- Im Elektro- und Hybridfahrzeug treibt kein Keilriemen den Klimakompressor an, sondern ein integrierter Hochvolt- oder 48V-Elektromotor.
- Der elektrische Kompressor benötigt ein elektrisch isolierendes Kältemittelöl (POE), nicht das herkömmliche PAG-Öl riemengetriebener Anlagen.
- Eine Verwechslung der Ölsorte kann den Isolationswiderstand zerstören und einen Kurzschluss im Hochvoltsystem auslösen.
- Arbeiten am Kreislauf setzen Hochvolt-Qualifikation, Sachkundenachweis nach F-Gas-Verordnung und ein dediziertes Servicegerät voraus.
- Wir führen den Klimaservice an E- und Hybridfahrzeugen mit der erforderlichen Qualifikation und getrennter Gerätetechnik durch.
Vom Riemen zum Elektromotor
In einem konventionellen Fahrzeug sitzt der Klimakompressor an der Front des Motors und wird über den Keilrippenriemen von der Kurbelwelle angetrieben. Seine Drehzahl hängt damit unmittelbar an der Motordrehzahl, und eine Magnetkupplung schaltet ihn zu oder ab. Dieses Prinzip funktioniert seit Jahrzehnten zuverlässig, hat aber eine klare Grenze: Steht der Verbrennungsmotor, steht auch der Kompressor.
Genau hier setzt das Elektro- und Hybridfahrzeug an. Es gibt keinen permanent laufenden Verbrennungsmotor mehr, der einen Riemen drehen könnte. Die Klimatisierung muss aber auch im rein elektrischen Betrieb, an der Ladesäule oder bei der Vorklimatisierung funktionieren. Die Lösung ist ein elektrisch angetriebener Kompressor mit eigenem, drehzahlgeregeltem Motor. Je nach Fahrzeugarchitektur wird dieser Motor aus dem 48V-Bordnetz eines Mild-Hybrids oder aus dem mehrere hundert Volt führenden Hochvoltnetz eines Vollhybrids oder reinen Stromers gespeist.
Der elektrische Kompressor regelt seine Leistung stufenlos über die Drehzahl. Das ist präzise und effizient, verlangt aber auch ein völlig anderes Verständnis des Bauteils. Wer die Unterschiede zwischen den Antriebsarten vertiefen möchte, findet diese im Beitrag zum 48-Volt-Bordnetz beim Mild-Hybrid sowie im Vergleich Hochvolt gegen 48V.
Der 48V-Mild-Hybrid und sein Klimakompressor
Viele moderne Verbrenner fahren heute als 48V-Mild-Hybrid (MHEV, Mild Hybrid Electric Vehicle). Kern des Systems ist ein Riemen-Startergenerator, je nach Hersteller als RSG oder BSG bezeichnet. Er arbeitet auf dem 48V-Bordnetz, startet den Verbrenner nahezu lautlos, rekuperiert beim Bremsen und stützt den Motor mit Drehmoment.
Für die Klimatisierung hat dieses Bordnetz eine konkrete Folge: Viele MHEV-Fahrzeuge tragen einen elektrisch angetriebenen Klimakompressor am 48V-Netz statt eines riemengetriebenen Aggregats. Beim Segeln mit abgeschaltetem Verbrenner und im erweiterten Start-Stopp-Betrieb läuft die Klimatisierung dadurch ungestört weiter. Dieses Entkoppeln von Motorlauf und Klimakomfort ist der zentrale Unterschied zum klassischen, über den Keilrippenriemen mit Magnetkupplung angebundenen Kompressor. Die elektrische Seite des konventionellen Antriebs behandeln wir im Beitrag zur Magnetkupplung am Klimakompressor und ihrer Strommessung, die Fehlerbilder des 48V-Netzes im Beitrag zu Mild-Hybrid 48V-Systemen in der Diagnose.
Warum ein anderes Öl zwingend ist
Jeder Kompressor benötigt Schmieröl, das im Kältemittel gelöst durch den Kreislauf wandert und alle beweglichen Teile schmiert. Bei riemengetriebenen Anlagen kommt üblicherweise PAG-Öl zum Einsatz, ein synthetisches Polyalkylenglykol, das auf das Kältemittel R1234yf oder R134a abgestimmt ist.
