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Reciclando más calor: Hyundai y Kia elevan la eficiencia de Vehículos Eléctricos (EV) con nueva tecnología de bomba de calor

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Autor: Julio Brito A. | 10/06/2020

Los conductores de vehículos eléctricos pueden calentar la cabina sin un impacto significativo en la autonomía eléctrica. La tecnología de bomba de calor líder en la industria se introdujo originalmente en el Kia Soul EV de primera generación en 2014

Hyundai Motor Company y Kia Motors Corporation han revelado nuevos detalles de su innovador sistema de bomba de calor, implementado en la línea global de vehículos eléctricos (EV) de Hyundai y Kia para maximizar su rango de conducción totalmente eléctrico a bajas temperaturas.

La bomba de calor de Hyundai y Kia es una innovación líder en gestión del calor que maximiza la distancia que pueden recorrer los Hyundai y Kia EV con una sola carga, eliminando el calor residual para calentar la cabina. Permite a los conductores de vehículos eléctricos calentar la cabina de su automóvil en climas fríos sin afectar significativamente el rango de conducción eléctrico, a diferencia de otros vehículos eléctricos.

La tecnología se introdujo por primera vez en 2014 en el Kia Soul EV de primera generación. La bomba de calor, que comprende un compresor, un evaporador y un condensador, capturó el calor residual emitido por los componentes eléctricos del vehículo, reciclando esta energía para calentar la cabina de manera más eficiente. La tecnología significaba que la autonomía eléctrica de 180 km del Soul EV estaba protegida en condiciones de conducción en climas fríos.

El sistema de bomba de calor líder en la industria ahora se ha desarrollado aún más para los nuevos vehículos eléctricos de Hyundai y Kia. El nuevo sistema elimina el calor residual de un mayor número de fuentes para un rango EV óptimo en climas fríos. Estas innovaciones significan que los EV de Hyundai y Kia ofrecen un rango de temperaturas más consistente donde otros EV comienzan a ver una disminución significativa en la distancia posible con una sola carga. Equipado con la última tecnología de bomba de calor, el Kona Electric lo demostró en una prueba reciente en Noruega, el mercado de vehículos eléctricos más avanzado del mundo.

Kona Electric gana la prueba de validación de rango real de Noruega

La Federación Automotriz de Noruega (NAF) comparó recientemente 20 vehículos eléctricos en condiciones de clima frío y cálido para identificar modelos con el rango de conducción y el rendimiento de carga más consistentes. La prueba monitoreó la desviación de rendimiento de cada vehículo en condiciones frías en comparación con las cifras citadas del fabricante.

El Kona Electric ocupó el primer lugar, viajando 405 km en frío, en comparación con los 449 km citados en condiciones de prueba de ciclo combinado WLTP (23 ° C / 73 ° F). En climas fríos severos, el Kona Electric ofreció el 91 por ciento de su rango de ciclo combinado WLTP, desviándose solo el 9 por ciento de su rango de conducción totalmente eléctrico.

Cómo funciona: calefacción de cabina EV sin consumo de energía

La tecnología de bomba de calor de Hyundai y Kia hizo su debut hace seis años en el Kia Soul EV de primera generación. Desde entonces, la tecnología de bomba de calor líder en la industria se ha desarrollado aún más para los nuevos vehículos eléctricos de Hyundai y Kia. Ahora cosecha significativamente más energía al reciclar el calor residual adicional no solo de los módulos de energía eléctrica (PE) (como motores de accionamiento, cargadores integrados e inversores), sino también de la batería y el cargador lento.

El sistema utiliza el calor generado por estos componentes para vaporizar el refrigerante de forma líquida a gaseosa. El gas de alta presión se descarga desde el compresor y se fuerza en un condensador para volverlo a convertir en líquido. Este proceso genera energía térmica adicional que es recuperada por la bomba de calor y utilizada para calentar la cabina.

