Compresoarele electrice există pe piață de ceva timp, iar rolul lor în prezent este de a pune în funcțiune majoritatea sistemelor HVAC, montate pe vehiculele hibride și electrice. Folosirea compresoarelor electrice implică o serie de avantaje, dar și anumite caracteristici speciale care le diferențiază de un compresor AC traditional, acționat prin curea.

Acest articol vă va ajuta să înțelegeți compresoarele HVAC mai bine în ceea ce privește elementele fundamentale de design și vă va permite totodată să identificați mai ușor tipurile de defecțiuni care pot să apară la mașinile hibride și electrice, dotate cu pompe de căldură.

Design și sistem de funcționare

Compresoarele HVAC diferă de sistemele tradiționale. Cu toate acestea, componentele de design își păstrează caracterul compact. Aceste dispozitive electrice puternice facilitează circularea agentului frigorific în serpentina sistemului AC sau a pompei de căldură în condiții de maximă eficiență. Ele sunt acționate de un motor electric și pot susține sarcini mari.

Soluția tip spirală stă la baza designului compresorului electric și prezintă câteva avantaje, cum ar fi printre altele o compresie stabilă și o funcționare silențioasă.

Sistemele din domeniul automotive se bazează pe așa-numita tehnologie cu spirală “scroll”, care presupune comprimarea agentului frigorific prin rotirea unui set de spirale. Prin comparație cu unitățile tradiționale, acționate prin curea, designul implică mai puține piese. Nu există pistoanele, mecanismul cu placă oscilantă sau supapele cu care sunt dotate compresoarele tradiționale. Singura supapă din sistemul cu spirală este o supapă metalică, relativ simplă, care facilitează intrarea și ieșirea gazului frigorific în și din compresor.

Pe scurt, dispozitivul are trei componente principale:

• Agregatul cu spirală care comprimă agentul frigorific
• Motorul electric trifazat care rotește componentele de comprimare în centrul sistemului. În mod normal, un motor electric fără perii constă dintr-un rotor cu magneți și un stator cu bobină. Motorul funcționează la tensiune înaltă de peste 200V. Agentul frigorific din serpentină este folosit pentru a proteja termic motorul în timpul funcționării.
• Invertorul de putere sau PIM are rolul de a acționa și controla modul de funcționare al motorului compresorului electric. Acesta convertește curentul continuu, furnizat de bateriile de înaltă tensiune existente pe mașină, în curent alternativ și pune astfel în funcțiune motorul electric. Modulul PIM mai include și componente electronice, responsabile de partea de hardware și software, care au rolul de a controla viteza motorului și cuplul de ieșire al compresorului AC.

Invertorul de putere integrat include componente electronice și software care controlează puterea de ieșire a compresorului.

Multe modele de compresoare au doi conectori amplasați pe unitate. Conectorul mai mare este gândit pentru partea de înaltă tensiune, respectiv pentru conexiunea la bateria mașinii. Din motive de siguranță, atât conectorul, cât și firele conectate la baterie au culoarea portocaliu deschis, ceea ce indică o sursă de înaltă tensiune. Cel de-al doilea conector, mai mic, asigură comunicarea dintre compresor și unitatea de comandă a sistemului HVAC. Unitatea de comandă trimite semnale de intrare către modulul PIM , care le traduce și trimite comenzi directe către compresor prin intermediul semnalelor de tensiune, care controlează, la rândul lor, nivelul curentului electric transmis către motorul electric. Nivelul curentului electric influențează direct cuplul de ieșire al compresorului, iar frecvența semnalului controlează viteza motorului.

Avantaje

La baza designului compresoarelor electrice stau independența, fiabilitatea și eficiența energetică. Există câteva motive pentru care acestea sunt prezente pe multe vehicule electrice noi. Printre ele se numără:

• Capacitatea de a asigura o compresie stabilă, viteză și cuplu mare.
• Eficiența crescută – performanța excelentă care implică folosirea unui nivel mai scăzut de energie pentru acționarea compresorului. Posibilitatea de ajustare fină a puterii reduce consumul de energie și extinde durata de funcționare a bateriei mașinii. Punerea în funcțiune și controlarea vitezei compresorului de înaltă tensiune au loc ca urmare a reglării tensiunii de către modulul PIM.
• Nu este nevoie de supape de comandă sau senzori de viteză.
• Funcționarea fiabilă, independentă de sistemul de antrenare al motorului – compresorul poate funcționa chiar și dacă motorul electric al mașinii este oprit, iar mașina nu se mișcă. În afara capacității remarcabile de asigurare a fluxului de aer condiționat, designul compresorului permite folosirea acestuia și în folosul pompei de căldură, respectiv pentru generarea de căldură.
• Zgomotul redus, asigurarea unor viteze mai mari – din cauza faptului că per total există mai puține componente, mecanismele mecanice ale spiralei sunt mai simple.
• Dimensiunea redusă și compactă – datorită faptului că nu este necesară acționarea mecanică, este ușor ca acesta să fie amplasat în arhitectura autovehiculului.

