aire acondicionado de estacionamiento en camiones eléctricos: dimensionar la carga auxiliar 24V y evitar sorpresas de rango

La pregunta que se hace en el orden equivocado

Un equipo de electrificación de flotas suele empezar con el lado de la tracción: tamaño del paquete, curva de carga, energía de ruta. El clima de la cabina se trata como un error de redondeo hasta que alguien señala que un conductor que no puede dormir a 26 °C en julio no aceptará el vehículo, y que el sistema de tracción por ralentización para ejecutar el CVC es a la vez desperdicioso y, en depósitos con reglas estrictas, no se permite.

Para entonces la arquitectura auxiliar está congelada. El convertidor DC-DC se ha especificado para cargas hoteleras y un microondas, no para un compresor que tira 33 A a 24V durante horas. El resultado es un vehículo que técnicamente tiene un aire acondicionado de estacionamiento y prácticamente no puede funcionar durante la noche sin aplanar la batería de 24V.

Este artículo trata de hacer que el orden sea correcto: entender primero el autobús auxiliar, luego elegir la unidad de refrigeración, luego decidir la política de operación.

¿Qué significa "asistente 24V" en realidad en un camión eléctrico

En un camión diesel, el sistema de 24V es alimentado por un alternador atornillado al motor. En un camión eléctrico con batería, es alimentado por un Conversor DC-DC que pase el paquete de alta tensión (normalmente 600–800 V) hasta 24–28 V.

Tres números describen ese convertidor, y no son el mismo número:

• Clasificación de salida continua — lo que puede suministrar indefinidamente a temperatura nominal. Esta es la cifra que importa para un aire acondicionado de aparcamiento.
• Calificación de la producción máxima — una capacidad a corto plazo, a menudo de 1,3-1.5× continua, utilizada para la activación de la dirección y los frenos.
• Curva de descenso — la forma en que la salida cae a medida que aumenta la temperatura ambiente o el refrigerante del convertidor. Un convertidor de 3 kW a 25 °C puede entregar 2,2 kW a 65 °C, y el convertidor se encuentra en una parte caliente del chasis.

Un aire acondicionado de estacionamiento es inusual entre las cargas auxiliares porque es continuo y grande. Un microondas funciona durante tres minutos. Una cafetera para cinco. Un aire acondicionado de estacionamiento funciona durante ocho horas a 700–900 W, que a 24V es 29–38 A. Nada más en el vehículo se comporta así excepto el calentador, y el calentador funciona principalmente cuando el aire acondicionado no.

El presupuesto energético, con números

Empieza con la unidad. Tome un modelo de cubierta de 24V en nuestra gama — VS02-PRO en 24V dibuja 10–33 A, CU2700 dibuja 9–33 A, EcoMax 3S 10–33 A en refrigeración. A la velocidad total del compresor y 24V nominal, que es de aproximadamente 790 W en la parte superior de la gama, más ventilador interior y controles, así que llámalo 830–850 W a la salida del convertidor.

En una noche de ocho horas, si el compresor funcionaba continuamente, eso sería de 6,6–6,8 kWh. No funciona de forma continua, porque el termostato lo ciclo. A 45 °C ambiente con una cabina razonable, esperar un derecho del 50 al 65 % durante la noche:

Para un tractor eléctrico de larga distancia con un paquete de 500–600 kWh, la respuesta es cómoda: la refrigeración durante la noche cuesta el 1 % del alcance, y ninguna flota razonable lo rechazaría. Para un camión eléctrico de uso medio con un paquete de 120-160 kWh, la misma noche cuesta entre el 3 y el 5 %, que en una ruta de 250 km con una reserva del 15 % es una restricción real, y necesita una unidad de refrigeración más pequeña, una ventana de refrigeración más corta, o un plan de carga que incluya una carga adicional.

La aritmética también explica un patrón que vemos en las investigaciones: flotas europeas y norteamericanas de mediano servicio que piden la unidad 24V más pequeña que tendrá una cabina de 22 a 24 °C en una litera de 1,8 m3 de cabina de día, en lugar de la unidad más grande disponible. En un vehículo eléctrico, la eficiencia de la unidad importa más que su capacidad principal, porque cada vatio tiene una consecuencia de rango.

