Elektrikli araçlarda elektrik kompresör çalışma koşullarının sistem düzeyinde analizi

Elektrikli kompresörlergeleneksel klima bileşenlerinden, giderek daha katı performans gereksinimleriyle EV termal yönetim sistemlerinin temel bileşenlerine yavaş yavaş gelişmiştir. Bu makale, tasarım gereksinimlerini netleştirmeyi ve tasarım aşamasında önemli hususlar vurgulamayı amaçlayan elektrik kompresörlerinin çalışma ortamını analiz eder ve özetler.

1. Araç elektrik mimarisi

Elektrik kompresörü elektrikle güçlendirilmiştir. Bu nedenle, ilk adım aracın elektrik mimarisini analiz etmektir. Şekil 1, 2 ve 3'te gösterildiği gibi, aracın pil sistemi, esas olarak sigortalar içeren PDU aracılığıyla elektrikli klima sistemine yüksek voltajlı güç sağlar,Bir ön ücret devresive kontrol röleleri (Şekil 3).
Yüksek voltajlı güç kaynağına ek olarak, kompresör ayrıca düşük voltajlı güç (12V pilden) ve mantık sinyal iletişimi için bir kontrol veri yolu gerektirir. Buna dayanarak, araç içindeki kompresörün elektrik bağlantı şeması, karşılık gelen analizle birlikte aşağıdaki gibi düzenlenmiştir:
PDU PDU zaten sigortaları, ön ücret ve kontrol rölelerini entegre etmiştir. Bu nedenle, elektrikli kompresör denetleyicisini geliştirirken, OEM'den özel bir gereksinim yoksa, bu işlevler denetleyici tasarımında atlanabilir.
Sol Soldaki kesikli kutuda gösterildiği gibi, yüksek voltajlı güç kaynağı, düşük voltajlı pil kaynağı ve iletişim kontrol veri yolu aracın paylaşılan ağının bir parçasıdır. Bu nedenle, kompresörün bu üç sisteme arayüzünde, aracın ortak otobüslerini etkilemekten kaçınmak için elektromanyetik girişim (EMI) dikkate alınmalıdır.
◆ Kompresör hem yüksek voltajlı hem de düşük voltajlı güç kaynakları gerektirirgüçlendirme ve güç düşürme sıralama konusunu gündeme getiren-yani, önce hangi voltajın yukarı veya aşağı güçlendirilmesi gerekir. Bu, OEM’in kontrol stratejisiyle uyumlu olmalı ve güç geçişleri sırasında arızaları veya arızaları önlemek için tasarım ve geliştirme aşamasında iyice doğrulanmalıdır.
◆ Yalıtım ve dielektrik mukavemet: Modern araçlar, yüksek voltajlı pil sistemi ile araç şasisi arasındaki yalıtım direncini sürekli olarak kontrol eden yalıtım izleme modülleri ile donatılmıştır. Bir anormallik tespit edilirse, sistem koruyucu önlemler alacaktır. Bu nedenle, kompresörün destekleyici kontrolörünü tasarlarken, yüksek voltajlı devreler ile PCB arasındaki ve muhafaza (araç şasisine topraklanmış) ve canlı bileşenler arasındaki elektrik boşluğuna dikkat edilmelidir. Yeterli boşluk hem yalıtım performansını hem de dielektrik dayanıklılığı geliştirir.

R: Yüksek voltajlı devrenin etkili yalıtım direnci veya negatif araç şasisine	Sızıntı durumu		Sistem önlemleri
R> 500 Ω / V	Normal		Hiçbiri
100 Ω / v	Genel Sızıntı Uyarısı		Gösterge paneli ışığı açıktır, güç sistemi hatası bildirir. [Bazı modeller enerji kurtarma işlevini devre dışı bırakır]
R ≤ 100 Ω / V	Şiddetli sızıntı uyarısı	Sürüş sırasında	Gösterge paneli ışığı açık, ana kontaktör açık (bazı modeller: hız ≥ 2 km / h ise güç kesimi yok)
		Dururken	Güç yasaklandı, gösterge paneli ışığı açık, güç sistemi hatası
		Şarj olurken	Şarj Etme Kontaktörü ve Ana Kontaktör Açık, Gösterge Paneli Işığı Açık, Güç Sistemi Hatası

2. Yüksek ve düşük sıcaklık ortamları

Kompresör tipik olarak, ortam sıcaklığının mevsimlere göre önemli ölçüde değiştiği ve farklı fonksiyonel gereksinimler uyguladığı motor bölmesinde bulunur.
◆ Yaz: Motor yuvası sıcaklığı çok yüksek olabilir - genellikle 80 ° C veya daha fazla ulaşır. Bu, kompresörün yüksek maksimum çalışma sıcaklığına ve yeterli ısı yayılma kapasitesine sahip olmasını gerektirir. Kompresörün kendi soğutma özelliği olmasına rağmen, sistem etkili hale gelmeden önce aşırı sıcaklık arızası meydana gelirse, kompresör kapanır ve denetleyiciyi soğutamaz. Bu, yaz mevsimi en yüksek kompresör arıza oranı ile yapar.
◆ Kış: Kompresör içindeki soğutucu yağ, düşük sıcaklıklarda daha viskoz hale gelir ve mekanik direnci arttırır. Bu nedenle, kompresör bu koşullar altında yeterli başlangıç yeteneğine sahip olmalıdır.

