Thermomanagement bij elektroauto's

De opkomst van de elektromotor is langzaam op gang gekomen, maar nu is de beer los. Er is een ware strijd losgebarsten met alsmaar grotere accu’s en steeds hogere laadvermogens, die ervoor zorgen dat de ‘tankpauzes’ niet langer duren dan de rit zelf. Maar waar laadpalen inmiddels vermogens van maximaal 350 kW gelijkstroom (huishoudstekkerdoos: 3,7 kW wisselstroom) over de accu’s uitstorten en elektroauto’s laadvermogens van maximaal 270 kW verwerken (Porsche Taycan), dreigen de accu’s steeds vaker te bezwijken door warmteontwikkeling. De opslagsystemen werken namelijk het best bij een temperatuur tussen de 25 en 35 graden. Buiten dit bereik daalt het laad vermogen flink. Het is ook een misverstand dat elektroauto’s helemaal geen koelsysteem nodig hebben.

Het tegendeel is waar: de Audi E-tron is bijvoorbeeld voorzien van vier koelkringlopen. De verschillende combinaties hiervan zorgen voor het koelen van elektromotoren, vermogenselektronica, laadapparaten en accu’s. Daar moeten we aan toevoegen dat de accu’s soms ook worden verwarmd. Door leidingen met een totale lengte van 40 meter stroomt 22 liter aan koelmiddel, dat voor het warmtetransport zorgt. De kern van het systeem wordt gevormd door een soort ‘lattenbodem’, die onder de accu behuizing is vast gelijmd. De gebruikte lijm kenmerkt zich door bijzonder goede warmtegeleidings eigenschappen, net als de speciale gel waarmee de celmodule is bevestigd.

Het resultaat mag er zijn. Weliswaar is het maximale laadvermogen bij de Audi E-tron (150 kW) lager dan bij bijvoorbeeld de Tesla Model 3 (190 kW) en de Porsche Taycan (270 kW), wat het thermomanagement uiteraard eenvoudiger maakt, maar het laden verloopt veel gelijkmatiger dan bij zijn concurrenten. In het voor de praktijk van alledag relevante gebied van 20 tot 80 procent accucapaciteit wordt de E-tron bijgeladen met een gemiddeld vermogen van 149 kW, oftewel circa 96 procent van de maximale waarde van de 155 kW die we bij een meting vaststelden. De Tesla Model 3 haalt alleen in het begin zijn maximale waarde (190 kW); daarna daalt het vermogen in hoog tempo, de gemiddelde waarde van 128 kW komt neer op circa 67 procent van het hoogste niveau. De Porsche begint met een hoog vermogen, maar als de accu ongeveer voor de helft is opgeladen, wordt de tem peratuur-rem in getrapt en wordt met een gemiddelde van 224 kW slechts 83 procent van het maximaal haalbare vermogen geleverd.

Het is bij deze test duidelijk te zien dat hogere laadvermogens de laadduur verkorten, in elk geval op papier. In de praktijk lukt dat echter alleen met een efficiënte koeling. Dat komt bij de Audi ook duidelijk naar voren. Nu maar hopen dat hij binnenkort ook met een hoger vermogen dan 150 kW kan worden geladen.