Actieve batterijen koeling d.m.v. airco

Mijn vorige blogpost had als titel “Koelsysteem ontwerp definitief en ontwikkeling radiateurs” maar het was niet zo definitief. Ik heb namelijk besloten om actieve koeling voor de batterijen toe te voegen. Bij actieve koeling maak je gebruik van de airconditioning om te koelen. De reden om dit alsnog te doen is tweeledig:

Ik heb toch al airco aan boord, dus de stap is relatief klein
Het ideale temperatuur gebied van batterijen is tussen de 15 en 35 graden.

Op een hete zomerse dag kan het verschil tussen de temperatuur van de omgeving en doel temperatuur erg klein worden waardoor er geen koelcapaciteit meer is, zeker niet met zo’n kleine radiator als ik heb. Op het moment dat de batterijen dan al warm zijn van zeg 1,5 uur rijden boven heet asfalt en je wilt dan gaan snelladen is de kans op oververhitting en dus ingrijpen door het batterij management systeem groot. Bovendien is goed temperatuur management een van de belangrijkste factoren voor een lange levensduur van het accupakket.

Vooronderzoek batterijen koeling

Dus ik heb onderzoek gedaan naar hoe Tesla, Volkswagen, Audi, Volvo en Opel dit doen en voor mezelf op een rij gezet.

Van belang is in elk geval om de cabine airco en batterijen koeling onafhankelijk te kunnen inschakelen. Er zijn duidelijk meerdere wegen die naar Rome leiden. Ik kies voor:

Blokventiel met solenoïde van een Tesla voor interieur verdamper
Warmtewisselaar van een Tesla
Blokventiel met solenoïde van een Tesla voor warmtewisselaar

Implicaties ontwerp koelsysteem

Het toevoegen van actieve batterijen koeling heeft wel weer implicaties voor het ontwerp van het koelsysteem. Er is namelijk dan weer een derde route nodig. Het wordt dan:

Door radiator
Door verwarmer
Door warmtewisselaar / koeler

Ik houd vast aan mijn eerdere keuze om een 3-weg klep te gebruiken alhoewel een 4-weg klep mooier zou zijn omdat het dan met één klep op te lossen zou zijn. Ik plaats echter een tweede 3-weg klep van hetzelfde type.

Ontwerp airco systeem

De cabine verdamper en batterijen wamtewisselaar komen parallel te staan. Ieder krijgen ze dan een solenoïde om de onafhankelijk van elkaar in te kunnen schakelen. Een blokventiel met solenoïde van een Tesla in huis gehaald.

Past helaas niet 1 op 1 op het aansluit buisje van de Peugeot verdamper die ik gebruik.

Reverse engineeren Tesla onderdeel

Helaas kon ik uit de Tesla schema’s niet achterhalen of het een 5V of 12V solenoïde was. Dus de proef op de som genomen.

Hij schakelt op 5V wel, maar niet zo fel en het zit vrij dicht bij de drempel spanning. Dank aan Erik voor de tip om even de temperatuur in de gaten te houden om de rating te achterhalen.

Op 13,6V geen meetbare warmte ontwikkeling na enige tijd. Via het DIY Electriccar forum kreeg ik nog de tip om te kijken naar een chip die zorgt voor de initieel benodigde hogere aantrek stroom en daarna een lagere stroom om de solenoïde vast te houden. Uiteindelijk vond ik de DRV103 als een geschikte ‘economiser’, maar heb besloten om de 8W maar gewoon voor lief te nemen.

Nieuwe indeling motorruimte

Door er nog eens mee bezig te zijn bedacht ik dat de Tesla batterijen verwarmer misschien toch beter aan de linkerkant van de motor kan. Dit biedt een tweetal voordelen:

Dan hoeft de koelslang niet over de motor.
Dan is er een kans dat aan beide kanten de bovenste draagarmen in opgebouwde toestand bereikbaar blijven voor het uitlijnen.

Het nadeel is dat de kabel en connector die eraan zit het dan niet meer red tot de contactor box. Zoiets zou dan kunnen en dan de warmtewisselaar er net naast.

Zou moeten kunnen.

Tesla chiller

Na veel speurwerk uiteindelijk een Tesla “chiller” ofwel warmtewisselaar gevonden die ik zocht.

Tot zo ver het goede nieuws. Het slechte nieuws is dat hij in het echt een stuk groter was dan ik op basis van de plaatjes had verwacht. Dus “de warmtewisselaar er net naast” gaat niet passen. Het wordt dan meer zoiets:

Plaatsing verwarmer en koeler in motorruimte

De enige manier om dat passend te krijgen is om de batterijen verwarmer dan meer naar achteren te plaatsen. Ik had al iets van de aluminum adapter plaat afgezaagd om hem er überhaupt tussen te krijgen, maar er moet nog meer af.

Het is wel even zonde van het B20-M410 koppelingshuis, maar goed, een startmotor heb ik toch niet meer nodig.

Even een provisorisch steuntje gehecht.

Nu past de verwarmer er mooi tussen, zelfs als de motor nog wat beweegt in de rubbers.

Nog een paar keer geschoven voor de ideale plek waarbij ook de koppelingsgaffel voldoende ruimte heeft en toen het bovenste steuntje definitief gemaakt.