Heizungstechnik.pdf (434,0 KB)
Das hatte mal jemand (23.11.2023) gepostet.
Vielleicht hilft es bei der Diskussion dem ein oder anderen.
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Also, die schnellst Variante das Auto ohne Vorheizen warm zu bekommen scheint mit folgenden Einstellungen zu funktionieren:
Heizung ein, Temperatur auf HI, Lüfterrichtungen manuell alle 3 an (oben, unten, Oberkörper)
Lüfter auf mittlerer Stufe
Mal sehen, wie es bei Minusgraden ist.
Wieso sollte die mittelere Stufe schneller warm werden als eine der höheren Stufen? Je höher das Gebläse, desto mehr warme Luft pro Zeiteinheit wird doch in den Innenraum geblasen.
Kannst Du machen.
Er regelt doch eh runter, wenn nicht genügend Wärme da ist.
Du hast aber nicht ganz recht: Wenn zu wenig Heizleistung da ist, wird es auch irgendwann wieder kälter,
wenn man den Lüfter noch schneller macht, denn Du hast ja Frischluft und keine Umluft aktiviert.
Du kannst ja mal wie oben beschrieben 5-10 Minuten, bevor Du das Auto wieder ab stellst, „Heizung“ aus schalten. Den Lüfter auf eine hohe Stufe stellen. dann wirst Du merken, dass er nach und nach das Gebläse runter regelt.
Die eingestellt Stufe ist ein Maximalwert.
Wieso sollte denn bei einem kalten Auto zu wenig Heizleistung da sein? Ein kaltes Auto ist doch so kalt, dass jede Heizleistung den Innenraum wärmer macht. Nehmen wir mal an, das Auto stand bei 0 Grad draußen. Da reicht die Heizleistung nach einer Minute doch schon locker aus um den Innenraum von 0 Grad anzuheben.
Oder habe ich einen Denkfehler?
Nunja,
- haben alle Bauteile eine thermische Trägheit. Dein Kochtopf wird ja auch erst nach 30s innen warm, wenn Du von außen volle Leistung drauf gibst. Erst wird der Heizstab bzw. die WP warm, dann das Wasser, dann die Oberflächen, dann die Luft…
- Selbst wenn die Luft 10K wärmer ist als draußen, willst Du keine 10°C kalte Luft mit voller Leistung über geblasen bekommen. Da nimmst Du lieber etwas wärmere Luft und weniger Strömung und hast die gleiche Leistung.
Aber wieso sollte denn bei einem kalten Auto zu wenig Heizleistung da sein?
Heizleistung ab Heizstab ist ja von Beginn an da.
Aber die angesaugte Frischluft kriegt davon erst mal gar nix ab.
Und solange läuft der Lüfter ganz langsam.
Zumindest für den Sommer bzw. Kühlung ist diese Aussage nicht richtig.
Wie weiter oben geschrieben ist bei meinem Auto die Gebläsestärke immer auf Stufe 2 eingestellt.
Steige ich im Sommer in ein überhitztes Auto, wird sehr schnell das Gebläse, deutlich hör- und fühlbar, auf eine wesentlich höhere Stärke automatisch eingestellt. Mit zunehmender Abkühlung des Innenraums wird dann die Drehzahl wieder heruntergeregelt.
Ob die eingestellte Gebläsestufe den Luftstrom beim Aufheizen nach oben begrenzt weiß ich nicht, werde ich aber 'mal beobachten.
Bei sehr niedrigen Temperaturen wäre es doch sinnvoll, sobald der Wasserkreislauf erwärmt ist das Gebläse hoch zu drehen damit der Innenraum schnell auf Temperatur kommt.
Edit @Elektromobilitaet :
So wie ich es verstehe, ist im Automatikbetrieb die gewählte Gebläsestärke ein „Regelungssoll-/Insassenwunschwert“ um den herum in (engen?) Grenzen geregelt wird. Letztlich sollte, bei Erreichen der Wunschtemperatur, der Lüfter mit der eingestellten Wunschdrehzahl arbeiten. Damit kann jeder für sich, den individuell angenehmen Luftzug und die Gebläselautstärke einstellen. Die Polestar-BA ist dazu wenig aussagekräftig, bei Volvo habe ich aber das gefunden:
Ok, meine Darstellung bezog sich auf den Winter und das Heizen.
Ich fahre auch meist nicht auf „Auto“, sondern stelle die Lüfterrichtungen immer selbst ein.
Entweder nur Fuß und Kopf oder alle 3, je nachdem.
