Climatizzazione veicolo elettrico - Funzionamento

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Presupposti per il funzionamento climatizzazione veicolo elettrico - Generalità

 Funzioni di comando: mors. 15 ON

 Climatizzatore automatico attivato

 Catena cinematica pronta al funzionamento (stato "READY")

Climatizzazione veicolo elettrico - Generalità

La centralina di comando blocchetto di accensione elettronico (EZS) (N73/8) invia lo stato del mors. 15 al dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico (N22/2).

La centralina di comando catena cinematica (N127) invia il segnale "trazione elettrica READY" al dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico.

La regolazione del riscaldamento e la ventilazione avvengono tramite il dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico.

Dopo l'avvio del sistema la gestione termica controlla automaticamente le temperature dell'abitacolo e dei componenti elettrici e della batteria ad alto voltaggio. Con i valori di temperatura rilevati e il funzionamento speciale di questo sistema è possibile utilizzare una "funzione pompa di calore" per il riscaldamento dell'acqua.

La regolazione del sistema "pompa di calore" è concepita in modo tale da consentire, in modalità di regolazione, il raggiungimento di un coefficiente di prestazione compreso tra 1,5 e 2,5 per mezzo dello sfruttamento del calore residuo delle batterie ad alto voltaggio o dell'energia presente nell'ambiente.

In questo modo il consumo di energia dalle batterie ad alto voltaggio per la regolazione della temperatura dell'abitacolo e delle batterie ad alto voltaggio si riduce e di conseguenza aumenta l'autonomia del veicolo.

 Il coefficiente di prestazione ("Coefficient of Performance") descrive il rapporto tra la potenza di riscaldamento ceduta e la potenza elettrica assorbita dalla pompa calore.

Un componente essenziale del sistema è il compressore del fluido refrigerante elettrico (A9/6) nel vano motore. In assenza dei tipici rumori del motore a combustione interna è possibile che in alcune circostanze si percepiscano più nettamente altri rumori di sottofondo, come ad esempio quelli del compressore elettrico del fluido refrigerante.

 Per informazioni dettagliate sul raffreddamento e la gestione termica, consultare la descrizione del funzionamento separata "Raffreddamento rete di bordo ad alto voltaggio - Funzionamento".

La funzione del climatizzatore comprende le seguenti funzioni parziali:

 Ventilazione - Funzionamento

 Circuito fluido refrigerante - Funzionamento

 Regolazione climatizzazione

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Bocchette di ventilazione supplementari
Il codice FJ6 (Zona centrale con 2 scomparti portaoggetti DIN e bocchetta di ventilazione) comprende nella zona centrale della plancia portastrumenti due scomparti portaoggetti DIN e due bocchette di ventilazione supplementari per una distribuzione dell'aria migliore. L'equipaggiamento è disponibile in via opzionale.

D68.10-A000-80

Ventilazione - Funzionamento

La ventilazione lato anteriore provvede all'areazione nell'abitacolo lato anteriore (circolazione d'aria) e inoltre ai seguenti stati:

 il disappannamento dei vetri

 una buona ossigenazione degli occupanti

 il veloce raggiungimento di temperature costanti e gradevoli nell'abitacolo lato anteriore

La ventilazione è disponibile nelle due seguenti modalità:

 Modalità aria esterna

 Funzione aria di ricircolo

La selezione della modalità aria esterna o di ricircolo dell'aria viene comandata attraverso i seguenti tasti:

 Tasto aria di ricircolo (N22/2s8)

 Tasto distribuzione dell'aria (N22/2s5)

I tasti sono integrati nel dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico.

La portata viene aumentata o ridotta comandando le diverse velocità di ventilazione del servomotore sportello aria esterna/aria di ricircolo (M2/5) e i servomotori sportello dell'aria miscelata (M2 M2/6,/7) tramite il regolatore del ventilatore elettronico (N29).

