Compressore auto: cos’è, come funziona, i vantaggi dei compressori ad alta tensione

Quando si parla di impianto AC auto, il compressore è uno dei componenti a maggior rischio guasto. La sostituzione del compressore con un prodotto aftermarket, sia esso un compressore nuovo o un compressore rigenerato, è un intervento molto comune nelle officine.

Il compressore è un elemento fondamentale per avere un impianto clima efficiente. Questo componente permette infatti al liquido refrigerante di passare dallo stato gassoso a quello liquido e di circolare nell’ impianto di condizionamento. La funzione del compressore è quella di comprimere il gas proveniente dall’evaporatore (a bassa temperatura e a bassa pressione) ed inviarlo al condensatore sempre allo stato gassoso ma ad alta pressione e alta temperatura. A questo punto il gas refrigerante attraversa il condensatore e viene raffreddato per effetto del flusso d’aria diretto sul condensatore. In questa fase il gas condensa e, all’uscita del condensatore, si è trasformato completamente in liquido. Il liquido attraversa poi il filtro e arriva alla valvola di espansione, la cui funzione è quella di far passare il liquido attraverso l’evaporatore per trasformarlo nuovamente in gas e far ripartire il ciclo. Compressore e condensatore lavorano dunque in abbinata per garantire un efficiente ciclo di condizionamento.

Compressore guasto: perchè si rompe

Un climatizzatore auto che non funziona in modo efficiente finisce per danneggiare il compressore, richiedendone la sostituzione con un ricambio nuovo o con un compressore rigenerato. È fondamentale che i liquidi non entrino nel compressore perchè, non potendo essere compressi, possono seriamente danneggiarlo. Anche una scarsa lubrificazione del compressore, e più in generale di tutti i componenti del sistema di climatizzazione, può arrecare pesanti danni, tra cui il grippaggio del compressore. Occorre inoltre prestare attenzione alle caratteristiche del lubrifcante utilizzato, che deve assicurare la corretta fluidità anche a temperature particolarmente basse o molto elevate (fino a 120°).

Il lubrificante dell’impianto di climatizzazione deve inoltre chimicamente stabile per mescolarsi con il liquido refrigerante senza il rischio di reazioni chimiche potenzialmente tossiche per gli occupanti della vettura passeggeri o produzione di sostanze dannose per i componenti dell’impianto. Il lubrificante deve inoltre essere isolante elettricamente.

Compressori ad alto voltaggio degli impianti AC più moderni

Nelle auto ibride ed elettriche dotate di pompa di calore il sistema HVAC (Riscaldamento, ventilazione e climatizzazione) funge da sistema di gestione termica del veicolo, garantendo non solo comfort climatico nell’abitacolo ma gestendo anche tutte le funzioni primarie dell’auto, come l’efficienza e la durata della batteria e, conseguentemente, impattando sull’autonomia complessiva del veicolo.

In questi moderni impianti di gestione termica il compressore svolge un ruolo ancora più cruciale.

Il compressore può infatti funzionare anche quando il motore elettrico del veicolo è spento e l’auto non è in movimento. I compressori ad alto voltaggio, o compressori ad alta tensione, hanno dunque un funzionamento indipendente dalla guida del veicolo e sono caratterizzati da dimensioni piuttosto compatte.

Come gli altri compressori, la loro funzione principale è quella di comprimere il refrigerante provocandone l’aumento di pressione e temperatura, in modo che – reso liquido dal condensatore – possa poi circolare all’interno del circuito della pompa di calore. Un’altra importante funzione è quella di separare i lati di alta e bassa pressione del circuito.

Nelle più recenti applicazioni automobilistiche viene utilizzata la tecnologia scroll-based alimentata da un motore elettrico brushless trifase funzionante con correnti ad alta tensione superiori a 200 V in grado di funzionare con coppia elevata. Il refrigerante viene compresso dalla rotazione di una serie di spirali, mentre un modulo inverter di potenza integrato (PIM) – dotato di elettronica hardware e software – aziona e controlla il funzionamento del motore del compressore elettrico.

