今年早些时候，我在一个关于重型和越野应用的电动制冷剂压缩机选择和集成的会议上发言，对这个话题的热情程度印象深刻。显然，在越野领域，特别是建筑、农业和采矿(CAM)设备对电动汽车的需求很大。
不断变化的法规正促使许多人接受电动汽车和混合动力汽车。例如，欧洲的一些政府正朝着完全禁止柴油发动机的方向发展——在某些情况下最快将在2025年实现——这意味着建筑设备必须不使用柴油。推动电动汽车发展的不仅仅是监管机构。由于这些车辆表现出更高的效率、舒适度和更低的运营总成本，最大的私营制造商正在引进电动轮式装载机、推土机、挖掘机等。尽管电动汽车只占目前销售的建筑、农业和采矿车辆的15%，IDTechEx预计到2029年，这一比例将超过50%．
许多相同的组件用于电动汽车，除了需要电动压缩机。事实上，即使是非电动汽车也使用辅助动力装置和电动压缩机作为备用热源和空调，而不是空转柴油发动机。随着电动压缩机需求的增长，我发现很多人得出结论，他们需要一个电动压缩机，但不知道如何选择正确的。在选择和集成电动压缩机时，需要考虑很多因素，例如必要的性能、排量和电压。
压缩机分级
在考虑电动压缩机的特性时，压缩机的性能和尺寸是一个很好的开始。首先要说明的是，电动压缩机和皮带驱动压缩机的排量是无法比较的。
有助于构建问题框架的特征包括:
操作速度
皮带驱动固定活塞
- 发动机转速比(视驾驶情况而定)
- 怠速≈1000转/分
- 巡航≈2500转/分
电动滚动
- 由车辆控制系统选择(与驾驶状况无关)
- 空闲:1000 ~ 5000+ rpm
- 巡航:1000 - 5000 + rpm
容积效率(有效排量%)
皮带驱动固定活塞
- 1000rpm≈75%*
- 2500rpm≈65%*
- 5000 RPM≈45%*
电动滚动
- 1000rpm≈86%*
- 2500 RPM≈87%*
- 5000rpm≈89%*
每cc压缩机排量怠速时的性能
皮带驱动固定活塞
- 100% (1000 rpm)
电动滚动
- 115 ~ 590% (1000 ~ 5000 rpm)
*这些数字只是供讨论的趋势。操作条件对实际性能有很大影响。
滚动设计使骑行更加平稳和安静。它具有更高的效率和性能系数(COP)，而不会牺牲性能，这意味着更少的能源消耗和更长的电池工作时间或行驶里程。
皮带驱动和电动压缩机的冷却行为不同。由于电动压气机的速度与发动机转速无关，它可以在任何发动机转速下提供最大性能，这与皮带驱动的压气机不同。容量可以控制以满足冷却需求，在保持能源效率的同时提供最佳的舒适性。这种设计使压缩机和交流系统即使在发动机不运行时也能正常工作，节省燃料，减少排放，并为操作人员提供舒适。
工作电压
压缩机的工作电压是影响性能的另一个关键因素。电压越高，压缩机可用的功率就越大，性能也就越好。对于给定的冷却负荷，压缩机中的电流是运行所需的电力除以运行电压。电压降低时，电流增大。电流是压缩机成本的限制因素，因为电流增加一倍，防止过热所需的电线和电子设备的尺寸就会增加四倍。随着电压的上升，电流可以下降，这允许增加你的卷轴的位移。在低电压下运行大位移涡旋会导致非常大的电流，根据电子设计，这是根本不实际或不可行的。
常见的标称电压结构包括:
- 24-48V: 48V是避免高压电气安全的实用极限要求(峰值电压<60V)。
- 300V:汽车常用系统电压;能否利用规模经济
- 600V:更高的功率和更快的充电速度，适用于重型和中型负荷。到目前为止，它是低规模的，但越来越多的人接受
虽然在技术上可以制造12V压缩机，但它的性能会非常低，因为与大多数电气负载相比，空调需要大量的电力。提升到24V极大地提高了实际功率限制，从而提高了系统性能。
在选择合适的电动压缩机时应考虑的电气系统限制概述。
T / CCI制造业
对于电动汽车来说，可能需要高达400V或800V的电压来为动力系统提供动力，用户希望压缩机在相同的电压下运行，以降低系统总成本。这很方便，因为更高的电压有利于驱动更大的压缩机，而具有更高电压的车辆往往需要更多的电池和机舱冷却。
我们预计在未来5年内，电压将不断增加。如今，相关数字五花八门，但标准化电压和通用压缩机的要求应该开始出现。从制造和设计方面来看，该行业将变得更加清晰，一旦实现这一点，我们预计将集中精力，并在技术方面取得重大进展。
制冷剂系统集成
制冷剂系统集成是影响性能的另一个关键因素。关键考虑因素包括制冷剂系统设计、运行条件和峰值冷却负荷。制冷剂系统可用于机舱冷却、电池冷却和电力电子设备(电力驱动单元)冷却。尽管这些系统都需要冷却，但峰值负荷通常不会同时出现。此外，冷负荷不能简单地加在一起，因为各种热负荷的工作温度(因此制冷剂的温度、压力和密度)是不相同的。由于压缩机的性能在很大程度上取决于压缩机进口制冷剂的密度，因此必须计算出压缩机的实际运行条件，以适当地调整压缩机的尺寸。热泵运行是另一个需要考虑的关键因素。热泵运行条件可以产生非常低的制冷剂压力和密度，大大降低性能。余热回收和补充加热提高了性能，但增加了系统的复杂性。
结论
排放和电气化是影响全球所有地区的两大全球趋势，因此向混合动力和电动汽车的转变只会越来越多。随着这一转变，附属部件——尤其是压缩机——需要支持新的动力系统。随着越来越多的行业采用电动机，电动压缩机所需的技术越来越好，价格也越来越便宜。
创新的电动设计使压缩机和空调即使在发动机不运行时也能正常工作，节省燃料并为操作人员提供舒适。对于全电动汽车来说，电动压缩机需要保证机舱的舒适性，并防止电动动力系统过热。通过使用变速涡旋压缩机，制冷剂系统容量可以匹配车辆冷却需求，最大限度地提高系统效率，从而最大限度地提高电池运行时间。
尽管许多人对满足他们对传统压缩机的需求充满信心，但我发现客户对电动压缩机的规格有很多疑问。那些了解他们的需求和对压缩机的影响的人将准备好迎接变化。
Erik Huyghe是T/CCI制造高级工程总监。
T / CCI制造业
Erik Huyghe是T/公司高级工程总监CCI制造，世界领先的压缩机技术，包括电动，往复式，斜盘，摆动板和可变压缩机设计。
