Onderzoek – Een 12V-naar-230V omvormer gebruiken in jouw EV

Op de NEC dag van 8 augustus 2020 kwamen drie mannen elkaar tegen en raakten met elkaar in gesprek over het gebruik van 12V-naar-230V omvormer in elektrische voertuigen (EV). Op die NEC dag waren er diverse EV’s, waar zo’n apparaat was geïnstalleerd in diverse formaten, variërend van 500 Watt tot 3000 Watt.

De dag er na bleef het gesprek verder lopen en werd een Whatsapp groep ‘NEC Tech Cafe’ gevormd. Daarin werd verder gepraat over de afgelopen NEC dag en kwam men op twee hoofd vragen terecht :

1) Met hoeveel vermogen wordt de 12V accu op spanning gehouden met de ‘dynamo’ van de EV?
Met ‘dynamo’ wordt bedoeld die onboard 12V controller, die de 12V accu op spanning houdt met stroom uit de accupack

2) Waarom zou de Min op het chassis aansluiten beter zijn of waarom niet?

Wat ons opviel, dat niemand op het idee van vraag 1) was gekomen. Wat als resultaat heeft, dat er veel aannames worden gedaan, zonder deze te onderbouwen.

In dit verslag zullen we ons eerst richten op vraag 1), daarna op vraag 2). Na die vragen zullen praktijk testen voorbij komen met aan het einde een samenvatting van dit onderzoek.

 

Vraag 1) Met hoeveel vermogen wordt de 12V accu op spanning gehouden met de ‘dynamo’ van de EV?

Allereerst zal het begrip ‘dynamo’ voor EV moeten worden uitgelegd. Waar we het over hebben, noemt men een DCDC-converter. Deze converteert/zet de spanning om van 400 V naar 12 V. Beide spanningen zijn, wat we noemen, gelijkspanningen. De afkorting van gelijkspanning, noemt men DC (Direct Current).

Er werd gedoken in de online technische boekjes over de Nissan Leaf voertuigen om de benodigde informatie te kunnen vinden. Die informatie werd gevonden en kwam uit op , dat voor de Leaf 2015 een DCDC converter heeft van 888 – 900 Watt (74A) heeft en vanaf Leaf 2016 zou dat een 1620 Watt DCDC (135A) betreffen.

In de volgende link kan je meer lezen over de Leafs van voor 2016 over de DCDC converter :
https://insideevs.com/news/324591/nissan-leaf-dc-dc-converter-decoded-video/

De tweede link kan je informatie lezen over de DCDC-convertor vanaf een Leaf 2016 :
https://chargedevs.com/features/a-closer-look-at-dc-dc-converters/

 

Vraag 2) Waarom zou de Min op het chassis aansluiten beter zijn of waarom niet?

voordelen: minder kabel nodig.
Nadelen: massakabel tussen accu, chassis en boordlader moeten dit ook aan kunnen, bij de functie die de kabels al hebben.

Als we onder de motorkap kijken, dan zien we bij de Min pool van de 12V accu, dat er een zwart-gele draad richting chassis gaat en vervolgens ‘verdwijnt’ het naar de onboard 12V charger.

Het chassis wordt gebruikt om bij diverse apparatuur snel met minder kabels een min punt/aansluiting te kunnen realiseren. In feite hoeft men daarna nog alleen een Plus kabel te leggen naar diverse punten.

Na lang overleg zijn we het eens geworden, dat het verstandiger is om de Min en Plus van een omvormer direct op de Polen van de 12V accu aan te sluiten. Bij het aansluiten op het chassis heb je meer kans op corrosie. Wanneer die corrosie optreed, dan treed er een grotere weerstand op. Weerstand is niet goed. Dat betekent dan dat de stroom meer moeite moet gaan doen om door de weerstand heen te komen, waardoor uiteindelijk een steeds lagere spanning ten gevolgen heeft.

