Кондиционирование воздуха с электрическим приводом

Электрический привод насоса системы кондиционирования воздуха мог бы обеспечить следующие преимущества:

• герметичный узел мотора и насоса
• меньший по размерам и менее сложный компрессор
• гибкое расположение компрессора (нет ременного привода)
• полная мощность охлаждения на любой скорости двигателя
• возможен более полный контроль над работой системы

Выходная мощность мотора, необходимая для электрического привода автомобильной системы кондиционирования воздуха, зависит от охлаждающей способности системы, ее эффективности и граничных условий (температуры). Все эти факторы накладывают свои требования на мотор, к тому же они меняются во время эксплуатации транспортного средства. Следующие оценки «стандартных» условий полезны для определения максимальных уровней мощности.

Вождение в режиме старт-стопа при интенсивном трафике

В режиме старт-стопа высокие перепады давления компрессора могут перегружать мотор. Что-бы устранить эту проблему, в режиме холостого хода должен быть ограничен доступ свежего воздуха, чтобы уменьшить нагрузку на испаритель и, если возможно, вентилятор конденсатора должен работать на повышенной скорости. Во время холостого хода мотор компрессора должен работать на более низкой скорости, чтобы предотвратить перегрузку и, следовательно, он не будет развивать максимальную мощность.

Снижение температуры в салоне в знойный день

Это испытание проводится в жаркий солнечный день с повышением температуры в кабине до 65 «С. Автомобиль в этом случае движется со скоростью примерно 50 км/ч с максимальными настройками контроля кондиционирования и скорости вентилятора. Электрическая система кондиционирования, работающая на половине своей максимальной скорости, настроена на снижение температуры в салоне эквивалентно обычной системе кондиционирования. Если система в течение теста работает на максимальной мощности, может быть достигнуто существенное сокращение времени на достижение в салоне приемлемых температур.

Выполнение круиза с полным забором свежего воздуха

В этом эксплуатационном режиме требуется, чтобы система А/С (air conditioning) поддерживала комфортную температуру в салоне, охлаждая большое количество свежего воздуха. Так определяется уровень максимальной способности охлаждения системы, который, в свою очередь, определяется мощностью мотора и характеристиками управляющей электроники. Для обычных систем А/С двигатель на 3,75 кВт — разумная оценка в этих условиях. При поступления в салон свежего воздуха используется около 70% полной нагрузки системы. Сокращение или прекращение поступления свежего воздуха на высоких скоростях оказывает прямое влияние на необходимую мощность электропривода.

Была проведена серия работ по компьютерному моделированию для исследования возможностей уменьшения требуемой мощности мотора. Использование двухступенчатого цикла охлаждения с 25-процентным поступлением свежего воздуха приводит к нагрузке в 1,5 кВт на мотор. В обычном цикле при использовании высокоэффективного компрессора и 20-процентном ограничении доли свежего воздуха необходимая мощность также получается в размере 1,5 кВт. Мотор на 1,5. кВт — реалистический выбор для системы кондиционирования воздуха и автомобиле.

Суммарная стоимость электродвигателя и электроники управления значительно снижает привлекательность электрических автомобильных систем А/С. Стоимость заметно увеличивается по мере роста необходимой мощности мотора. Тем не менее, развитие более эффективных систем А/С продолжается, также успешно идет внедрение этих разработок. Система кондиционирования с электрическим приводом в 1.5 кВт кажется вполне реальной, она будет в состоянии обеспечить качество работы равное или лучшее, чем сегодняшние системы.

В применении к этим системам бесщеточные моторы постоянного тока, как ожидают, достигнут к.п.д. 85-90%, когда будут разработаны конструкции специально дли герметичных автомобильных систем А/С. От системы питания при этом потребуется 1,7 кВт мощности при работе электрического привода А/С в режиме максимального охлаждения.

Исследования в этой области продолжаются, и, как для многих других разработок, дополнительные затраты на систему в скорой будущем могут быть перевешены преимуществами от дополнительных возможностей управлении системой.