Электрические компрессоры: рассказываем о компрессорах будущего

Столкнувшись с такими автомобилями, следует помнить о некоторых особенностях, в числе которых — специфика работы системы кондиционирования. В гибридных и электрических автомобилях она охлаждает не только салон автомобиля, но и тяговую аккумуляторную батарею. «СТО следует применять иной подход при работе с системой кондиционирования гибридных и электрических автомобилей. При отказе системы кондиционирования в автомобиле с ДВС вы сможете продолжить движение, просто открыв окно. Совсем по‑другому обстоит дело с электромобилем: при выходе кондиционера из строя продолжать поездку опасно из-за риска перегрева батареи», — рассказывает Рихард Гроот (Richard Groot), специалист по «Системам кондиционирования» в DENSO. Очевидно, что в будущем эксплуатационные характеристики системы кондиционирования будут приобретать все большее значение. Цель этой статьи — рассказать о важнейшем компоненте, электрическом компрессоре, и дать несколько полезных рекомендаций по обслуживанию системы.

Устройство и принцип действия электрического компрессора

Обычные компрессоры приводятся в действие ременным приводом двигателя. Однако электромобили таким приводом не обладают, а значит, необходимо использовать компрессор другого типа.

Электрический компрессор DENSO включает в себя следующие компоненты:

• Узел компрессора: компрессор спирального типа всасывает, сжимает и нагнетает хладагент в систему кондиционирования.
• Электродвигатель: приводит в действие компрессор. Бесщеточный электродвигатель постоянного тока с ротором в виде постоянного магнита и обмоткой статора.
• Инвертор: питает электродвигатель. Инвертор преобразует постоянный ток от высоковольтной аккумуляторной батареи в переменный ток для питания электродвигателя. Кроме того, электронный блок управления (ЭБУ) системы кондиционирования подает управляющие сигналы на инвертор через ЭБУ высоковольтной батареи для управления частотой вращения электрического компрессора.
• Маслоотделитель: компрессорное масло может снизить эффективность системы кондиционирования, поэтому для отделения масла из циркулирующего хладагента используется маслоотделитель.

Рабочее напряжение электродвигателя составляет 200 В и выше. Так как во время работы электродвигатель выделяет тепло, он охлаждается хладагентом. Для электрической изоляции электродвигателя и корпуса компрессора используемое компрессорное масло должно обладать высокими электроизоляционными свойствами.

Компания DENSO занимается серийным производством электрических компрессоров с 2003 года. Именно она первой в мире интегрировала инвертор в конструкцию компрессора. В последнем поколении электрических компрессоров DENSO инвертор встроен в электродвигатель, что уменьшает вес и размеры компонента, а значит, экономит подкапотное пространство.

Экономия топлива и другие преимущества

Электрические компрессоры DENSO обладают рядом преимуществ, в числе которых:

• Контролируемая частота вращения для увеличения энергоэффективности. Ричард отмечает: «Если вы контролируете частоту вращения электрического компрессора, вы также контролируете потребление энергии. Чем меньше энергии идет на привод компрессора, тем больше энергии вы сможете использовать для тягового двигателя. Запас хода автомобиля увеличивается при использовании электрического компрессора, обеспечивающего высокую производительность на низкой частоте вращения».
• Меньшее потребление энергии и увеличенный запас хода автомобиля с литий-ионной батареей благодаря компактным размерам.
• Функционирование системы кондиционирования даже при отключенном двигателе благодаря встроенному в электрический компрессор электродвигателю. Электрический компрессор работает независимо от двигателя. Компрессор приводится в действие электродвигателем. Когда тяговый двигатель отключен, компрессор может продолжать работу. Это является существенным преимуществом по сравнению с автомобилями с традиционными двигателями, так как в салоне поддерживается комфортный климат.
• Меньший уровень шума: новейшая конструкция, разработанная DENSO, обеспечивает меньший уровень шума по сравнению с предыдущими моделями при неизменной холодопроизводительности. Это способствует созданию комфортной атмосферы без раздражающего шума.

