Hyundai Motor Company i Kia Motors Corporation su otkrili nove detalje svog inovativnog sustava toplinske pumpe, koji se primjenjuje u Hyundaievoj i Kijinoj globalnoj liniji električnih vozila (EV) kako bi maksimizirali električni doseg vožnje pri niskim temperaturama.

Ova tehnologija je prvi put predstavljena 2014. godine na prvoj generaciji modela Kia Soul EV. Sastavljena od kompresora, isparivača i kondenzatora, toplinska pumpa je prikuplja otpadnu toplinu koju emitiraju električne komponente vozila i reciklira tu energiju za učinkovitije zagrijavanje kabine. Tehnologija je značila da je električni domet od 180 km s jednim punjenjem Soul EV-a zadržan i u hladnim vremenskim uvjetima.

Vodeći u industriji sustav toplinske pumpe sada je dodatno razvijen za nove električne automobile Hyundai i Kia. Opremljena najnovijom tehnologijom toplinske pumpe, Hyundai Kona Electric dokazala je to na nedavnom testiranju u Norveškoj, najnaprednijem EV tržištu na svijetu.

Hyundai Kona Electric je pobijedila na norveškom testu provjere u stvarnom rasponu

Norveška automobilska federacija (NAF) nedavno je usporedila 20 električnih vozila u hladnim i toplim vremenskim uvjetima kako bi identificirala modele s najdosljednijim rasponom vožnje i performansama punjenja. Ispitivanjem je praćeno odstupanje performansi svakog vozila u hladnim uvjetima u usporedbi s navedenim podacima proizvođača.

Hyundai Kona Electric je zauzela prvo mjesto, odvozivši 405 km po hladnoći, u usporedbi s od proizvođača navedenim dometom od 449 km u uvjetima testiranja kombiniranog ciklusa WLTP pri 23 °C. U teškim hladnim vremenima, Kona Electric je ostvarila 91 posto svog kombiniranog ciklusa WLTP-a, odstupajući samo 9 posto od proklamiranog električnog raspona vožnje.

Kako to funkcionira: grijanje EV kabine bez odvoda energije

Hyundaijeva i Kijina tehnologija toplinske pumpe je imala svoju premijeru prije šest godina na prvoj generaciji Kije Soul EV. Od tada je ova tehnologija toplinske pumpe dodatno razvijena, pa sada skuplja znatno više energije recikliranjem dodatne otpadne topline, ne samo iz modula za napajanje električnom energijom (power electrics - PE), kao što su pogonski motori, ugrađeni punjači i pretvarači, već i iz baterije i sporog punjača.

Sustav koristi toplinu koju generiraju ove komponente za isparavanje rashladnog sredstva iz tekućeg u plinovito stanje. Plin visokog pritiska ispušta se iz kompresora i prisilno odvodi u kondenzator kako bi se pretvorio natrag u tekućinu. Ovaj postupak stvara dodatnu toplinsku energiju koju toplinska pumpa vraća i koristi za zagrijavanje kabine.

Ta zarobljena energija poboljšava učinkovitost sustava HVAC (heating, ventilation and air conditioning ili grijanje, ventilacija i klimatizacija), reciklirajući ga radi učinkovitijeg zagrijavanja kabine i smanjenja potrošnje energije baterije. Smanjenjem opterećenja na bateriju, toplinska pumpa smanjuje potrošnju energije iz HVAC sustava, maksimizirajući raspoloživi električni raspon automobila.

Hyundai i Kia nastavljaju razvijati tehnologiju toplinske crpke kako bi postigli još veća poboljšanja u zadržavanju energije i učinkovitosti. Sustav se postupno usavršava od svog uvođenja 2014. godine putem testiranja u ekstremno hladnim vremenskim uvjetima na sjeveru Švedske, gdje temperature zimi mogu biti niže od -35°C. Ispitivanjem pri ekstremno hladnim temperaturama inženjeri koji rade na istraživanju identificirali su dodatne načine recikliranja što je više moguće otpadne topline kako bi povećali učinkovitost sustava toplinske crpke. Ispitivanje tehnologije u ovim uvjetima osigurava da toplinska pumpa može raditi i u najhladnijim uvjetima.

Upravljanje toplinom u bateriji poboljšava raspon vožnje električnih vozila

Toplinska pumpa jedna je od brojnih inovacija koje se nalaze u Hyundaijevoj i Kijinoj sadašnjoj generaciji EV-ova, a upravljanje toplinom koristi se i za ostvarenje velikih poboljšanja u njihovim baterijskim paketima.

Sustav hlađenja vodom za baterije električnih Hyundai i Kia modele, umjesto uobičajenog hlađenja zrakom, donio je daljnja povećanja dometa bez povećanja fizičkih dimenzija. Taj razvoj znači da će se ćelije baterija u njihovim električnim vozilima moći pakirati puno čvršće, a vodeno hlađenje zauzima manje prostora od kanala za hlađenje zrakom, povećavajući gustoću baterije do 35 posto.

Ova inovacija znači da najnoviji električni modeli Hyundaija i Kije nude otprilike dvostruko veći raspon vožnje i kapacitet baterije u usporedbi s električnim vozilima prve generacije te mogu putovati znatno dalje s jednim punjenjem. Primjerice, prva generacija Soul EV-a ponudila je vlasnicima električni domet od oko 180 km s jednim punjenjem 30-kilovatsatne litij-ionske polimerne baterije. Soul EV druge generacije, sa baterijom kapaciteta od 64 kWh koja zauzima sličnu količinu prostora, može voziti do 386 km s jednim punjenjem.

Studija koju je provelo korejsko Ministarstvo zaštite okoliša na modelima Hyundai Kona Electric i Kia Niro EV otkrila je da toplinska pumpa značajno smanjuje potrošnju baterije u hladnim uvjetima. Kad su automobil vozili na temperaturama od -7°C s aktiviranim HVAC sustavom, bili su u stanju održavati 90 posto svog raspona vožnje u usporedbi s vožnjom pri 26°C postavljajući nove referentne vrijednosti za ostale EV-ove. Nasuprot tome, mnogi EV-ovi koje nude drugi proizvođači vidjeli su da im je ukupni raspon električne vožnje smanjen između 18 i 43 posto pod istim uvjetima ispitivanja.

Daljnji razvoj tehnologije toplinske pumpe

Hyundai i Kia nastavljaju sa doradom i poboljšanjem sustava toplinske crpke i drugim inovacijama upravljanja toplinom, pri čemu tehnologije trenutno omogućuju razvoj električnih vozila nove generacije obje marke.

Prema svom planu 'Strategija 2025', Hyundai Motor želi prodati 670.000 baterijskih EV-ova i FCEV-ova (električna vozila na vodikove gorivne ćelije) godišnje i ući među vodeća tri proizvođača električnih vozila do 2025. Kijina srednjoročna i dugoročna strategija nazvana 'Plan S' , dovesti će do toga da će linija modela narasti na 11 EV-ova u istom vremenskom okviru.