La eficiencia es la especificación que importa aquí

En un camión diesel, una diferencia de eficiencia del 10 % es un argumento de número de combustible. En un camión eléctrico, es un argumento de rango que un planificador de rutas puede ver.

Dos cifras de nuestros datos ilustran la propagación:

• Los Cu2700 / plataforma CUDU2700 publica un ER máximo de 3,4, medido a 35 °C ambiente. Eso es 3,4 W de refrigeración por vatio de entrada eléctrica en esa condición, y es la plataforma más eficiente en la gama.
• Una unidad de mayor capacidad en la techo a toda velocidad en las mismas condiciones proporciona más refrigeración pero a una relación más baja, ya que las pérdidas de condensador y compresor crecen más rápido que la capacidad.

La eficiencia también se degrada en calor, en ambas direcciones: la capacidad baja y la potencia de entrada aumenta. El comportamiento depresivo descrito en nuestra guía de alto ambiente se aplica idénticamente aquí, y en un camión eléctrico aparece como un número de alcance en lugar de una queja de confort.

Integración: cinco conexiones, una de ellas crítica

Mecanicamente, el montaje de un aire acondicionado de estacionamiento en un camión eléctrico no es diferente del diesel: apertura del techo, base sellada, drenaje. Eléctricamente, hay cinco conexiones, y el orden es importante.

1. Potencia — una alimentación fusionada desde el bus 24V, tamaño por caída de voltaje en la corriente de pico (ver nuestra guía de calibración del cable; el método es idéntico, la corriente es lo que cambia).
2. Señal de encendido / despertador — cómo la unidad sabe que el vehículo está estacionado y autorizado a correr. En un EV esto suele ser una salida de control del cuerpo en lugar de una posición clave.
3. Sumergido — un retorno específico al negativo de la batería de 24V, no una trayectoria del chasis a través de la estructura de aluminio adherida.
4. Comunicaciones (opcional) — CAN o LIN si la flota desea control telemático, o contactos secos para una simple señal de permiso de ejecución.
5. Conocimiento de la interconexión de HV — la unidad en sí no toca la alta tensión, pero la instalación no debe encauzar cableado 24V cerca de telares de naranja HV sin la separación especificada del OEM, y cualquier trabajo cerca de componentes HV requiere el procedimiento de desenergización del OEM.

El crítico es el señal de despierta, porque el sistema auxiliar de un EV normalmente duerme. Si el CA está cableado a 24V permanente y se deja a su propio mando remoto, se ejecutará mientras el vehículo cree que está apagado, y el convertidor puede no permitir soportarlo. La unidad luego drena la pequeña batería de amortiguador de 24V, y el camión no arrancará sus sistemas por la mañana, un equivalente eléctrico de una batería de manivela plana, con el mismo tiempo de diagnóstico y ninguna de las mismas opciones de arranque.

La batería de amortiguador 24V no es opcional

Los camiones eléctricos mantienen una pequeña batería de 24V, típicamente de 2-4 kWh de ácido-plomo o un pequeño paquete de litio, para cargas de amortiguador que el convertidor no puede seguir instantáneamente y para mantener los sistemas de seguridad vivos durante la desconexión del HV.

Ese tampón hace el mismo trabajo para el aire acondicionado: absorbe la onda de arranque del compresor, que el convertidor puede no suministrar debido a su límite actual. Un compresor de 24V comenzando contra un condensador caliente puede extraer de dos a tres veces la corriente de funcionamiento durante decenas de milisegundos. Si el buffer es de menor tamaño o envejecido, el voltaje del autobús se sag, el controlador de la unidad ve un evento de baja tensión, y —dependiendo de su lógica— puede negarse a iniciar o reiniciar repetidamente.

Dos consecuencias prácticas:

• No borre la batería del buffer en un ejercicio de reducción de peso sin comprobar la respuesta transitoria del convertidor. El convertidor es un dispositivo de estado estacionario; la batería es el dispositivo transitorio.
• Establezca el corte de baja tensión para la química del tampón, no para un paquete de tracción-adyacente grande. Un tampón de plomo-ácido de 24V quiere un corte de 23,6–24,0 V; un tampón de litio puede ir más abajo, pero el BMS se desconectará sin aviso si se empuja.

