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PHEV: El. Standheizung aus Hybridbatterie speisen?
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THEMA: PHEV: El. Standheizung aus Hybridbatterie speisen?
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#317277
PHEV: El. Standheizung aus Hybridbatterie speisen? 31.01.2016 19:30 - vor 8 Jahren, 3 Monaten  
Vor Jahren hatte ich an meinem alten Mercedes eine elektrische Motorvorwärmung von DEFA. Die war ganz praktisch: Eine oder zwei Stunden vor der geplanten Abfahrt (je nach dem mit einer Zeitschaltuhr) aktiviert, und ich konnte mit ca. 40°C warmem Kühlwasser losdieseln. Und ich habe nur ein einziges Mal vergessen, das Kabel auszustecken

Die Aufwärmung hatte mehrere Vorteile:
- Sie kostete nur einen Bruchteil einer Standheizung.
- Weniger Verbrauch auf den ersten Kilometern.
- Weniger Verschleiß und damit höhere Lebensdauer des Motors.
- Weniger Abgase.
- Schnellere Erwärmung des Fahrgastraums.
- Raschere Enteisung der Scheiben.

Natürlich gab es auch Nachteile:
- Keine Vorwärmung bei Spontanfahrten.
- Klappt nicht, wenn sich der Motor auswärts abgekühlt hatte.
- Auch Laternenparkplätze haben keine Steckdose.

Einige hier im Forum haben ja diese Dinger ebenfalls nachgerüstet. (Ja, ich habe recherchiert.) Überrascht hat mich dabei, daß die Idee, die ich heute früh hatte, noch nicht zur Sprache gekommen war: Eine "richtige" Standheizung zapft den Treibstofftank an, während eine elektrische Motorvorwärmung am Stromnetz hängt. Dabei hat ja jeder Hybride einen Stromvorrat, wenn auch in begrenzter Menge, an Bord. Wäre es denkbar, diesen zum Aufwärmen des Kühlwassers und damit des ICE zu verwenden? Damit ließen sich die letzten beiden Nachteile vermeiden.

Für den PII gab es sogar mal ein Original-Toyota-Nachrüstteil, das 400 Watt hatte, was mir etwas sehr schwach scheint. Auch die in den meisten Toyota- und Lexus-Hybriden verwendeten NiMH-Akkus dürften sich aufgrund ihrer geringen Kapazität von 1,3 kWh und ihres engen Ladefensters (waren es nicht 40-80% der Nennkapazität?) weniger eignen. Die Li-Ionen-Batterie des P+ dürfte mit 1 kWh ebenfalls zu klein sein, auch wenn man von ihrer Kapazität mehr nutzen kann.

Diejenige des PHEV hingegen hat "üppige" 4,45 kWh = 16 MJ. Ich schätze das Gewicht des ICE auf 200 kg und sein Material größtenteils auf Aluminium. Dessen spezifische Wärmekapazität beträgt rund 0,9 kJ/(kg * K). Nehmen wir weiterhin an, die Hälfte der Wärme geht durch Abstrahlung wieder verloren (was sich durch thermische Isolierung verbessern ließe), würde man eine Aufheizung um durchschnittlich 44°C erreichen.

Theoretisch müßten diese Tauchsieder sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichstrom funktionieren, und ich denke, ob 230 V oder 207,2 V dürfte eigentlich egal sein. Nur die Heizwirkung wäre 10% geringer. Durch die Aufwärmung würde sich die Warmlaufphase verkürzen. Es setzt natürlich voraus, daß die Hybridbatterie beim Abstellen soweit wie möglich geladen ist, und nach dem Wegfahren müßte sie erst einmal wieder geladen werden. Dafür kann der ICE früher als sonst abgeschaltet werden.

Jetzt bin ich gespannt, was von Eurer Seite für Einwendungen kommen
Raffineur
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Letzte Änderung: 01.02.2016 15:18 von Raffineur.
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#317280
Aw: PHEV: El. Standheizung aus Hybridbatterie speisen? 31.01.2016 19:35 - vor 8 Jahren, 3 Monaten  
Eine Antwort zum Outlander PHEV gibts hier:
www.priusfreunde.de/portal/index.php?opt...amp;id=262032#317279
Klappohr
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Outlander PHEV - das ist 50km elektrisches Fahren und nur noch selten eine Tankstelle besuchen.
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#317291
Aw: PHEV: El. Standheizung aus Hybridbatterie speisen? 31.01.2016 20:49 - vor 8 Jahren, 3 Monaten  
Raffineur schrieb:
Diejenige des PHEV hingegen hat "üppige" 4,45 kWh = 16 MJ. Ich schätze das Gewicht des ICE auf 200 kg und sein Material größtenteils auf Aluminium. Dessen spezifische Wärmekapazität beträgt rund 0,9 kJ/(kg * K). Nehmen wir weiterhin an, die Hälfte der Wärme geht durch Abstrahlung wieder verloren (was sich durch thermische Isolierung verbessern ließe) würde man eine Aufheizung um durchschnittlich 44°C erreichen.
89 K (ohne Verluste) sind natürlich ein nettes Potential über das ich mir noch nie Gedanken gemacht habe.

