Aircoservice bij EV/hybride vergt specialistische kennis

Inzicht in lay-out en functionaliteit van het verwarmings- en koelsysteem essentieel

De werking van het aircosysteem van een (hybride) elektrische auto verschilt aanzienlijk van die van een auto met een verbrandingsmotor. Als garagehouder moet je investeren in knowhow en equipment, én in gedegen voorlichting richting de klant die het belang van onderhoud van zo'n complex systeem vaak niet onderkent. Dit leidt tot een win-winsituatie: de klant is goed geïnformeerd en verzekerd van een optimaal functionerend systeem, terwijl het garagebedrijf extra inkomsten genereert.

Knowhow

De niet te stuiten opmars van (hybride) elektrische auto’s vergt van een modern garagebedrijf behalve een investering in equipment ook en met name het investeren in knowhow, en dan blijft het niet bij kennis over het accupakket alleen.

De werking van een aircosysteem – hierna: AC-systeem − in een auto met verbrandingsmotor verschilt significant van die in een EV/hybride. Dit komt, onder meer door het gebruik van andere aandrijfsystemen en energiebronnen. Zo reguleert het AC-systeem bij dit type auto’s behalve de binnentemperatuur ook de temperatuur van de batterijen, met als gevolg dat het voertuig bij een falend systeem niet zal starten en in de zogeheten 'slaapstand' geraakt.

Het werken aan dergelijke systemen vereist grondige kennis van zowel de lay-out als de functionaliteit van het verwarmings- en koelsysteem.

Componenten

Uiteraard verschillen de aircosystemen per model en fabrikant, maar tot de basisuitrusting behoren in de regel de volgende componenten/systemen.

Batterijkoeling

Bij een zogeheten batterij-elektrische aandrijving is batterijkoeling essentieel om oververhitting te voorkomen. Vaak is er dan sprake van een apart koelcircuit dat via een warmtewisselaar overtollige warmte afstaat aan het interieurklimaatsysteem.

Compressor

Deze zorgt ervoor dat de druk en de temperatuur van het gasvormige koudemiddel toenemen alvorens dit de condensor binnengaat.

Condensor

Deze neemt het verhitte en samengeperste koudemiddel op en condenseert het tot een vloeistof door warmte af te staan aan de omgeving.

Controlesysteem

Dit systeem beschikt behalve over sensoren die onder meer de binnen- en buitentemperatuur meten, ook over een regelsysteem dat de diverse componenten aanstuurt en druk- en temperatuurmetingen verricht binnen het systeem.

Door regelmatig onderhoud aan de diverse componenten uit te voeren, kunnen potentiële problemen vroegtijdig worden opgespoord.

Elektrische aandrijfcomponenten

Deze zijn verantwoordelijk voor de aandrijving van de diverse onderdelen van het AC-systeem. Dit kunnen elektromotoren, de kachelmotor – in het dashboard − of andere elektronische componenten zijn. 

Expansieventiel of orificebuis

Deze reguleert de hoeveelheid vloeibaar koudemiddel die richting de verdamper stroomt. 

Koelsysteem

Dit begrenst de temperatuur van de batterijen én die van de elektrische componenten. Een circulerend koudemiddel transporteert de warmte van de componenten richting de radiateur en vervolgens naar buiten. Een extra warmtewisselaar staat overtollige warmte af aan het klimaatsysteem. Als alternatief voor de conventionele koudemiddelen gelden de milieuvriendelijke(r) 'drop-in'-koudemiddelen. Grootschalige aanpassing van het systeem is daarbij niet nodig.

Luchtkanalen en ventilatoren

Luchtkanalen verspreiden de verwarmde dan wel gekoelde lucht door het interieur, terwijl de ventilatoren de luchtcirculatie voor hun rekening nemen en tevens zorgen voor een gelijkmatige verdeling van de temperatuur.

Thermostaat en regelmodule

De thermostaat regelt de binnentemperatuur op basis van ingegeven voorkeuren. De regelmodule maakt automatische aansturing mogelijk dankzij de wisselwerking tussen vooraf ingestelde parameters en sensoren die de binnen- en buitentemperatuur registreren.