La ripartizione nell'abitacolo lato anteriore dell'aria esterna aspirata o dell'aria di ricircolo ha luogo, quindi, in funzione della richiesta di distribuzione dell'aria tramite i seguenti diffusori d'aria:

 Diffusore di sbrinamento finestrino laterale lati sinistro e destro

 Diffusori laterali orientabili lati sinistro e destro

 Bocchette centrali orientabili lati sinistro e destro (con codice FJ6 (Zona centrale con 2 scomparti portaoggetti DIN e bocchetta di ventilazione))

 Diffusori vano piedi lato sinistro e destro

 Diffusori di sbrinamento parabrezza

La funzione Ventilazione comprende le seguenti funzioni parziali:

 Modalità aria esterna

 Funzione aria di ricircolo

 Azionamento degli sportelli di convogliamento aria

Modalità aria esterna

La modalità aria esterna è attivata se il LED nel tasto aria di ricircolo non è illuminato. Il servomotore sportello dell'aria esterna/aria di ricircolo (M2/5) porta lo sportello aria fresca e aria di ricircolo in posizione "aria esterna aperta". In questa posizione il servomotore sportello dell'aria esterna/aria di ricircolo e i servomotori sportello dell'aria miscelata (M2/6, M2/7) aspirano tramite la griglia della presa d'aria vano motore lato destro, il filtro dell'abitacolo e lo sportello aria fresca e aria di ricircolo l'aria ambiente nella scatola del climatizzatore.

Funzione aria di ricircolo

La modalità di ricircolo dell'aria è inserita se il LED nel tasto aria di ricircolo è illuminato. Il servomotore sportello dell'aria esterna/aria di ricircolo porta lo sportello aria fresca e aria di ricircolo in posizione "aria esterna chiusa". In questa posizione il servomotore sportello aria esterna/aria di ricircolo e i servomotori sportello dell'aria miscelata aspirano l'aria di ricircolo dall'abitacolo lato anteriore nella scatola del climatizzatore. A seconda della regolazione delle varianti di velocità del ventilatore nonché della regolazione delle varianti di selezione della temperatura e delle varianti di distribuzione dell'aria, l'aria di ricircolo giunge attraverso il condotti dell'aria ed i diffusori d'aria nuovamente nell'abitacolo lato anteriore.

Nella modalità di riscaldamento ha luogo la commutazione sulla modalità aria esterna. La zona di passaggio viene invece azionata (modalità di riscaldamento/raffreddamento leggera) con aria miscelata variabile. Nella modalità di raffreddamento ("MAX COOL") ha luogo la commutazione alla modalità di ricircolo dell'aria. Il lavaggio automatico con aria esterna avviene tramite un tempo memorizzato nel dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico.

Azionamento degli sportelli di convogliamento aria

Regolando opportunamente gli sportelli di convogliamento aria nella scatola del climatizzatore viene gestita la distribuzione dell'aria nell'abitacolo.

Vengono azionati i seguenti sportelli di convogliamento aria:

 Sportelli di sbrinamento, vano piedi, bocchetta laterale e bocchetta centrale (con codice FJ6 (Zona centrale con 2 scomparti portaoggetti DIN e bocchetta di ventilazione)) tramite il regolatore del ventilatore elettronico (N29) (Regolazione della ventilazione)

 Sportelli dell'aria miscelata tramite servomotore sportello dell'aria miscelata lato sinistro (M2/6) e servomotore sportello dell'aria miscelata lato destro (M2/7) (Regolazione della temperatura)

 Sportello dell'aria esterna/aria di ricircolo tramite il servomotore sportello dell'aria esterna/aria di ricircolo (M2/5) (regolazione dell'aria esterna/di ricircolo)

 Lo sportello dell'aria esterna/aria di ricircolo viene chiuso dopo un incidente (segnale di crash trasmesso).

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Circuito fluido refrigerante - Funzionamento

Il circuito del fluido refrigerante genera il freddo necessario per la climatizzazione dell'abitacolo, facendo passare il fluido refrigerante dallo stato fluido allo stato gassoso. Tramite il circuito del fluido refrigerante è inoltre possibile abbassare la temperatura del liquido di raffreddamento del circuito del liquido di raffreddamento delle batterie ad alto voltaggio (circuito a bassa temperatura 2).

 Informazioni dettagliate sul raffreddamento delle batterie ad alto voltaggio si trovano nella descrizione del funzionamento separata "Raffreddamento rete di bordo ad alto voltaggio - Funzionamento".

La regolazione del circuito del fluido refrigerante ha luogo tramite la centralina di comando catena cinematica (N127). L'azionamento elettrica della valvola di espansione (Y140/1) avviene tramite il dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico (N22/2). Le richieste degli occupanti per la regolazione della climatizzazione dell'abitacolo vengono lette anche dal dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico.

