Przejście z silnika spalinowego (ICE) na elektryczny układ napędowy oznacza fundamentalną przebudowę samochodu. Ta ewolucja wykracza poza układ napędowy i obejmuje komponenty pomocnicze, z których jednym jest sprężarka powietrza w pojeździe. Ten element ma kluczowe znaczenie dla klimatyzacji w kabinie i innych funkcji pneumatycznych. Paradygmaty operacyjne pojazdów elektrycznych i ICE wymagają znacznych różnic w projektowaniu, działaniu i integracji sprężarki powietrza w pojeździe.

Podstawowa rozbieżność funkcjonalna

W swej istocie funkcja sprężarki powietrza w pojeździe — sprężanie czynnika chłodniczego lub powietrza — pozostaje niezmienna. Jednak jego rola w szerszych układach pojazdu różni się znacznie w zależności od typu układu napędowego.

Źródło zasilania i mechanizm napędowy

• Sprężarka powietrza pojazdu ICE:

  • Napęd mechaniczny: Sprężarka jest fizycznie przykręcona do silnika i napędzana paskiem wielorowkowym. Jego działanie jest bezpośrednio powiązane z prędkością obrotową silnika.

  • Zależność silnika: Sprzęgło sprężarki włącza się i rozłącza na żądanie, ale gdy jest aktywne, jego prędkość obrotowa i pobór mocy są proporcjonalne do obrotów silnika. Może to prowadzić do spadku wydajności, zwłaszcza na biegu jałowym lub przy niskich prędkościach.

• Sprężarka powietrza w pojeździe elektrycznym:

  • Napęd elektryczny: Sprężarka to niezależny element wysokonapięciowy zasilany bezpośrednio z akumulatora trakcyjnego pojazdu.

  • Niezależność systemu: Działa jako samodzielna jednostka z własnym silnikiem elektrycznym. Jego prędkość jest sterowana elektronicznie, niezależnie od napędu mechanicznego, co pozwala na precyzyjną modulację.

Wpływ na efektywność i zużycie energii

• Sprężarka powietrza pojazdu ICE:

  • Przyczynia się do pasożytniczych strat silnika. Po włączeniu powoduje bezpośrednie obciążenie mechaniczne silnika, zwiększając zużycie paliwa. Obciążenie to zmienia się w zależności od zapotrzebowania sprężarki i prędkości obrotowej silnika.

  • Ogólna wydajność systemu jest niższa ze względu na straty w konwersji energii (chemiczna -> termiczna -> mechaniczna -> pneumatyczna/chłodzenie).

• Sprężarka powietrza w pojeździe elektrycznym:

  • Jego zużycie energii pobierane jest bezpośrednio z akumulatora, co bezpośrednio wpływa na zasięg pojazdu.

  • Wydajność jest wyższa w łańcuchu konwersji energii (chemiczny -> elektryczny -> mechaniczny -> pneumatyczny/chłodzenie). Co więcej, jego zdolność do pracy z optymalną prędkością niezależnie od prędkości pojazdu zmniejsza straty energii.

Projektowanie, integracja i systemy sterowania

• Sprężarka powietrza pojazdu ICE:

  • Opakowanie: Zaprojektowane tak, aby wytrzymać wysokie temperatury pod maską i wibracje generowane przez silnik. Jego lokalizacja jest ograniczona koniecznością prowadzenia pasów.

  • Sterowanie: zwykle wykorzystuje cykliczny układ włączania sprzęgła, aby utrzymać temperaturę w kabinie, co może prowadzić do wahań temperatury.

• Sprężarka powietrza w pojeździe elektrycznym:

  • Opakowanie: Możliwość bardziej elastycznego umiejscowienia, często zintegrowanego z innymi urządzeniami energoelektroniki w celu zoptymalizowania chłodzenia. Został zaprojektowany z myślą o cichszym środowisku akustycznym.

  • Sterowanie: Zawiera zaawansowane sterowanie elektroniczne. Wiele z nich to sprężarki o zmiennej prędkości lub typu scroll, które mogą pracować w sposób ciągły przy różnych prędkościach, co zapewnia bardziej precyzyjną kontrolę temperatury i wyższą wydajność, szczególnie w konfiguracjach z pompą ciepła.

Zarządzanie temperaturą i dodatkowe role

• Sprężarka powietrza pojazdu ICE:

  • Jego podstawowa rola polega niemal wyłącznie na zapewnianiu komfortu w kabinie (klimatyzacja) oraz, w niektórych przypadkach, na zawieszeniu pneumatycznym.

  • Ciepło odpadowe z silnika jest często wykorzystywane do ogrzewania kabiny.

• Sprężarka powietrza w pojeździe elektrycznym:

  • Jest to kluczowa część większego i bardziej złożonego systemu zarządzania ciepłem.

  • Oprócz komfortu w kabinie, sprężarka powietrza w pojeździe w układzie pompy ciepła jest niezbędna do przekazywania ciepła w celu wydajnego ogrzania kabiny, oszczędzając energię akumulatora.

  • W niektórych konstrukcjach może również przyczyniać się do chłodzenia zestawu akumulatorów wysokonapięciowych, co wpływa na jego wydajność i trwałość.

Hałas, wibracje i intensywność (NVH)

• Sprężarka powietrza pojazdu ICE:

  • Hałas jego pracy jest często maskowany przez dźwięki silnika i wydechu. Włączenie sprzęgła może spowodować zauważalne kliknięcie i zmianę obciążenia silnika.

• Sprężarka powietrza w pojeździe elektrycznym:

  • W cichej kabinie pojazdu elektrycznego dźwięk sprężarki powietrza w pojeździe jest bardziej słyszalny. Dlatego też inżynierowie włożyli wiele wysiłku w to, aby jego działanie było jak najcichsze, co często prowadzi do stosowania cichszych konstrukcji typu scroll.

The Sprężarka powietrza w pojeździe w pojeździe elektrycznym to nie tylko adaptacja jego odpowiednika ICE; jest to przeprojektowany komponent, który odzwierciedla odrębne wymagania elektrycznego układu napędowego. Przejście z napędzanej mechanicznie jednostki zależnej od silnika na napędzany elektrycznie, niezależnie sterowany moduł skutkuje zasadniczymi różnicami w wydajności, integracji, sterowaniu i ogólnej roli w architekturze pojazdu. Zrozumienie tych rozróżnień ma kluczowe znaczenie dla docenienia względów inżynieryjnych stojących za konstrukcją nowoczesnych pojazdów elektrycznych.