Waarom een 12-voltbatterij onmisbaar is in een elektrisch voertuig
In de transitie van wagens met verbrandingsmotoren naar elektrische voertuigen staan vooral batterijpakketten met een zo hoog mogelijke capaciteit in de spotlights. Logisch, want met een energieopslag tot wel 210 kWh leveren de tractie-accu’s de benodigde energie om e-bolides lange afstanden te laten overbruggen. Maar er is nóg een batterij die men misschien niet als eerste linkt aan een moderne EV, maar niet zonder reden nog steeds onmisbaar is: de 12-voltbatterij. Waarom? En hoe werkt het? Dat lees je hier.
Hoog- én laagspanning
Achter het glanzende exterieur van een elektrische auto schuilen twee zeer verschillende elektrische systemen. Het hoofdsysteem is hoogspanning, variërend tussen de 200 en 800 volt. Deze Li-ionbatterij voedt de aandrijflijn en het voortstuwingssysteem van een elektrische auto. Het andere interne elektrische systeem is een 12-voltsysteem, dat al tientallen jaren in reguliere ICE-voertuigen wordt gebruikt. De 12V-loodzuuraccu is de primaire laagspanningsenergiebron om het volledige boordnet van een elektrische voertuig van stroom te voorzien.
Wat voegt de 12-voltaccu concreet toe in een EV?
De 12V-accu fungeert als een secundaire stroombron tijdens de besturing van de auto. Deze komt van pas bij comfort- en veiligheidsfuncties die stroom halen uit de laagspanningsaccu, en wanneer de hoogspanningsverbinding van de aandrijflijn uitvalt of uitschakelt. Als een bestuurder bijvoorbeeld een EV parkeert, koppelt het accupakket om veiligheidsredenen los van het elektrische circuit. De 12-voltaccu blijft echter wel gekoppeld om de motor nadien weer te starten. Zo is er een continue wisselwerking tussen de tractie-accu en de 12-voltaccu.
Niet zomaar een 'hulpbatterij'
Ter illustratie: de 12V-loodzuurbatterij is als het ware een tuinslang die een paar liter water per minuut kan spuiten. Het hoogspanningssysteem zou dan een waterval zijn, die in dezelfde tijd duizenden liters water over de rand stuurt. Zoals het sproeien van de tuin gebaat is bij de capaciteit van een tuinslang, volstaat de besturing van een elektrische auto soms met 12 volt of zelfs minder. Bijvoorbeeld bij het gebruik van het infotainmentsysteem, lijn- of parkeerassistentie, elektrische deursloten, elektrische ramen en veiligheidssystemen, inclusief airbags en ADAS-technologie.
Sterker nog, als een elektrische auto het hoogspanningssysteem zou gebruiken voor dergelijke accessoires en niet-aandrijfsystemen, kan dat zelfs leiden tot veiligheidsproblemen. Het werken aan een elektrisch circuit binnenin de auto zou bijvoorbeeld gespecialiseerde apparatuur vereisen. En in het geval van een botsing kan het gevaar bijzonder groot zijn als de hoge spanning kortsluiting maakt naar een circuit waarmee de bestuurder in contact kan komen.
De opkomst van elektrische auto’s heeft de eisen van het laagspanningsnet geïntensiveerd en herdefinieert voortdurend de rol van de 12V-batterij. Toegenomen voertuigautonomie heeft ervoor gezorgd dat de 12V-batterij een cruciale veiligheidscomponent is geworden en daardoor meer kracht en ondersteuning tijdens het rijden biedt. Het 12-voltsysteem wordt in jargon ook wel ‘hulpbatterij’ genoemd, maar is daarom niet zomaar een hulp.
Loodzuur? In een moderne EV?
Jazeker. Menigeen zal veronderstellen dat loodzuur in batterijen allang vervangen is door de moderne lithiumiontechnologie, maar dat geldt niet voor het 12-voltsysteem. En dat is geen toeval. Lithiumiontechnologie is van nature namelijk niet zo robuust als andere batterijtechnologieën en vereist continue monitoring door het batterijmanagementsysteem. Bovendien is een extra beveiligingscircuit nodig, omdat de spanning binnen bepaalde veilige grenzen moet blijven. Li-ionbatterijen bevatten dus een zeer geavanceerde technologie en zijn dan ook relatief duur en minder stabiel qua technologie.