Il circuito del fluido refrigerante per la climatizzazione dell'abitacolo è composto essenzialmente dai seguenti componenti:

 Compressore elettrico del fluido refrigerante (A9/6)

 Valvola di espansione (Y140/1)

 Valvola di intercettazione evaporatore raffreddamento batteria ad alto voltaggio (Y19/19)

 Evaporatore (abitacolo) (1)

 Evaporatore/scambiatore di calore (2)

 Condensatore elettrico (3)

 Scambiatore di calore interno (4)

 Serbatoio del liquido (deumidificatore)

I singoli componenti del circuito fluido refrigerante sono reciprocamente collegati attraverso tubazioni flessibili e rigide e formano un sistema chiuso.

Il circuito del fluido refrigerante si suddivide nel seguente modo:

 Lato alta pressione

 Lato bassa pressione

Lato alta pressione

Il compressore elettrico del fluido refrigerante (A9/6) aspira il refrigerante gassoso freddo comprimendolo e di conseguenza riscaldandolo, e lo convoglia nel condensatore. Il fluido refrigerante compresso e bollente viene raffreddato nel condensatore dall'aria esterna di passaggio.

Il fluido refrigerante si condensa e passa dallo stato gassoso allo stato fluido. Il fluido refrigerante affluisce quindi nel serbatoio del liquido. All'attraversamento del serbatoio del liquido, al fluido refrigerante viene sottratta l'umidità e vengono espulse le bolle di vapore; esso viene depurato da impurità meccaniche, per proteggere i componenti collegati a valle. Il fluido refrigerante pulito fluisce verso la valvola di espansione e qui il fluido refrigerante liquido, sottoposto a un'elevata pressione, viene iniettato nell'evaporatore.

Lato bassa pressione

Il fluido refrigerante liquido si dilata nell'evaporatore e modifica nuovamente il proprio stato di aggregazione da liquido a gassoso. Il calore necessario per l'evaporazione viene sottratto all'aria che attraversa le lamelle dell'evaporatore, per cui l'aria si raffredda. Il refrigerante ora completamente gassoso viene nuovamente aspirato e compresso dal compressore elettrico del fluido refrigerante.

L'aria raffreddata viene convogliata nell'abitacolo attivando il servomotore sportello aria esterna/aria di ricircolo e i servomotori sportello dell'aria miscelata.

Regolazione climatizzazione

La climatizzazione avviene tramite i segnali rilevati dal dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico (ad es. temperatura dell'abitacolo, temperatura esterna, temperatura del liquido di raffreddamento, velocità del veicolo) e in funzione delle impostazioni selezionate sul dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico.

La funzione regolazione climatizzatore comprende le seguenti funzioni parziali:

 Svolgimento della funzione rilevamento e valutazione dei segnali

 Svolgimento della funzione attivazione dei componenti del climatizzatore

 Svolgimento della funzione sbrinamento

 Funzionamento essiccazione evaporatore

 Ciclo di funzionamento circuito di riscaldamento

Svolgimento della funzione rilevamento e valutazione dei segnali

I seguenti segnali vengono rilevati e valutati:

 Temperatura esterna

 Temperatura abitacolo

 Temperatura e umidità del parabrezza

 Temperatura del liquido di raffreddamento

 Temperatura evaporatore

 Pressione fluido refrigerante

 Irradiazione solare

 Velocità del veicolo

 Stato porte

Temperatura esterna

La centralina di comando SAM (N10) legge direttamente il segnale del sensore della temperatura esterna (B14), calcola la temperatura esterna e la invia al dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico. L'apparecchiatura di controllo e di comando climatizzatore automatico ha bisogno di questo valore per realizzare la temperatura abitacolo desiderata, regolando opportunamente gli sportelli aria miscelata.

 A veicolo fermo la temperatura misurata può essere notevolmente diversa dalla temperatura esterna. Per questo motivo la temperatura esterna viene considerata nella regolazione solo se la velocità del veicolo è per almeno 30 secondi  30 km/h. In caso di velocità < 30 km/h e in caso di disinserimento e inserimento dell'accensione viene utilizzato l'ultimo valore di temperatura misurato.

Temperatura abitacolo

La temperatura dell'abitacolo viene rilevata dal sensore temperatura dell'abitacolo (B10/4) e letta direttamente dalla centralina di comando SAM. Il dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico invia una richiesta al regolatore del ventilatore elettronico (N29). Di conseguenza il servomotore sportello dell'aria esterna/aria di ricircolo e i servomotori sportello dell'aria miscelata vengono attivati e aspirano l'aria dall'abitacolo per la misurazione della temperatura.