Esta energía capturada mejora la eficiencia del sistema HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado), reciclándolo para calentar la cabina de manera más eficiente y minimizar el consumo de energía de la batería. Al reducir la carga en la batería, la bomba de calor reduce el consumo de energía del sistema HVAC, maximizando el rango de conducción eléctrica disponible del automóvil.

Hyundai y Kia continúan desarrollando su tecnología de bomba de calor para producir mejoras aún mayores en la captura y eficiencia energética. El sistema se ha refinado gradualmente desde su introducción en 2014 a través de pruebas de clima frío extremo en el norte de Suecia, donde las temperaturas pueden bajar hasta -35 ° C (-31 ° F) en invierno. Al realizar pruebas en temperaturas extremadamente frías, los ingenieros de investigación han identificado formas adicionales de reciclar la mayor cantidad de calor residual posible para aumentar la eficiencia del sistema de bomba de calor. Probar la tecnología en estas condiciones garantiza que la bomba de calor sea capaz de funcionar incluso en los entornos más fríos.

La gestión del calor de la batería mejora el rango de conducción EV

La bomba de calor es una de una serie de innovaciones encontradas en la generación actual de vehículos eléctricos de Hyundai y Kia, y la gestión del calor también se utiliza para lograr mejoras importantes en los paquetes de baterías de vehículos eléctricos.

Un sistema de enfriamiento por agua para los paquetes de baterías EV de Hyundai y Kia, en lugar del enfriamiento por aire convencional, ha producido mayores aumentos en el rango sin aumentar las dimensiones físicas. Este desarrollo significa que las celdas de la batería en los Hyundai y Kia EV se pueden empaquetar mucho más herméticamente, con canales de refrigeración por agua que ocupan menos espacio que los canales de refrigeración por aire, aumentando la densidad de la batería hasta en un 35 por ciento.

Esta innovación significa que los últimos vehículos eléctricos de Hyundai y Kia ofrecen alrededor del doble de autonomía y capacidad de batería en comparación con sus vehículos eléctricos de primera generación, y son capaces de viajar significativamente más lejos con una sola carga. Por ejemplo, el Soul EV de primera generación ofreció a los propietarios un rango de conducción eléctrica de aproximadamente 180 km con una sola carga de su batería de polímero de iones de litio de 30kWh. El Soul EV de segunda generación, con una batería de 64kWh que ocupa una cantidad similar de espacio, es capaz de viajar hasta 386 km con una sola carga.

Un estudio realizado por el Ministerio de Medio Ambiente de Corea sobre Hyundai Kona Electric y Kia Niro EV encontró que la bomba de calor redujo significativamente el consumo de batería en condiciones de frío. Cuando cada automóvil fue conducido a temperaturas de -7 ° C (19 ° F) con el sistema HVAC activado, pudieron mantener el 90 por ciento de su rango de manejo en comparación con los viajes realizados a una temperatura ambiente de 26 ° C (79 ° F) – estableciendo un nuevo punto de referencia para otros vehículos eléctricos. Por el contrario, muchos EV ofrecidos por otros fabricantes vieron caer su rango de conducción eléctrica total entre un 18 y un 43 por ciento en las mismas condiciones de prueba.

Desarrollo adicional de la tecnología de bomba de calor.

Hyundai y Kia continúan perfeccionando y mejorando el sistema de bomba de calor y otras innovaciones de gestión del calor, con las tecnologías que actualmente informan el desarrollo de vehículos eléctricos de próxima generación de cada marca.

Bajo su plan ‘Estrategia 2025’, Hyundai Motor tiene como objetivo vender 670,000 baterías EV y FCEV (vehículos eléctricos de celda de combustible) anualmente y convertirse en uno de los tres principales fabricantes de EV para 2025. La estrategia de Kia a mediano y largo plazo, denominada ‘Plan S’, verá la línea de la marca crecer a 11 EV en el mismo período de tiempo.

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