Elektrische auto's en hun accu

Achilleshiel of stille kracht?

Auto-ontwerp: waar plaats je de accucellen?

Hoe groter de accucapaciteit, des te meer ruimte de cellen innemen in een auto. Autofabrikanten gaan hier heel verschillend mee om. Veel elektrische auto's van de eerste generatie zijn varianten van een bestaand model benzineauto. De fysieke ruimte voor het accupakket is daardoor beperkt en gaat soms ten koste van de laadruimte achterin. Dit geldt bijvoorbeeld voor de Hyundai Ioniq Electric, die een variant is van het hybride- en benzinemodel. Het geldt ook voor de Volkswagen e-Golf, die is gebaseerd op de reguliere Golf-modellen, waarbij de accu vooral aan de achterkant zit. Ook bij de Renault Fluence uit 2012, een langer ontwerp van de Megane, zit de accu als een groot blok achterin, oorspronkelijk met de gedachte dat deze daardoor eenvoudig verwisselbaar is.

Door die ontwerpen is het vaak lastig om de accucapaciteit uit te breiden, omdat er maar een beperkte hoeveelheid ruimte voor is gereserveerd. Meer capaciteit zou ten koste gaan van iets anders, zoals de kofferruimte in de achterbak. Te veel gewicht achterin is bovendien niet handig, omdat dit de wegligging niet ten goede komt. Zo is bijvoorbeeld bekend dat er in 2019 een nieuwe versie van de Hyundai Ioniq komt. De 28kWh-accu wordt uitgebreid, maar door de beperkte ruimte is het niet mogelijk om de 64kWh-accu van de Kona te gebruiken.

Traditionele auto-ontwerpen met de accu aan de achterkant

Er is lering getrokken uit de ontwerpen van de eerste generatie elektrische auto's. Tegenwoordig is het voor nieuwe modellen vrijwel standaard om de accucellen in de bodemplaat te verwerken. Dat komt de wegligging ook ten goede. Een ander voordeel is dat er veel meer ruimte is voor de elektronica. Daardoor is er vaak achterin veel extra ruimte en bij sommige modellen is er zelfs voorin, onder de motorkap, extra opbergruimte. Een nadeel van de plaatsing van de accu's in de bodemplaat is dat de vloer wat hoger komt te liggen, al is dat ook afhankelijk van het aantal cellen. In sommige modellen, zoals de Nissan Leaf en Hyundai Kona, wordt dit opgelost door de accu's onder de stoelen hoger te stapelen.

Nieuwe ev-ontwerpen met de accucellen in de bodemplaat

Tesla was de eerste fabrikant die dit ontwerpconcept toepaste met de Model S in 2012 en het heeft sindsdien ook z'n weg gevonden naar de Model X en Model 3. De Jaguar I-Pace, de BMW i3 en de Hyundai Kona gebruiken eveneens dit ontwerp en in 2019 zullen ook de aanstaande Mercedes EQC-, Audi e-tron- en Volkswagen I.D.-modellen dit als basis gebruiken. Het is ook redelijk modulair, want het aantal cellen in de bodemplaat kan wisselen. Voor extra capaciteit is het mogelijk om in nieuwe modellen de accupack te verlengen of de bodem te verhogen. Veel fabrikanten gebruiken een dergelijk modulair platform dat in de toekomst voor verschillende modellen elektrische auto's kan worden ingezet.

Zoals je kunt zien aan de bovenstaande afbeeldingen, is de drive train, met de accu, elektromotoren en de bijbehorende elektronica, de basis van een ev. Het aantal componenten is een stuk lager dan bij een auto met een verbrandingsmotor. Door dit ontwerp, en het ontbreken van een grote verbrandingsmotor, is het ook mogelijk de wielen iets anders te positioneren, bijvoorbeeld meer naar het uiteinde.

Gewicht

Een knelpunt van accu-auto's ten opzichte van auto's met een verbrandingsmotor is het gewicht. Hoe groter de accucapaciteit en de afstand die je kunt rijden, des te meer accucellen je nodig hebt en hoe zwaarder een auto wordt. De energiedichtheid van benzine is hoger dan die van accu's en je kunt een benzinetank ook makkelijker vergroten zonder dat dit enorme gevolgen heeft voor het gewicht. Op dit punt zijn trouwens ook waterstofauto's in het nadeel; waterstofgas is zeer licht, maar de twee tot drie stevige, cilindrische tanks wegen meer dan 90kg per stuk, waardoor ook deze auto's vrij zwaar zijn. Voor bussen en vrachtwagen geldt overigens hetzelfde, maar deze hebben veel meer volume. In de VS rijdt bijvoorbeeld de Protera Catalyst E2 Max rond met een 660kWh accu, goed voor een bereik van bijna 700km op een enkele lading.

Er is dus een duidelijke correlatie tussen de accucapaciteit en het gewicht van een ev. Zo wegen de Renault Zoe en Nissan Leaf met een 40kWh-accu respectievelijk 1475 en 1535kg. De BMW i3 is weer relatief licht dankzij het gebruik van koolstofvezel en weegt met dezelfde accucapaciteit 1345kg. De Hyundai Kona Electric en Tesla Model 3 LR beschikken over een 64 en 75kWh-accu, en wegen respectievelijk 1685 en 1730kg. En de Tesla Model S en Jaguar i-Pace met een 75 en 90kWh-accu en twee elektromotoren wegen respectievelijk 2108 en 2133kg. De Kona en Model 3 lijken de beste actieradius-gewichtverhouding te bieden.

• Volgende pagina 5. Accuchemie, laadsnelheid en levensduur