Ventilatoren voor condensor en radiator

Deze worden gebruikt om lucht door de condensor en de verdamper te blazen, waardoor warmte wordt afgevoerd van de condensor en gekoelde lucht wordt verspreid door de verdamper.

Verdamper

Deze faciliteert door verdamping van vloeibaar koudemiddel de warmteoverdracht tussen het koudemiddel en de buitenlucht die door de lamellen van de verdamper wordt geblazen, daarbij warmte aan de lucht onttrekkend.

Verwarmingselementen

Behalve de warmtepomp (zie hierna), kunnen EV’s/hybrides ook elektrische verwarmingselementen bevatten. Deze zijn inzetbaar als aanvulling op de warmtepomp, of – onder extreme omstandigheden – als hoofdverwarming wanneer de efficiëntie van de warmtepomp terugloopt.

Warmtepomp

Deze onttrekt – ook bij lage temperaturen − warmte aan de buitenlucht en het accupakket en gebruikt deze om het interieur te verwarmen. Bij hoge buitentemperaturen wordt de pomp zo ingesteld dat warmte uit het interieur verdwijnt en het systeem weer als airco fungeert.

Olie en koudemiddel

Behalve bovenstaande componenten en systemen zijn er nog twee factoren die van cruciaal belang zijn voor een goed functioneren van het systeem: de olie en het koudemiddel.

Olie

In (hybride) elektrische voertuigen wordt doorgaans polyolester olie (POE-olie) gebruikt. Deze is hygroscopisch, isolerend en niet-geleidend, en oefent geen invloed uit op de elektrische onderdelen.

De functie van de olie is viervoudig:

• het verminderen van de wrijving door smering van de bewegende compressordelen;
• het afdichten van allerlei verbindingen (voorkomt lekkage);
• het voorkomen van uitdroging van pakkingen en o-ringen;
• de afvoer van warmte uit de compressor (voorkomt oververhitting). 

Dat de moderne systemen tegenwoordig aanzienlijk zuiniger zijn, heeft gevolgen voor de kwaliteit van de olie: die dient te beschikken over de juiste smeringseigenschappen, over chemische stabiliteit, de juiste graad van viscositeit en thermische geleidbaarheid en moet uiteraard compatibel zijn met het gebruikte koudemiddel in het AC-systeem.

Koudemiddel

Ten aanzien van het koudemiddel heeft er bij de EV’s/hybrides een duidelijke verschuiving plaatsgevonden van R134a, een hydrofluorkoolwaterstof (HFK), naar R1234yf, een hydrofluoro-olefine (HFO). Gezien het feit dat het Global Warming Potential (GWP) van laatstgenoemde aanzienlijk lager ligt, is de milieu-impact ervan beduidend minder. R1234yf is dan ook sinds 1 januari 2017 verplicht voor alle nieuwe in de EU te verkopen auto's.

Er zijn experimenten gaande met R744 en gasvormig CO₂ (beide GWP = 1), maar de daarvoor benodigde, extreem hoge drukken veroorzaken nog veelvuldig compressorproblemen.

Soms worden aan synthetische koudemiddelen additieven toegevoegd − corrosieremmers, pH-stabilisatoren, antischuim-, antivries- en/of smeermiddelen – om eigenschappen te verbeteren of ter bescherming van het systeem. De interactie tussen het koudemiddel en de additieven kan van invloed zijn op de systeemprestaties. Voor het identificeren van het type koudemiddel wordt een koudemiddelherkenningsmodule gebruikt.

