Compressores elétricos aumentam a eficiência do sistema de ar-condicionado dos automóveis

Os especialistas em manutenção de ar-condicionado devem se preparar para esta nova fase de evolução do sistema de climatização que utiliza compressor elétrico, o qual substitui o compressor tradicional acionado por correia.

A estrutura do sistema de climatização praticamente permanece a mesma e a grande mudança está no acionamento do compressor, que pode ser chamado de autônomo por não depender de acionamento externo.

Alguns modelos de compressores elétricos já equipam os veículos e é possível observar as diferenças na instalação e no seu funcionamento. A localização da instalação do compressor elétrico pode ser em qualquer local do compartimento, pois não depende mais do auxílio externo do motor para o seu funcionamento. 

Como exemplo, o motor elétrico que aciona o compressor Denso é sem escova e usa ímãs permanentes como rotor e uma bobina como estator.

O inversor converte a corrente contínua (DC) da bateria de alta tensão em corrente alternada (AC) para o motor. Além disso, o módulo de controle do ar-condicionado envia sinais de velocidade de rotação do compressor para o inversor por meio do módulo de controle da bateria de alta tensão, que vai controlar a velocidade de rotação do motor do compressor elétrico (e-Compressor). 

O motor elétrico funciona em alta tensão de 200 V ou mais e é resfriado por refrigerante, pois gera calor durante o funcionamento. Para isolar o motor elétrico e a carcaça do compressor, é usado óleo de compressor com altas propriedades de isolamento.

É importante dar atenção especial ao tipo de óleo usado em um e-Compressor, pois tem diferença do óleo usado em compressores de acionamento mecânico e a principal característica é que deve ser altamente isolante para proteção do motor elétrico. Outro item que não pode ser esquecido é o uso de corantes UV adequados a esta nova tecnologia.

O avanço tecnológico do ar-condicionado se tornou muito amplo e vai além do controle climático da cabine, por isso podemos denominar como um sistema de gerenciamento térmico que envolve o veículo como um todo.

O funcionamento do sistema de climatização em carros elétricos equipados com e-Compressor, basicamente, segue o que os demais compressores de acionamento por correia realizam:

Compressor: o e-Compressor comprime o refrigerante gasoso a alta pressão e alta temperatura e este gás quente é então bombeado para o condensador.

Condensador: no condensador, o refrigerante gasoso é resfriado e liquefeito pelo ar ambiente.

Válvula de expansão: o refrigerante líquido passa por uma válvula de expansão em que sua pressão e temperatura são reduzidas.

A maior parte do refrigerante líquido flui através do evaporador e do resfriador, nos quais  ocorre o processo de evaporação.

Evaporador: o calor é retirado do ar que passa pelo evaporador e entra na cabine, que é resfriada.

Chiller: o circuito do ar-condicionado e o circuito de resfriamento da bateria são conectados através do resfriador. Isso permite a transferência de calor do circuito refrigerante da bateria para o circuito do ar-condicionado.

Mais uma novidade está no tipo de fluido refrigerante aplicado no sistema de ar-condicionado dos carros elétricos, como exemplo no Chevrolet Bolt EV, que usa o fluido refrigerante R-1234yf. O sistema do ar-condicionado é protegido mecanicamente com o uso de uma válvula de alívio de alta pressão no compressor. Se o sensor de pressão do refrigerante falhar ou se o sistema de ar-condicionado ficar obstruído e a pressão do refrigerante continuar a aumentar, o alívio de alta pressão abrirá e liberará o refrigerante do sistema. 

Neste sistema é utilizado um motor elétrico de alta tensão alimentado por um inversor independente de acoplamento direto no compressor que tem capacidade de funcionar e fornecer desempenho de refrigeração mesmo quando o veículo não estiver funcionando. O módulo de controle de clima eletrônico e o Módulo de Controle de Integração do Veículo (VICM) comandam o compressor elétrico a uma velocidade necessária para manter um nível de resfriamento desejado.

Assim como em outros modelos de veículos, o compressor elétrico do Bolt cria pressão e adiciona calor ao gás refrigerante.

O gás refrigerante flui do compressor elétrico para o condensador, em que o calor é transferido para o ar externo, onde o refrigerante se condensa passando de gás para líquido. O refrigerante líquido então flui para uma válvula de expansão térmica (TXV) no resfriador de bateria. A TXV reduz a pressão do refrigerante líquido, o que faz com que o refrigerante se expanda de líquido para vapor. 

O vapor do refrigerante de baixa pressão flui para o resfriador da bateria (chiller) e se transforma em gás conforme o refrigerante absorve o calor oriundo da bateria. O refrigerante líquido também flui para uma segunda TXV no evaporador. O vapor do refrigerante de baixa pressão flui da TXV para o evaporador e se transforma em gás à medida que o refrigerante absorve o calor do ar do compartimento de passageiros que está fluindo para fora do evaporador. 

O ar úmido no compartimento do passageiro se condensa na parte externa do evaporador e flui para a parte inferior da caixa de ar, onde é drenado para fora do compartimento do passageiro através de uma mangueira de drenagem. O gás refrigerante de baixa pressão então flui do resfriador de bateria e do evaporador de volta para o compressor elétrico do ar-condicionado, no qual o ciclo é repetido.

No caso de manutenção do sistema de climatização deste modelo de veículo, a Chevrolet recomenda o fluido refrigerante R-1234YF com carga total de 725g e óleo POE suficiente para este sistema, que é de 120ml.

Com o acionamento do ar-condicionado pelo motor elétrico é possível pré-climatizar o interior do carro até a temperatura desejada antes de iniciar a viagem, através do controle remoto.

Este processo de climatização antes de entrar no carro só é possível se houver carga de bateria suficiente e o compressor é controlado com a saída mais baixa possível, levando em consideração os requisitos de ar-condicionado necessários.

Nos compressores de alta tensão, a potência é regulada ajustando a velocidade em etapas de 50 rpm, portanto, não é necessário ter um controle de potência interno.

Uma tensão de corrente contínua de mais de 200 volts é usada para gerar a quantidade certa de torque para acionar o compressor elétrico, o que representa uma tensão muito alta aplicada a um componente do ar-condicionado. O inversor instalado na unidade do motor elétrico converte esta tensão de corrente contínua em tensão de corrente alternada trifásica, que é exigida pelo motor elétrico sem escovas. O fluxo de retorno do refrigerante contribui na dissipação de calor necessária no inversor e nos enrolamentos do motor. 

Para fazer qualquer intervenção técnica no ar-condicionado de um carro elétrico, é preciso ter conhecimento suficiente antes mesmo de abrir o capô. Como não há treinamento específico para ar-condicionado de carros elétricos, a sugestão é buscar informações contidas no manual do carro que informa com precisão todos os cuidados que devem ser tomados para preservar a vida de quem for fazer manutenção no carro elétrico. 

Lembre-se de que estamos na fase do carro que funciona com alta tensão, podemos até comparar com a alta tensão da energia que chega no prédio da oficina, onde o eletricista de alta tensão capacitado para executar seu trabalho, faz uma coisa bem simples, porém, fundamental para a segurança do seu trabalho como eletricista, ele desliga a chave geral.

O carro elétrico também tem uma chave geral que deve ser acionada toda vez que o reparador capacitado for fazer qualquer intervenção que seja mecânica, elétrica ou eletrônica.