O KLIMATYZACJI W HYBRYDACH

Posted by: ASM in Slider, Warsztat 15 maja 2019

Hybryda to pojazd napędzany silnikiem spalinowym i elektrycznym. Ten drugi wspomaga, a czasem chwilowo zastępuje silnik spalinowy. Silnik elektryczny ułatwia ruszanie, przyśpieszanie, a w czasie hamowania zamienia traconą energię ruchu w magazynowaną w akumulatorze trakcyjnym energię elektryczną.

Dzięki silnikowi elektrycznemu i przekładni łączącej oba silniki silnik spalinowy może pracować w najkorzystniejszych pod względem oszczędności paliwa i emisji toksycznych składników spalin warunkach. Hybryda, przy zachowaniu typowych parametrów jazdy i zasięgu, pozwala zaoszczędzić do 40% paliwa w porównaniu z odpowiednikiem napędzanym tylko silnikiem spalinowym. Pojazdy hybrydowe stanowią pomost między obecnie używanymi samochodami z silnikami spalinowymi a przyszłością motoryzacji gdzie prawdopodobnie stosowany będzie całkowicie elektryczny napęd lub wykorzystywane będą odnawialne źródła energii. Dziś samochody elektryczne przegrywają z benzynowymi odpowiednikami zasięgiem i czasem potrzebnym na odnowienie zapasu paliwa. W dodatku samochody elektryczne wymagają specjalnej powszechnej infrastruktury, której na razie nie ma. Nad pojazdami na odnawialne źródła energii innej niż elektryczna prowadzone są prace teoretyczne, a pojawiające się przykłady to tylko techniczne ciekawostki. Ważnym elementem pojazdu hybrydowego jest akumulator ciągle i naprzemiennie rozładowywany i ładowany, a przepływ dużych prądów powoduje jego szybkie nagrzewanie się. Wzrost temperatury jest głównym problemem przy tym źródle energii.

Akumulatory trakcyjne zachowują swą sprawność i funkcjonalność, gdy ich temperatura mieści się w granicach 0 do 55 st. C. Powyżej 55 st. C akumulator traci możliwość szybkiego przyjmowania energii i nie jest w stanie całkowicie się naładować. Poniżej 0 st. C znacząco spada jego pojemność. W celu utrzymania temperatury na właściwym poziomie w pojazdach hybrydowych wykorzystuje się rozbudowane układy klimatyzacji.

Najbardziej rozbudowany i skomplikowany system termiczny znajduje się w hybrydach typu plug-in. Hybrydy tego typu są już samochodami częściowo elektrycznymi, zapewniającymi poruszanie się bez emisji toksyn na dystansie kilkudziesięciu kilometrów. W rozwiązaniu tym akumulator trakcyjny jest doładowywany gdy pojazd zwalnia (hamowanie silnikiem w tradycyjnym samochodzie) lub hamuje, ale może być też ładowany z zewnętrznej stacji.
Akumulator ma własny, rozbudowany system zarządzania temperaturą dzięki płycie chłodząco-grzewczej włączonej we własny układ chłodniczy z chłodnicą i pompą płynu. W szereg z płytą podłączony jest ogrzewacz, którego zadaniem jest podgrzewanie płynu krążącego w układzie stabilizacji temperatury akumulatora np. zimą. Zależnie od potrzeby, płyn może być szybko schłodzony przez układ klimatyzacji pojazdu. Sprężarka układu klimatyzacji ma niezależny wewnętrzny napęd elektryczny. Elektrycznie napędzana jest także pompa płynu. Niezależny, elektryczny, napęd obu pomp pozwala na automatyczne sterowanie układem w celu schłodzenia akumulatora po zakończeniu jazdy lub podgrzania go przed jej rozpoczęciem.

Zastosowanie układu stabilizacji temperatury z własnym obiegiem płynu pozwala utrzymać stałą i optymalna ciepłotę akumulatora w każdych warunkach jego pracy.

Schemat poniżej (Rys. 1.) przedstawia system termiczny hybrydy typu plug-in.

