Plug-in hybride Volvo's

Twee jaar geleden presenteerde Volvo een plug-in hybride C30 conceptcar. Ondanks de tamtam die er rond die auto gemaakt werd, bleef het bij Volvo vervolgens erg lang stil rond de geëlektrificeerde aandrijflijn. Tot afgelopen voorjaar die stilte doorbroken werd en er opeens weer nieuws was in de vorm van een plug-in hybride V70. En begin deze maand werd bekend gemaakt dat er in Göteborg ook aan een puur elektrische C30 gewerkt wordt. Bij zowel de plug-in hybride als de puur elektrische auto bevindt de ontwikkeling zich nog in de beginfase, van serieproductie is nog lang geen sprake. Naar verwachting zal de eerste Volvo-plug-in pas medio 2012 in het straatbeeld verschijnen en de puur elektrische auto nog een paar jaar later. Desalniettemin kregen we alvast de kans om op een Zweedse testbaan met zowel de elektrische C30 als de plug-in V70 te sturen.

Hybride met stekker
Bij een plug-in hybride denken we tegenwoordig al snel aan een elektrische auto met een actieradiusverlenger die aanspringt om de bijna lege accu's weer op te laden. Dat was destijds ook de aanpak van Volvo bij de plug-in hybride C30. Bij de V70 doen de Zweden het helemaal anders, die beschikt namelijk gewoon over een 205 pk sterke vijfcilinder dieselmotor met een automatische versnellingsbak die de voorwielen aandrijft. De 100 pk leverende elektromotor hangt ter hoogte van de achterbank in de cardantunnel onder de auto en drijft de achterwielen aan. Dit kan vrij eenvoudig door gebruik te maken van een achteras van een vierwielaangedreven V70. Zo kan er afhankelijk van de omstandigheden met voor-, achter- of vierwielaandrijving gereden worden. Normaal gesproken regelt de computer dat, maar die kun je als bestuurder overrulen wanneer je bijvoorbeeld een paardentrailer uit een sompig weiland wilt trekken. Het accupakket dat in dit experimentele voertuig nog even in de bagageruimte geplaatst is, wordt tijdens het rijden alleen bijgeladen als er geremd wordt, het is volgens Volvo namelijk efficiënter om de dieselmotor alleen te gebruiken voor de aandrijving van de auto en voor het laden van de batterijen het stopcontact te gebruiken.
De plug-in V70 hebben we alleen elektrisch kunnen rijden - de meerijdende ingenieur hield streng toezicht - zodat we niet hebben kunnen ervaren hoe het is wanneer er (al dan niet handmatig) tussen de verschillende aandrijfmodi geswitcht wordt. Behoudens een paar brandstofcelauto's is de V70 tot nu toe de zwaarste auto waarmee we elektrisch hebben gereden. De elektromotor blijkt zich prima van z'n taak te kwijten. Ondanks de gewichtstoename van 200 kg gaat de auto er lekker vlot van door. Opvallend is de beperkte remmende werking van de motor bij het loslaten van het gas- c.q. stroompedaal. Met softwareaanpassingen kan dat in de toekomst nog anders afgesteld worden. Het extra gewicht tengevolge van de elektrische aandrijflijn heeft nauwelijks invloed op het weggedrag van de auto, de gewichtsverdeling is er zelfs iets op vooruitgegaan. Wanneer in 2012 de eerste plug-in hybride van de band zal rollen, is dat overigens geen V70, maar naar alle waarschijnlijkheid een SUV: de opvolger van de huidige XC90.

Blijven fijnslijpen
Ondanks een gemeenschappelijk platform heeft de C30 BEV (Battery Electric Vehicle) niets te maken met de Ford Focus BEV. Evenmin is er iets overgenomen van de plug-in C30 van twee jaar terug. Zo zijn de wielmotoren gesneuveld (de tijd is er volgens de Volvo-ingenieurs nog niet rijp voor) ten faveure van één elektromotor met 111 pk (82 kW) op de plek waar normaal de verbrandingsmotor zit. Twee accupakketten, één op de plek van de benzinetank en één boven de e-motor onder de motorkap hebben samen een capaciteit van 24 kWh.
De sleutel om, de pook in D, het stroompedaal ingetrapt en daar gaan we, met een licht gezoem schiet de C30 rap van z'n plek. Opvallend hierbij is dat de reacties van de aandrijfkrachten in de stuurinrichting tot een minimum beperkt blijven. Net als bij de plug-in V70 is de remmende werking van de elektromotor tijdens het loslaten van het stroompedaal zeer beperkt. Volgens de meerijdende ingenieur is ook de afstemming hiervan nog een onderdeel van het ontwikkelingswerk. Net als het uitbannen van de vibraties die zich manifesteren wanneer de naald van de snelheidsmeter boven de 70 km/h komt. Het zijn details waarvoor nog tijd genoeg is om ze fijn te slijpen, Volvo's elektrische auto zal namelijk pas medio halverwege het komende decennium in de showroom staan.

