- Im Elektro- und Hybridfahrzeug treibt kein Keilriemen den Klimakompressor an, sondern ein integrierter Hochvolt- oder 48V-Elektromotor.
- Der elektrische Kompressor benoetigt ein elektrisch isolierendes Kaeltemitteloel (POE), nicht das herkoemmliche PAG-Oel riemengetriebener Anlagen.
- Eine Verwechslung der Oelsorte kann den Isolationswiderstand zerstoeren und einen Kurzschluss im Hochvoltsystem ausloesen.
- Arbeiten am Kreislauf setzen Hochvolt-Qualifikation, Sachkundenachweis nach F-Gas-Verordnung und ein dediziertes Servicegeraet voraus.
- Wir fuehren den Klimaservice an E- und Hybridfahrzeugen mit der erforderlichen Qualifikation und getrennter Geraetetechnik durch.
Vom Riemen zum Elektromotor
In einem konventionellen Fahrzeug sitzt der Klimakompressor an der Front des Motors und wird ueber den Keilrippenriemen von der Kurbelwelle angetrieben. Seine Drehzahl haengt damit unmittelbar an der Motordrehzahl, und eine Magnetkupplung schaltet ihn zu oder ab. Dieses Prinzip funktioniert seit Jahrzehnten zuverlaessig, 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 koennte. Die Klimatisierung muss aber auch im rein elektrischen Betrieb, an der Ladesaeule oder bei der Vorklimatisierung funktionieren. Die Loesung 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 fuehrenden Hochvoltnetz eines Vollhybrids oder reinen Stromers gespeist.
Der elektrische Kompressor regelt seine Leistung stufenlos ueber die Drehzahl. Das ist praezise und effizient, verlangt aber auch ein voellig anderes Verstaendnis des Bauteils. Wer die Unterschiede zwischen den Antriebsarten vertiefen moechte, 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 stuetzt den Motor mit Drehmoment.
Fuer 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 laeuft die Klimatisierung dadurch ungestoert weiter. Dieses Entkoppeln von Motorlauf und Klimakomfort ist der zentrale Unterschied zum klassischen, ueber 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 Oel zwingend ist
Jeder Kompressor benoetigt Schmieroel, das im Kaeltemittel geloest durch den Kreislauf wandert und alle beweglichen Teile schmiert. Bei riemengetriebenen Anlagen kommt ueblicherweise PAG-Oel zum Einsatz, ein synthetisches Polyalkylenglykol, das auf das Kaeltemittel R1234yf oder R134a abgestimmt ist.
Im elektrischen Hochvolt-Kompressor liegt jedoch eine grundlegend andere Situation vor: Das Oel umspuelt nicht nur Lager und Kolben, sondern auch die stromfuehrenden Wicklungen des integrierten Elektromotors. Damit wird das Oel selbst zum Teil der elektrischen Isolation. PAG-Oel ist hygroskopisch, zieht also Feuchtigkeit an, und leitet dadurch elektrischen Strom. In einem Hochvoltsystem ist das nicht hinnehmbar.
Deshalb schreiben die Hersteller fuer elektrische Kompressoren hochreines POE-Oel (Polyolester) mit einem definierten, sehr hohen Isolationswiderstand vor. Dieses Oel wird in versiegelten Gebinden geliefert, weil schon der Kontakt mit Luftfeuchtigkeit den Isolationswert senkt. Die Grundlagen der verschiedenen Oelsorten erlaeutern wir im Beitrag zu Klima-Oel PAG und PAO.
Die Gefahr der Kreuzkontamination
Das groesste Risiko entsteht nicht durch falsche Absicht, sondern durch ein gemeinsam genutztes Servicegeraet. Befuellt eine Werkstatt zuerst ein konventionelles Fahrzeug mit PAG-Oel und danach ein Elektrofahrzeug mit demselben Geraet, gelangen PAG-Reste in den Hochvolt-Kreislauf. Der Isolationswiderstand des POE-Oels sinkt, und im schlimmsten Fall meldet das Batteriemanagement einen Isolationsfehler oder das Hochvoltsystem schaltet ab.
