Elektrické kompresory sú už nejaký čas na trhu a v súčasnosti poháňajú väčšinu systémov HVAC v hybridných a elektrických vozidlách. Použitie elektrických kompresorov má niekoľko výhod a zároveň disponujú niekoľkými špeciálnymi vlastnosťami, ktoré ich odlišujú od tradičných klíma kompresorov poháňaných klinovým remeňom. Tento prehľad vám pomôže lepšie porozumieť kompresorom HVAC, pokiaľ ide o základnú problematiku a ako ju môžete riešiť v moderných hybridných a elektrických autách so systémami tepelných čerpadiel.

Koncepcia a prevádzka

Kompresory HVAC sa líšia od tradičných jednotiek, stále sú však veľmi podobné v konštrukčných komponentoch. Elektrický kompresor efektívne cirkuluje chladivo v klíma okruhu alebo okruhu tepelného čerpadla, pričom je schopný prevádzky s vysokým krútiacim momentom.

Kompresory HVAC využívajú technológiu na báze špirál, kde je chladivo stláčané pomocou rotácie sady špirál. V porovnaní s tradičnými jednotkami poháňanými remeňom má konštrukcia menej dielov. Neexistujú žiadne piesty, žiadny mechanizmus kývnych dosiek alebo riadiace ventily, ktoré majú tradičné kompresory. Jediným ventilom v špirálovom systéme je relatívne jednoduchý kovový ventil na riadenie vstupu a výstupu chladiva v kompresore.

Stručne povedané, zariadenie má tri hlavné časti:

• šneková/špirálová zostava na stlačenie chladiva
• 3-fázový elektrický motor, ktorý otáča kompresnými prvkami v srdci systému. Bezkomutátorový elektromotor skladajúci sa z rotorového magnetu a statorovej cievky. Motor pracuje pri vysokonapäťových prúdoch nad 200V. Chladivo okruhu sa používa aj na tepelnú ochranu motorovej jednotky.
• integrovaný modul napájacieho invertora alebo PIM: na pohon a riadenie chodu motora elektrického kompresora. Prevádza jednosmerný prúd z vysokonapäťovej batérie vozidla na striedavý prúd, ktorý poháňa elektromotor. Modul PIM sa tiež skladá z hardvérovej a softvérovej časti elektroniky navrhnutej pre riadenie rýchlosti motora a výstupného krútiaceho momentu klímu kompresora.

Veľa modelov kompresorov je vybavených dvoma konektormi. Väčší konektor je pre vysokonapäťové pripojenie k akumulátoru vozidla. Zásuvka aj kabeláž k batérii sú z bezpečnostných dôvodov v oranžovej farbe, čo značí vysoké napätie. Druhá menšia zásuvka je na komunikáciu kompresora s riadiacou jednotkou HVAC systému. Riadiaca jednotka posiela vstupné signály do modulu PIM, ktorý ich transformuje a riadi kompresor prostredníctvom napäťových signálov resp. úroveň elektrického prúdu zasielaného do elektromotora. Úroveň elektrického prúdu riadi výstupný krútiaci moment kompresora. Frekvencia signálu riadi rýchlosť motora.

Výhody

Elektrické kompresory sú navrhnuté so zameraním na nezávislosť, spoľahlivosť a energetickú účinnosť. Existuje niekoľko dôvodov, prečo ich mnoho nových energetických vozidiel používa. Medzi ne patria:

• stabilná kompresia, vysoká rýchlosť a krútiaci moment.
• zvýšená účinnosť — vynikajúci výkon s nižšou energiou potrebnou na prevádzku kompresora. Jemne vyladená regulácia výkonu znižuje spotrebu energie a predlžuje životnosť batérie vozidla. Prevádzka a riadenie otáčok vysokonapäťového kompresora prebieha prostredníctvom riadenia prúdu, ktorý je riadený PIM.
• nie sú potrebné žiadne riadiace ventily ani snímače rýchlosti.
• spoľahlivá prevádzka nezávislá od pohonu vozidla — kompresor môže bežať, aj keď je elektromotor vozidla vypnutý a vozidlo sa nepohybuje. Okrem využitia pre klimatizáciu umožňuje konštrukcia kompresora taktiež použitie pre tepelné čerpadlo a výrobu tepla.
• tichšie a umožňujúce vyššiu rýchlosť – vďaka celkovo menšiemu počtu prvkov sú špirálové mechanizmy jednoduchšie.
• malé a kompaktné rozmery – nie je potrebný motorový pohon, čo uľahčuje jeho umiestnenie v usporiadaní vozidla.