Работа с электрическими компрессорами

Безопасность прежде всего!

Соблюдение мер безопасности является первоочередной задачей при работе с высоковольтными компонентами. Важно защитить как себя, так и транспортное средство. Ричард подчеркивает важность соблюдения техники безопасности: «Необходимо принять ряд мер предосторожности перед началом работы с высоковольтной системой. Помните, что компрессор питается от высоковольтной аккумуляторной батареи. При рабочем напряжении 200–400 В и выше замена компрессора становится нетривиальной процедурой. Прежде всего, перед началом работы вы должны отсоединить аккумуляторную батарею, опять же соблюдая необходимые меры безопасности».

Надлежащее масло

Важно учитывать тип масла, которое используется в электрическом компрессоре, поскольку (в большинстве случаев) оно отличается от того, что применяется в компрессорах с механическим приводом. Рекомендуется использовать масло ND-Oil 11, так как благодаря своим высоким электроизоляционным свойствам оно надежно защищает электродвигатель.

«Здесь существует риск ошибки. Известны случаи, когда механики СТО, не зная о различных типах масла, допускали их смешивание, что приводило к поломке компрессора. Использование неподходящего масла может стать причиной короткого замыкания и повреждения электродвигателя компрессора», — уточняет Рихард. При использовании ультрафиолетового красителя убедитесь в его соответствии спецификации SAE. Любой другой (дешевый) ультрафиолетовый краситель может ухудшить электроизоляционные свойства компрессорного масла.

Заправка системы

Не стоит забывать об установке для заправки системы кондиционирования. Как правило, в большинстве СТО используется установка для заправки системы кондиционирования, которая может работать с маслом только одного типа. Это нужно учитывать при обслуживании гибридных и электрических автомобилей. На рынке существует несколько способов решения этой проблемы, например, установки со встроенной программой промывки, которая позволяет легко «переключать» тип масла. Тем не менее, для дополнительной безопасности Ричард рекомендует использовать разное оборудование для обслуживания гибридных и электрических автомобилей.

Исключительная важность технического обслуживания

Корпус электрического компрессора герметичен, поэтому его конструкцией не предусмотрено уплотнение вала, а значит, отсутствует риск утечки хладагента в атмосферу через это уплотнение. Таким образом, по сравнению с компрессором с механическим приводом значительно снижена вероятность утечки хладагента. Однако это вовсе не означает, что система кондиционирования гибридного и электрического автомобиля в принципе не требует технического обслуживания. Подробная информация об этом содержится в руководстве по эксплуатации вашего автомобиля. «Убедитесь в надлежащем количестве хладагента. Проблемы возникают, когда в системе не хватает хладагента или его слишком много. Это часто становится причиной поломки компрессора», — советует Рихард.

Что ждет нас в будущем?

Как и любая технология, электрические компрессоры и система кондиционирования в гибридных и электрических автомобилях постоянно эволюционируют. Поэтому для проведения правильного технического обслуживания таких автомобилей сотрудникам СТО следует постоянно обновлять свои знания. Значительное количество изменений обусловлено попытками решить самую сложную задачу — увеличить запас хода электромобилей. Потребляя большое количество электроэнергии, система кондиционирования существенно снижает запас хода, поэтому здесь точно существует определенный потенциал для оптимизации. Возможно, при разработке будущих систем будет использоваться интегрированная конструкция для уменьшения числа компонентов, оптимизации компоновки, снижения веса и экономии пространства. Функции комплексного и прогностического управления будут способствовать повышению энергоэффективности и также внесут свой вклад в увеличение запаса хода.

«В будущем все будет по-другому, так как система кондиционирования станет больше похожа на систему терморегулирования. Ее функционал будет заключаться не просто в охлаждении салона автомобиля и его аккумуляторной батареи — она будет также работать в качестве энергоэффективной системы отопления. Через 10–15 лет проводить диагностику системы терморегулирования будет проблематично из-за ее сложности», — считает Рихард. Убедительный аргумент в пользу необходимости пристально следить за развитием технологий!