TERMOSTAAT

KÕRGEPINGE-KOMPRESSOR ÕHUKONDITSIONEERIDE TÖÖPÕHIMÕTE

Täishübriidtehnoloogiat

Kuumenenud salongi saab eeljahutada soovitud temperatuurile juba enne sõidu alustamist. Selle funktsiooni saab aktiveerida puldi kaudu.

Pargitud sõiduki sõitjateruumi jahutamine on siiski võimalik vaid juhul, kui selle akus jagub piisavalt energiat.

Kompressor töötab väikseima võimaliku väljundvõimsusega, mida õhukonditsioneeri töö puhul üldse saab rakendada.

Tänapäeval kasutatavate kõrgepinge kompressorite puhul reguleeritakse nende jõudlust puhumiskiiruse reguleerimisel sammudega 50 p/min. Seega pole vajadust täiendava võimsusregulaatori järele. Erinevalt rihmaga ringiveetavaist kompressoreist, mis on tuntud lahendus, kasutavad kõrgepinge kompressorid külmaine kokkusurumisel kruviprintsiipi. Eeliseks on massi vähenemine umbes 20% võrra ning samavõrd väheneb ka kompressori töömaht, kuid selle väljundvõimsus jääb samaks.

Kasutatakse alalisvoolu pinget üle 200 voldi, et tekitada piisav jõumoment elektrikompressori käitamiseks – tegu on kõnealuses valdkonnas väga kõrge pingega. Elektrimootori küljes paiknev inverter muudab alalisvoolu kolmefaasiliseks vahelduvvooluks, mida vajab harjadeta elektrimootor. Külmaine tagasivool imemispoolele võimaldab vajalikku soojusülekannet inverterilt ja mootorimähistelt.

Aku Temperatuurihaldus

AKU TEMPERATUURI KONTROLLIMINE

Aku on elektri- ja hübriidauto toimimiseks hädavajalik. See peab tagama piisava hulga elektrienergiat, et sõita kiirelt ja turvaliselt. Enamik neid akusid on kas liitiumioonakud või nikkelmetallhübriid kõrgepingeakud. Seeläbi väheneb hübriidautode akude suurus ja mass.

On väga oluline, et kasutatavad akud töötaksid ettemääratud temperatuuriaknas. Aku tööiga väheneb, kui selle töötemperatuur tõuseb üle +40°C või enamgi, samas kui efektiivsus ja mahtuvus väheneb temperatuuridel alla 0°C. Veel enam, temperatuurierinevus erinevate akuelementide vahel ei tohi ületada teatud väärtust. Lühiajalised tippkoormused kõrgepinge ühenduses, nagu näiteks rekuperatsioon või kiirlaadimine, viivad märkimisväärse tõusuni akuelementide temperatuuris. Ühtlasi, kõrge välistemperatuur suvekuudel võib tähendada, et akutemperatuur jõuab kiiresti kriitilise 40°C tasemeni. Selle temperatuuri ületamisel on tagajärgedeks aku kiirem vananemine ja varasem rikkiminek. Autotootjad püüdlevad selle poole, et aku arvestuslik tööiga oleks võrdne auto enda tööeaga (umbes kaheksa kuni kümme aastat). Seega, vananemise protsessi aitab kontrolli all hoida üksnes vastav süsteem, mis aitab temperatuuri hallata ja kontrollida. Tänaseni on kasutatud kolme erinevat temperatuurihaldusvõimalust.

1. VÕIMALUS

Kompressor

Õhku võetakse õhukonditsioneeriga sõiduki sisemusest, et autoakut jahutada. Jahe sõitjateruumist võetav õhk jääb temperatuurilt alla 40 °C. See õhk ringleb mööda akupaki ligipääsetavaid välispindasid.

Selle riski vältimiseks filtreeritakse sisselaskeõhku. Täiendava variandina saaks õhukonditsioneeri rakendada väiksema üksusena näiteks nagu luksusklassi autodel eraldi õhukonditsioneer tagumises istmereas.

2. VÕIMALUS

SELLEL VÕIMALUSEL ON JÄRGMISED PUUDUSED:

„ Madal jahutusefekt.

„ Sõitjateruumist ammutatavat õhku ei saa jahutamisel ühtlaselt hajutada.

„ Jahutusõhuringlus on märkimisväärselt keeruline.

„ Võimalikud ebameeldivad hääled salongis puhuri töö tõttu.

„ Sõitjateruumi ja aku vahel on õhukanalite kaudu otsene ühendus. Turvakaalutlustel (nt akust eralduvad gaasid) on see problemaatiline.