Per assolvere efficaciemente a tutte queste funzioni i compressori ad alta tensione sono progettati con particolare attenzione all’efficienza energetica e ovviamente all’affidabilità, oltre che a un funzionamento indipendente.

Compressori HVAC: come sono fatti e come funzionano

I compressori HVAC, ad alta tensione, si differenziano dai compressori tradizionali per una serie di motivi. Una maggiore potenza, unita ad un design compatto, fa sì che il refrigerante circoli più efficientemente nel circuito della pompa di calore. I compressori ad alta tensione sono alimentati ognuno da un motore elettrico e sono in grado di funzionare con una coppia elevata. Nella maggior parte delle applicazioni auto viene utilizzata la tecnologia a coclea, in cui la rotazione di alcune spirali va a comprimere il refrigerante. Questi compressori, rispetto a quelli tradizionali con trasmissione a cinghia, sono costituiti da un numero minore di parti, non essendovi la presenza di piastre oscillanti, valvole di regolazione e pistoni. L’unica valvola presente è una valvola metallica che regola l’ingresso e l’uscita del refrigerante all’interno del compressore.

Le parti principali dei compressori ad alta tensione sono sostanzialmente tre:

–gruppo spirale: serve per comprimere il refrigerante

–motore elettrico trifase: generalmente un motore elettrico brushless costituito da un magnete del rotore e da uno statore a bobina. Il motore funziona con correnti ad alta tensione superiori a 200V. Il refrigerante del circuito viene utilizzato per proteggere termicamente l’unità motore.

–modulo inverter di potenza integrato, o PIM: controlla il funzionamento del motore elettrico del compressore. Converte la corrente continua proveniente dalla batteria ad alta tensione del veicolo in corrente alternata per far funzionare il motore elettrico. Il modulo PIM è dotato di elettronica hardware e software progettata per controllare la velocità del motore e la coppia in uscita del compressore CA.

Molti modelli di compressore presentano due connettori sul gruppo. La presa più grande serve per il collegamento ad alta tensione alla batteria del veicolo. Per motivi di sicurezza, sia la presa che il cablaggio verso la batteria sono di colore arancione acceso, a indicare l’alta tensione. La seconda presa, più piccola, serve per la comunicazione del compressore con l’unità di controllo del sistema HV AC.

L’ unità di controllo invia i segnali di ingresso al modulo PIM, che li traduce e fa funzionare direttamente il compressore tramite segnali di tensione che controllano il livello di corrente elettrica comandato inviato al motore elettrico. Il livello della corrente elettrica determina la coppia di uscita del compressore. La frequenza del segnale controlla la velocità del motore.

Vantaggi dei compressori ad alta tensione

I compressori elettrici ad alto voltaggio presentano alcuni vantaggi rispetto ai compressori tradizionali:

– Compressione stabile

– Maggiore efficienza: rispetto ad un compressore tradizionale è necessaria meno energia per il funzionamento. Il consumo energetico è ridotto, prolungando la durata della batteria del veicolo. Il funzionamento e il controllo della velocità del compressore ad alta tensione avvengono attraverso il controllo della corrente, regolata dal PIM.

– Non sono necessarie valvole di regolazione o sensori di velocità.

– Il compressore ad alto voltaggio può funzionare anche quando il motore elettrico del veicolo è spento e l’auto non è in movimento. Oltre alle ottimali capacità di condizionamento, questi compressori sono progettati per essere utilizzati anche per la pompa di calore e la generazione di calore.

– Più silenzioso e in grado di raggiungere velocità più elevate. Grazie al minor numero di elementi complessivi, i meccanismi meccanici sono più semplici.

– Dimensioni ridotte e compatte: l’assenza di motorizzazione ne facilita la collocazione nell’allestimento del veicolo.