Zusammenfassung der Schlüsseltechnologien für das Design von Wechselstromkompressoren für Elektrofahrzeuge

DerWechselstromkompressor für Elektrofahrzeugekann hauptsächlich in drei Teile zerlegt werden: mechanische Struktur, Elektromotorteil und Steuerungssystem. Jeder von ihnen übernimmt unterschiedliche Kernfunktionen. Das erforderliche Fachwissen ist recht unterschiedlich.
◆ Die mechanische Struktur des Kompressors ist hauptsächlich für die Erhöhung des Kältemitteldrucks verantwortlich;
◆ Der Elektromotor liefert Drehmoment zum Antrieb des Kompressionsmechanismus;
◆ Der elektronische Steuerteil ist hauptsächlich für die Kommunikation mit der oberen Steuerung und die Steuerung des Motorbetriebs verantwortlich.
In diesem Artikel werden die wichtigsten Punkte vorgestelltE-Kompressor-Designbasierend auf den oben aufgeführten drei Aspekten.

1. Mechanische Struktur zur Kompression

Elektrische Scrollkompressoren gelten in der Branche als die idealsten elektrisch betriebenen Klimakompressoren für Elektrofahrzeuge.

1.1 Profildesign und -modifikation

Die spiralförmige Struktur der Schriftrolle wird „Profil“ genannt.
Derzeit werden die in elektrischen Scrollverdichtern verwendeten Profile grob in zwei Typen unterteilt: feste Wandstärke und variable Wandstärke.◆ DieProfil mit fester Wandstärkebedeutet, dass die Wandstärke vom Innenring der Spiralhülle bis zum Außenring ein konstanter Wert ist. Es zeichnet sich durch eine einfache Struktur, geringe Designschwierigkeiten, niedrige Kosten und eine einfache Verarbeitung aus.
◆ Die Wandstärke desVariables Wandstärkenprofilnimmt vom Innenring zum Außenring der Spiralhülle allmählich ab. Dadurch kann das Spiralgewicht bis zu einem gewissen Grad reduziert und die Betriebsstabilität verbessert werden, was die Verwirklichung einer Leichtbaukonstruktion des Kompressors begünstigt.

Profildesignist die Schlüsseltechnologie für die Konstruktion feststehender und umlaufender Spiralen elektrischer Scrollkompressoren und auch der Kernbestandteil des Kompressionsmechanismus, da sie die Verdrängung bestimmt. Die festen und umlaufenden Spiralen haben das gleiche theoretische Liniendesign, und das kreisförmige Evolventendesign wird häufiger verwendet. Die Steigung, die Wandstärke, die Höhe des Spiralwickels und die Anzahl der Ringe sind grundlegende Designparameter. Gegenwärtig wird die Kompressorverdrängung hauptsächlich durch Anpassen der Höhe der Spiralumhüllung geändert.
Profiländerung:Begrenzt durch den Durchmesser des Bearbeitungswerkzeugs kommen bei der Bearbeitung einer Spiralhülle, die aus einem einzigen Profil besteht, das Bearbeitungswerkzeug und das Profil der Spiralhülle in Konflikt, was zu nachteiligen Auswirkungen führt. Daher muss das Scrollprofil geändert werden. Die Profiländerung wirkt sich auf die Abgas- und Produktionseffizienz aus. Derzeit umfassen die gängigen Profilmodifikationsmethoden hauptsächlich: direkte Trunkierungsmodifikation, Doppelbogenmodifikation, lineare Bogenmodifikation, Mehrsegmentbogenmodifikation, quadratische Kurvenmodifikation und trigonometrische Funktionsmodifikation usw. Unter diesen ist die Doppelbogenkorrektur die einfachste und am meisten effektive und praktikable Methode. Es ist auch eine Methode, die häufig verwendet wirdaktuelle Produkte für elektrische Scrollkompressoren.

1.2 Materialien und Oberflächenbehandlungsprozesse

Aufgrund der Leichtbauanforderungen bestehen neben dem Motor, der Kurbelwelle und den Lagern auch das Gehäuse sowie die feststehenden und umlaufenden Spiralen aus einer Aluminiumlegierung.
Auch die Oberflächenbeschichtung der Spirale ist ein zentraler Punkt, der die Lebensdauer des Kompressors beeinflusst. Um den Anforderungen hoher Drehzahl und hoher Verschleißfestigkeit gerecht zu werden, sollte die umlaufende Spirale einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden, um die Härte zu erhöhen.
Anodische Oxidation (Anodisierung) und Vernickeln sind zwei häufig verwendete Oberflächenbehandlungsverfahren. In Anbetracht der Haftfestigkeit, der Oberflächenverschleißfestigkeit, der Effizienz der Leitungsabdichtung usw. ist die stromlose Nickel-Phosphor-Beschichtung die gängige Methode in der Branche.
Die ausgereifte chemische Verzinnungstechnologie kann auch bei der festen Spirale eingesetzt werden. Sein Zweck besteht darin, das Grundmaterial der Spirale zu schützen und einen wirksamen Kaltstartschutz zu bieten. Durch das Anbringen einer schmierenden Zinnschicht auf der Oberfläche des Grundmaterials können Geräusche und Reibungsverluste reduziert und so die Lebensdauer des Kompressors verlängert werden.
Bei der Gestaltung der Spirale sollte auch die Widerstandsfähigkeit gegen Flüssigkeitsschläge berücksichtigt werden. Da die Flüssigkeit nahezu inkompressibel ist, wird durch Anbringen einer Abflussöffnung an einer bestimmten Position bei Vorhandensein einer großen Flüssigkeitsmenge der hohe Druck über die Abflussöffnung abgelassen, um einen Ausfall des Kompressors zu verhindern.

