Анализ системного уровня электрического компрессора условий на электромобилях

Электрические компрессорыпостепенно развивались из традиционных компонентов кондиционирования воздуха в основные компоненты систем теплового управления EV с все более строгими требованиями к производительности. В этой статье анализируется и суммирует рабочую среду электрических компрессоров, направленную на уточнение требований к проектированию и выделить ключевые соображения на этапе проектирования.

1. Электрическая архитектура транспортного средства

Электрический компрессор питается электричеством. Поэтому первым шагом является анализ электрической архитектуры транспортного средства. Как показано на рисунках 1, 2 и 3, система аккумулятора автомобиля обеспечивает высоковольтную питание в систему электрического кондиционирования воздуха через PDU, которая в основном содержит предохранители,цепь предварительной зарядкии контрольные реле (рисунок 3).
В дополнение к высоковольтным источникам питания, компрессор также требует низковольтной мощности (от батареи 12 В) и шины управления для логического сигнального связи. Основываясь на этом, диаграмма электрического соединения компрессора внутри транспортного средства организована следующим образом, наряду с соответствующим анализом:
◆ PDU уже имеет интегрированные предохранители, предварительные заряды и контрольные реле. Следовательно, при разработке контроллера электрического компрессора, если нет особых требований от OEM, эти функции могут быть опущены в конструкции контроллера.
◆ Как показано в пунктирной коробке слева, высоковольтный источник питания, низковольтный питание батареи и шина управления связи являются частью общей сети транспортного средства. Следовательно, на границе раздела компрессора с этими тремя системами необходимо учитывать электромагнитные помехи (EMI), чтобы не влиять на общие автобусы транспортного средства.
◆ Компрессор требуют как высоковольтных, так и низковольтных источников питания, который поднимает проблему с приводом и последовательности с электроэнергией, т. Е., которое должно быть включено вверх или вниз. Это должно соответствовать стратегии управления OEM и должно быть тщательно подтверждено на стадии проектирования и разработки, чтобы предотвратить неисправности или сбои во время переходов питания.
◆ Изоляция и диэлектрическая прочность: современные транспортные средства оснащены модулями мониторинга изоляции, которые непрерывно проверяют сопротивление изоляции между высоковольтной батарельной системой и шасси транспортного средства. Если обнаружена аномалия, система предпримет защитные действия. Следовательно, при разработке поддерживающего контроллера компрессора внимание должно быть уделено электрическому клиренсу между высоковольтными цепями и печатной платой, а также между корпусом (основанным на шасси транспортных среде) и живыми компонентами. Адекватное клиренс улучшает как производительность изоляции, так и диэлектрические возможности выдержания.

R: Эффективное сопротивление изоляции высоковольтной цепь положительной или отрицательной к шасси для носителей	Статус утечки		Системные меры
R> 500 ω / v	Нормальный		Никто
100 ω / v	Общее предупреждение о утечке		Инструментальная панель освещает, сообщает о неисправности системы питания. [Некоторые модели отключают функцию восстановления энергии]
R ≤ 100 ω / v	Серьезное предупреждение о утечке	Во время вождения	Лайт панели прибора, открыт основной контактор (некоторые модели: нет отсечения мощности, если скорость ≥ 2 км / ч)
		В то время как остановлен	Запрещается мощность, свет приборной панели, неисправность системы питания
		Во время зарядки	Зарядный контактор и основной контактор открыт, свет панели приборной панели, неисправность системы питания

2. Среда с высокой и низкой температурой

Компрессор обычно расположен в бухте двигателя, где температура окружающей среды значительно варьируется в зависимости от сезона, что приводит к различным функциональным требованиям.
◆ Лето: температура моторного отсека может быть очень высокой - часто достигая 80 ° C или более. Это требует, чтобы компрессор имел высокую максимальную рабочую температуру и достаточную пропускную способность тепла. Хотя компрессор обладает собственной возможностью охлаждения, если ошибка перегрева происходит до того, как система станет эффективной, компрессор отключится и не сможет охладить контроллер. Это делает лето сезон с самым высоким уровнем отказов компрессора.
◆ Зима: масло хладагента внутри компрессора становится более вязким при низких температурах, увеличивая механическое сопротивление. Следовательно, компрессор должен обладать достаточной возможностью запуска в этих условиях.