Aus diesem Grund verwenden wir fuer Hochvolt-Klimaanlagen ein getrennt vorgehaltenes Servicegeraet, das ausschliesslich mit POE-Oel arbeitet. Eine Vermischung ist damit konstruktiv ausgeschlossen. Das ist kein Komfortmerkmal, sondern die Voraussetzung dafuer, 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 fuer Beleuchtung, Steuergeraete und Komfortverbraucher bestehen. Die Bruecke bildet ein DC-DC-Wandler, der die 48V geregelt auf 12V setzt und je nach Architektur in die Gegenrichtung speist. Faellt der Wandler aus, bricht die 12V-Versorgung weg, und es treten scheinbar unzusammenhaengende Symptome auf, von schwacher Starterbatterie bis zum Kompressorausfall. Funktionsweise und typische Defekte erlaeutern wir im Beitrag zum DC-DC-Wandler und seinen Fehlerbildern.
Bei der Fehlersuche lesen wir zunaechst den Fehlerspeicher aus und pruefen die Plausibilitaet der Werte. Die Herstellersoftware zeigt Spannungslage des 48V-Netzes, Stromaufnahme des Kompressors und angeforderte Drehzahl. Weicht die tatsaechliche 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 Oel hin. Diese beweisbasierte Eingrenzung erspart den ungezielten Austausch teurer Komponenten.
Sicherheit und Qualifikation
Arbeiten am Klimakreislauf eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs beruehren zwei voneinander unabhaengige Gefahrenbereiche. Zum einen das Kaeltemittel selbst, dessen Handhabung einen Sachkundenachweis nach der F-Gas-Verordnung verlangt. Zum anderen das Hochvoltsystem, das eine eigene Qualifikation der ausfuehrenden Person voraussetzt. Den rechtlichen Rahmen zum Kaeltemittel 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 traegt zwar in der Regel orange gekennzeichnete Hochvoltleitungen, doch die Verantwortung liegt bei der Werkstatt, jede Leitung als spannungsfuehrend zu behandeln, bis das Gegenteil gemessen ist.
Eine wichtige Unterscheidung gilt fuer den 48V-Mild-Hybrid. Mit rund 48 Volt Gleichspannung liegt sein Energiebordnetz unter der Grenze von 60 Volt und zaehlt damit nicht als Hochvolt im Sinne der Qualifikationsanforderungen fuer Voll- und Elektrofahrzeuge. Daraus folgt jedoch keine Sorglosigkeit: Die 48V-Ebene fuehrt hohe Stroeme, ihre Leitungen sind herstellerabhaengig orange oder blau gekennzeichnet, und ein Kurzschluss kann erhebliche thermische Schaeden verursachen. Wir behandeln das 48V-Netz daher mit gleicher Disziplin.
Für Techniker: Isolationswiderstandsmessung am elektrischen Klimakompressor
Der zentrale Pruefwert beim elektrischen Klimakompressor ist der Isolationswiderstand zwischen den Motorwicklungen und dem Gehaeuse beziehungsweise der Hochvoltmasse. Gemessen wird er mit einem dafuer zugelassenen Isolationspruefgeraet, das eine definierte Pruefgleichspannung anlegt, bei Hochvoltkomponenten ueblicherweise im Bereich von 500 Volt. Der ermittelte Widerstand wird ins Verhaeltnis 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 verraet Feuchtigkeit, eine geschaedigte Wicklungsisolation oder ein durch PAG-Kontamination leitfaehig gewordenes Kaeltemitteloel.
Diese Messung ist deshalb so aussagekraeftig, weil das Batteriemanagement im Fahrzeug permanent eine eigene Isolationsueberwachung gegen Masse durchfuehrt. 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 uebrigen Hochvoltnetz. Voraussetzung ist stets die nachgewiesene Spannungsfreiheit nach Herstellerprozedur, bevor ein Stecker geloest wird. So liefert die Isolationsmessung einen belegbaren Befund statt einer Vermutung ueber den Zustand der Wicklung.
Was das fuer Sie als Halter bedeutet
Ein Klimaservice am Elektro- oder Hybridfahrzeug ist technisch anspruchsvoller als an einem klassischen Verbrenner und gehoert in die Hand einer Werkstatt, die sowohl die Geraetetechnik als auch die Qualifikation vorhaelt. Die regelmaessige Wartung lohnt sich: Ein gut gefuellter, 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 befuellt wurde, pruefen wir den Isolationswiderstand und den Oelzustand und geben Ihnen einen klaren Befund. Wie ein elektrischer Antriebsstrang die uebrige Klimatechnik beeinflusst, lesen Sie im Beitrag zu Waermepumpe und PTC-Heizer im Elektroauto.
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