1.3 Antirotationsmechanismus der umlaufenden Spirale

Der Antirotationsmechanismus ist einer der wichtigen Teile des elektrischen Scrollkompressors. Seine Strukturparameter wirken sich direkt auf die Kompressorleistung aus.
Während des Betriebs des Scrollverdichters erzeugt die auf die umlaufende Spirale wirkende Tangentialkraft ein Drehmoment, das bewirkt, dass sich die umlaufende Spirale um die Exzenterlinie der Hauptwelle (Mittellinie des Kurbelzapfens der Hauptwelle) dreht. Dieses Drehmoment zerstört den normalen Betrieb des Scrollverdichters.
Unter Ausnutzung struktureller Prinzipien wird ein Anti-Rotationsmechanismus verwendet, um die rationale Bewegung der umlaufenden Spirale zu begrenzen, wodurch die umlaufende Spirale eine Rotations- und Translationsbewegung ausführt und das korrekte Eingreifen der festen und umlaufenden Spiralhülle gewährleistet, wodurch der Spiralverdichter in die Lage versetzt wird, dies zu tun stabil arbeiten.
Es gibt viele strukturelle Formen von Verdrehsicherungsmechanismen, wie z. B. Kreuzkopfkupplungen, Kugelkupplungen, Stift-Loch-Kupplungen, kombinierte Stahlkugel- und Ringnutkupplungen, Kurbelzapfen usw.
Kreuzkopfmechanismus: Die Kombination aus einer Hauptwelle mit einem Kurbelzapfen und einem Kreuzkopfmechanismus wird verwendet, um die planare Bewegung und die Krafteingabe der umlaufenden Spirale zu realisieren. Es ist derzeit die am häufigsten verwendete Strukturform invollständig geschlossene elektrische Klimakompressoren. Der Antirotationsmechanismus ist zwischen der umlaufenden Spirale und dem Halterungskörper platziert. Ein Paar konvexer Keile passt in die Keilnut der umlaufenden Spirale, und das andere Paar passt in die Keilnut am Halterungskörper.
Durch eingehende Forschung zum Antirotationsmechanismus kann die Bewegung der umlaufenden Spirale stabiler und zuverlässiger gemacht werden. Dies wirkt sich positiv auf die Geräuschreduzierung des Kompressors und die Energieeinsparung aus. Es kann die Lebensdauer des Scrollkompressors verlängern und seine Arbeitseffizienz verbessern.

2.Elektromotorentechnologie

Um den technischen Anforderungen der Miniaturisierung und hohen Effizienz gerecht zu werden,elektrische Wechselstromkompressorenwerden derzeit von Permanentmagnet-Synchronmotoren angetrieben. Entsprechend der Motorwicklungsform hat der Stator zwei Strukturformen: konzentrierte Wicklung und verteilte Wicklung.

Der Stator verwendet einen speziellen fluorbeständigen Lackdraht, um die langfristige Zuverlässigkeit des Motors zu gewährleisten, wenn er in Kältemittel- und Schmierölumgebungen getränkt ist, und verfügt über eine Isolationsleistung von mehr als 500 MΩ; Zu den häufig verwendeten Magnetpolen von Rotoren gehören 4-Pol-, 6-Pol- und 8-Pol-Strukturen.

3. Steuerungstechnik

Aus elektrischer Sicht besteht die Klimaanlage hauptsächlich aus den folgenden Teilen: Klimaregler, Kompressor und thermodynamisches System, Kompressormotor und dessen Regler, Kommunikationsmodul sowie Temperatur- und Drucksensor. Wie unten gezeigt.Der elektrische Teil der Fahrzeugklimaanlage ist in zwei Teile unterteilt, den Hochspannungsteil und den Niederspannungsteil. Wie in der Abbildung unten dargestellt, handelt es sich bei DC+ und DC- um Hochspannungsnetzteile, die direkt an die Kompressormotorsteuerung angeschlossen sind. Das „Klimarelais“ im Bild ist der Netzschalter des Klimareglers.

Logik

Der Niederspannungsteil der Klimaanlage wird von der VCU gesteuert. Die VCU steuert das Ein- und Ausschalten der gesamten Klimaanlage durch Steuerung des 12-V-Stromkreises „Klimaanlagenrelais“. Es überträgt Befehlsinformationen über den CAN-Bus an die Klimaanlagensteuerung und stellt den Betriebstemperatur-Zielwert ein.
Die Klimaanlagensteuerung gibt Informationen zum Betriebsstatus der Klimaanlage an die VCU zurück, einschließlich Informationen zum Ein- und Ausschalten des Starkstromkreises, Kompressordruck sowie Kompressoreinlass- und -auslasstemperatur. Die Hochspannungsversorgung des Klimakompressors erfolgt über den im Fahrzeug eingebauten DC-DC-Wandler. Die Klimaanlagensteuerung steuert das Ein- und Ausschalten des Schützes im Stromkreis über den Schützauslöseanschluss und steuert dann den Betriebsstatus des Kompressormotors.
◆ Geeignet für Arbeiten in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen von -20 °C und hohen Temperaturen von 125 °C.
◆ Erfüllen Sie die EMV-Anforderungen von mindestens Level 3.
◆ Die Auswahl elektronischer Komponenten erfordert Produkte mit Fahrzeugzertifizierung.
◆ Es verfügt über eine gute elektrische Hochspannungssicherheit und erfüllt die elektrische Festigkeit für Arbeiten in einer Höhe von 4000 m.
◆ Der Chip verfügt über genügend Kapazität, um die zugrunde liegende Softwareentwicklungs-Hardwareumgebung von UDS und Bootloader zu erfüllen.
◆ Die Kommunikationsmethode übernimmt CAN- oder LIN-Kommunikation.