Rys. 1. Schemat rozwiązania układu kontroli temperatury akumulatora trakcyjnego w hybrydzie typu plug-in: 1. Skraplacz klimatyzacji, 2. Parownik standardowy, 3. płyta chłodząco-grzewcza, 4. akumulator trakcyjny, 5. sprężarka, 6. specjalny parownik do chłodzenia płynu układu stabilizacji temperatury akumulatora trakcyjnego, 7. ogrzewacz elektryczny płynu układu stabilizacji temperatury akumulatora trakcyjnego, 8. elektryczna pompa płynu układu stabilizacji temperatury akumulatora trakcyjnego, 9. zawór kierujący płyn do specjalnego parownika, 10. chłodnica płynu układu stabilizacji temperatury akumulatora trakcyjnego. Linie czerwone i niebieskie – obieg klimatyzacji, linie zielone – obieg układu stabilizacji temperatury akumulatora trakcyjnego

Jak widać ze schematu „dorosła” hybryda to zbiór skomplikowanych i wyrafinowach rozwiązań technicznych. Pojazdów takich przybywa, a ich serwis staje się koniecznością. Jak zatem powinien zachować się mechanik podejmujący się obsługi tego typu pojazdu.
Po pierwsze wszystkie procedury obsługowe muszą być przeprowadzane zgodnie z wymaganiami producenta hybrydy, żadnych czynności nie można robić na skróty ani ich pomijać. Konsekwencje mogą być bardzo kosztowne.

Po drugie należy korzystać ze specjalistycznych narzędzi określonych przez producenta. Bez nich wielu czynności nie da się poprawnie wykonać. Po trzecie należy zadbać o odpowiednie uprawnienia i szkolenia. Hybrydy korzystają z wysokonapięciowego akumulatora trakcyjnego co wymusza posiadanie uprawnień na pracę z takimi systemami. Obsługa klimatyzacji, (jest to bardzo ważny układ dla sprawnego działania akumulatora trakcyjnego) z racji obowiązywania Ustawy z dnia 15 maja 2015 r. wymaga posiadania Zaświadczenia o Odbytym Szkoleniu. Konieczna jest też specjalistyczna widza. Obsługa klimatyzacji w hybrydach wymaga zmiany „rynkowego” podejścia do tych czynności.

Rys. 2. Widok wewnętrznego silnika elektrycznego napędzającego sprężarkę klimatyzacji samochodu hybrydowego.

Decydując się na obsługę takich pojazdów musimy zadbać o właściwy sprzęt – maszyna obsługowa pozwalająca na bezpieczna obsługę klimatyzacji w hybrydzie lub oddzielne urządzenie przeznaczone tylko dla takich pojazdów. Kolejny problem to zachowanie absolutnej czystości czynnika chłodniczego i oleju przeznaczonego do smarowania sprężarki. Hybrydy mają sprężarki napędzane umieszczonym wewnątrz silnikiem elektrycznym zasilanym z akumulatora trakcyjnego.

Olej stosowany do ich smarowania to olej specjalny nieprzewodzący prądu. Tego oleju nie można zanieczyścić ani zmieszać z olejem standardowym. W układach klimatyzacji hybryd nie stosuje się także barwników służących w układach standardowych do wykrywania nieszczelności. Barwniki te też nie mogą zanieczyścić układu hybrydowego. Układ podawania oleju do układu klimatyzacji musi być wolny od takich zanieczyszczeń. Przy naprawach układów klimatyzacji hybryd należy wybierać części oryginalne lub producentów specjalizujących się w wytwarzaniu takich zespołów. Jednym z oferentów części do systemów termicznych pojazdów hybrydowych jest firma Behr Hella Service. W jej ofercie znajdują się sprężarki z wewnętrznym silnikiem elektrycznym, specjalne parowniki do systemów stabilizacji temperatury akumulatora trakcyjnego, parowniki płytowe oraz oleje do sprężarek z wewnętrznym silnikiem elektrycznym przystosowane do czynnika R134a i R1234yf.