Temperatura e umidità del parabrezza

La temperatura e l'umidità relativa dell'aria (temperatura punto di rugiada) sul lato interno del parabrezza vengono rilevate dal sensore pioggia e luce (B38/2).

Il sensore pioggia e luce invia il segnale alla centralina di comando SAM. La centralina di comando SAM calcola la temperatura del punto di rugiada e invia il segnale al dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico. Dalla temperatura del punto di rugiada il dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico calcola l'umidità relativa dell'aria e la temperatura del lato interno del parabrezza.

In questo modo è possibile riconoscere un appannamento del parabrezza oppure in caso di appannamento imminente del parabrezza vengono avviate le contromisure corrispondenti come ad es. l'inserimento del compressore elettrico del fluido refrigerante.

Temperatura del liquido di raffreddamento

La temperatura del liquido di raffreddamento del circuito a bassa temperatura 2 viene rilevata dal sensore di temperatura circuito del liquido di raffreddamento bassa temperatura 2 (B11/7). Il segnale viene letto e valutato direttamente dalla centralina di comando catena cinematica. La centralina di comando catena cinematica invia il segnale "temperatura del liquido di raffreddamento" al dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico. Il valore viene utilizzato per comandare gli sportelli dell'aria miscelata e per attivare il compressore elettrico del fluido refrigerante.

Temperatura evaporatore

Per evitare la formazione di ghiaccio sull'evaporatore viene rilevata la temperatura dell'evaporatore tramite il sensore di temperatura dell'evaporatore (B10/6). I segnali del sensore di temperatura dell'evaporatore vengono letti direttamente dalla centralina di comando SAM. Se la temperatura dell'evaporatore scende a circa 2 °C, il compressore elettrico del fluido refrigerante si disinserisce.

Pressione fluido refrigerante

La pressione del fluido refrigerante viene rilevata dal sensore di pressione e temperatura radiatore (B161/1) e dal sensore di pressione e temperatura condensatore (B161/2). I segnali dei sensori di pressione vengono inoltrati tramite la centralina di comando SAM al dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico. La pressione viene confrontata con un diagramma di pressione e temperatura memorizzato.

Con una pressione del fluido refrigerante < 0,8 bar e > 30 bar il compressore elettrico del fluido refrigerante viene disinserito o non viene inserito.

Con una pressione del fluido refrigerante compresa tra 0,8 e 30 bar, il compressore elettrico del fluido refrigerante viene nuovamente inserito.

Irradiazione solare

L'angolo d'incidenza e l'intensità dell'irraggiamento solare nel veicolo vengono rilevati dal sensore pioggia e luce (B38/2). La centralina di comando SAM legge il segnale, lo valuta e invia il segnale al dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico. In caso di irraggiamento solare su un solo lato, tra la temperatura nominale di regolazione del lato sinistro e destro si imposta automaticamente una differenza di temperatura adeguata.

Velocità del veicolo

La velocità del veicolo viene inviata dalla centralina di comando ESP® (N30/4) al dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico. La velocità del veicolo viene utilizzata dal sistema di regolazione per il calcolo interno della temperatura esterna, ad es., per il funzionamento a veicolo fermo.

Stato porte

Lo stato delle singole porte viene rilevato dalle seguenti centraline di comando:

 Centralina di comando porta lato guida (N69/1)

 Centralina di comando porta lato passeggero anteriore (N69/2)

La rispettiva centralina di comando invia lo stato al dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico. Il dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico mantiene, a porta aperta, l'attuale velocità di ventilazione per evitare inutili regolazioni correttive nel caso vi siano grandi differenze di temperatura tra l'aria presente nell'abitacolo e l'aria esterna.

Svolgimento della funzione attivazione dei componenti del climatizzatore

Lo svolgimento della funzione attivazione dei componenti del climatizzatore comprende le seguenti sottofunzioni:

 Azionamento dei servomotori ventilatore

 Azionamento degli sportelli di convogliamento aria

 Azionamento del compressore elettrico del fluido refrigerante

 Azionamento della centralina di comando riscaldatore PTC ad alto voltaggio

 Azionamento della pompa di circolazione

Azionamento dei servomotori ventilatore

La ventilazione viene realizzata tramite il servomotore sportello dell'aria esterna/aria di ricircolo e i servomotori sportello dell'aria miscelata. Il dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico inoltra la richiesta al regolatore del ventilatore elettronico.

 Il regolatore del ventilatore elettronico disinserisce i servomotori in caso di incidente (segnale di crash trasmesso).

