Il sistema di recupero del calore migliora l’efficienza del riscaldamento dell’abitacolo nei veicoli elettrici

MAHLE collabora con i costruttori di veicoli elettrici per implementare un sistema di recupero del calore dell’abitacolo in grado di ridurre il consumo energetico legato al riscaldamento nei veicoli elettrici a batteria, in particolare in condizioni operative invernali. La cooperazione si concentra sull’integrazione del sistema HeatX Range+ in architetture HVAC esistenti, con l’obiettivo di migliorare l’efficienza termica senza compromettere la qualità dell’aria o le prestazioni del sistema.

Contesto della collaborazione
MAHLE sviluppa sistemi di gestione termica e dei fluidi per autovetture e veicoli commerciali, mentre i costruttori di veicoli sono responsabili dell’integrazione a livello di veicolo, della validazione e dell’applicazione in produzione. Nei veicoli elettrici, il riscaldamento dell’abitacolo può ridurre in modo significativo l’autonomia utilizzabile a basse temperature esterne, poiché l’energia termica deve essere fornita elettricamente. Affrontare questa sfida richiede un coordinamento stretto tra la progettazione del sistema HVAC e la gestione energetica del veicolo, rendendo necessaria la collaborazione tra il fornitore di sistemi e gli OEM.

Soluzione tecnica e responsabilità
Il sistema HeatX Range+ è un concetto di recupero del calore integrato nel circuito frigorifero del sistema di climatizzazione del veicolo. MAHLE è responsabile della progettazione del sistema, dell’ingegneria dei componenti HVAC e dell’integrazione lato refrigerante. I costruttori di veicoli adattano il sistema ai rispettivi layout HVAC, alle strategie di controllo e ai vincoli di packaging.

Dal punto di vista tecnico, il sistema utilizza l’evaporatore del climatizzatore per recuperare energia termica dall’aria di scarico dell’abitacolo. Quando l’aria calda in uscita attraversa l’evaporatore, trasferisce calore al refrigerante. L’energia recuperata viene quindi trasferita all’aria fresca in ingresso prima che entri nell’abitacolo. Il preriscaldamento dell’aria di mandata riduce la potenza di riscaldamento elettrico necessaria per mantenere la temperatura interna.

Il sistema è progettato per il refrigerante R1234yf e può essere adattato a refrigeranti alternativi con modifiche minime. Secondo MAHLE, la configurazione non ha effetti negativi sulle prestazioni del flusso d’aria né sul comportamento acustico del sistema HVAC.

Implementazione e integrazione
Grazie al design modulare, il sistema può essere integrato nelle piattaforme di veicoli elettrici esistenti senza modifiche sostanziali all’architettura HVAC. Gli OEM possono integrare il sistema durante lo sviluppo del veicolo o in occasione di aggiornamenti di piattaforma, utilizzando interfacce standard all’interno degli impianti di climatizzazione esistenti. MAHLE supporta la calibrazione e la validazione del sistema, mentre i costruttori eseguono i test a livello di veicolo e le attività di omologazione.

Le prestazioni del sistema sono state valutate su un veicolo elettrico di medie dimensioni a una temperatura esterna di −7 °C e con una temperatura interna impostata a 20 °C.

Applicazioni e casi d’uso
Il sistema è destinato alle autovetture elettriche a batteria utilizzate in climi freddi e temperati. I principali casi d’uso includono la mobilità quotidiana e i viaggi a lunga percorrenza in inverno, nei quali il consumo energetico dell’HVAC ha un impatto misurabile sull’autonomia utilizzabile. L’apporto continuo di aria fresca contribuisce inoltre a uno sbrinamento stabile dei vetri e a una qualità costante dell’aria interna.

Risultati e impatto previsto
I test sul veicolo indicano che HeatX Range+ può ridurre il consumo energetico del sistema HVAC di circa il 20% rispetto ai sistemi di espulsione dell’aria convenzionali. In condizioni invernali, ciò corrisponde a un aumento dell’autonomia di quasi 10 chilometri. I miglioramenti di efficienza derivano dalla riduzione della potenza di riscaldamento elettrico, senza variazioni della capacità della batteria, e supportano incrementi di autonomia ottenuti tramite una gestione termica a livello di sistema.

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