LIN? Zou het niet geweldig zijn om een CAN-gestuurde PTC-verwarming te hebben? Ja, dat zou het zeker! In deze blogpost leg ik uit hoe de LIN-gestuurde PTC-verwarming is veranderd in een CAN-gestuurde PTC-verwarming.
Bij EV conversies en bij EV’s in het algemeen zijn de motor en omvormer zo efficiënt dat er niet genoeg restwarmte is om het interieur op te warmen. In termen van algemeen energieverbruik is dit een goede zaak. Het nadeel is dat we andere manieren nodig hebben om binnen een comfortabel klimaat te creëren.
De meeste elektrische productievoertuigen gebruiken hiervoor tegenwoordig een warmtepomp en PTC lucht verwarming. Het voordeel (en tot op zekere hoogte ook het nadeel) van een PTC-verwarming is dat het een PTC verwarming is. PTC staat voor Positieve Temperatuur Coëfficiënt. De weerstand van het verwarmingselement neemt dus toe naarmate de temperatuur stijgt.
Het voordeel van deze eigenschap is dat hij minder snel oververhit raakt omdat naarmate het verbruikte vermogen daalt naarmate de temperatuur stijgt. Het nadeel is dat als je de vermogensafgifte wilt maximaliseren, je hem moet koelen (d.w.z. veel van de gegenereerde warmte moet afvoeren), maar dat vereist een hogere luchtstroom (= lawaai). Gedeeltelijk kan dit worden opgelost door gewoon een groot (qua capaciteit) verwarmingselement te gebruiken.
Interieur verwarming in EV-conversies
Voor het verwarmen van het interieur in een EV ombouw hebben we hoofdzakelijk drie opties:
- Een boiler gebruiken om warm water te maken en het oorspronkelijke verwarmingssysteem te behouden
- Vervang de waterverwarmer door een PTC-luchtverwarmer
- Gebruik een warmtepomp (binnenkort meer over dit onderwerp)
Optie één is een pragmatische benadering, maar in termen van efficiëntie en reactievermogen naar mijn mening niet de beste optie. Ik zal later in een andere blogpost dieper ingaan op de opties hiervoor. Hetzelfde geldt voor de warmtepomp optie. Ik ben bezig met wat R&D om het beschikbaar te maken voor EV-conversies en zal later meer informatie delen. Dus voor nu is de vraag:
Wat is de beste lucht PTC verwarming om te gebruiken?
Het hangt er natuurlijk vanaf wat je criteria zijn. Naar mijn mening moet het veilig, aanstuurbaar, van hoge kwaliteit en idealiter betaalbaar zijn. De titel van het bericht beantwoordt deze vraag al min of meer.
Hoewel je voor relatief weinig geld verschillende PTC-elementen kunt kopen, heb ik altijd twee bedenkingen gehad bij die generieke PTC-verwarmers:
- Ze hebben geen ‘ingebouwd’ oververhitting beveiligingscircuit
- Ze hebben geen EMC-documentatie
Je zou kunnen zeggen dat een PTC veilig is ‘by design’ omdat de stroom afneemt als de temperatuur stijgt. Uiteindelijk stopt het echter niet en kan hij dus oververhit raken. Hiervoor is dus een goede regelaar nodig die er niet alleen voor zorgt dat de ventilator of blower aan staat, maar ook de temperatuur van het PTC-element controleert. Met betrekking tot EMC zou je kunnen stellen dat zolang je geen PWM gebruikr, er geen probleem zou moeten zijn. Hoewel dat waar is, betekent het dat de PTC een soort dom aan/uit-apparaat met een contactor wordt.
Dus ik denk dat het hergebruiken van een OEM PTC-verwarming zeer interessant is. Ik heb verschillende OEM PTC-verwarmers bekeken:
- Tesla Model S : kan behoorlijk wat vermogen leveren, CAN gestuurd, maar vrij groot
- Tesla Model 3: hetzelfde als hierboven dus ook CAN-bestuurd
- Hyundai Ionic (nominale versie 355V): CAN-bestuurd, redelijk groot en zou een fatsoenlijk vermogen moeten kunnen leveren
Uiteindelijk heb ik de relevante gegevens, .dbc’s of CAN logs niet kunnen vinden om deze te reverse engineeren. Dus als je geïnteresseerd bent, deze zijn te koop. Ik kan ze goedkoop weggeven als je ze reverse-engineert en ik kan de details delen op mijn blog. Neem contact met me op als je geïnteresseerd bent.
Uiteindelijk besloot ik te investeren in de Volkswagen PTC-verwarming. Hij wordt gebruikt in de ID-serie (ID.3, ID.4, ID.Buzz, etc) en in de Cupra en is ook te vinden in de Skoda’s, Audi’s, enzovoort.
Onderdeelnummer basis is 1EA963581
Maar ook gevonden als verschillende varianten zoals 1EA963581B, 1EA963581C, 1EA963581D en 1EA963581F. Ik weet nog niet zeker of het besturingsschema voor al deze apparaten hetzelfde is.