„ Veel üks risk, mida ei tohiks alahinnata, on mustuse sattumine akupaki lähedusse, sest ka sõitjateruumi siseõhk sisaldab tolmu. Tolm koguneb akuelementide vahele ja moodustab voolu juhtiva kihi, rääkimata niiskuse kondenseerumisest. See kiht võib viia elektrikadudeni akust.

Akuelemendi sees paikneb spetsiaalne aurustiplaat, mis on ühendatud auto õhukonditsioneeriga. Ühenduse tagab eraldusprotsess, kus kõrgsurve ja madalsurve on üksteisest eraldatud vastava torustiku ja surveklapi abil. See tähendab, et sõitjateruumi aurusti ja aku küljes olev aurustiplaat, mis toimib tavapärase aurustina, on ühendatud samasse ringlusesse.

Kahe aurusti erinev eesmärk toob kaasa ka külmaine erineva voolamise kummaski komponendis. Kui sõitjateruumi kliimakontroll peab tagama sõitjate stabiilse mugavuse sisetemperatuuri osas, siis kõrgepingeakut tuleb jahutada varieeruva intensiivsusega, sõltuvalt sõidusituatsioonist ja välistemperatuurist.

Need eeldused ongi põhjuseks, et aurustatava külmaine koguse kontrollimine on üsna keerukas. Aurustiplaadi spetsiaalne disain ja sellest tulenev integreeritus aku külge tagavad suure kontaktpinna, mis kulub soojusvahetusel marjaks ära. See tähendab, et muutub võimalikuks hoida akutemperatuur püsivalt allpool kriitilise +40°C kraadi piiri.

Kui välistemperatuur langeb väga madalaks, muutub vajalikuks akupaki soojendamine vähemalt 15°C kraadini, et see toimiks ideaalselt. Siiski, aurustiplaat ei saa selles olukorras aidata. Külm aku pole nii võimas kui õigel temperatuuril aku. Ühtlasi muutub keerukaks aku laadimine, kui välistemperatuur langeb tublisti alla külmumispiiri. Poolhübriidi puhul võib selle tähelepanuta jätta: äärmuslikes oludes toimib hübriidsüsteem piiratud ulatuses. Aga endiselt on võimalik autoga sõita, sest sel on olemas ka sisepõlemismootor. Täiselektriautol tuleb aga lisada akusoojendi, et sõidukit saaks käivitada ja kasutada ka kõikvõimalikes talvistes oludes.

Kompressor

Külmaine ringlus

M Rkus

Aurustiplaat on tervikuna akuga integreeritud ja seda ei saa eraldi välja vahetada. Aurustiplaadi rikke korral tuleb välja vahetada terve aku.

3. VÕIMALUS

Korrektne temperatuur mängib suurema mahutavusega akude töös võtmerolli. See tähendab, et väga madala temperatuuri korral tuleb rakendada täiendavat soojendust, et akutemperatuur ideaalseks tõsta. See on ainuke viis saavutamaks soovitud sõiduulatust “täiselektrilises” sõidurežiimis.

Nimetatud soojenduse võimaldamiseks on aku ühendatud veel ühte ringlusesse. See ringlus tagab, et suvalisel ajahetkel on tagatud ideaalne toimimistemperatuur 15°C kuni 30°C. Jahutusvedelik, mis koosneb veest ja glükoolist (roheline ringlus skeemil), voolab läbi jahutusplaadi, mis on integreeritud akusüdamikuga. Madalamatel temperatuuridel saab jahutusvedelikku kiiresti soojendada vastava kütteseadme abil, et saavutada ideaalne temperatuur. Kütteseade lülitub välja, kui akutemperatuur tõuseb parasjagu pruugitavate hübriidfunktsioonide tõttu. Jahutusvedelikku saab seejärel jahutada aku jahutuse abil, mis on paigaldatud auto esiossa või madaltemperatuurilise radiaatori abil, millest jahe õhk sõites läbi puhub. Kui akujahuti jahutusvõime ei ole kõrge välistemperatuuri tõttu piisav, liigub jahutusvedelik täiendavalt läbi lisajahuti. Selles pruugitakse täiendavalt auto õhukonditsioneerist pärit külmainet. Lisavõimalusena võib soojuse kanda lisaringluse kaudu aurusti külmaineni, mis toimub väiksel pindalal ja suure energiatihendusega. Toimub jahutusvedeliku taasjahutamine. Tänu spetsiaalse soojusvaheti kasutamisele saab akut kasutada kõige efektiivsemas temperatuurivahemikus.

Jahutusvedeliku ringlus

Kompressor

Külmaine ringlus

Kütteseade