يمثل الانتقال من محرك الاحتراق الداخلي (ICE) إلى مجموعة نقل الحركة الكهربائية إعادة تصميم أساسية للسيارة. ويمتد هذا التطور إلى ما هو أبعد من نظام نقل الحركة ليشمل المكونات الإضافية، أحدها هو ضاغط هواء السيارة. يعد هذا المكون ضروريًا للتحكم في مناخ المقصورة والوظائف الهوائية الأخرى. تتطلب النماذج التشغيلية للمركبات الكهربائية ومركبات ICE اختلافات كبيرة في تصميم وتشغيل وتكامل ضاغط الهواء للمركبة.

الاختلاف الوظيفي الأساسي

في جوهرها، تظل وظيفة ضاغط هواء السيارة - لضغط غاز التبريد أو الهواء - ثابتة. ومع ذلك، فإن دوره ضمن الأنظمة الأوسع للمركبة يختلف بشكل كبير بناءً على نوع مجموعة نقل الحركة.

مصدر الطاقة وآلية القيادة

• ضاغط هواء للمركبة ICE:

  • المحرك الميكانيكي: يتم تثبيت الضاغط فعليًا بالمحرك ويتم تشغيله بواسطة حزام أفعواني. ويقترن عملها مباشرة بسرعة المحرك.

  • اعتماد المحرك: يتم تعشيق قابض الضاغط وفصله عند الطلب، ولكن عندما يكون نشطًا، تتناسب سرعة دورانه وسحب الطاقة مع عدد دورات المحرك في الدقيقة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى عدم الكفاءة، خاصة عند السرعات الخاملة أو المنخفضة.

• ضاغط هواء للمركبة EV:

  • المحرك الكهربائي: الضاغط عبارة عن مكون مستقل عالي الجهد يتم تشغيله مباشرة بواسطة بطارية الجر الخاصة بالمركبة.

  • استقلال النظام: يعمل كوحدة مستقلة بمحرك كهربائي خاص به. يتم التحكم في سرعته إلكترونيًا، بشكل مستقل عن أي محرك ميكانيكي، مما يسمح بتعديل دقيق.

التأثير على الكفاءة واستهلاك الطاقة

• ضاغط هواء للمركبة ICE:

  • يساهم في فقدان المحرك الطفيلي. عند تعشيقه، فإنه يضع حملاً ميكانيكيًا مباشرًا على المحرك، مما يزيد من استهلاك الوقود. يختلف هذا الحمل حسب طلب الضاغط وسرعة المحرك.

  • تكون كفاءة النظام بشكل عام أقل بسبب خسائر تحويل الطاقة (كيميائية -> حرارية -> ميكانيكية -> هوائية/تبريد).

• ضاغط هواء للمركبة EV:

  • يتم سحب استهلاكها للطاقة مباشرة من البطارية، مما يؤثر بشكل مباشر على نطاق قيادة السيارة.

  • وتكون الكفاءة أعلى في سلسلة تحويل الطاقة (كيميائية -> كهربائية -> ميكانيكية -> هوائية/تبريد). علاوة على ذلك، فإن قدرتها على العمل بسرعات مثالية بغض النظر عن سرعة السيارة تقلل من الطاقة المهدرة.

أنظمة التصميم والتكامل والتحكم

• ضاغط هواء للمركبة ICE:

  • التعبئة والتغليف: مصممة لتحمل درجات الحرارة المرتفعة والاهتزازات الصادرة عن المحرك. موقعه مقيد بالحاجة إلى توجيه الحزام.

  • التحكم: يستخدم عادةً نظام تعشيق القابض الدوري للحفاظ على درجة حرارة المقصورة، مما قد يؤدي إلى تقلبات في درجة الحرارة.

• ضاغط هواء للمركبة EV:

  • التغليف: يمكن وضعه بشكل أكثر مرونة، وغالبًا ما يتم دمجه مع إلكترونيات الطاقة الأخرى لتحسين التبريد. وهي مصممة لبيئة صوتية أكثر هدوءًا.

  • التحكم: يتميز بالتحكم الإلكتروني المتطور. العديد منها عبارة عن ضواغط متغيرة السرعة أو من النوع اللولبي يمكن تشغيلها بشكل مستمر بسرعات مختلفة للتحكم في درجة الحرارة بشكل أكثر دقة وكفاءة أعلى، خاصة في تكوينات المضخات الحرارية.

الإدارة الحرارية والأدوار الإضافية

• ضاغط هواء للمركبة ICE:

  • ويتمثل دورها الأساسي بشكل حصري تقريبًا في توفير الراحة للمقصورة (مكيف الهواء)، وفي بعض الحالات، التعليق الهوائي.

  • غالبًا ما يتم استخدام الحرارة المهدرة من المحرك لتدفئة المقصورة.

• ضاغط هواء للمركبة EV:

  • إنه جزء مهم من نظام إدارة حراري أكبر وأكثر تعقيدًا.

  • بالإضافة إلى الراحة في المقصورة، يعد ضاغط هواء السيارة الموجود في نظام المضخة الحرارية ضروريًا لنقل الحرارة لتدفئة المقصورة بكفاءة، والحفاظ على طاقة البطارية.

  • وفي بعض التصميمات، قد يساهم أيضًا في تبريد مجموعة البطاريات ذات الجهد العالي، مما يجعلها جزءًا لا يتجزأ من الأداء وطول العمر.

الضوضاء والاهتزاز والخشونة (NVH)

• ضاغط هواء للمركبة ICE:

  • غالبًا ما يتم إخفاء ضجيج التشغيل عن طريق أصوات المحرك والعادم. يمكن أن يؤدي تعشيق القابض إلى نقرة ملحوظة وتغيير في حمل المحرك.

• ضاغط هواء للمركبة EV:

  • في المقصورة الهادئة للسيارة الكهربائية، يكون صوت ضاغط هواء السيارة أكثر وضوحًا. ولذلك، يتم تخصيص جهد هندسي كبير لجعل تشغيله صامتًا قدر الإمكان، مما يؤدي غالبًا إلى استخدام تصميمات أكثر هدوءًا من النوع التمريري.

ال ضاغط هواء للمركبة في السيارة الكهربائية ليس مجرد تكيف لنظيره في محرك ICE؛ إنه مكون مُعاد هندسته يعكس المتطلبات المميزة لمجموعة نقل الحركة الكهربائية. يؤدي التحول من وحدة تعتمد على المحرك مدفوعة ميكانيكيًا إلى وحدة مدفوعة كهربائيًا يتم التحكم فيها بشكل مستقل إلى اختلافات جوهرية في الكفاءة والتكامل والتحكم والدور العام داخل بنية السيارة. يعد فهم هذه الفروق أمرًا بالغ الأهمية لتقدير الاعتبارات الهندسية وراء تصميم السيارات الكهربائية الحديثة.