Im elektrischen Hochvolt-Kompressor liegt jedoch eine grundlegend andere Situation vor: Das Öl umspült nicht nur Lager und Kolben, sondern auch die stromführenden Wicklungen des integrierten Elektromotors. Damit wird das Öl selbst zum Teil der elektrischen Isolation. PAG-Öl ist hygroskopisch, zieht also Feuchtigkeit an, und leitet dadurch elektrischen Strom. In einem Hochvoltsystem ist das nicht hinnehmbar.
Deshalb schreiben die Hersteller für elektrische Kompressoren hochreines POE-Öl (Polyolester) mit einem definierten, sehr hohen Isolationswiderstand vor. Dieses Öl wird in versiegelten Gebinden geliefert, weil schon der Kontakt mit Luftfeuchtigkeit den Isolationswert senkt. Die Grundlagen der verschiedenen Ölsorten erläutern wir im Beitrag zu Klima-Öl PAG und PAO.
Die Gefahr der Kreuzkontamination
Das größte Risiko entsteht nicht durch falsche Absicht, sondern durch ein gemeinsam genutztes Servicegerät. Befüllt eine Werkstatt zuerst ein konventionelles Fahrzeug mit PAG-Öl und danach ein Elektrofahrzeug mit demselben Gerät, gelangen PAG-Reste in den Hochvolt-Kreislauf. Der Isolationswiderstand des POE-Öls sinkt, und im schlimmsten Fall meldet das Batteriemanagement einen Isolationsfehler oder das Hochvoltsystem schaltet ab.
Aus diesem Grund verwenden wir für Hochvolt-Klimaanlagen ein getrennt vorgehaltenes Servicegerät, das ausschließlich mit POE-Öl arbeitet. Eine Vermischung ist damit konstruktiv ausgeschlossen. Das ist kein Komfortmerkmal, sondern die Voraussetzung dafür, dass der Werterhalt des Fahrzeugs und die Sicherheit des Hochvoltsystems gewahrt bleiben.
48V-Netz, DC-DC-Wandler und Fehlersuche
Ein 48V-Mild-Hybrid besitzt zwei parallel arbeitende Spannungsebenen. Neben dem 48V-Netz, das Startergenerator und elektrischen Klimakompressor versorgt, bleibt das klassische 12V-Bordnetz für Beleuchtung, Steuergeräte und Komfortverbraucher bestehen. Die Brücke bildet ein DC-DC-Wandler, der die 48V geregelt auf 12V setzt und je nach Architektur in die Gegenrichtung speist. Fällt der Wandler aus, bricht die 12V-Versorgung weg, und es treten scheinbar unzusammenhängende Symptome auf, von schwacher Starterbatterie bis zum Kompressorausfall. Funktionsweise und typische Defekte erläutern wir im Beitrag zum DC-DC-Wandler und seinen Fehlerbildern.
Bei der Fehlersuche lesen wir zunächst den Fehlerspeicher aus und prüfen die Plausibilität der Werte. Die Herstellersoftware zeigt Spannungslage des 48V-Netzes, Stromaufnahme des Kompressors und angeforderte Drehzahl. Weicht die tatsächliche Drehzahl ab, grenzen wir ein, ob die Ursache im Kompressor, in der Leistungselektronik oder in der 48V-Versorgung liegt. Ein zu geringer Isolationswiderstand der Wicklung gegen Masse deutet auf Feuchtigkeit oder verunreinigtes Öl hin. Diese beweisbasierte Eingrenzung erspart den ungezielten Austausch teurer Komponenten.
Sicherheit und Qualifikation
Arbeiten am Klimakreislauf eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs berühren zwei voneinander unabhängige Gefahrenbereiche. Zum einen das Kältemittel selbst, dessen Handhabung einen Sachkundenachweis nach der F-Gas-Verordnung verlangt. Zum anderen das Hochvoltsystem, das eine eigene Qualifikation der ausführenden Person voraussetzt. Den rechtlichen Rahmen zum Kältemittel beschreiben wir im Beitrag zur F-Gas-Verordnung und zum Sachkundenachweis, die personelle Seite im Beitrag zur Hochvolt-Qualifikation in der Werkstatt.