Política operativa: la ingeniería de piezas no puede decidir por usted

Una vez que el vehículo puede manejar físicamente el aire acondicionado toda la noche, alguien tiene que decidir en qué condiciones debe. Se trata de una cuestión de política de la flota, y las opciones no son equivalentes.

El enfoque SOC es el que más flotas convergen, porque es aplicable en software y auditable después. También crea una pregunta de soporte: cuando un conductor lo anula a las 02:00 y el camión está al 18 % por la mañana, ¿de quién es el problema? Conteste eso por escrito antes de que se entregue el primer vehículo, no después.

Pre-enfriamiento: la refrigeración más barata es la refrigeración que usted hace en la energía de orilla

Cada kWh de enfriamiento realizado mientras está conectado es un kWh que el conductor no necesita llevar. Dos hábitos hacen una diferencia mensurable en un camión eléctrico:

• Pre-enfriar en el cargador durante 20 a 30 minutos antes de la salida, tirando de la cabina de 35 °C a 23 °C mientras el vehículo esté en tierra. El propio consumo del CA es entonces externo a la energía de la ruta, y el conductor comienza con una cabina fresca y seca.
• Estacionar en la sombra y usar cubiertas. La ganancia solar es la carga variable más grande en una cabina estacionada. Una tapa reflectante para parabrisas y cortinas de dormir cerradas pueden cortar la carga de refrigeración en 300–500 W, que en una noche de ocho horas es de 2,4–4 kWh, la diferencia entre el 1 % y el 2 % de un paquete de tamaño medio.

Ninguno de ellos requiere un cambio de producto, por lo que generalmente se saltan a favor de una batería más grande.

Qué especificar en un RFQ al proveedor AC

Si usted es el integrador del vehículo o la flota especificando la unidad de refrigeración, pregunte por:

• Corriente a 24V, velocidad máxima del compresor, en un ambiente declarado. No vatios de placa de nombre.
• Corriente máxima de entrada y duración, por lo que el convertidor y el buffer pueden ser comprobados.
• Eficiencia (EER o COP) a 35 °C y a 45 °C, con la condición de ensayo indicada.
• Opciones de interfaz de control: solo a distancia, señal de ignición, CAN, contacto seco.
• Frecuencia de sueño — lo que la unidad dibuja cuando está aparcado pero fuera. Una unidad que tira de 40 mA continuamente aplanará una pequeña batería de amortiguador durante un largo fin de semana.
• Comportamiento en la subtensión: ¿reanuda automáticamente, bloquea un fallo o requiere un restablecimiento manual?

Ese último elemento importa más en un vehículo eléctrico que en un diesel, porque el procedimiento de recuperación de una falla encerrada puede requerir caminar a un vehículo que es inmovilizado deliberadamente.

Una comprobación del convertidor trabajado

Tome un camión eléctrico de medianas prestaciones con un convertidor DC-DC continuo de 3 kW, con una potencia de 25 °C y derrame a 2,2 kW a 65 °C. Supongamos que las demás cargas auxiliares continuas del vehículo mientras estacionado son modestas: control de la carrocería, telemática, nevera a 60 W, iluminación interior a 30 W y despertadores periódicos del sistema de freno con una media de 40 W. Llame a la línea de referencia no-AC 250 W.

Añade el aire acondicionado en el peor caso de 850 W y el total es de 1.100 W — la mitad de la capacidad del convertidor derritado, lo que suena cómodo. A continuación, agregue las cargas que son fáciles de olvidar:

• calentador de cabina en una mañana fría, 400–800 W;
• calefacción del asiento, 100 W;
• un inversor de conductor para un ordenador portátil y cargadores de teléfono, 150 W;
• la batería de 24V se recarga por sí misma, que puede tirar 300–500 W después de una noche profunda.

Una mañana fría con calefacción, un ordenador portátil y una batería de amortiguador agotado aterriza en aproximadamente 2.050 W — dentro de la calificación de 2,2 kW derritada, pero sin margen, en el momento exacto el convertidor es más caliente después de ocho horas de trabajo. Es por eso que la curva derritante del OEM y la lógica de prioridad importan más que la calificación del convertidor principal, y por qué una unidad de bomba de calor que proporciona 2.000 W de calefacción para 620 W de entrada es una proposición materialmente diferente de un calentador resistivo.