Sunetele suspecte provenite de la compresorul în funcțiune pot indica anumite probleme cu alimentarea electrică care controlează compresorul.

Defecțiuni comune

La fel ca și în cazul celorlalte compresoare, compresoarele AC acționate de motoare electrice pot suferi defecțiuni, atunci când sistemul funcționează necorespunzător. Înainte de a da vina pe compresor și a-l considera cauza problemei, un technician profesionist trebuie, înainte de toate, să inspecteze sistemul cu atenție. De cele mai multe ori, compresorul se defectează din cauza altor probleme.

Electricitate

Funcționarea necorespunzătoare a compresorului poate avea legătură cu transmiterea haotică a semnalelor electrice către sau în modulul de comandă a componentelor electronice, printre altele. Anumite simptome pot indica probleme cum ar fi performanța slabă a sistemului, apariția unor zgomote neobișnuite sau funcționarea necorespunzătoare, cum ar fi în cazul în care mașina funcționează doar în anumite moduri sau nu pornește deloc.

Defecțiuni de natură fizică

Compresorul AC de înaltă tensiune se poate strica ușor și din cauza defecțiunilor de natură fizică, ce pot duce la defectarea iremediabilă a sistemului. De exemplu, fricțiunea excesivă a componentelor interne și apariția de zgomote pot indica faptul că lubrifierea compresorului este deficitară. Supraîncălzirea, prezența umidității în sistem sau etanșeizarea necorespunzătoare a sistemului de lubrifiere se numără și ele printre cauzele comune. Defectarea iremediabilă a componentelor interne ale compresorului, cum ar fi defectarea mecanismului cu spirală sau a întregului compresor, sunt consecințe normale ale unei sarcini excesive suportate de unitate. Lipsa sau degradarea lubrifiantului, starea lichidă a agentului frigorific sau stresul termic în exces pot duce la apariția unor astfel de defecțiuni. Menționăm faptul că prezența impurităților în sistem, supradozarea sau folosirea de substanțe neautorizate cum ar fi agentul de detectare UV sau agenții cu rol de oprire a scurgerilor pot distruge compresorul.

Mecanismul cu spirală se poate uza prematur extrem de ușor, respectiv se poate gripa, dacă compresorul suportă o sarcină prea mare sau este expus unor condiții dure.

Lubrifiere

La fel ca și în cazul compresoarelor tradiționale, rolul lubrifiantulului este critic pentru compresoarele electrice. Pe lângă lubrifierea componentelor mecanice și răcirea acestora, rolul lubrifiantului este și de izola componentele electrice. Agentul frigorific de joasă presiune răcește bobinele motorului, pe măsură ce se amestecă cu uleiul. Drept urmare, izolarea electrică dintre bobinele motorului compresorului și legătura la masă a mașinii este crucială. Uleiul trebuie să fie corespunzător în ceea ce privește rezistența de izolație. Folosiți doar acele tipuri de ulei care au un grad ridicat de rezistență și sunt recomandate de producătorul de mașini.

Folosirea tipului și cantității corecte de lubrifiant rămâne în continuare cea mai critică condiție fundamentală, necesară pentru a menține viabilitatea compresorului.

ATENȚIE! Anumite tipuri de lubrifiant nu trebuie să fie folosite niciodată, de ex. din cauza proprietăților de absorbție a umidității. Folosirea incorectă a uleiului/amestecarea uleiului va reduce proprietatea de izolare electrică, iar acest lucru va duce la defectarea sistemului de înaltă tensiune. Acest lucru poate cauza un scurtcircuit sau poate duce la apariția de erori în sistem, care vor opri compresorul sau chiar mașina.

Înlocuire

Înainte de a da vina pe compresor pentru defectarea sistemului, nu uitați că trebuie să îl diagnosticați până la cele mai mici detalii. În momentul în care decideți să îl înlocuiți, asigurați-vă că defecțiunea nu este cauzată de altă piesă, deoarece în caz contrar, noul compresor se va defecta și el. Asigurați-vă că ați purjat sistemul înainte de a monta noul compresor.

Nu uitați că doar personalul calificat și profesionist are voie să intervină la sistemul de înaltă tensiune. Doar tehnicienii cu școlarizări de specialitate și certificări trebuie să efectueze intervențiile. Vă rugăm să respectați regulile de siguranță și să folosiți instrumente și orice alte consumabile destinate sistemelor de înaltă tensiune ale autovehiculului. Pentru a afla mai multe despre sistemele termice ale vehiculelor electrice noi, vizitați portalul nostru dedicat experților la www.nissens.com/experts

ATENȚIE!

Lucrați cu precauție atunci când faceți identificarea defecțiunilor sau reparați sistemele de înaltă tensiune. Nu uitați că trebuie fiți calificat pentru servisarea acestor sisteme și să folosiți măsuri de siguranță cum ar fi mănușile electroizolante (clasa 0). Vă recomandăm să consultați instrucțiunile producătorului înainte de a inspecta sau repara sistemul.

Diagnosticare compresor de înaltă tensiune/AC

Procesul de diagnosticare al compresorului ar trebui să înceapă cu o inspecție de bază a sistemului pentru a afla dacă este funcțional.