Theoretisch müßten diese Tauchsieder sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichstrom funktionieren, und ich denke, ob 230 V oder 207,2 V dürfte eigentlich egal sein.Im PV Bereich gibt es spezielle DC Heizstäbe.


Ich erlaube mir mal deine Pro/Con Liste auf die Akku-Heizung anzupassen:

Der Minderverbrauch beim Benzin erkauft man sich hier durch die nicht-Nutzung der EV-Reichweite von ~25 km. Man müsste energetisch bei 4 L/100km über 1 Liter einsparen. Hier kommen wir aber nur auf 0,18 Liter für die Warmlaufphase.

Verschleißanfällig sind unsere Motoren beim besten Willen nicht.

Bessere Abgase könnte man einfacher durch einen elektrisch Vorgewärmten Kat bekommen.

Scheiben wären durch elektrische Scheibenheizung, wie sie kurzer mal vor Urzeiten umsetzen wollte, noch effizienter.

Mein Fazit: Vorteile sind überwiegend indirekt durch die Akku-Standheizung der ICE. Ein vorgewärmter Kat bringt deutlich mehr, wenn man den viel kleineren Energieeinsatz berücksichtigt: er senkt Anfangsemissionen und sollte zumindest einen Teil der 0,18 Liter einsparen.

Bei Tesla gibt es übrigens einen "range mode". Dabei wird der Akku vor Fahrtbeginn auf Arbeitstemperatur gebracht. Je nach Fahrprofil lohnt es sich die Akkus erst im Stand mit COP=1 zu erwärmen, damit sie danach maximal rekupieren können.


Edit: Mir kommt gerade, dass ich an meinem Schlüssel ja einen Knopf für die Klimaanlage habe (mit der Option Solardach). Damit kann ich "bis zu" 3 Minuten die Klima laufen lassen. Dabei bootet der HV Akku und stellt die Leistung (1 kW?) für den Kältekreis.
1 kW * 3 Min = 50 Wh = 180 kJ
Damit könnte man theoretisch 17,3 kg Platin um 80°C erwärmen.
Das wäre das Ende des Flammenwerfermodus.

Nochmal vielen Dank Raffineur für dein Gedankenexperiment!
Master Sal
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Letzte Änderung: 31.01.2016 21:29 von Master Sal.


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#317394
Aw: PHEV: El. Standheizung aus Hybridbatterie speisen? 01.02.2016 16:39 - vor 8 Jahren, 3 Monaten  
Verschleißanfällig sind unsere Motoren beim besten Willen nicht.

Das trifft sicherlich zu. Aber auch ein robuster Motor dürfte bei pfleglicher Behandlung noch länger halten. Angenommen ein Toyota-Motor hält bei normaler Behandlung (will heißen mit Kaltstarts im Winter) 400.000 km. Dann könnte eine Standheizung/Vorwärmung, aus welcher Quelle auch immer, die Haltbarkeit z.B. auf 500.000 km erhöhen. Bei Fiat von 100.000 auf 150.000 km

Der PII hatte in den USA eine CHSS (Coolant Heat Storage System, Kühlwasserwärmespeichersystem) genannte Thermoskanne an Bord. Deren Vorteil lag darin, daß sie weder elektrische noch zusätzliche fossile Energie benötigte. Der Zweck der Übung lag darin, die in Abgasvorschriften in Kalifornien bereits bei Fahrtantritt zu erreichen (siehe Link). Die könnte man sicher auch nachrüsten. Wunder sollte man davon allerdings nicht erwarten.

Beim PIII kam man davon bereits wieder ab. Dafür hat er EHR (Exhaust Heat Revocery, Abgaswärmewiederverwertung), also einen Kühlwasser-Wärmetauscher im Auspuff. Der funktioniert natürlich nur bei laufendem Verbrenner, hilft also nicht beim Kaltstart. Auris und Yaris müssen selbst darauf verzichten. Bei Lexus kenne ich mich nicht aus.

Um die Aufzählung vollständig zu machen: BMW hat in der 5er-Baureihe E39 damals Latentwärmespeicher verwendet. Die funktionieren wie Taschenwärmer, nämlich so: Link. Unten hierzu noch ein schönes Diagramm. Die sind aber aus der Mode gekommen, weil man die technischen Probleme nicht in den Griff bekam, genauer gesagt: Die aggressiven Salze haben die Metallbehälter zerfressen, sind ins Kühlwasser gelangt und haben die Motoren geschrottet. Schade, denn vom Prinzip her wäre das sicher die eleganteste Vorwärmlösung (gewesen): Sie waren überall einsatzfähig (Garage wie Laternenparkplatz), brauchten ebenfalls keine zusätzliche Energie und konnten die Wärme zeitlich praktisch unbegrenzt halten
Raffineur
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