Bežné zlyhania

Rovnako ako u akéhokoľvek iného kompresora môžu klíma elektrokompresory mať podobné poruchy z dôvodu zlyhania systému. Hlavnú príčinu v kompresore musí potvrdiť vyškolený technik a zroveň vždy dôkladne skontrolovať systém, pretože k väčšine porúch kompresora dochádza z iných príčin.

Elektrina

Nepravidelná prevádzka kompresora môže byť okrem iného spojená s nepredvídateľnými elektrickými signálmi do alebo vo vnútri elektronického riadiaceho modulu. Problémy systému môžu naznačovať rôzne symptómy – neobvyklý hluk alebo nepravidelný chod alebo keď vozidlo funguje iba v niektorých režimoch alebo nefunguje vôbec.

Mechanické poškodenie

Vysokonapäťový klíma kompresor môže byť ľahko mechanicky poškodený, čo môže spôsobiť ďalšie vážne systémové poruchy. Napríklad nadmerné trenie vo vnútorných častiach a hlučnosť môžu naznačovať zhoršené mazanie kompresora. Častými príčinami sú aj prehrievanie, vlhkosť v okruhu alebo separácia oleja. Častým dôsledkom nadmerného zaťaženia jednotky sú vážne poruchy vnútorných častí kompresora – porucha špirálového mechanizmu alebo celého kompresora. Niektoré z týchto vád môže spôsobiť nedostatok alebo degradácia maziva, stav chladiva alebo nadmerné tepelné namáhanie. Uvedomte si, že nečistoty v okruhu, predávkovanie alebo použitie nepovolených látok (UV farbivá alebo látky zastavujúce netesnosti) môžu kompresor zničiť.

Mazanie

Podobne ako pri tradičných kompresoroch je aj pre elektrické kompresory olej veľmi dôležitý. Okrem mazania a chladenia mechanických častí izoluje olej elektrické súčasti. Nízkotlakové chladivo ochladzuje vinutie vysokonapäťového motora, keď sa mieša s olejom. Preto je izolácia medzi vinutím motora kompresora a kostrou podvozku vozidla zásadná. Olej musí mať zodpovedajúci izolačný odpor. Používajte iba špecifické typy olejov s vysokou rezistenciou a predpísaných výrobcom automobilu.

VAROVANIE! Niektoré typy mazív sa nikdy nesmú používať napríklad kvôli ich vlastnostiam absorbovať vlhkosť. Nesprávna aplikácia/miešanie oleja zníži elektrickú izoláciu a spôsobí poruchu vysokonapäťového systému. To môže spôsobiť skrat alebo vyvolať chyby systému, ktoré potom vypnú kompresor alebo samotné vozidlo.

Výmena

Majte na pamäti, že kým budete meniť kompresor ako zdroj zlyhania systému, tak poruchu najprv diagnostikujte. Uistite sa, že závadu nespôsobuje žiadna iná súčasť, aby ste zabránili opätovnému zlyhaniu nového kompresora. Pred montážou nového kompresora sa uistite, že systém bol prepláchnutý.

Pamätajte, že výmenu VN systému by mal vykonávať iba odborný a kvalifikovaný personál, ktorý má zodpovedajúcu certifikáciu a školenia. Dodržujte prosím bezpečnostné pravidlá a používajte náradie a ďalší spotrebný materiál určený pre vozidlo.

Pri odstraňovaní porúch alebo opravách vysokonapäťových systémov buďte opatrní. Majte na pamäti, že musíte byť vyškolení v údržbe týchto systémov a používať bezpečnostné opatrenia ako sú rukavice (Trieda 0). Dôrazne odporúčame, aby ste si pred kontrolou alebo opravou systému preštudovali servisné informácie OE.

Ako diagnostikovať elektro klímukompresor

Proces diagnostiky kompresora by mal začať základnou kontrolou systému, na zistenie prevádzkyschopnosti okruhu.

