Thermisch management in EV-accu's: waarom vloeistofkoeling de standaard werd

Thermisch management is cruciaal voor de prestaties en levensduur van een elektrische auto-accu. Vloeistofkoeling is inmiddels de standaard omdat het accupakket effectief op een optimale temperatuur houdt, zelfs onder extreme omstandigheden. Zonder goed thermisch management verliezen accu's snel capaciteit en kan snelladen onveilig worden.

Waarom accu's een optimaal temperatuurvenster hebben

Lithium-ion-accu's functioneren het best tussen ongeveer 20 en 35 graden Celsius. Boven de 40 graden neemt de degradatiesnelheid sterk toe, vooral bij NMC-chemie. Onder de 10 graden neemt de capaciteit af en kan laadstroom niet goed opgenomen worden. Zonder thermisch management zou de accu in de zomer oververhit raken en in de winter veel actieradius verliezen. Met name tijdens snelladen komt er veel warmte vrij, die snel afgevoerd moet worden.

Vloeistofkoeling versus luchtkoeling

Luchtkoeling, gebruikt in oudere modellen zoals de eerste Nissan Leaf, blaast omgevingslucht door het accupakket. Dat is goedkoop, maar onvoldoende bij snelladen en in warme klimaten. Vloeistofkoeling gebruikt koelvloeistof die door kanalen rondom of tussen de cellen stroomt. Deze vloeistof heeft een veel hogere warmtecapaciteit en kan de accu ook actief verwarmen in de winter. Daardoor blijft de temperatuur overal gelijkmatig, wat voorkomt dat sommige cellen meer degraderen dan andere.

Hoe het systeem werkt

• Een water-glycolmengsel circuleert door een gesloten circuit.
• Een elektrische pomp regelt de stroomsnelheid op basis van sensordata.
• Wanneer de accu warm is, wordt warmte via een radiateur afgevoerd naar de buitenlucht.
• Bij koude kan een elektrische verwarming of warmtepomp het koelmiddel opwarmen.
• Bij extreem snelladen kan een chiller het koelmiddel actief koelen.

De invloed op snelladen en actieradius

Een accu die te warm is, moet de laadsnelheid beperken om schade te voorkomen. Vloeistofkoeling stelt de auto in staat om langer op het maximale laadvermogen te blijven. Zo kan een auto met vloeistofkoeling in 20 minuten van 10% naar 80% opladen, terwijl een luchtgekoelde auto daar 40 minuten over doet. Ook in de winter zorgt actieve verwarming ervoor dat de accu snel op temperatuur komt voor een laadbeurt, waardoor je minder lang hoeft te wachten.

Verschillen tussen merken en systemen

De meeste moderne EV's, zoals Tesla, Volkswagen en Hyundai, gebruiken vloeistofkoeling. Er zijn echter variaties in het ontwerp: sommige gebruiken koelplaten onder de cellen, andere koelbuizen tussen de cellen. De effectiviteit wordt mede bepaald door het aantal sensoren en de slimheid van het regelsysteem. Bij goedkopere modellen kunnen fabrikanten bezuinigen op de koeling, wat leidt tot lagere snellaadsnelheden bij warm weer. Daarom is het verstandig om bij een proefrit te letten op de laadsnelheid bij een halfvolle accu en bij buitentemperaturen rond de 30 graden.

Toekomstige ontwikkelingen

Naast vloeistofkoeling wordt er onderzoek gedaan naar faseovergangsmaterialen die warmte opslaan en weer afgeven. Ook warmtepompen worden steeds gebruikelijker; die kunnen de restwarmte van de accu gebruiken om de cabine te verwarmen, wat het bereik vergroot. De verwachting is dat vloeistofkoeling nog jaren de standaard blijft, maar dat systemen steeds slimmer worden: ze zullen het koelvermogen afstemmen op de verwachte laadstop via de navigatie en zo de laadtijd verder verkorten.

Veelgestelde vragen

Heeft een EV-accu altijd actieve koeling?

Nee, sommige oudere of goedkopere modellen gebruiken passieve luchtkoeling. Maar vrijwel alle moderne EV's met snellaadmogelijkheden hebben actieve vloeistofkoeling om prestaties en levensduur te garanderen.

Wordt de accu ook verwarmd in de winter?

Ja, veel EV's met vloeistofkoeling kunnen de accu actief verwarmen, vaak via een warmtepomp of elektrische heater. Dit zorgt ervoor dat de accu sneller op temperatuur komt, wat laadsnelheid en actieradius ten goede komt.

Kan ik de koeling zelf regelen?

Normaal gesproken niet; het thermisch management werkt automatisch. Sommige auto's bieden wel een instelling voor preconditioning, zodat de accu op de juiste temperatuur is voordat je bij een snellaadstation aankomt.