen Einflussgrößen von 18,6 %, 6,16 % und 18,9 %. Im Kühlmodus steigt die untere Grenze des Kältemittelbedarfs bei sinkender Umgebungstemperatur, abnehmendem Innenluftvolumenstrom und steigender Außengeschwindigkeit, mit quantitativen Einflussgrößen von 7,03 %, 7,85 % und 2,27 %. Bei nicht geeigneten Befüllungsbedingungen führt die potenzielle Änderung der Beziehung zwischen Systemregelgröße und Zielgröße zum Kontrollverlust des Systems, weshalb eine Regulierung der Kältemittelverteilung erforderlich ist, um die Instabilität des Systems unter speziellen Bedingungen zu mildern. Die Forschungsergebnisse sind ein wichtiger Referenzwert zur Optimierung der Auslegung des Flüssigkeitsspeichers von Klimaanlagen in Elektrofahrzeugen und zur Steigerung deren Energieeffizienz und Komfort.

Elektrofahrzeug; CO₂-Wärmemanagementsystem; Befüllungsbedarf; Systeminstabilität