In de Volkswagen info die ik vond wordt de PTC verwarmer aangeduid als de ZX17 en bestaat uit een regelmodule en de eigenlijke PTC. Hij wordt gemaakt door Valeo en heeft een werkingsbereik tussen 0 en 6 kW. Het volledige vermogen is alleen beschikbaar op koude dagen en wanneer het BMS aangeeft dat de batterij dat vermogen kan leveren. Hij wordt geregeld via LIN in stappen van 1% door de airconditioner die als master fungeert. In een online zelfstudieprogramma vond ik dat de nominale spanning 150 tot 475 V is, maar ik zou zeggen dat hij bruikbaar is vanaf 180 VDC.
De belangrijkste vraag is dus: hoe sturen we dit ding aan?
LIN-bus reverse engineering
Dus heb ik een Volkswagen PTC-verwarming en een complete hoog- en laagspanningskabel gekocht. Hierdoor kon ik de PTC verwarmer op de werkbank aansluiten op mijn 300V labvoeding.
Toen gebeurde er niet veel. Hij trok wat stroom van 12V, maar ging daarna weer slapen. Zelf had ik toen nog niet veel LIN-ervaring. Dank aan mijn vriend Joost! Hij slaagde erin om hem te laten reageren, wakker te houden en enkele belangrijke variabelen te achterhalen.
Toen wist ik waar ik naar op zoek was. De volgende stap was het loggen van een Volkswagen die de PTC-verwarming aanstuurt via LIN. Dus heb ik een ‘man in the middle’ kabel gemaakt van de Volkswagen kabelboom en een header van een PTC kachel.
Deze kabelboom kon in de auto worden gestoken zonder dat de auto er iets van merkte of schade aanrichtte en tegelijkertijd kon ik mijn Peak LIN USB-dongle aansluiten. En toen was er LIN-verkeer! Dit is eigenlijk een Cupra. Met dank aan Lucien dat ik eraan mocht loggen. Maar dit is eigenlijk technisch gezien een ID.3 in een ander uiterlijk. De log zou dus bruikbaar moeten zijn.
Wat ik wist van het voorwerk van Joost is dat het controlebericht 26h is, dus dat was degene die ik in de gaten moest houden. Ik heb wat logs gemaakt met de PLIN-View Pro software van Peak die ik heb opgeslagen en hier op Github heb gepubliceerd:
Volkswagen LIN-bus logboeken
Maar voor mij was het het handigst om te volgen hoe de auto de PTC-verwarming aanstuurde door gewoon een video te maken van de LIN-gegevensstroom en die te vergelijken met de interactie met de auto.
De bits en bytes ontcijferen
Dus 26h is het controlebericht. Ik zag een paar waarden voor Byte 0 en Byte 1 leek constant 0xC5 te zijn. De belangrijkste bytes waren 2 en 3 voor regeling van 0 tot 100% van de linker- en rechterkant van de verwarming.
PTC-verwarming test opstelling
Om verder te kunnen testen ben ik overgeschakeld van mijn 300V labvoeding naar het testpakket dat ik ook gebruik voor CCS snelladen R&D. Ik heb hem snel aangesloten en voorzien van wat gegevens uit de logbestanden die ik heb gemaakt.
Hij doet het!
Dit was slechts een snelle test zonder dat er een blower was aangesloten. Voor fijnafstelling van de besturing is dat echter niet voldoende. Dan kon ik niet zeggen of een lagere stroomafname het gevolg zou zijn van een ingreep in de regeling of gewoon van het feit dat het een PTC-verwarming is.
Dus maakte ik een kachelhuis van karton en bevestigde daar een stevige Spal blower aan.
Uiteindelijk lukte het me om de afzonderlijke elementen aan en uit te zetten. In de gateway die ik eromheen zal bouwen, zal het veel eenvoudiger zijn. Dan is het gewoon inschakelen via CAN en een percentage. Het zal dus heel eenvoudig zijn om hem in een CAN netwerk te gebruiken. Mijn CAN-naar-LIN-controller zorgt er dan voor dat de PTC wordt ingeschakeld.
Zoals ik had verwacht, zorgt de regelaar in het verwarmingselement ook voor enkele veiligheidsaspecten. Ik heb dit getest door de aanjager uit te schakelen en tegelijkertijd om vol vermogen te vragen. Dan warmt het element op tot ongeveer 160 graden (hotspots) en schakelt zichzelf dan uit. Als er minder vermogen wordt gevraagd, duurt het langer, maar uiteindelijk schakelt hij uit.
Volkswagen PTC kachel CAN gateway
De CAN-gateway is klaar. Je kunt nu dus een OEM PTC-verwarming gebruiken en deze via CAN regelen. Verder ben ik bezig met het vinden van de besturings- en hoogspanningsconnectoren, dus deze zullen ook worden aangeboden. Je kunt alleen de gateway en de connectors kopen of het volledige pakket inclusief een geteste (en compatibele) PTC.
-
Volkswagen PTC verwarming CAN interface€295,00 – €495,00
Je kunt een CAN-besturing demo video van de PTC-verwarmer vinden op de Volkswagen PTC-verwarmer CAN-interface productpagina.
Wat is de volgende stap?
Waarschijnlijk komt er ook een ‘analoge’ ingang, zodat je hem min of meer stand-alone kunt gebruiken met een ‘ja, inschakelen (blower = aan)’-trigger en een in te stellen intensiteit via een potentiometer.
Thermische regelaar interieur
Parallel hieraan werk ik ook aan een controller voor de cabine temperatuur die natuurlijk ook deze PTC-heather zal ondersteunen via de CAN-gateway.