3. Стартап компрессора

Производительность компрессора отличается от холодного запуска и условий горячего запуска.
◆ Холодный запуск (транспортное средство, стационарное, компрессор не работает): давление разряда низкое, поэтому запуск должен быть гладким, без заметного шума или колебаний скорости двигателя. В некоторых случаях конструкции, оптимизированные для запуска тяжелой нагрузки, могут привести к колебаниям вибрации или скорости в условиях легкой нагрузки или холодного отпуска, что отрицательно влияет на опыт пользователя.
◆ Горячий старт: давление разряда высокое (особенно когда хладагент перезаряжен или в системе есть частичная блокировка или недостаточное охлаждение конденсатора). Компрессор должен быть способен к стартапу тяжелой нагрузки в этих условиях.

4. Система кондиционирования воздуха / Система теплового управления

Компрессор превратился из исключительно компонента кондиционирования воздуха доосновной элемент системы теплового управления транспортным средствомПолем В дополнение к традиционному охлаждению в салоне, теперь он участвует в тепловом управлении аккумулятором и моторным охлаждением, что делает его ключевой частью общей стратегии теплового управления. В результате произошли следующие изменения:
◆ Более высокие скорости: чтобы увеличить емкость охлаждения без изменения смещения, максимальная рабочая скорость двигателя значительно вырос, теперь обычно достигая 6000–8000 об / мин.
◆ Большое смещение: по мере роста требований транспортного средства в термическом управлении, смещение компрессора также увеличилось. Общие смещения сейчас34 куб, 55 куби 66 куб. Нажмите, чтобы увидеть техническую информацию оGuchen 66cc 600V электрический компрессор для BTMS

5. Новые хладагенты

Сдвиг к экологически устойчивым хладагентам в компрессорах электромобилей (EV) набирает обороты из -за глобальных проблем по поводу выбросов парниковых газов и изменения климата. Традиционно, компрессоры EV полагались на R134A (тетрафлюоруэтан), хладагент с гидрофлуоруглеродом, известный своим нетоксичным, неплохим свойствами и нулевым потенциалом истощения озона (ODP). Тем не менее, его высокий потенциал глобального потепления (GWP) 1430 года побудила отрасль изучить альтернативы, такие как R290 (пропан), углеводородный хладагент со значительно более низким воздействием на окружающую среду.
В следующей таблице сравниваются ключевые свойства R290 и R134A:

Характеристики	R290+ (пропан)	R134a+ (тетрафлюоруэтан)
Химический состав	Углеводородный (натуральный хладагент)	Гидрофторуглерод
ODP+ (потенциал истощения озона)	0	0
GWP+ (потенциал глобального потепления)	3	1430
Воспламеняемость	Высокий (уровень A3*)	Неплохо
Эффективность охлаждения	Высокий	Низкий

R290 предлагает убедительные преимущества дляEV Compressors, включая почти нулевой GWP 3 и превосходную эффективность охлаждения по сравнению с R134A. Эти свойства делают его привлекательным выбором для снижения углеродного следа систем кондиционирования воздуха EV при повышении производительности. Тем не менее, высокая воспламеняемость R290 (классифицированная как уровень A3) приводит к значительным проблемам для развития компрессора и контроллера. Чтобы безопасно интегрировать R290, производители должны разрабатывать компрессоры с расширенными функциями безопасности, такими как надежные механизмы герметизации и передовые системы обнаружения утечки, чтобы снизить риски, связанные с его воспламеняемостью. Кроме того, контроллеры должны быть оптимизированы для обработки уникальных условий работы R290, обеспечивая точную регуляцию давления и температуры для поддержания эффективности и безопасности.
Принятие R290 требует инноваций в дизайне компрессора, включая материалы, совместимые с углеводородами и системами, способными управлять более высокими тепловыми нагрузками из -за превосходной эффективности охлаждения R290. Эти достижения соответствуют глобальным целям устойчивости, но требуют тщательной инженерии, чтобы сбалансировать производительность, безопасность и экологические выгоды. По мере того, как отрасль переходит от R134A,Электрические компрессоры на основе R290готовы сыграть ключевую роль в следующем поколении экологически чистых систем кондиционирования воздуха.

---

Без понимания общей картины невозможно оптимизировать отдельные компоненты. Только путем тщательного анализа эксплуатационной среды компрессора в автомобиле, мы можем разработать продукт, который является разумным и надежным.