Veiligheidsvraagstukken
Speerpunt bij Volvo is al decennia veiligheid. Ook bij de elektrische aandrijflijn wordt dit onderwerp door de Zweden niet overgeslagen. En terecht. Omdat het nog om techniek in de kinderschoenen gaat, is er weinig regelgeving op dit gebied. Het is dus een kwestie van nuchter nadenken en zelf pionieren. Volvo is op dit onderdeel overigens niet de enige, zo'n beetje alle autofabrikanten die met elektrische auto's bezig zijn (en vaak al een stuk verder zijn) lopen min of meer tegen dezelfde veiligheidsvraagstukken aan, waarvoor de toeleveringsindustrie (de Boschen en Siemensen van deze wereld) op sommige onderdelen al kant en klare oplossingen heeft.
Om te beginnen wordt er gewerkt met hoge voltages, daarnaast zit in sommige accuvarianten giftige en/of zure vloeistof. En als of dat nog niet genoeg is, is er nog explosiegevaar. Waar beginnen ze aan, die autofabrikanten die al meer dan honderd jaar bezig zijn geweest om de verbrandingsmotor te temmen?
Om te beginnen hebben de autofabrikanten dus ook al ruim honderd jaar te maken met benzine, dieselolie en wat dies meer zij; ook vrij giftig en explosief. De brandstoftank bevindt zich daarom buiten de crashzones op een veilige plek in de auto. Met accu's wordt dat niet anders, die krijgen een plek centraal in de auto, onder de middentunnel en/of boven de achteras. Verder zijn de accucellen van de buitenwereld afgezonderd door diverse veiligheidmantels en worden eventuele gevaarlijke gassen weggevoerd onder de auto. En wanneer het onverhoopt nodig is, wordt de accu automatisch losgeschakeld van het elektrisch systeem van de auto om te voorkomen dat reddingswerkers enig risico lopen.

Batterijmanagement
Doorgaans is de elektrolyt in de accu's een vloeistof. Volvo zegt in z'n researchauto's met een vloeistofvariant te werken die bijtend noch giftig is. Daarnaast wordt er gekeken naar een elektrolyt in de vorm van een polymeer die niet vloeibaar is, maar gel-achtig, net zoals Hyundai en Kia dat in hun (vooralsnog alleen in Korea leverbare) hybride auto's toepassen.
Geen van de accu- en autofabrikanten zegt explosies te verwachten zoals we die in de media vernamen over laptop- en gsm-batterijen. Belangrijk hierbij is de samenstelling van de anode (de platen van de min-pool). Verder is het zaak te zorgen dat de accu niet te heet wordt en niet te veel lading voor z'n kiezen krijgt: waar de elektronica bij een brandstoftank met een brandstofmeter wel zo'n beetje ophoudt, is er bij de accu spraken van een serieus batterijmanagementsysteem (BMS) dat ook nog eens zorgt voor een langere levensduur van da accu. Het BMS meet onder andere de spanning en stroom van de individuele cellen of van de gehele accu en ook de temperatuur. Hieruit zijn de laadtoestand, de conditie en de toelaatbare belasting te berekenen. Bij overbelasting beschermt het BMS de batterij door accucellen af te koppelen. Verder zorgt het BMS dat er voldoende gekoeld wordt (met behulp van de airco of met lucht uit het interieur). Mocht in uitzonderlijke situaties de temperatuur te hoog worden dan kan het BMS in extreme gevallen cel voor cel de hele accu plat leggen. Dit houdt voor een puur elektrische auto in dat er naar de vluchtstrook uitgerold moet worden. Om de veiligheidsketen af te maken mag het onderhouds- en reparatiewerk alleen door monteurs uitgevoerd worden die de benodigde veiligheidsinstructies kennen.