Op het chassis zou kunnen, mits je een goede en corrosievrije verbinding kunt maken in voldoende dik staal en de massadraad is verzwaard. (Als je een stevige bout in te dun materiaal vastzet en daar flink stroom (A) doorheen jaagt, dan kan het vlak rondom die bout heel heet worden omdat daar veel stroom door weinig materiaal gaat.)

De chassis-optie is voor grote stroomsterktes een wat omslachtige oplossing.

 

Waarom sloeg de omvormer af bij de eerste test?

In de eerste test maakte Ramon gebruik van twee inductie platen, die bij stand van ‘800’ toch 1000 Watt per inductie plaat kortstondig bleven gebruiken. De onderbreking was kort en gingen daarna weer verder. Doordat er zoveel ‘klappen’ ontstaan, gaat het systeem dat op lange termijn niet leuk vinden en schakelt zich dan uit, uit veiligheid.

Ook is er getest, wat er gebeurt, wanneer de inductie ook platen beide ingeschakeld waren op de ‘1200’. Je raadt het al, er werd meer dan 2000 Watt continue stroom verbruikt. Dat zorgde er voor, dat de 12V-naar-230V omvormer zich zelf snel uitschakelde, omdat de spanning in de 12V te laag werd (onderspanningsbeveiliging).

 

De vervolg testen :

We hebben hiervoor gesproken, dat Leaf 2016 en jonger een DCDC onboard 12V charger zou hebben van 1620 Watt.  Dat is best flink.

In de vervolg testen zijn we gaan kijken, tot hoever we kunnen gaan, voordat het systeem weer zou afslaan. We weten, dat het is bij een verbruik van meer dan 2000 Watt.

De volgende test hebben we gedaan met een terras heater. Bij een controle meting met behulp van een regulier stopcontact kwamen we uit op de volgende waardes :

  • Stand L (Laag vermogen) : 563 W
  • Stand M (Midden vermogen) : 1121 W
  • Stand H (Hoog vermogen) : 1644 W

Bij de test zijn we doorgegaan op Stand H. We hebben het getest op een september 2015 e-Evalia en daarbij zijn we dan uitgegaan, dat we (maar) een 900W DCDC onboard 12V charger zouden hebben. Het blijkt, dat er een veel hogere 12V DCDC charger in de e-Evalia zit.

De e-Evalia hebben we aangezet (ready to drive) en daarna was de elektrische terras heater aangezet. De gedachte was , dat na een minuut of vijf het systeem zou afslaan. Maar dat gebeurde juist niet. Het bleef doorgaan en doorgaan.

Met behulp van een Multimeter hebben we kunnen kijken, wat er gebeurt met de de 12V spanning in de accu.

Wat we zagen, is dat de DCDC onboard 12V charger niet constant aan het werk was. Maar alleen werd ingeschakeld, wanneer de 12V accu dreigde leeg te geraken.  Dat was nog ver boven de onderspanningsbeveiliging van de 12V-naar-230V-omvormer. De spanning in de 12V accu zag je dalen en ook snel weer stijgen en zo bleef dat maar doorgaan.

 

Worden die kabels warm?

Ja, de kabels worden warm. Maar niet dat warm, dat je ze niet kan vast pakken. De warmte is even wennen in het begin heb je het gevoel, dat die straks gaan smelten. Het blijkt, dat de kabels 70 graden warm kunnen worden en dan is er nog niks aan de hand.

Zelf ziet Ramon niet een kabel lang vast houden, die 70 graden Celsius warm is. Bij de praktijk test kon Ramon nog steeds die kabels lang vast blijven houden. Ok, het voelde warmer aan dan handwarm en ver van het idee, dat je jouw handen aan het verbranden zijn.

We hebben meer dan 45 minuten lang met de heater getest met 1622 Watt. Daarmee hebben we wel de indruk, dat we bijna aan het maximum zitten, van wat de DCDC onboard 12V charger kan geven. De test opstelling bleef stabiel gedurende 45 minuten.

 

Zijn er nog verbeteringen mogelijk?