Reguli de bază pentru identificarea defecțiunilor

Procesul ar trebui să includă:

• O verificare generală a performanței sistemului – alimentarea habitaclului cu aer rece sau cald și verificarea puterii de ieșire în diverse moduri de încălzire/răcire
• Verificarea presiunii statice pentru a afla dacă serpentina are suficient agent frigorific
• Verificarea presiunilor de lucru ale sistemului și astfel, a capacității de pompare a compresorului, dar și verificarea unor eventuale restricționări ale fluxului
• Inspectarea internă a sistemului pentru detectarea gradului de curățenie

Inspecția vizuală 

Nu săriți niciodată peste această parte esențială a procesului inițial de verificare a sistemului. În timpul acestui proces acordați atenție sporită:

Punctelor de îmbinare a componentelor serpentinei și posibilelor scurgeri – verificați existența reziduurilor de ulei și a murdăriei

Suprafeței condensatorului – verificați dacă este murdară, dacă nu există restricții ale debitului de aer și dacă nervurile sau tubulatura condensatorului nu sunt deteriorate.

Defecțiunile trebuie inspectate și reparate indiferent de natura lor, deoarece acestea pot duce la defectarea compresorului AC.

Verificați de asemenea compresorul AC. Asigurați-vă că nu există semne de supraîncălzire pe carcasă, cum ar fi suprafețe decolorate sau etichete arse. Verificați dacă este intactă conexiunea electrică.

Inspecția fonică

Odată ce ați accesat compresorul AC, fiți atenți la sunetele pe care le produce. În timpul funcționării, verificați dacă unitatea scoate zgomote suspecte. Zgomotele neobișnuite cum ar fi scrâșnitul sau zgomotele metalice pot avea legătură cu inspectarea necorespunzătoare a sistemului sau cu defectarea componentelor interne cum ar fi supapele mecanismului cu spirală.

OBD

Sistemul de diagnosticare la bord poate indica existența unor probleme cu compresorul, care au fost semnalate de unitatea de comandă a sistemului HVAC. Erorile înregistrate pot avea legătură cu compresorul AC și cu una din componentele sistemului care generează semnale de comandă, cum ar fi senzorii sau sistemul electronic de control.

Osciloscop și semnale de curent trifazat

Diagnoza compresorului de înaltă tensiune cu ajutorul unui osciloscop și al unui clește ampermetric de curent este o metodă ușoară de a identifica starea sistemului electric al majorității compresoarelor, dotate cu un modul PIM integrat. Nu este necesară desfacerea modulului, deoarece acesta este sigilat și nu trebuie să fie dezasamblat. Operatorul trebuie să aibă acces doar la cablurile de alimentare DC, de înaltă tensiune, de la acumulatorul mașinii, dar și de un osciloscop dotat cu clește ampermetric de curent. Procesul de diagnoză se bazează pe citirea formelor de semnal de la unul din cablurile de alimentare DC. Inspecția poate stabili starea de funcționare a compresorului și a sistemului de control al acestuia.

Este necesară folosirea unui osciloscop setat corespunzător, astfel încât să se poată testa viabilitatea sistemului electric al compresorului.

Accesați cu grijă unul din cablurile de înaltă tensiune și conectați clema de curent DC la acesta.

Folosind un osciloscop setat corespunzător, citiți semnalele furnizate cu ajutorul cleștelui.

Este ușor să se prindă cleștele ampermetric de curent pe unul din cablurile DC de înaltă tensiune.

Inspecția oferă o vizualizare clară a curentului trifazat, sub forma unei unde de semnal vizualizată pe ecran.

Înainte de cuplarea compresorului, curentul este de obicei la 0 amperi, ceea ce înseamnă că nu există pulsații. Se poate vedea o valoare de vârf la pornirea inițială a compresorului, respectiv puterea de pornire a compresorului, iar acest lucru indică faptul că intensitatea curentului aplicat este mult mai mare decât media. La scurt timp după aceea, intensitatea curentului este semnificativ mai mică și depinde de semnalul transmis de unitatea de comandă a sistemului AC către compresorul AC. Aici, imaginea cu unda stabilizată a curentului trifazat ajută la stabilirea stării sistemului electric al compresorului.

Captură a puterii de pornire pe undele de tensiune.

Atunci când amplitudinea și frecvența undei sunt constante și aproape identice în captura foto, motorul electric și sistemele de comandă ale compresorului sunt în stare bună.

Compresor perfect funcțional – formă constantă și identică a undelor de tensiune.

Orice creștere sau scădere semnificativă a amplitudinii undei poate indica o problemă gravă la invertorul de putere sau la unitatea de comandă a compresorului. Pe lângă intensitatea inconstantă a curentului, care poate fi văzută pe osciloscop, un compresor deteriorat ar scoate de asemenea zgomote neobișnuite, cauzate de echilibrul instabil al fazei electrice. Din moment ce compresorul AC electric are un sistem PIM integrat, compresorul AC va trebui să fie înlocuit integral, ca unitate.