Der Polestar 2 zeigt die Temperatur der HV-Batterie ja leider nicht an. Mit VDASH kommt man aber an einige interessante Daten. Hier ein paar Beispiele:
Ich habe heute Morgen bei 5°C die Daten mitgeschrieben. Auto ist ein Dualmotor MJ23 mit Wärmepumpe. Heizung auf AUTO 22, Gebläse auf der mittleren Stufe. Gang war eingelegt, ich bin aber nur wenige Meter gefahren um keine Abwärme durch die E-Motoren zu erzeugen:
Im obersten Graph sieht man die Wassertemperatur am Heizwärmetauscher, sowie die Lufttemperaturen der Düsen im Fußraum und den seitlichen Ausströmern.
In der Mitte sieht man die Temperaturen der HV-Batterie, aufgeteilt auf die Durchschnittstemperatur, sowie die Temperatur der kältesten und der wärmsten Zelle. Cool IN und Cool OUT sind die Temperaturen des Kühlwassers der Batterie.
Ganz unten ist noch die aktuell vom gesamten Fahrzeug benötigte Leistung aufgetragen. Die ist immer im Stand gemessen, besteht daher fast nur aus den Verbräuchen des Thermalsystems.
Interessant ist, dass bis Minute 20 die Batterie durch die Wärmepumpe sogar abgekühlt wird, um Wärme für die Beheizung des Innenraums zu sammeln.
Nach 20 Minuten habe ich die Navigation zu einer Schnellladesäule gestartet und die Vorkonditionierung wurde aktiviert. Diese hat zu einer zusätzlichen Heizleistung von ca. 7kW geführt und lief weitere 20min, ergibt dann also ca. 2,3 kWh die nur für die Batterieheizung verbraucht wurden.
2,3 kWh um den Akku von 5°C auf 18°C zu erwärmen!!
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Ich habe das heute getestet und kann das nicht bestätigen.
Außentemperatur 7 Grad. Innentemperatur auf 25 Grad gestellt. Klimabedienteil der Düsenverteilung auf „Auto“.
Gebläse Stufe 2: Wie erwartet 2.
Gebläse Stufe 3: Wie erwartet höhere Drehzahl und somit auch mehr warmes Luftvolumen am Ausströmer als 2.
Gebläse Stufe 4: Wie erwartet höhere Drehzahl und somit auch mehr warmes Luftvolumen am Ausströmer als 3.
Gebläse Stufe 5: Wie erwartet höhere Drehzahl und somit auch mehr warmes Luftvolumen am Ausströmer als 4.
Ausströmer auf „Max“: Automatik geht aus, irgendwas verstellt sich und erst hier kommt erstmal weniger Wärme aus den Ausströmern als zuvor.
Dann war der Heizungsstrang noch warm.
Mach mal vor Ende deiner Fahrt „Heizung“ aus und stelle den Lüfter auf mittlere Stufe.
Dann wirst Du sehen, dass der Lüfter mit kälter werdender Luft immer langsamer läuft.
Es sei denn, bei meinem MJ24 ist das anders als bei Dir…
Herzlichsten Dank für diese aussagekräftige Doku.
2,3kWh finde ich realistisch, entspricht etwa einer Erwärmung von 150L Wasser um 13°C, könnte passen der Vergleich.
Dass die Batterie sogar abgekühlt wird, ist ja der Hammer.
Ob sie im Sommer geheizt wird, wenn man kühlt?
Dann sieht man ja, dass erst nach rund 5 Minuten wärmere Luft ausgeströmt kommt.
Also nix kaputt bei mir. Wobei ich ja mittlerweile auf „Max Temperatur“ los fahre.
Auch die Sache mit der Eingabe der Ladesäule-klasse! Und da benutzt er wohl den Heizstab…
Ob das auch so ist, wenn das Ziel 2h weg ist, ob er dann statt Heizstab auf die WP zurück greifen kann?
Ja schade, dass man die Leistung der Klimaanlage nicht separat angezeigt bekommt (Unser Kia EV3 splittet das alles auf).
Und schade, dass die Batterietemperatur nicht grundsätzlich in e-Autos angezeigt wird.
Danke nochmals!
Überschlagsmässig also 10min und 1kWh pro 5° Temperaturerhöhung.
Wenn man dann bedenkt, dass die Batterie gern 40°C beim Schnellladen hätte, kann man sich ausrechnen, wie lang das dauern würde.
Was mir ehrlich nicht gefällt, ist der geringe Temperaturunterschied zwischen Cool IN und OUT von lediglich 8°C.
