Як працює кондиціонер в електромобілях та гібридах

Система клімату в електромобілі – це система, призначена для створення та підтримки комфортної температури та вологості всередині салону. Вона забезпечує оптимальні умови для водія та пасажирів, незалежно від погодних умов за вікном.

Основні компоненти системи клімату

Кондиціонер складається з компресора, конденсатора, випарника і механізму, що дроселює. Компресор – це «серце» системи кондиціювання. Він стискає холодоагент, перетворюючи його з газу на рідину, що дозволяє підвищити його температуру та тиск. Конденсатор розсіює тепло від холодоагенту, який стає рідким під час конденсації. Конденсатор зазвичай розташований перед радіатором і отримує потік повітря, щоб охолодити холодоагент. Випарник встановлений усередині салону автомобіля. Тут холодоагент випаровується, поглинаючи тепло з повітря і тим самим охолоджуючи його. Дроселюючий механізм знижує тиск холодоагенту, що дозволяє йому випаровуватися у випарнику, поглинаючи тепло з повітря.

В електромобілях часто використовують PTC-нагрівачі або теплові насоси для обігріву салону. Ці пристрої забезпечують теплову енергію для підтримки комфортної температури усередині автомобіля.

Вентилятор забезпечує циркуляцію повітря усередині салону. Він допомагає розподіляти охолоджене або підігріте повітря по всьому салону автомобіля.

Фільтр очищає повітря від пилу, бруду та алергенів, покращуючи якість повітря всередині автомобіля.

Датчики температури та вологості відстежують поточні умови в салоні та налаштовують роботу кліматичної системи для досягнення бажаного комфорту.

Як працює система клімату?

Охолодження повітря
Компресор стискає холодоагент і відправляє його в конденсатор. У конденсаторі холодоагент віддає тепло і перетворюється на рідину. Рідкий холодоагент проходить через механізм, що дроселює, де його тиск різко падає. У випарнику холодоагент випаровується, поглинаючи тепло з повітря в салоні, що охолоджує повітря. Охолоджене повітря розподіляється по салону за допомогою вентилятора.

Обігрів повітря
В електромобілях використовується PTC-нагрівач, який швидко нагрівається та передає тепло повітрю в салоні. У системах з тепловим насосом тепло витягається із зовнішнього середовища та передається в салон.

Відмінності між кондиціонером та клімат-контролем
Кондиціонер та клімат-контроль – це два різні типи систем, які часто плутають.

Основна функція кондиціонера – охолодження повітря в салоні. Кондиціонер – це відносно проста система, яка потребує базового налаштування та керування з боку водія. Він здатний знижувати температуру та видаляти надмірну вологість. У традиційних системах кондиціонування користувачі можуть вручну налаштовувати температуру та швидкість потоку повітря. Не завжди означає автоматичне коригування підтримки заданих умов.

Клімат-контроль – це більш просунута система, яка забезпечує не тільки охолодження, а й обігрів, а також регулює вологість та якість повітря. Вона може підтримувати різні температури у різних зонах салону (наприклад, для водія та пасажира). Клімат-контроль більш складний, включає численні датчики і контролери, і вимагає більш тонкого налаштування для досягнення комфортних умов. Клімат-контроль зазвичай включає автоматичне керування, яке підтримує задані параметри без необхідності постійного налаштування користувачем. Це досягається за допомогою сенсорів, які відстежують поточні умови та автоматично коригують роботу системи.

Види клімат-контролю

Клімат-контроль може бути однозонним, двозонним, тризонним чи чотиризонним. Однозонний клімат-контроль керує температурою у всьому салоні, забезпечуючи однорідні умови. Двохзонний клімат-контроль дозволяє встановлювати різні температури для водія та переднього пасажира, що зручно для індивідуального комфорту. Тризонний клімат-контроль додає додаткову зону пасажирів другого ряду, дозволяючи їм самостійно регулювати температуру. Чотиризонний клімат-контроль включає дві зони спереду і дві зони ззаду, що забезпечує максимальний комфорт для всіх пасажирів.

