La transición del motor de combustión interna (ICE) al sistema de propulsión eléctrico representa un rediseño fundamental del automóvil. Esta evolución se extiende más allá del tren motriz hasta los componentes auxiliares, uno de los cuales es el compresor de aire del vehículo. Este componente es fundamental para el control del clima de la cabina y otras funciones neumáticas. Los paradigmas operativos de los vehículos eléctricos y de combustión interna requieren diferencias significativas en el diseño, operación e integración del compresor de aire del vehículo.

Divergencia funcional central

En esencia, la función de un compresor de aire para vehículos (comprimir refrigerante o aire) sigue siendo constante. Sin embargo, su papel dentro de los sistemas más amplios del vehículo difiere significativamente según el tipo de sistema de propulsión.

Fuente de energía y mecanismo de accionamiento

• Compresor de aire para vehículos ICE:

  • Accionamiento mecánico: el compresor está físicamente atornillado al motor y accionado por una correa serpentina. Su funcionamiento está directamente acoplado a la velocidad del motor.

  • Dependencia del motor: el embrague del compresor se activa y desactiva según demanda, pero cuando está activo, su velocidad de rotación y consumo de energía son proporcionales a las RPM del motor. Esto puede provocar ineficiencias, especialmente al ralentí o a bajas velocidades.

• Compresor de aire para vehículos EV:

  • Accionamiento eléctrico: el compresor es un componente independiente de alto voltaje alimentado directamente por la batería de tracción del vehículo.

  • Independencia del sistema: Funciona como una unidad independiente, con su propio motor eléctrico. Su velocidad se controla electrónicamente, independientemente de cualquier accionamiento mecánico, lo que permite una modulación precisa.

Impacto en la eficiencia y el consumo de energía

• Compresor de aire para vehículos ICE:

  • Contribuye a la pérdida parásita del motor. Cuando está activado, ejerce una carga mecánica directa sobre el motor, aumentando el consumo de combustible. Esta carga varía según la demanda del compresor y la velocidad del motor.

  • La eficiencia general del sistema es menor debido a las pérdidas por conversión de energía (química -> térmica -> mecánica -> neumática/refrigeración).

• Compresor de aire para vehículos EV:

  • Su consumo de energía proviene directamente de la batería, lo que impacta directamente en la autonomía del vehículo.

  • La eficiencia es mayor en la cadena de conversión de energía (química -> eléctrica -> mecánica -> neumática/refrigeración). Además, su capacidad para funcionar a velocidades óptimas independientemente de la velocidad del vehículo reduce el desperdicio de energía.

Diseño, Integración y Sistemas de Control

• Compresor de aire para vehículos ICE:

  • Embalaje: Diseñado para soportar altas temperaturas debajo del capó y vibraciones del motor. Su ubicación está limitada por la necesidad de encaminamiento del cinturón.

  • Control: normalmente utiliza un sistema de embrague cíclico para mantener la temperatura de la cabina, lo que puede provocar fluctuaciones de temperatura.

• Compresor de aire para vehículos EV:

  • Embalaje: puede ubicarse de manera más flexible y, a menudo, integrarse con otros componentes electrónicos de potencia para optimizar la refrigeración. Está diseñado para un ambiente acústico más silencioso.

  • Control: Cuenta con un sofisticado control electrónico. Muchos son compresores de velocidad variable o tipo scroll que pueden funcionar continuamente a diferentes velocidades para un control de temperatura más preciso y una mayor eficiencia, especialmente en configuraciones de bomba de calor.

Gestión térmica y funciones adicionales

• Compresor de aire para vehículos ICE:

  • Su función principal es casi exclusivamente el confort de la cabina (A/C) y, en algunos casos, la suspensión neumática.

  • El calor residual del motor se utiliza a menudo para calentar el habitáculo.

• Compresor de aire para vehículos EV:

  • Es una parte fundamental de un sistema de gestión térmica más grande y complejo.

  • Más allá del confort de la cabina, el compresor de aire del vehículo en un sistema de bomba de calor es esencial para transferir calor para calentar la cabina de manera eficiente y conservar la energía de la batería.

  • En algunos diseños, también puede contribuir a enfriar el paquete de baterías de alto voltaje, haciéndolo integral tanto para el rendimiento como para la longevidad.

Ruido, vibración y dureza (NVH)

• Compresor de aire para vehículos ICE:

  • El ruido de funcionamiento suele quedar enmascarado por los sonidos del motor y del escape. El acoplamiento del embrague puede producir un clic notable y un cambio en la carga del motor.

• Compresor de aire para vehículos EV:

  • En la silenciosa cabina de un vehículo eléctrico, el sonido del compresor de aire del vehículo es más perceptible. Por lo tanto, se dedica un importante esfuerzo de ingeniería a hacer que su funcionamiento sea lo más silencioso posible, lo que a menudo lleva al uso de diseños de tipo espiral más silenciosos.

El Compresor de aire para vehículos en un vehículo eléctrico no es simplemente una adaptación de su homólogo ICE; Se trata de un componente rediseñado que refleja los distintos requisitos de un sistema de propulsión eléctrico. El cambio de una unidad dependiente del motor accionada mecánicamente a un módulo controlado independientemente y accionado eléctricamente da como resultado diferencias fundamentales en eficiencia, integración, control y papel general dentro de la arquitectura del vehículo. Comprender estas distinciones es crucial para apreciar las consideraciones de ingeniería detrás del diseño de vehículos eléctricos modernos.