Er zijn zeker verbeteringen mogelijk hebben we ontdekt. Het is aan te raden, wanneer je niet handig bent in elektronica, om de wijzigingen door een gecertificeerd elektro-monteur uit te laten voeren.

De verbeteringen waar we het over hebben gehad :

  • Dikkere kabels monteren tussen de Min en Plus pool van de 12V-naar-230V omvormer naar de 12V accu en niet via het chassis vanwege o.a. corrosie en het hoge Amperes, die nodig zijn om 1622 Watt te kunnen produceren. Als kabeldikte kan men denken aan 70 mm2 per kabel rood/zwart.
    De DCDC 12V onboard charger zal tijdens de piekvraag toch niet meer stroom leveren, dan wat het kan leveren. De ontbrekende stroom wordt extra geleverd uit de 12V accu en wordt dan samengevoegd naar de 12V-naar-230V omvormer en loopt er daardoor dus meer stroom door die kabel heen.
  • Indien de kabels tussen de DCDC 12V onboard charger en de 12V accu toch te warm worden, dan kunnen kabels beter ook worden vervangen.

 

Zekering automaat voor 12V

Als extra bescherming van je omvormer is het handig om een 12V zekering automaat aan te schaffen. Deze moet dan aan de Plus kabel (rood) tussen de 12V accu en omvormer worden aangesloten.

Daar kan je meer over lezen op : https://www.omvormer-winkel.nl/contents/nl/d89_zekeringen-zekeringautomaat-hoofdschakelaar.html

Hoewel deze 12V-naar-230V omvormer 3000 Watt (continue, pure sinus) kan leveren, is er toch gekozen voor een 200A zekeringsautomaat. Dat is (12V x 200A) 2400 Watt en dient als extra bescherming voor o.a. de omvormer, zodat die niet kapot kan gaan.

Bij de e-Evalia ziet de installatie van de zekering automaat er als volgt uit.

 

Zoals jullie zien, loopt er een enorm dikke rode Plus kabel vanaf de 12V accu naar de zekering automaat. Dat komt, omdat Ramon die kabel nog had liggen vanwege een ander, reeds afgelopen project.

Daarna was er weer een test gedaan met de gourmet plaat. Die verbruikte 1703 Watt en het systeem bleef nu ook weer gewoon stabiel draaien. Je zag dat de 12V accu met korte onderbrekingen continue op spanning werd gehouden. Het leuke van de gourmet plaat is, datr het normaal functioneerde. Deze sloeg af, wanneer de plaat warm/heet genoeg was en sloeg weer aan, wanneer deze ‘koud’ werd. De knop stond op stand 4/5 .. Dat betekent, dat de gourmetplaat behoorlijk heet moest worden en blijven.

 

Samenvatting :

  • Het blijkt, dat er een veel sterkere DCDC onboard 12V charger aanwezig is in de e-Evalia, dan eerst werd gedacht.
  • De Min  kabel van de 12V-naar-230V aansluiten op het chassis is geen goed idee. Men kan het beste de Min kabel direct aansluiten op de 12V accu Min pool.
  • Dat de huidige, aanwezige kabels in de EV warm worden, wanneer je veel stroom langdurig verbruikt.
  • Als je (vaak)  veel stroom verbruikt, dan is het raadzaam om de Plus en Min  kabel te vervangen tussen de 12V accu en de omvormer 12V-naar-230V.
  • Ook is het raadzaam om een 12V zekerings automaat aan te sluiten in de Plus kabel tussen de 12V accu en de 12V-naar-230V omvormer. Deze zekerings automaat dienst als extra bescherming van de omvormer.

 

Advies

Als laatste willen we nog het volgende adviseren :

  • Als je een omvormer gaat aanschaffen, koop dan een omvormer met pure sinus. Daarmee voorkom je en koop je zekerheid, dat allerlei apparatuur niet kapot zal gaan. Denk bijvoorbeeld aan een Senseo apparaat.