Lo que cambia en una plataforma de camionetas 12V

Las camionetas eléctricas comerciales ligeras suelen funcionar con un autobús auxiliar de 12V, y la aritmética es menos perdonante: la misma 850 W de refrigeración dibuja alrededor de 70 A a 12V en lugar de 35 A a 24V. El convertidor es más pequeño, el cable tiene que ser mucho más grande, y la batería de 12V del vehículo es a menudo una unidad 70-95 Ah AGM que nunca fue pensado para absorber un inicio del compresor.

Dos consecuencias prácticas. En primer lugar, elija la unidad más pequeña que cumple con la carga de la cabina: en una cabina de 1,8 m3, una techo de 7.000 BTU/h a 12V suele ser suficiente, y la banda actual es más importante que el titular de capacidad. En segundo lugar, trate la batería de 12V como un consumible con un cheque de estado de salud en cada servicio, porque una AGM envejecida producirá exactamente el patrón de cierre intermitente que se diagnostica erróneamente como un fallo del controlador.

Donde se dirige el enfriamiento de camiones eléctricos

Dos tendencias son visibles desde el lado del proveedor.

Primero, refrigeración se está absorbiendo en el sistema de gestión térmica. En lugar de una unidad independiente en la techo, algunos OEMs quieren que el evaporador de dormir se acopla en un bucle de refrigerante compartido con un enfriador o bomba de calor. Esto mejora la eficiencia y reduce el desorden del techo, pero hace que el CA sea un sistema de nivel de vehículo con validación de nivel de vehículo, y elimina la simplicidad del mercado aftermarket que valora las flotas.

Segundo, refrigeración estacionada se está convirtiendo en una función telemática en lugar de una función de hardware. La unidad es un componente; el valor está en el motor de la política que decide cuándo se ejecuta, en qué punto de ajuste, y contra qué estado de carga. Las flotas que instrumentan los primeros cincuenta vehículos aprenden más sobre sus ciclos de servicio reales que cualquier hoja de especificación les dirá.

Por ahora, la respuesta pragmática para la mayoría de las flotas es una unidad de cubierta independiente de 24V de capacidad modesta, una plataforma eficiente, una alimentación de convertidor de tamaño adecuado, una batería de amortiguador saludable, y una política de operación escrita. Esa combinación cuesta menos que una integración térmica personalizada y cubre el requisito que realmente importa: un conductor que duerme, y un camión que comienza. También deja espacio para cambiar de opinión sobre la arquitectura térmica más tarde, porque una unidad independiente puede ser removida de un vehículo y montada al siguiente de la flota — una opción que desaparece en el momento en que la refrigeración se coloca en el propio bucle refrigerante del vehículo.

Diferencias de mantenimiento en un camión eléctrico

Dos hábitos de servicio cambian. En primer lugar, no hay una plataforma de motores para calentar el condensador, pero hay un sistema térmico de batería que puede tirar calor cerca de la unidad en un día de calor, por lo que los condensadores montados en la techo de los camiones eléctricos deben ser verificados para la recirculación de la misma manera que las instalaciones diésel — estacionados sobre un paquete de HV caliente, una unidad de la techo puede ver el aire de entrada varios grados por encima del ambiente.

Segundo, el diagnóstico se divide en dos. El lado de 24V se comporta como cualquier otro camión: medir el voltaje bajo carga, comprobar la corriente con la especificación, verificar el ajuste de corte. El lado de alta tensión es el dominio del OEM, y no se debe pedir a los técnicos que trabajen alrededor de componentes HV para alcanzar una falla de 24V. Escribe el límite en el procedimiento de servicio para que nadie improvise cerca de un cable naranja.

Preguntas frecuentes

El aire acondicionado es una carga de 24V, por lo que el convertidor y la batería de amortiguador deciden la viabilidad antes de que la capacidad de refrigeración lo haga. El coste energético es de alrededor del 1 % de un paquete de larga distancia y del 3-5 % de un paquete de mediano uso por noche. Y la política operativa —cuando se permite enfriar, contra qué estado de carga— es lo que convierte una instalación de trabajo en una instalación desplegable.