Vor jedem Eingriff wird das Hochvoltsystem nach Herstellervorgabe freigeschaltet und gegen Wiedereinschalten gesichert. Erst wenn die Spannungsfreiheit nachgewiesen ist, beginnt die eigentliche Arbeit am Kreislauf. Diese Reihenfolge ist nicht verhandelbar. Ein elektrischer Kompressor trägt zwar in der Regel orange gekennzeichnete Hochvoltleitungen, doch die Verantwortung liegt bei der Werkstatt, jede Leitung als spannungsführend zu behandeln, bis das Gegenteil gemessen ist.
Eine wichtige Unterscheidung gilt für den 48V-Mild-Hybrid. Mit rund 48 Volt Gleichspannung liegt sein Energiebordnetz unter der Grenze von 60 Volt und zählt damit nicht als Hochvolt im Sinne der Qualifikationsanforderungen für Voll- und Elektrofahrzeuge. Daraus folgt jedoch keine Sorglosigkeit: Die 48V-Ebene führt hohe Ströme, ihre Leitungen sind herstellerabhängig orange oder blau gekennzeichnet, und ein Kurzschluss kann erhebliche thermische Schäden verursachen. Wir behandeln das 48V-Netz daher mit gleicher Disziplin.
Für Techniker: Isolationswiderstandsmessung am elektrischen Klimakompressor
Der zentrale Prüfwert beim elektrischen Klimakompressor ist der Isolationswiderstand zwischen den Motorwicklungen und dem Gehäuse beziehungsweise der Hochvoltmasse. Gemessen wird er mit einem dafür zugelassenen Isolationsprüfgerät, das eine definierte Prüfgleichspannung anlegt, bei Hochvoltkomponenten üblicherweise im Bereich von 500 Volt. Der ermittelte Widerstand wird ins Verhältnis zur Systemspannung gesetzt; gefordert wird in der Praxis ein Wert deutlich oberhalb von 100 Ohm pro Volt Systemspannung, sodass bei einem 400-Volt-System Megaohm-Bereiche erwartet werden. Ein eingebrochener Wert verrät Feuchtigkeit, eine geschädigte Wicklungsisolation oder ein durch PAG-Kontamination leitfähig gewordenes Kältemittelöl.
Diese Messung ist deshalb so aussagekräftig, weil das Batteriemanagement im Fahrzeug permanent eine eigene Isolationsüberwachung gegen Masse durchführt. Sinkt der Isolationswiderstand eines einzelnen HV-Verbrauchers, kann das Fahrzeug einen Isolationsfehler im Gesamtsystem melden, ohne den Verursacher zu benennen. Erst die gezielte Einzelmessung am abgeklemmten Kompressor trennt die Quelle vom übrigen Hochvoltnetz. Voraussetzung ist stets die nachgewiesene Spannungsfreiheit nach Herstellerprozedur, bevor ein Stecker gelöst wird. So liefert die Isolationsmessung einen belegbaren Befund statt einer Vermutung über den Zustand der Wicklung.
Was das für Sie als Halter bedeutet
Ein Klimaservice am Elektro- oder Hybridfahrzeug ist technisch anspruchsvoller als an einem klassischen Verbrenner und gehört in die Hand einer Werkstatt, die sowohl die Gerätetechnik als auch die Qualifikation vorhält. Die regelmäßige Wartung lohnt sich: Ein gut gefüllter, sauberer Kreislauf entlastet den Kompressor, und ein effizient arbeitender Kompressor schont wiederum die Reichweite, weil die Klimatisierung im Elektrofahrzeug direkt am Fahrstrom zieht.
Wir behandeln Ihr Fahrzeug mit der Sorgfalt, die ein Hochvoltsystem verlangt, und dokumentieren jeden Schritt nachvollziehbar. Wenn Sie unsicher sind, ob eine bestehende Anlage korrekt befüllt wurde, prüfen wir den Isolationswiderstand und den Ölzustand und geben Ihnen einen klaren Befund. Wie ein elektrischer Antriebsstrang die übrige Klimatechnik beeinflusst, lesen Sie im Beitrag zu Wärmepumpe und PTC-Heizer im Elektroauto.
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