Wet- en regelgeving
• Certificering en conformiteit: fabrikanten kunnen worden verplicht aircosystemen in EV’s/hybrides te laten certificeren en te voldoen aan bepaalde normen en voorschriften. In veel landen dient degene die zorgt voor het evacueren of recoveren van het koudemiddel te beschikken over een certificaat daarvoor.
• Periodieke keuring: in Nederland en België niet verplicht. In Nederland kan het AC-systeem in bepaalde gevallen deel uitmaken van de Algemene Periodieke Keuring (APK). De Belgische wetgeving vereist – als onderdeel van de algemene verplichting dat het voertuig in goede staat verkeert en veilig is − dat het AC-systeem goed functioneert.
• Veiligheidsvoorschriften: er kunnen veiligheidseisen worden gesteld aan het ontwerp en de constructie van het AC-systeem om mogelijke gevaren voor inzittenden, bijvoorbeeld lekkage van koudemiddel, te minimaliseren.
• Verwerking dan wel recycling van koudemiddel en/of additieven: hieraan kunnen eisen worden gesteld om de milieu-impact te minimaliseren.

Onderhoud

Door regelmatig onderhoud kunnen potentiële problemen vroegtijdig worden opgespoord, wordt de systeemefficiëntie verhoogd en de levensduur verlengd. Een onderhoudsbeurt van het AC-systeem van een EV/hybride bestaat uit de volgende stappen. 

Visuele inspectie

Deze omvat het controleren van de compressor, de condensor, de verdamper en de leidingen en verbindingen op (tekenen van) slijtage, beschadiging of lekkage.

Voor het identificeren van het type koudemiddel wordt een zogeheten koudemiddelherkenningsmodule gebruikt

Controle koudemiddelniveau

Het niveau van het koudemiddel moet binnen de door de fabrikant gespecificeerde marges liggen. Indien nodig, wordt het niveau weer op peil gebracht.

Inspectie koudemiddelleidingen en verbindingen

Deze worden geïnspecteerd op (tekenen van) lekkage, bijvoorbeeld met behulp van een koudemiddeldetector (snuffelaar). Eventuele lekkages worden gerepareerd; beschadigde onderdelen worden vervangen.

Controle compressor

Dit omvat het controleren van de riemaandrijving, de compressordruk en het inspecteren van de compressor op eventuele (tekenen van) slijtage.

Reiniging condensor en verdamper

Deze worden vuil- en stofvrij gemaakt en ontdaan van andere ongerechtigheden die anders de systeemefficiëntie (kunnen) ondermijnen.

Controle ventilatoren

Dit omvat het meten van de ventilatorsnelheid, het inspecteren van de ventilatorbladen op slijtage en verwijdering van eventueel opgehoopt vuil.

Testen temperatuurregeling

Daarbij worden de werking van de thermostaat, de klimaatregeling en de overige regelsystemen gecontroleerd.

Vervanging interieurfilter

Het filter houdt normaal gesproken stof, pollen en andere verontreinigingen in de lucht tegen, maar zal bij ophoping hiervan minder goed gaan functioneren en kan oververhitting van de kachelmotor veroorzaken.

Controle airco-reinigingssysteem

Dit onderdeel, dat zorgt voor reiniging en desinfectering van het AC-systeem, wordt gecontroleerd en waar nodig geactiveerd.

Win-winsituatie

Na afloop wordt het systeem herstart, getest en waar nodig bijgesteld. Wanneer de eigenaar de auto komt ophalen, krijgt hij/zij informatie over de status van het AC-systeem, de eventueel uitgevoerde reparaties en over toekomstig onderhoud.

Hierin tijd investeren, is zonder meer zinvol en levert een win-winsituatie op. De klant is namelijk goed voorgelicht en verzekerd van een optimaal functionerend AC-systeem, en het garagebedrijf beschikt dankzij de aircoservice over een extra bron van inkomsten. 

Afhankelijk van de gebruiksintensiteit en de leeftijd van het voertuig is het advies om het AC-systeem minstens één keer per jaar te laten controleren om problemen te voorkomen. Eén ding daarbij is zeker: de gevolgen zijn verstrekkender dan die bij voertuigen met een verbrandingsmotor. Ze kunnen variëren van niet-starten en minder presteren tot meer slijtage en een verhoogde uitstoot van broeikasgassen en andere verontreinigende stoffen. En dat laatste kan niet de bedoeling zijn, gezien de reden waarom we überhaupt met elektrische voertuigen zijn begonnen...

Met medewerking van Nissens, Snap-on Tools en Würth