3. Kompresör başlangıç

Kompresör performansı soğuk başlangıç ve sıcak başlangıç koşulları arasında farklılık gösterir.
◆ Soğuk başlangıç (araç sabit, kompresör çalışmıyor): Deşarj basıncı düşüktür, bu nedenle başlangıçta, motor hızında fark edilebilir gürültü veya dalgalanmalar olmadan pürüzsüz olmalıdır. Bazı durumlarda, ağır yük başlaması için optimize edilmiş tasarımlar, kullanıcı deneyimini olumsuz etkileyen ışık yükü veya soğuk başlama koşulları altında titreşim veya hız dalgalanmalarına neden olabilir.
Sıcak Başlangıç: Deşarj basıncı yüksektir (özellikle soğutucu aşırı yüklendiğinde veya sistemde kısmi tıkanma veya yetersiz kondenser soğutma olduğunda). Kompresör bu koşullarda ağır yükleme çalıştırabilmelidir.

4. Klima Sistemi / Termal Yönetim Sistemi

Kompresör, sadece bir klima bileşeni olmaktan gelişti.Aracın termal yönetim sisteminin temel bir unsuru. Geleneksel kabin soğutmasına ek olarak, artık pil termal yönetimine ve motor soğutmasına katılıyor ve bu da onu genel termal yönetim stratejisinin önemli bir parçası haline getiriyor. Sonuç olarak, aşağıdaki değişiklikler meydana geldi:
◆ Daha yüksek hızlar: Yer değiştirmeyi değiştirmeden soğutma kapasitesini artırmak için, motorun maksimum çalışma hızı önemli ölçüde arttı, şimdi tipik olarak 6000-8000 rpm'ye ulaştı.
◆ Daha büyük yer değiştirme: Aracın termal yönetimi talepleri arttıkça kompresör yer değiştirmesi de arttı. Ortak yer değiştirmeler şimdi34 CC, 55 ccve 66 cc. Teknik bilgileri görmek için tıklayınBTMS için Guchen 66cc 600V elektrik kompresörü

5. Yeni soğutucu akışkanlar

Elektrikli araç (EV) kompresörlerinde çevresel olarak sürdürülebilir soğutucu akışkanlara doğru kayma, sera gazı emisyonları ve iklim değişikliği konusundaki küresel endişeler nedeniyle ivme kazanıyor. Geleneksel olarak, EV kompresörleri, toksik olmayan, yayılamayan özellikleri ve sıfır ozon tükenme potansiyeli (ODP) ile bilinen bir hidroflorokarbon soğutucu akışkan olan R134A'ya (tetrafloroetan) güvenmiştir. Bununla birlikte, 1430'un yüksek küresel ısınma potansiyeli (GWP), endüstriyi önemli ölçüde daha düşük çevresel etkiye sahip bir hidrokarbon soğutucu olan R290 (propan) gibi alternatifleri keşfetmeye teşvik etti.
Aşağıdaki tablo, R290 ve R134A'nın anahtar özelliklerini karşılaştırmaktadır:

Özellikler	R290+ (propan)	R134a+ (tetrafluoroetan)
Kimyasal bileşim	Hidrokarbon (doğal soğutucu)	Hidroflorokarbon
ODP+ (ozon tükenme potansiyeli)	0	0
GWP+ (küresel ısınma potansiyeli)	3	1430
Alevlendirme	Yüksek (A3 Seviyesi*)	Yüzsüz
Soğutma Verimliliği	Yüksek	Düşük

R290, için zorlayıcı avantajlar sunar.EV kompresörleriR134A'ya kıyasla sıfıra yakın GWP ve üstün soğutma verimliliği dahil. Bu özellikler, performansı artırırken EV klima sistemlerinin karbon ayak izini azaltmak için çekici bir seçim haline getirir. Bununla birlikte, R290'ın (A3 seviyesi olarak sınıflandırılan) yüksek yanıp sönebilirliği, kompresör ve kontrolör geliştirme için önemli zorluklar getirir. R290'ı güvenli bir şekilde entegre etmek için üreticiler, yanıp sönme ile ilişkili riskleri azaltmak için sağlam sızdırmazlık mekanizmaları ve gelişmiş sızıntı algılama sistemleri gibi gelişmiş güvenlik özelliklerine sahip kompresörleri tasarlamalıdır. Ek olarak, kontrolörler R290’ın benzersiz çalışma koşullarını işleyecek şekilde optimize edilmelidir, bu da verimliliği ve güvenliği korumak için basınç ve sıcaklığın kesin düzenlenmesini sağlar.
R290'ın benimsenmesi, kompresör tasarımında inovasyonu gerektirirR290’ın üstün soğutma verimliliği nedeniyle daha yüksek termal yükleri yönetebilen hidrokarbonlar ve sistemlerle uyumlu malzemeler dahil. Bu gelişmeler küresel sürdürülebilirlik hedefleriyle uyumludur, ancak performans, güvenlik ve çevresel faydaları dengelemek için dikkatli mühendislik gerektirir. Endüstri R134A'dan uzaklaştıkça,R290 tabanlı elektrik kompresörleriyeni nesil çevre dostu EV klima sistemlerinde çok önemli bir rol oynamaya hazırdır.

---

Genel resmi anlamadan, tek tek bileşenleri optimize etmek imkansızdır. Sadece kompresörün araç içindeki çalışma ortamını iyice analiz ederek hem makul hem de güvenilir bir ürün tasarlayabiliriz.