Czym różnią się sprężarki w pojazdach hybrydowych i elektrycznych?

Pomiędzy układami klimatyzacji w pojazdach hybrydowych i elektrycznych a tymi, które znajdują się w pojazdach napędzanych tradycyjnym silnikiem spalinowym jest oczywiście wiele podobieństw, ale istnieje również kilka różnic, które nie ograniczają się tylko do sprężarki, centralnego elementu obu układów.

Jeśli chodzi o ich funkcję, to podczas gdy oba układy są zaprojektowane tak, aby zapewnić pasażerom pojazdu najbardziej komfortowe warunki w kabinie, układ klimatyzacji w pojeździe hybrydowym lub elektrycznym pełni również inną kluczową rolę - chłodzi baterię zasilającą pojazd.

„Jeśli klimatyzacja przestanie działać w „zwykłym” samochodzie, nadal można prowadzić ten pojazd. Jeśli jednak awarii ulegnie układ klimatyzacji w pojeździe elektrycznym, samochód nie uruchomi się ze względów bezpieczeństwa, ponieważ nie jest kontrolowana temperatura akumulatora”, wyjaśnia Richard Groot, specjalista ds. układów klimatyzacji w DENSO Aftermarket. „W przypadku pojazdów elektrycznych i hybrydowych układ klimatyzacji jest zatem integralnym elementem zapewniającym prawidłowe parametry pracy pojazdu i musi być odpowiednio serwisowany – w tym również sprężarka, która w tych pojazdach jest napędzana elektrycznie”.

Jak działa sprężarka elektryczna?

Standardowe sprężarki są napędzane pasem napędowym. Pojazdy elektryczne nie są jednak wyposażone w silniki z pasem napędowym, dlatego konieczne jest zastosowanie innego rodzaju sprężarek.

Sprężarka elektryczna DENSO składa się z następujących elementów:

• Sekcja sprężarki – zawiera sprężarkę typu spiralnego, która zasysa, spręża i zwalnia czynnik chłodniczy.
• Silnik – do napędzania sprężarki. Silnik bezszczotkowy DC, który wykorzystuje magnes stały jako wirnik i cewkę jako stojan.
• Inwerter – do napędzania silnika. Inwerter przetwarza prąd stały (DC) z akumulatora pojazdu na prąd przemienny (AC) dla silnika. Co więcej, ECU układu klimatyzacji przesyła sygnały prędkości obrotowej sprężarki do inwertera za pośrednictwem ECU pojazdu w celu sterowania prędkością obrotową sprężarki elektrycznej.

Silnik elektryczny pracuje pod napięciem zmiennym (AC) 200V lub wyższym i jest chłodzony mieszanką czynnika chłodniczego i oleju, ponieważ wytwarza ciepło podczas pracy. W celu izolacji silnika elektrycznego i obudowy sprężarki stosuje się olej sprężarkowy o wysokich właściwościach izolacyjnych. Użycie niewłaściwego oleju niesie ze sobą duże ryzyko uszkodzenia silnika.

Oszczędność paliwa i nie tylko

Konstrukcja sprężarek elektrycznych firmy DENSO zapewnia pojazdom hybrydowym i elektrycznym szereg korzyści:

• Kontrolując prędkość sprężarki elektrycznej, kontroluje się również zużycie energii. Im mniej energii jest zużywane na napędzanie sprężarki, tym więcej można jej użyć do napędzania pojazdu hybrydowego lub elektrycznego. Tym samym, jeśli sprężarka elektryczna zapewnia wysoką wydajność przy niskich obrotach, zwiększy się zasięg pojazdu.
• Sprężarki elektryczne DENSO zużywają mniej energii, co pomaga zwiększyć zasięg zestawu akumulatorów HV. Chociaż wielu producentów stosuje baterie Li-Ion (litowo-jonowe), w kilku modelach hybrydowych Toyoty stosuje się alternatywne rozwiązanie – baterie NiMh (niklowo-metalowo-wodorkowe).

• Wewnętrzny silnik elektryczny sprężarki elektrycznej umożliwia pracę układu klimatyzacji nawet wtedy, gdy silnik hybrydowy lub elektryczny pojazdu jest wyłączony

• Mniejszy hałas: najnowsza generacja sprężarek elektrycznych DENSO jest cichsza od poprzednich modeli, ale zachowała taką samą wydajność chłodzenia

Sprężarka elektryczna na warsztacie

Bezpieczeństwo przede wszystkim

Bezpieczeństwo jest najważniejsze – zwłaszcza gdy mamy do czynienia z wysokim napięciem elektrycznym. Sprężarka jest napędzana przez zestaw akumulatorów wysokiego napięcia, a moc wyjściowa wynosi od 200 do 400 woltów lub więcej. Nie można po prostu wymienić sprężarki – najpierw należy odłączyć akumulator od pojazdu.

Odpowiedni olej

Ważne jest, aby zwrócić uwagę na rodzaj oleju stosowanego w sprężarce elektrycznej, ponieważ (zwykle) różni się on od oleju stosowanego w sprężarkach napędzanych mechanicznie. Zalecany jest elektroizolacyjny olej ND-11, który nie przewodzi prądu i chroni silnik elektryczny. Użycie niewłaściwego oleju może spowodować zwarcie i zniszczyć silnik elektryczny w sprężarce, dlatego zawsze należy sprawdzić jaki olej jest zalecany przez producenta pojazdu.

Uzupełnianie

Zwykle stacja do napełniania układów klimatyzacji, z której korzysta większość warsztatów, może obsługiwać tylko jeden rodzaj oleju. Na rynku istnieje jednak wiele różnych rozwiązań, takich jak stacje z programem wewnętrznego „płukania”, dzięki czemu możesz bez problemu zmienić olej. Najlepszym rozwiązaniem jest jednak posiadanie oddzielnych stacji do obsługi układów klimatyzacji w pojazdach hybrydowych i elektrycznych.

Konserwacja

Sprężarka elektryczna jest hermetycznie zamknięta, nie posiada więc uszczelnienia wału i nie ma potencjalnego ryzyka wycieku czynnika chłodniczego do powietrza na zewnątrz. Ryzyko wycieku czynnika chłodniczego jest zatem mniejsze niż w kompresorach napędzanych mechanicznie. Bardzo ważne jest jednak utrzymywanie odpowiedniego poziomu czynnika chłodniczego – problemy zaczynają się, gdy w układzie zabraknie czynnika lub gdy osiągnie on poziom krytyczny, ponieważ zazwyczaj powoduje to awarię sprężarki. Ponadto pojazdy hybrydowe i elektryczne oczywiście nadal wymagają regularnej konserwacji, więc mechanicy muszą odnosić się do zaplanowanych przez producenta okresów międzyobsługowych i przestrzegać wszelkich wymogów dotyczących wymiany.

Co nas czeka w przyszłości?

Układy klimatyzacji będą coraz bardziej przypominały systemy zarządzania termicznego; będą odpowiedzialne nie tylko za chłodzenie wnętrza kabiny i baterii pojazdu, ale także za system ogrzewania i wydajność termiczną. W rezultacie, ze względu na złożoność systemu, już za 10-15 lat zdiagnozowanie problemów z systemami energii cieplnej nie będzie łatwe, jeśli mechanik nie będzie posiadał konkretnej wiedzy i przeszkolenia technicznego.