Die an das Akkupack abgegebene Wärmemenge scheint relativ gering. Hier würde ich mir einen deutlich besseren Wärmeübergang wünschen. Die würde die notwendige Heizdauer bzw. -leistung deutlich verringern und somit signifikant den Energiebedarf erniedrigen.
Die Aufzeichnungen von oben waren ja bewusst ohne Abwärme durch den Antrieb, also mit nur sehr wenig Fahren gemacht.
Letzten Winter hatte ich bei ca. 10°C während einer Autobahnfahrt mit nahezu konstant 130 km/h mitgeschrieben:
Im oberen Graph sind wieder die bekannten Batterietemperaturen zu sehen und darunter die über das Kühlwasser in die Batterie eingebrachte Wärmeleistung → positiv heißt der Akku wird geheizt, negativ heißt er wird gekühlt. Diesen Wert findet man auch in VDASH, wird aber einfach aus dem Temperaturdelta des Kühlwassers durch den Akku und dessen Volumenstrom berechnet.
Zum Beginn der Fahrt ist auch hier wieder zu sehen, dass die Wärmepumpe den Akku abkühlt um Wärme für den Innenraum zu gewinnen. Dieser Effekt wird nun aber schnell durch warmes Kühlwasser aus den E-Motoren aufgrund der Fahrt mit 130 km/h kompensiert. Der Akku wird durch die Abwärme der Motoren und auch Abwärme die in ihm selbst durch die Entladung entsteht, sogar langsam erwärmt.
Da von Beginn der Fahrt zu einer Schnelladesäule navigiert wurde, aktiviert sich bei ca. 35min die Vorkonditionierung → leichte Erhöhung der Wärmeleistung durch das Kühlmittel. Durch die Abwärme der E-Motoren muss das Auto in diesem Fall aber nun deutlich weniger zuheizen.
Nach ca. 1h 5min hat der Akku die Solltemperatur erreicht und das Thermalsystem deaktiviert sich.
Hier noch die anschließende Schnellladung:
Im untersten Graph ist zusätzlich der SOC, die aktuelle Leistung der Ladesäule, sowie die tatsächlich im Akku ankommende Ladeleistung zu sehen.
Auffallend ist, dass am Anfang des Ladevorgangs nochmals der Akku durch das Thermalsystem geheizt wird. Nach einer kurzen Pause geht das System dann aber ins Kühlen über. Ich gehe davon aus, dass die Wärme in diesem Fall einfach über den Kühler abgeführt wurde, das sollte also nur verhältnismäßig wenig Energie benötigen.
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Das kann man so nicht direkt sagen. Wenn man einfach viel Kühlwasser durch den Akku pumpt kann man auch mit einem relativ geringen Temperaturdelta zwischen IN und OUT einiges an Wärmeleistung übertragen. Zusätzlich hat das auch noch den Vorteil, dass dann alle Akkuzellen möglichst gleich warmes Kühlwasser erhalten und nicht die am Ende des Packs schon viel kälteres.
Grundsätzlich korrekt, wenn du Wärmemenge mit -leistung meinst. Ich gehe davon aus, dass der Massenstrom IN und OUT aber zum gleichen Zeitpunkt jeweils gleich sind. Insofern ist das Maß zu Beurteilung der abggb. Wärmemenge der Temperaturunterschied.
Das sollte über Führung des Kühlmittels und entsprechende Flächen zur Wärmeübertragung gemacht sein, ansonsten wäre die „IN-Position“ tendiziell immer zu heiß und die „OUT-Position“ immer zu kalt. Dadurch würden deren Zellen chemisch leiden.
Ganz super gelungen ist die Wärmeverteilung nicht, die Min/OUT-Position ist auf deinen Graphen immer weiter vom Durchschnitt weg als die Max/IN. Vielleicht liegt hier die begrenzende Größe…wenn Max/Min auch IN/OUT repräsentierten (was niemand weiß…)
Nein ich meine den Wärmestrom, also eine Leistung:
Die Formel zeigt, dass auch mit einem geringen Temperaturunterschied zwischen IN und OUT (Δt) viel Wärme übertragen werden kann wenn der Kühlmittelmassenstrom (m) entsprechend hoch ist.
Beim PS2 habe ich da schon Werte zwischen 11 und 16 l/min gemessen.
Bezogen auf die Differenz zwischen den Zelltemperaturen und der Kühlwassertemperatur stimme ich dir zu. Auch die Temperaturdifferenz zwischen der wärmsten und der kältesten Zelle dürfte gerne geringer ausfallen. Vorallem wenn man die Werte aus der Schnellladung betrachtet →
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