Azionamento degli sportelli di convogliamento aria

Regolando opportunamente gli sportelli di convogliamento aria nella scatola del climatizzatore viene comandata la distribuzione dell'aria nell'abitacolo.

Azionamento del compressore elettrico del fluido refrigerante

Il compressore elettrico del fluido refrigerante si occupa dell'aspirazione e della compressione del fluido refrigerante.

Il dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico attiva il compressore elettrico del fluido refrigerante.

 In caso di incidente il compressore elettrico del fluido refrigerante viene disinserito tramite il circuito interlock.

Azionamento della centralina di comando riscaldatore PTC ad alto voltaggio

In caso di necessità la centralina di comando riscaldatore PTC ad alto voltaggio (N33/16) viene inserita dal dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico.

 In caso di incidente la centralina di comando riscaldatore PTC ad alto voltaggio viene disinserita.

Azionamento della pompa di circolazione

Il liquido di raffreddamento riscaldato viene convogliato attraverso lo scambiatore di calore del riscaldamento che cede il calore all'aria che lo lambisce.

Inoltre viene attivata la pompa di circolazione (M13/4) per garantire una portata volumetrica sufficiente a riscaldare l'aria circostante. La pompa di circolazione viene attivata dal dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico.

Svolgimento della funzione sbrinamento

Azionando il tasto di sbrinamento (N22/2s7) vengono chiusi tutti gli sportelli dell'aria, tranne gli sportelli di sbrinamento e quello dell'aria esterna/aria di ricircolo. Questi ultimi vengono completamente aperti. Gli sportelli di sbrinamento vengono regolati in modo tale da indirizzare il flusso d'aria massimo verso il parabrezza e i finestrini laterali anteriori. Gli sportelli aria miscelata vengono regolati su pieno afflusso di aria calda.

Il dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico attiva il servomotore sportello dell'aria esterna/aria di ricircolo e i servomotori sportello dell'aria miscelata in modo da garantire una modalità di sbrinamento ottimale in funzione della temperatura dell'aria in uscita.

Il compressore elettrico del fluido refrigerante viene inserito per garantire la deumidificazione del flusso di aria in uscita. L'aria viene essiccata e quindi riscaldata al massimo.

Presupposto supplementare per il funzionamento essiccazione dell'evaporatore

 Il climatizzatore si è attivato almeno una volta durante l'ultimo ciclo di attivazione.

 Temperatura esterna > 20 °C

 Porte chiuse

 Chilometraggio > 250 km

Funzionamento essiccazione evaporatore

Per combattere gli odori dell'evaporatore nell'abitacolo e l'appannamento dei cristalli all'avvio del climatizzatore o della climatizzazione, viene eseguita un'essiccazione evaporatore.

Dopo l'arresto del veicolo elettrico nella strumentazione (A1) viene attivato un contatore di durata. Lo stato "trazione elettrica READY" viene inviato dalla centralina di comando catena cinematica alla strumentazione.

Dopo un tempo di attesa di un'ora la strumentazione invia la richiesta per l'asciugatura dell'evaporatore al dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico che avvia quindi l'asciugatura dell'evaporatore.

Il dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico invia la richiesta al regolatore del ventilatore elettronico. Il regolatore del ventilatore elettronico attiva per 30 minuti il servomotore sportello aria esterna/aria di ricircolo e i servomotori sportello dell'aria miscelata alla velocità minima. Attraverso l'apporto d'aria viene scaricata l'umidità residua dall'evaporatore.

Ciclo di funzionamento circuito di riscaldamento

Il liquido di raffreddamento, sospinto dalla pompa di circolazione, circola nel circuito di riscaldamento. A seconda del rispettivo caso di esercizio, esso assorbe quindi il calore della centralina di comando riscaldatore PTC ad alto voltaggio o quello delle batterie ad alto voltaggio.

Il liquido di raffreddamento riscaldato viene convogliato, tra l' altro, attraverso lo scambiatore di calore del riscaldamento che cede il calore all'aria che lo lambisce.

La valvola di commutazione prevenzione condensa (Y16/9) regola, se viene attivata dal dispositivo di controllo e di comando climatizzatore automatico, il flusso del liquido di raffreddamento verso lo scambiatore di calore del riscaldamento o verso il circuito a bassa temperatura 2 (circuito del liquido di raffreddamento delle batterie ad alto voltaggio) e lo scambiatore di calore del riscaldamento.