Optimale Kältemittelverteilung im Elektrofahrzeug

Prüfstand zur Entwicklung und Validierung elektrischer Kältemittelventile

Die Anforderungen an das Thermomanagement sind in Elektrofahrzeugen besonders hoch. Dieses muss hinsichtlich des vorhandenen elektrischen Antriebs bedarfsgerecht und effizient sein und gelingt vor allem durch die optimale Verteilung von Kältemittel an die verschiedenen Verbraucher. Damit es allerdings zu einer bestmöglichen Kältemittelverteilung kommt, müssen die Expansions-, Mehrwege- und Absperrventile äußerst wirkungsvoll arbeiten. Um eben jene Ventil-Entwicklungen abzusichern und unter realen Betriebsbedingungen zu validieren, kommt mit dem IPEvalve ein vollautomatisierter Komponentenprüfstand zum Einsatz.

Die Herausforderung

Unter realen, thermodynamischen Bedingungen müssen diverse Expansions-, Mehrwege- und Absperrventile geprüft werden, die für die Anwendung im Kältemittelkreislauf des Thermomanagement-Systems entwickelt wurden. Dabei ist elementar, dass die Prüfungen mit denselben Kältemittel-/ Öl-Gemischen durchgeführt werden, wie sie im Fahrzeug zur Anwendung kommen. Daher ist der Prüfstand zur Verwendung mit R134a/R1234yf sowie den im Automobil Bereich standardmäßig verwendeten POE- und PAG-Ölen ausgelegt. Ein integriertes Kältemittelmanagement-System vereinfacht dem Anwender die Rüstung des Prüfstandes mit Prüflingen.

Anforderung

Für eine substanzielle Validierung müssen die Durchflusskennlinien der verschiedenen Ventiltypen bestimmt werden wie auch unterschiedliche Entwicklungs-Baustände miteinander verglichen und auf ihre Funktionalität geprüft werden. Darüber hinaus sind verschiedene Dauerlaufversuche vorzunehmen, um etwaige Veränderungen des Ventilverhaltens oder des Durchflusses über die Zeit zu analysieren.

Die Lösung

Mit dem nach höchsten Ansprüchen entwickelten Komponentenprüfstand IPEvalve werden sämtliche Anforderungen erfüllt, die ein Entwicklungsingenieur an einen Komponentenprüfstand stellt. IPEvalve ist ein vollautomatischer Prüfstand für thermodynamische Belastungstests von Kfz-Kältemittelventilen. Der Prüfstand ermöglicht Leistungs- oder Dauerlaufprüfungen von verschiedenen Ventilen aus dem Kältemittelkreislauf. Zum Einsatz kommen die Kältemittel R134a oder R1234yf. Zudem ist das Testen in Prüfgruppen möglich, sodass ein Prüfstand gleichzeitig mit bis zu 6 Ventilen bestückt werden kann.

IPEvalve ist vielseitig regelbar: Neben der Ölumlaufrate (OCR) an einzelnen Stellen im Kreislauf (bei Funktionsprüfungen) sind ebenso die Überhitzungswerte des Kältemittels in der Saugleitung sowie der Nieder- und Hochdruck einstellbar. Die Regelung erfolgt über die integrierte SPS Steuereinheit, in der auch sämtliche Regelparameter und softwareseitigen Grenzwerte hinterlegt sind. Bedient wird der Prüfstand über einen zentrales Rechensystem mit der Prüfstandssoftware IPEmotion. Werden voreingestellte Grenzwerte überschritten oder erkennt das System eine Kältemittelleckage, greifen die integrierten Sicherheitsmechanismen, die den Prüfstand automatisch abschalten.

Test-Parameter
Bereich
Regelgenauigkeit
Überhitzung
5 … 40 K
≤ ±1.5 K
Hochdruck
10 … 40 bar (absolut)
≤ ±0.3 bar
Niederdruck
1.5 … 5 bar (absolut)
≤ ±0.2 bar
Massenstrom
30 … 800 kg/h
Ergebniswert, nicht geregelt
Test-Parameter
Überhitzung
Bereich
5 … 40 K
Regelgenauigkeit
≤ ±1.5 K
Test-Parameter
Hochdruck
Bereich
10 … 40 bar (absolut)
Regelgenauigkeit
≤ ±0.3 bar
Test-Parameter
Niederdruck
Bereich
1.5 … 5 bar (absolut)
Regelgenauigkeit
≤ ±0.2 bar
Test-Parameter
Massenstrom
Bereich
30 … 800 kg/h
Regelgenauigkeit
Ergebniswert, nicht geregelt

IPEvalve – Komponentenprüfstand zur Validierung von (Expansions-) Ventilen

Thermodynamische Belastungstests von:

  • Ventilen für die Heißgasleitung (ohne Öl)
  • Ventilen für die Flüssigkeitsleitung (mit Öl)
  • Ventilen für die Saugleitung (mit Öl)
  • Elektronischen Expansionsventilen (mit Öl)

 

Prüflinge für Hochdruckleitung (gasförmig/flüssig), Saugleitung und als Expansionsventile:

  • 3/2-Wege-Ventile
  • Doppel-Absperrventile
  • Einweg-Absperrventile
  • Einfache Expansionsventile
  • Doppel-Expansionsventile

 

optimale-kaeltemittelverteilung-im-elektrofahrzeug-ipevalve-sicherung-ipetronik-gmbh-und-co-kg

Verschiedene Lebensdauer- oder Leistungstests:

  • Nacheinander folgende, automatische Prüfung in entsprechender Reihenfolge
  • Flexible Auswahl der Anzahl von Ventilen für einen Testdurchlauf

 

Massenstrommessung und OCR-Messung:

  • Einstellbarer OCR (nicht für Ventile in der Heißgasleitung)
  • Massenstrom ist abhängig von der Verdichterdrehzahl

 

Nutzung unterschiedlicher Signaltypen zur Kommunikation mit den Prüflingen, unter anderem:

  • LIN
  • CAN
  • PWM
  • Analog
optimale-kaeltemittelverteilung-im-elektrofahrzeug-ipevalve-komp-ipetronik-gmbh-und-co-kg

Die Vorteile

  • Prüfstand für automatisierte Leistungs-, Funktions- und Dauerlaufprüfungen
  • Verwendung der Kältemittel R134a und R1234yf
  • Möglichkeit zur Nutzung verschiedener Expansionsventile und/oder Ein- und Mehrwegeventile
  • Testen in Prüfgruppen von Ein- und Mehrwege-Expansionsventilen
  • Überprüfung von Absperrventilen in Saugleitung, Heißgasleitung (Kältemittel: gasförmig) und Flüssigkeitsleitung (Kältemittel: flüssig)
  • Integriertes Kältemittelmanagement-System, das dem Anwender die Rüstung des Prüfstandes mit Prüflingen vereinfacht

Ansprechpartner

Sie benötigen einen Prüfstand für elektrische (Expansions-) Ventile, sehen aber Ihre Anforderungen mit unserem IPEvalve nicht erfüllt? Oder Sie wollen zum Beispiel (Expansions-) Ventile aus Kältemittelkreisläufen mit anderen Kältemitteln testen, wie dem R290 (Propan) oder dem R744 (CO2)? Sprechen Sie uns an - gerne gehen wir auf Ihre besonderen Anforderungen ein!

Ansprechpartner für Sales- und Support-Fragen