Der Automobilzulieferer Nidec AMEC (Automotive Motors & Electronic Control) arbeitet laut Matt Stieber, Leiter der Abteilung für Forschung, Entwicklung und Anwendungstechnik, gemeinsam mit Erstausrüstern daran, sein für große Elektro-Pkw (EVs) ausgelegtes Propangas-Wärmemanagementmodul (TMM) auf Basis von R290 weiterzuentwickeln.
Nidec AMEC präsentierte auf der IAA Mobility 2025 ein Konzeptmodell eines R290-TMM für Elektrofahrzeuge. Auf der IAA Transportation 2026 erörterte Stieber gemeinsam mit Jens Hoffmann, Leiter der Forschungs- und Entwicklungsabteilung bei Nidec AMEC, in einem Interview mit NaturalRefrigerants.com Änderungen an der Architektur des Moduls, Überlegungen der Erstausrüster sowie Entwicklungsziele. Die IAA Transportation fand vom 15. bis 20. September in Hannover statt.
„Bei unserer grundlegenden Neukonzeption haben wir darauf geachtet, dass wir alle erforderlichen Betriebsmodi unterstützen können, die die meisten OEMs wahrscheinlich wünschen würden“, sagte Stieber. „Wir schaffen die Bausteine und versuchen, die Komponenten verfügbar zu machen – ähnlich wie bei unseren herkömmlichen Pumpen, bei denen stets eine individuelle Anpassung erforderlich ist.“
Aus Sicherheitsgründen heizt und kühlt die R290-Einheit den Fahrgastraum, die Batterie und die Leistungselektronik des Elektrofahrzeugs indirekt über einen sekundären Wasser-Glykol-Kreislauf. Die Konstruktion umfasst einen elektrischen R290-Verdichter, vier Pumpen für die Batterie, den Kühler, den Verflüssiger und den Kaltwassersatz sowie drei Stellantriebe, die die Kühlmittelventile betätigen, um den Durchfluss zwischen den Wärmekreisläufen zu steuern.
Laut Stieber wird Nidec AMEC die wichtigsten aktiven Komponenten des TMM herstellen, darunter den Verdichter, die Pumpen und die Stellantriebe. Das Unternehmen wird gemeinsam mit seinen Zulieferern weitere TMM-Komponenten für den Betrieb mit R290 entwickeln, darunter leckagefreie Dichtungen auf der Seite der Kältemittel zur Minimierung der Propangasfüllung sowie größere Komponenten auf der Seite der Kühlmittel, um höhere Durchflussraten zu ermöglichen.
Konstruktionsanpassungen: In Zusammenarbeit mit seinem Schwesterunternehmen Embraco hat Nidec AMEC das TMM neu konstruiert, um eine Dampfeinspritzung, einen für reale Betriebsbedingungen ausgelegten Verdichter sowie einen optimierten Systemdurchfluss zu integrieren. „Wir nutzen das vorhandene [R290]-Know-how von Embraco intensiv, um alle Prozesse auf unserer Seite zu beschleunigen“, sagte Hoffmann.
- Das Unternehmen fügte eine Option zur Dampfeinspritzung hinzu, um den Betrieb des TMM bei Umgebungstemperaturen von bis zu −40 °C (−40 °F) zu ermöglichen.
- Im Rahmen der Zusammenarbeit wird ein R290-Verdichter entwickelt, der für absehbare Betriebsbedingungen ausgelegt ist, beispielsweise wenn Insassen die Klimaanlage des Elektrofahrzeugs betreiben, während die Batterie schnellgeladen wird. Ein Proof-of-Concept-Verdichter werde voraussichtlich bis Ende 2026 für Labortests bereitstehen, so Hoffmann.
- Mithilfe von Simulationssoftware optimierte das Unternehmen die Strömungskanäle und beseitigte Kreuzströmungen. Zudem werden die Komponenten auf der Seite der Kältemittel so dicht wie möglich beieinander angeordnet, um die R290-Füllmenge zu minimieren, wobei die Vibrationen des Verdichters berücksichtigt werden.
Die nächsten Schritte: Das Unternehmen rechnet damit, Anfang 2027 einen R290-TMM-Prototypen für Prüfstandstests bereit zu haben, wobei die Serienproduktion laut Hoffmann für 2029 angestrebt wird.
- Das Unternehmen hat für bevorstehende Messen ein interaktives TMM-Display entwickelt, das über einen transparenten Verteiler und LED-Leuchten verfügt, um Strömungsrichtung und Temperaturen auf der Grundlage von den Besuchern gewählter Umgebungstemperatur, Belegung und sich schnell ändernder Szenarien darzustellen.
- Der Hersteller wird das Modell auf dem SAE Thermal Management Systems Symposium, das vom 6. bis 7. Oktober in Dearborn, Michigan, stattfindet, sowie auf der IZB, einer Automobilfachmesse vom 27. bis 29. Oktober in Wolfsburg, Deutschland, präsentieren.
- In der nächsten Entwicklungsphase wird sich Nidec AMEC auf die Anpassung des Systems für Nutzfahrzeuge konzentrieren. Das Unternehmen arbeite bereits mit einem Erstausrüster an einer solchen Anwendung, so Stieber.
Marktbeobachtungen: Stieber gab Einblicke in die Optionen, Herausforderungen und möglichen Wechsel der Kältemittel im Bereich der EV-TMM.
- Er erklärte, dass einige in den USA ansässige Erstausrüster keine Zukunft für mobile Klimaanlagen (MAC) mit CO₂ (R744) sehen, da diese aufgrund der unterschiedlichen klimatischen Bedingungen im ganzen Land höhere Betriebsdrücke und -temperaturen erfordern und zudem mit höheren Komponentenkosten verbunden sind.
- Auch die Gesetzgebung präge den Markt, merkte er an und stellte die Frage, wann R1234yf möglicherweise verboten und R290 für MAC-Anlagen in verschiedenen Ländern zugelassen werden könnte.
- „Wir beobachten, dass einige Kunden indirekte Systeme entwickeln“, sagte Stieber. „Sie müssen zwar leichte Leistungseinbußen in Kauf nehmen, bereiten sich aber darauf vor, jedes der Kältemittel – R1234yf, R290 und vielleicht sogar einen Zwischenschritt wie R152a – einsetzen zu können.“
Zitat: „Wir entwickeln ein [R290]-Modell, bei dem ein OEM-Experte auf den ersten Blick erkennen kann, dass wir alles gründlich durchdacht haben – dass dies sinnvoll ist“, sagte Stieber.
„Wir beobachten, dass einige Kunden indirekte Systeme entwickeln. Sie müssen zwar leichte Leistungseinbußen in Kauf nehmen, sind aber damit auf die Verwendung aller Kältemittel vorbereitet.“
Matt Stieber, Leiter Forschung und Entwicklung sowie Anwendungstechnik bei Nidec AMEC
