Der elektrische Klimakompressor – Aufbau, Funktion, Steuerung
Selbst wenn einige wenige (ältere) Hybridmodelle über keinen elektrischen Klimakompressor verfügen, so gehört er doch bei Vollhybriden zum Standard. In Fahrzeugen mit größeren elektrischen Reichweiten, also in Plug-in-Hybridfahrzeugen ist er auf jeden Fall ein Muss.
Mit integriertem E-Antrieb: Über das HV-System mit Spannung versorgte elektrische Klimakompressoren stellen die Innenraumkühlung – und wenn notwendig die Batteriekühlung – unabhängig vom Betrieb des Verbrennungsmotors sicher.
Bei Elektrofahrzeugen ergibt sich das schon aus der Tatsache, dass kein Verbrennungsmotor für den Antrieb des herkömmlichen, riemengetriebenen Verdichters vorhanden ist.
In Hybridfahrzeugen ließe sich zwar noch ein konventioneller Kompressor verbauen, jedoch müssten die Insassen dann während des rein elektrischen Fahrmodus auf die Innenraumkühlung verzichten. Was nicht akzeptabel ist.
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Darüber hinaus muss die Batteriekühlung – zu der die Klimaanlage oft direkt oder indirekt beiträgt – stets sicher gestellt sein. Außerdem bringt der elektrische Kompressor folgende Vorteile mit sich: Die Kühlung ist während der Motorstopp-Phasen, die vom Start/Stopp-System eingeleitetet werden, sichergestellt (zum Beispiel Ampelstopp und Stopp- and Go-Verkehr).
Des weiteren besteht bei entsprechender Systemauslegung die Möglichkeit, den Innenraum schon vor Fahrtantritt abzukühlen, indem sich der Kompressor per Fernbedienung aktivieren lässt.
Weil die Leistung des 12-V-Bordnetzes für den Antrieb eines Klimakompressors nicht ausreicht, kommen ausschließlich Hochvolt-Kompressoren zum Einsatz. Befindet sich ein Wechselstrommotor zum Antrieb der Verdichtereinheit im Kompressor, muss zusätzlich noch ein Inverter im Gehäuse integriert sein, um den ankommenden Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.
Es geht aber auch anders. So hat zum Beispiel Volkswagen bei der Hybridversion des Touareg (Typ 7PH) einen Verdichter mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor verbaut – was den internen Inverter im Verdichter erübrigt.
Arbeitsprinzip des Scrollverdichters
Die elektrischen Kompressoren verdichten das Kältemittel per Scroll-Prinzip. Dazu sind in der Verdichtereinheit zwei ineinander liegende G-förmige Spiralen vorhanden.
Während eine der beiden feststeht, bewegt sich die zweite exzentrisch im Kreis. Durch diese Bewegung wird an den äußeren Spiralenden das zu verdichtende Medium über den Ansauganschluss angesaugt, zwischen den Scroll-Windungen verdichtet und anschließend über den Kompressorauslass in komprimierter Form ausgedrückt.
Mit welcher Intensität der Kompressor komprimiertes Kältemittel fördert lässt sich über die Drehzahl regeln. Dazu steuert das Thermomanagement beziehungsweise die Klimasteuerung den Elektromotor des Verdichters in Abhängigkeit der Betriebssituation an.
Die Steuersignale können per CAN-Bus oder PWM-Signal übertragen werden.
Dieses Kapitel ist in folgendem Fachbuch erschienen:
Hybrid- und Elektrofahrzeuge
3. aktualisierte Auflage 2018, von Torsten Schmidt, 200 Seiten, zahlreiche Abbildungen, 39,95 Euro
Inhalt (Auszug)
- Antriebskonzepte und Topologien von Hybrid- und Elektrofahrzeugen
- Die Hochvoltanlage (HV) – modifizierte Systeme
- Praxiswissen: HV-Anlage, HV-Batterien, Service-Disconnect
- Arbeiten an HV-Fahrzeugen: Motorwäsche, Lackierarbeiten, Abschleppen, Abstellen von (verunfallten) HV-Fahrzeugen, Klimaservice
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