Особливості роботи кондиціонера в електромобілях та гібридах
В електромобілях часто використовуються термісторні нагрівники PTC (Positive Temperature Coefficient) для обігріву салону. Ці пристрої працюють за принципом нагріву, що саморегулюється. Термістор PTC – це напівпровідниковий елемент, який змінює свій опір залежно від температури. Коли температура перевищує певний поріг, опір термістора значно зростає, що обмежує потік струму і цим регулює теплову віддачу. Це дозволяє ефективно обігрівати салон без ризику перегріву.

PTC-термістори швидко досягають потрібної температури, забезпечуючи комфорт. Такі системи споживають менше енергії, ніж традиційні електричні обігрівачі. У електромобілях та гібридах, таких як Lixiang та Zeekr, термісторні нагрівачі PTC використовуються для забезпечення ефективного обігріву в холодну пору року, підтримуючи комфортні умови без значного зниження запасу ходу.

Тепловий насос – це ще одна найпоширеніша система опалення в електромобілях. Його принцип роботи схожий на кондиціонер, але він працює у зворотному напрямку. Тепловий насос витягує тепло із зовнішнього середовища та передає його в салон автомобіля.

Цей процес включає такі етапи:

• Компресія: Газоподібний холодоагент з низьким тиском та температурою стискається в компресорі, що збільшує його температуру та тиск.
• Конденсація: Теплий холодоагент проходить через внутрішній теплообмінник, де він передає тепло в салон автомобіля та конденсується у рідину.
• Дроселювання: Рідкий холодоагент проходить через механізм, що дроселює, який знижує його тиск.
• Випаровування: Охолоджений холодоагент випаровується у зовнішньому теплообміннику, забираючи тепло з навколишнього середовища.

Тепловий насос допомагає ефективно керувати температурою в салоні, забезпечуючи як обігрів, так і охолодження та знижує споживання енергії в порівнянні з традиційними системами опалення та охолодження.

Як кондиціонер впливає запас ходу електромобіля

Багато власників електромобілів побоюються, що використання кондиціонера суттєво скоротить запас ходу. Однак дослідження показують, що вплив кондиціонера на пробіг не такий великий, як вважалося раніше.

Наприклад, у дослідженні ADAC для Tesla Model Y було виявлено, що робота кондиціонера протягом восьми годин за умов +35°C зменшила запас ходу лише на 8 км. Це показує, що сучасна система кондиціювання в електромобілях працює досить ефективно, щоб мінімізувати вплив на запас ходу електрокара .

У Tesla Model S, за даними компанії, за температури +35°C кондиціонер може скоротити пробіг лише на 1%. Це свідчить про високу ефективність систем кондиціювання у сучасних електромобілях.

Однак взимку обігрів салону може більш помітно впливати на пробіг на одній зарядці. Холодні температури знижують ефективність акумуляторів, а робота обігрівача споживає додаткову енергію. Дослідження показують, що в умовах низьких температур, наприклад, -6°C, використання обігрівача може знизити запас ходу на 20-41%. Наприклад, у BMW i3 втрата запасу ходу може становити до 26% при екстремальних морозах. Однак нові моделі показують меншу втрату запасу ходу навіть у холодну погоду.

Обслуговування системи кондиціювання

Для забезпечення безперебійної роботи кондиціонера електромобілі важливо проводити регулярну перевірку системи. Це включає перевірку рівня холодоагенту, стану компресора і роботи системи управління.

Фільтри, що очищають повітря в салоні, повинні замінюватися кожні 12-15 місяців. Вони відіграють важливу роль у підтримці чистоти повітря та запобіганні накопиченню пилу та алергенів.

Стан акумулятора також впливає на роботу системи кондиціювання. Низька напруга батареї може вплинути на ефективність роботи кондиціонера та обігрівача.

Кондиціонер та система опалення в електромобілях та гібридах відіграють ключову роль у забезпеченні комфортного водіння. Сучасні технології, такі як термісторні нагрівачі PTC та теплові насоси, допомагають ефективно керувати температурою в салоні без значних втрат енергії. Незважаючи на те, що використання кондиціонера та обігрівача може впливати на запас ходу, сучасні системи та регулярне обслуговування допомагають мінімізувати цей ефект.