Umgang mit elektrischen Kompressoren beim Service von Elektro- und Hybridfahrzeugen

Obwohl es natürlich viele Ähnlichkeiten zwischen den Klimaanlagen in Hybrid- und Elektrofahrzeugen und denen in Verbrennern gibt, gibt es auch einige Unterschiede, nicht zuletzt beim Kompressor, der das Herzstück beider Systeme ist. Was die Funktion betrifft, so sollen beide Systeme den Fahrzeuginsassen ein möglichst angenehmes Klima im Innenraum bieten. Die Klimaanlage in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug hat jedoch auch die wichtige Aufgabe, die Batterie zu kühlen, die das Fahrzeug mit Energie versorgt.

„Wenn die Klimaanlage in einem Auto mit Verbrennermotor ausfällt, kann man immer noch fahren, aber wenn sie in einem Elektrofahrzeug ausfällt, fährt das Auto nicht mehr, da die Batterie nicht mehr gekühlt wird", erklärt Richard Groot, Produktspezialist für Klimaanlagenprodukte bei DENSO Aftermarket. „Das Klimasystem ist daher ein integraler Bestandteil der korrekten Betriebsparameter des Fahrzeugs. Es muss entsprechend gewartet werden; einschließlich des Kompressors, der in diesen Fahrzeugen elektrisch angetrieben wird und daher als E-Kompressor bezeichnet wird."

Was ist ein E-Kompressor und wie funktioniert er?

Herkömmliche Kompressoren werden mechanisch über den Riemen des Hilfsantriebs des Motors angetrieben. Da Elektrofahrzeuge jedoch keinen Motor haben, der einen riemengetriebenen Antrieb benötigt, ist ein E-Kompressor erforderlich. DENSO E-Kompressoren bestehen aus einem Verdichterteil, einem Elektromotor und einem Wechselrichter.

Das Verdichterteil ist ein Scroll-Kompressor, der das Kältemittel ansaugt, verdichtet und wieder abgibt. Der Elektromotor, der den Kompressor antreibt, ist ein bürstenloser Gleichstrommotor (DC) mit einem Permanentmagneten als Rotor und einer Spule als Stator. Der Wechselrichter treibt den Motor an und wandelt den Gleichstrom aus der Hochspannungsbatterie (HV) in Wechselstrom (AC) für den Motor um. Die elektronische Klimaanlagen-Steuereinheit (ECU) gibt über die HV-ECU Drehzahlsignale für den Kompressor an den Wechselrichter weiter, um die Drehzahl des elektrischen Kompressors zu steuern.

Der Elektromotor läuft mit mehr als 200 Volt und wird durch ein Kältemittel-Öl-Gemisch gekühlt, so dass ein spezielles, isolierendes Kompressoröl erforderlich ist, um einen Ausfall des Motors zu verhindern. Die Verwendung eines falschen Öls birgt daher ein großes Risiko, den Motor zu beschädigen.

Vorteile beim Kraftstoffsparen und vieles mehr

Die Bauweise der DENSO E-Kompressoren bringt Hybrid- und Elektrofahrzeugen mehrere Vorteile:

• E-Kompressoren mit geregelter Drehzahl bieten eine hohe Leistung bei niedriger Drehzahl, was Energie spart. Je weniger Energie für den Antrieb des Kompressors verbraucht wird, desto mehr kann für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet und so die nutzbare Reichweite erhöht werden.
• Ein DENSO E-Kompressor verbraucht auch weniger Energie, was dazu beiträgt, die Reichweite des HV-Batteriepacks zu erhöhen. Obwohl viele Fahrzeuge einen Li-Ion Akku (Lithium-Ionen-Akku) verwenden, wird beispielsweise in mehreren Toyota-Hybridmodellen eine NiMH-Alternative (Nickel-Metallhydrid) eingesetzt.
• Der interne Elektromotor sorgt dafür, dass der Wechselstromantrieb weiterläuft, wenn das Hybrid-/Elektrosystem ausgeschaltet ist.
• DENSO E-Kompressoren sind leiser bei gleicher Kühlleistung

Arbeiten mit E-Kompressoren

Safety first

Sicherheit ist oberstes Gebot. Der E-Kompressor wird von der HV-Batterie mit einer Leistung zwischen 200 und 400 Volt angetrieben. Daher kann er nicht einfach ausgetauscht werden, sondern muss zunächst von der HV-Batterie des Fahrzeugs abgeklemmt werden.

Richtiges Öl

E-Kompressor-Öl unterscheidet sich von dem Öl, das in mechanisch angetriebenen Kompressoren verwendet wird. DENSO ND-Öl 11 ist ein hochisolierendes POE-Öl. Prüfen Sie jedoch immer die vom Fahrzeughersteller vorgeschriebene Angaben, da ein falsches Öl möglicherweise einen Kurzschluss im System verursachen und den Elektromotor zerstören kann.

Nachfüllen

Für das Nachfüllen von Öl in Hybrid- und Elektrofahrzeugen sollte ein separates Klimaservicegerät verwendet werden, um versehentliche Vermischungen von POE- und PAG-Ölen zu vermeiden!

Wartung

Der E-Kompressor ist hermetisch geschlossen, es gibt keine Wellendichtung und es besteht keine Gefahr, dass Kältemittel in die Außenluft entweicht, so dass die Leckrate des Kältemittels geringer ist als bei einem mechanischen Kompressor. Es ist jedoch wichtig, dass das Kältemittel immer den richtigen Füllstand hat, da Probleme auftreten können, wenn der Füllstand nicht beachtet wird.

Darüber hinaus müssen Hybrid- und Elektrofahrzeuge natürlich regelmäßig gewartet werden. Techniker müssen sich daher an die vom Fahrzeughersteller festgelegten Wartungsintervalle halten und alle Anforderungen für den Austausch von Kühlmitteln erfüllen.

Wie sieht die Zukunft aus?

Das Klimasystem in Hybrid- und Elektrofahrzeugen entwickelt sich weiter, und es ist wahrscheinlich, dass es letztendlich zu einem Thermomanagementsystem wird. Dieses wird nicht nur für die Kühlung des Innenraums und der Hochvoltbatterie, sondern auch für das gesamte Heizsystem des Fahrzeugs und damit für die thermische Effizienz verantwortlich sein. Aufgrund der Komplexität des Systems wird es für Kfz-Techniker in 10 bis 15 Jahren nicht einfach sein, Probleme zu diagnostizieren, so dass spezifische Kenntnisse und eine technische Ausbildung erforderlich sein werden.