Elektromos hűtőszivattyú a Boschtól

Az elektromos vízpumpák a modern járműgépészet egyik kulcsfontosságú technológiai fejlesztését jelentik, különösen az elektromos és hibrid hajtásláncok elterjedésével. Ezek a rendszerek jelentős előnyt kínálnak a hőmenedzsment területén, hiszen képesek igény szerint működni, kizárólag akkor aktiválódva, amikor az adott komponens – például akkumulátor, inverter vagy elektromos motor – ténylegesen hűtést igényel. Ez nemcsak az energiahatékonyságot növeli, hanem az alkatrészek élettartamát is meghosszabbítja, miközben hozzájárul az általános üzembiztonsághoz és szervizelhetőséghez. A hagyományos mechanikus vízpumpákkal szemben az elektromos pumpák nem vesznek el folyamatosan teljesítményt a főtengelytől, így javítják a tüzelőanyag-fogyasztást és csökkentik a CO₂-kibocsátást is.

A hírekben szereplő példa jelenleg a Bosch PDE típusú elektromos hűtőfolyadék-szivattyúja, amelyet kifejezetten hibrid és tisztán elektromos járművek számára fejlesztettek ki. Ez a mindössze 700 gramm tömegű, kompakt centrifugálpumpa ami óránként akár 1200 liter víz-glikol keveréket képes szállítani, maximum 1,7 bar nyomáson. A rendszer PWM jelekkel, vagy LIN-buszos adatkapcsolaton keresztül vezérelhető, ami lehetővé teszi a hűtőfolyadék áramlásának kifinomultan pontos szabályozását. A beépített diagnosztikai funkciók, az IP6KX / IPX7 / IPX9K védettségi szintek, valamint a 12 V-os üzemi feszültség mind azt a célt szolgálják, hogy a szivattyú szélsőséges környezetben is folyamatosan és megbízhatóan működjön, akár hűtési, akár fűtési célokra használják.

A belső égésű motorral szerelt járművek esetében is egyre elterjedtebb az elektromos vízpumpák alkalmazása, különösen a start-stop rendszerrel ellátott modelleknél vagy mild hybrid megoldásokban. Ezekben az alkalmazásokban a hűtési igény gyakran független a motor járásától – például a turbótöltő utóhűtésére van szükség leállítás után –, amit az elektromos pumpák pontosan képesek kiszolgálni. A CAN- vagy LIN adatkommunikációs hálózatba illesztett szivattyúk lehetővé teszik az adatalapú állapotfigyelést, prediktív karbantartást és az üzemi körülményekhez való dinamikus alkalmazkodást.

A mellékelt diagram a szivattyú működését ábrázolja a térfogatáram (Flow Rate) függvényében, két fő paraméter mentén: a szállított nyomás (kék görbe) és az elektromos áramfelvétel (piros görbe). A vízszintes tengelyen az átáramló folyadék mennyisége liter/óra (l/h) egységben szerepel, míg a bal oldali függőleges tengely a nyomást kilopascalban (kPa), a jobb oldali pedig az áramfelvételt amperben (A) mutatja. A nyomásértékeket zárójelben bar egységben is feltüntetjük (1 bar = 100 kPa). A nyomásgörbe szerint a szivattyú kis térfogatáramnál tudja tartani a legnagyobb nyomást, körülbelül 190 kPa (1,90 bar) értéken. A térfogatáram növekedésével ez a nyomás fokozatosan csökken: 1000 l/h-nál kb. 170 kPa (1,70 bar), 1500 l/h-nál kb. 160 kPa (1,60 bar), majd 2000 l/h-nál kb. 100 kPa (1,00 bar), végül 2500 l/h-nál körülbelül 50 kPa (0,50 bar) körülire esik vissza. Ez a karakterisztika jól jellemzi a centrifugálszivattyúk működését: nagy áramlásnál kisebb nyomás, kis áramlásnál nagyobb nyomás. Az áramfelvételi görbe viszont ezzel ellentétes tendenciát mutat: 100 l/h-tól 1400–1500 l/h-ig lineárisan nő az áramfelvétel, elérve a 18 A szintet, amelynél a görbe telítődni látszik – tehát a terhelés növelésére már nem nő számottevően az áramfelvétel. Ez a viselkedés lehetővé teszi a vezérlés egyszerű és hatékony kialakítását, például PWM vagy LIN-buszos szabályozással. Az áramfelvétel folyamatos figyelésével pedig diagnosztikai célokra is alkalmas a rendszer: eltömődés, hűtőközeg-viszkozitás változás vagy szivattyúkopás korán észlelhető.

A diagram alapján megvalósítható egy többkörös, moduláris hőmenedzsment-rendszer, amelyben minden fontos járműalkatrész (pl. akkumulátor, inverter, elektromotor, utastér) külön szabályozott hűtőkört kap. Ez lehetővé teszi a jármű teljes hőháztartásának dinamikus optimalizálását, különösen elektromos és hibrid járművek esetében. Továbbá a szivattyú decentralizált elhelyezése, mechanikus meghajtás nélküli kialakítása hozzájárul a járműarchitektúra rugalmasabb tervezéséhez. Az energiahatékonyság növelése mellett a CO₂-kibocsátás csökken, a komponensek élettartama nő, és a prediktív karbantartás is megvalósítható, ami a jövő járműveinek megbízhatóságát és fenntarthatóságát támogatja.

A járművek architektúrája szempontjából további előnyt jelent, hogy az elektromos vízpumpák rugalmasan elhelyezhetők, mivel jellegükből kifolyólag nem igényelnek közvetlen mechanikus kapcsolatot a főtengellyel vagy az ékszíjrendszerrel. Ez lehetővé teszi a többkörös hűtőrendszerek kialakítását, ahol külön szivattyúk szolgálnak például az akkumulátor, az inverter, vagy az utastér fűtésének/hűtésének céljaira. A modularitás és decentralizált vezérlés nemcsak hatékonyabb, hanem hibabiztosabb működést is eredményez.

A hűtési rendszerek fejlődésével együtt új típusú megoldások – például hőelektromos vagy termomágneses hűtés – is megjelentek, amelyek mozgó alkatrészek nélkül képesek hőt elvonni vagy eloszlatni. Bár ezek egyelőre kiegészítő technológiák, a cellaszintű akkumulátor-hűtés vagy az érzékeny elektronikai egységek stabil üzemi hőmérsékleten tartása szempontjából jelentős potenciált rejtenek.

Összességében az elektromos vízpumpák és fejlett hőmenedzsment-megoldások alapvetően meghatározzák a jövő járműveinek megbízhatóságát, energiahatékonyságát és fenntarthatóságát. A Bosch PDE pumpa csak egy példa a sok közül, amely jól mutatja, hogyan válik az intelligens, kompakt, diagnosztikára képes hűtési technológia a járműipar új szabványává.

Forrás: ivtinternational.com