Základné odstraňovanie problémov

Proces by mal zahŕňať:

• Celková kontrola výkonu systému – prívod studeného alebo teplého vzduchu do kabíny a výstup v rôznych režimoch vykurovania/chladenia
• Kontrola statického tlaku na zistenie, či je v okruhu dostatok chladiva
• Pracovné tlaky systému kontrolujúce výkon kompresora a prípadné obmedzenia prietoku
• Kontrola čistoty vnútorného systému

Vizuálna kontrola

Nikdy nevynechávajte túto zásadnú časť úvodnej kontroly systému. Venujte zvláštnu pozornosť:

Všetkým spojením a ich možným netesnostiam. – Dávajte pozor na zvyšky oleja a prichytené nečistoty.

Povrch kondenzátora – pozrite sa, či nie je špinavý, nemá obmedzenie prúdenia vzduchu resp. nemá poškodené lamely alebo rúrky.

Akékoľvek poruchy musia byť skontrolované a opravené, pretože môžu spôsobiť zlyhanie klímu kompresora.

Skontrolujte aj samotný kompresor. Uistite sa, že obal nevykazuje známky prehriatia – vyblednutý povrch alebo spálené štítky. Skontrolujte, či je elektrické spojenie a izolácia neporušená

Zvuková kontrola

Počúvajte zvuk kompresora pri spustení. Pri prevádzke skontrolujte, či jednotka nevydáva nejaké podozrivé zvuky. Neobvyklé zvuky – brúsenie alebo drnčenie môžu súvisieť s poškodením vnútorných prvkov napr. ako sú ventily špirálového mechanizmu.

OBD

Palubná diagnostika dokáže presne určiť možné problémy s kompresorom registrovanou riadiacou jednotkou systému HVAC. Poruchy sa môžu týkať klímy kompresora alebo jedného z prvkov systému generujúcich riadiace signály – senzory alebo výkonová elektronika.

Osciloskop a signály trojfázového prúdu

Elektrická diagnostika vysokonapäťového kompresora pomocou osciloskopu a prúdových svoriek je jednou z metód diagnostiky elektrického stavu väčšiny kompresorov s integrovaným modulom PIM. Modul netreba otvárať, pretože je zapečatený a nikdy by sa nemal rozoberať. Obsluha potrebuje iba prístup k vysokonapäťovým jednosmerným vodičom z akumulátora vozidla a vhodnému osciloskopu s prúdovou svorkou. Diagnostika je založená na získavaní priebehov prúdu z jedného z jednosmerných vodičov. Kontrola môže určiť prevádzkový stav kompresora a jeho hnacieho systému.

Opatrne získajte prístup k jednému z VN vedení a pripojte k nemu jednosmernú prúdovú svorku.

So správne nastaveným osciloskopom odčítajte signály poskytované cez svorku.

Inšpekcia poskytuje dobrý pohľad na 3-fázový prúd ako druh pulsačnej vlny videnej na záchyte.

Pred zapnutím kompresora je prúd obvykle nula ampér, takže nedochádza k žiadnemu zvlneniu. Pri počiatočnom spustení kompresora je možné pozorovať maximálnu vlnu, ktorá indikuje oveľa vyšší ako priemerný prúd aplikovaný ako nábehový režim kompresora. Krátko potom je prúd výrazne nižší a závisí od výstupu prikázaného klímu kompresora riadením okruhu. Tu stabilizovaný obraz vlny 3-fázového prúdu pomáha určiť stav elektrického tvaru kompresora.

Keď sú výška a frekvencia vlny konzistentné a takmer identické po celú dobu snímania, tak elektromotor kompresora a ovládacie prvky sú v dobrom stave.

Akékoľvek významné zvýšenie alebo zníženie amplitúdy vlny môže znamenať vážny problém s modulom výkonového invertora alebo pohonom kompresora. Spolu s nepravidelnosťou prúdu pozorovanou na osciloskope môže chybný prevádzkový kompresor taktiež vykazovať niektoré neobvyklé zvuky spôsobené elektrickou fázovou nerovnováhou. Pretože elektrický klímakompresor má integrovaný PIM, znamenalo by to, že klíma kompresor by mal byť vymenený ako celá jednotka.