Lithiumiontechnologie is van nature niet zo robuust als andere batterijtechnologieën en vereist continu monitoring
Loodzuurbatterijen gaan al decennialang mee en zijn dus relatief betrouwbaar, betaalbaar en stabiel wat energiereserve betreft. Hun brede operationele temperatuurvenster verbetert intrinsiek de robuustheid van het hele systeem. Mede door de veiligheidsprestaties blijven de loodzuurbatterijen van belang voor het Europese streven naar een emissiearme mobiliteitssector. Een levenscyclusanalyse van de milieu-impact van een voertuig toont aan dat loodzuur in vergelijking met andere technologieën een relatief lage impact op het milieu heeft. Zo is meer dan 90 procent van het loodzuur herbruikbaar en mede daarom is de accu erg geliefd bij fabrikanten.
Nieuwigheden
Dat wil echter niet zeggen dat de lithiumiontechnologie helemaal niet wordt gebruikt bij laagspanning. Bijvoorbeeld, BYD en Tesla hebben al een relatief kleine 12V-accu met 7 ampère in plaats van 95, op basis van lithium-ion. Hierbij schudt de 12V-accu het hoogspanningssysteem in de auto als het ware wakker, en levert de hoogspanning na het converteren uiteindelijk de stroom aan de verbruikers. Dus in een Tesla bijvoorbeeld, wordt de radio gevoed via hoogspanning en in een Mercedes via een loodzuuraccu - twee verschillende systemen.
Een andere nieuwigheid is dat de 48-voltaccu nu ook geschikt is voor het elektrisch rijden. Zo introduceerden Stellantis en Toyota vrij recent nieuwe modellen waarbij de laagspanning wordt geleverd door een 48-voltaccu. Hierbij wordt dankzij een spanningsomvormer een deel van de elektriciteit die wordt geproduceerd door het 48-voltsysteem omgezet naar 12 volt om de uitrusting van de auto van stroom te voorzien. Enkele voordelen hiervan zijn brandstofbesparing en een CO2-reductie van 20 procent ten opzichte van conventionele wagens.
Hoe wordt de 12V-accu opgeladen?
Omdat er niet zoals bij een traditioneel ICE-voertuig een mechanisch roterend katrolsysteem onder de motorkap zit, werkt een alternator niet bij het opladen van een 12-voltbatterij. Elektrische auto's gebruiken een omvormer die stroom trekt uit het grote batterijpakket. In sommige auto's kan ook een klein zonnepaneel worden gebruikt om een druppellading aan de 12-voltbatterij toe te voegen. Bovendien wordt de 12-voltbatterij meestal opgeladen wanneer een EV is aangesloten op een stopcontact of snellader.
Omdat er geen mechanisch roterend katrolsysteem onder de motorkap zit, werkt een alternator niet bij het opladen van een 12-voltbatterij
Wat gebeurt er als de batterij leeg is?
Als de 12-voltbatterij van een elektrisch voertuig leeg is, hapert de stroomtoevoer naar veel kritieke systemen, net als bij een lege brandstofauto. Zonder controle over functies zoals de startknop of de schakelaar, kan het aandrijfsysteem niet starten – zelfs als het hoogspanningsbatterijpakket volledig is opgeladen. Dit komt doordat het 12-voltsysteem voor de voeding van de omvormer zorgt die de DC-stroom van de batterij omzet in de AC-stroom die de motoren nodig hebben.
In het geval van een noodsituatie is de oplossing eenvoudig: een bestuurder met een lege 12-voltbatterij kan het systeem overbruggen met behulp van een startbooster of met startkabels die aangesloten zijn op een ander voertuig. Bij starthulp is het raadzaam om ook de hoogspanningsaccu in te schakelen. Deze voorziet dan ook de laagspanningsaccu van nieuwe energie.
Het onderhouden van een EV-12-volt batterij
Volgens cijfers van de Duitse pechhulpvereniging ADAC is een defecte startaccu verantwoordelijk voor ongeveer de helft van de pechsituaties. Dus ja, ook bij een elektrisch voertuig is goed onderhoud van de 12-voltaccu cruciaal. Als betreffende batterij om de een of andere reden volledig is ontladen – misschien stond de auto ongebruikt voor een paar weken – kan dit de gezondheidstoestand van de batterij verminderen. Het overbruggen van deze batterijen is mogelijk. In dat geval is een volledige oplaad- of herconditionering een goed idee. En natuurlijk is het noodzakelijk om de oorzaak van het probleem te achterhalen en aan te pakken.
Met medewerking van Bosch Mobility Aftermarket, Midtronics en Varta
