HYBRIDEWAGENS VEREISEN BEKWAAMHEID AGM-BATTERIJ

OPTIMALE CYCLISCHE BELASTING VEREIST

Elektrificatie van de aandrijflijn is de toekomst van de automobielindustrie, zoveel is duidelijk. De hybridetechnologie vormt, in afwachting van de doorbraak van de volledig elektrische wagen, een belangrijke stap richting elektrificatie van het wagenpark. Stijgende brandstofprijzen, strengere EU-normen inzake CO2-uitstoot en de huidige slechte reputatie van dieselmotoren doen het Belgische marktaandeel van de hybridewagen bovendien stijgen. Welke batterij nu het best wordt gebruikt in welk type hybridevoertuig is dan ook een vraag die zich steeds vaker stelt in menig garagebedrijf. Loodzuur, calcium, AGM of EFB? CarFix zet het voor u allemaal op een rijtje.

HYBRIDEWAGEN?

De term hybride kan in de automotive wereld slaan op elke combinatie van twee verschillende typen motoren. Meestal wordt een hybridewagen echter aangedreven door een verbrandingsmotor en een elektromotor. De accu van de elektromotor wordt hierbij tijdens het rijden opgeladen door een generator die op zijn beurt dan weer wordt aangedreven door een verbrandingsmotor. Dankzij de bufferende werking van de batterij kunnen energieoverschotten worden opgeslagen en vermogenstekorten opgevangen. Bovendien kan de motor op deze manier een optimaal toerental bekomen waardoor de uitstootwaarden van milieuvervuilende stoffen naar beneden wordt gehaald.

HYBRIDISERING

Het aandeel (mild en full) hybridewagens op de Belgische wegen zit de laatste jaren in de lift. In 2017 werden maar liefst 24.157 hybridevoertuigen verkocht en in het eerste kwartaal van 2018 stond de teller al op 7.560 verkochte wagens. De hybridewagen valt bijgevolg niet meer weg te denken in het huidige automotive landschap. Hybride dekt echter vele ladingen en achter de term gaan dan ook uiteenlopende technologieën schuil wat resulteert in verschillende types hybridevoertuigen.

Micro hybrid

De microhybride staat bij het grote publiek beter bekend als het start-stopsysteem. Deze technologie zit vandaag in zo goed als elke wagen die van de band rolt en kan dan ook beschouwd worden als basistechnologie. Het systeem schakelt de motor uit wanneer de wagen stil staat en start de motor automatisch wanneer er weer opgetrokken wordt. De accu moet bijgevolg berekend zijn op de extra belastingen die deze handeling teweegbrengt.

Mild hybrid

Dit soort wagens heeft zowel een benzine- of dieselmotor en een elektromotor, waarbij de elektromotor kleine stukjes (1 à 2 km) zelfstandig kan rijden maar meer als support voor de benzine- of dieselmotor wordt gebruikt. Daarnaast kan er ook energie worden gerecupereerd tijdens het vertragen. Het vermogen van dit systeem is eerder laag en werkt in de meeste wagens vooralsnog met een spanning van 12 volt. Autoconstructeurs zijn echter volop bezig met de integratie van 48 volt-technologie wat een hoogvoltageaccu vereist.

Full hybrid

De fullhybride heeft net zoals de mildhybride een benzine- of dieselmotor en een elektromotor. Het grote verschil zit hem echter in het bereik. Fullhybrids kunnen tot 50 kilometer zuiver elektrisch rijden. Bovendien zijn deze wagens voorzien van een stekker waardoor de batterij kan worden opgeladen via het elektriciteitsnet. De accu ondervindt een soortgelijke belasting als bij de micro en mild hybrids.

BATTERIJKEUZE

Zelfs nu de eerste automodellen met een hybride start-stopsysteem stilaan aan een nieuwe accu toe zijn, heerst er nog veel onduidelijkheid over welke accu er nu eigenlijk in hybridevoertuigen dient gebruikt te worden. Bovenstaande onderverdeling maakt alvast duidelijk dat de accu van een hybridewagen moet berekend zijn op hogere belastingen en er bijgevolg wordt vertrokken vanuit een andere accusituatie dan bij conventionele voertuigen. Bijgevolg dient de capaciteit en vooral de cyclische belasting van de accu in hybridewagens optimaal te zijn.

Conventionele batterij

Conventionele natte calciumaccu's zijn ideaal als gewone startaccu's maar kunnen de cyclische belasting bij hybridesystemen niet aan. Dit soort batterijen functioneert het best wanneer deze volledig geladen is. De cycliciteit van een hybridewagen verhindert dit waardoor de batterij nooit voor de volle 100% geladen zal zijn. Wanneer toch een conventionele loodzuurstartaccu wordt gebruikt in een hybridewagen, zal deze veel sneller defect raken waardoor stratificatie en sulfatering (zie kader) kan voorkomen.

AGM-BATTERIJEN

Teneinde stratificatie en sulfatering te voorkomen, gingen autoconstructeurs in samenwerking met accufabrikanten op zoek naar een alternatief. De zogenaamde AGM of Absorbed Glass Mat-batterij geniet dankzij zijn opbouw van een langere levensduur en biedt een tot viermaal grotere cyclusbestendigheid waardoor een constante kracht gegenereerd wordt.

Werkingsprincipe

De technologie maakt gebruik van specifiek ontwikkelde microglasvezelmatten met een hoge capillariteit. Deze liggen ingeklemd tussen de loodplaten van de batterij en absorberen het accuzuur en dus de elektrolyt volledig. Dit maakt dat dit soort batterijen beter onder hoge druk kunnen presteren dan klassieke batterijen. De hoge contactdruk minimaliseert het verlies aan actief materiaal bij een uiterst lage inwendige weerstand. Hierdoor genieten ze ook van een lange levensduur. Dankzij de snelle reactie tussen het zuur en het plaatmateriaal kunnen bij zwaardere belastingen grotere hoeveelheden energie passeren. Deze microglasvezelmatten vangen de zuurstof die tijdens het laden kan vrijkomen van de positieve plaat op, net als het waterstof dat de negatieve plaat afgeeft, en zetten dit om in water; omdat er zo vrijwel geen water verloren gaat in het zuur, mogen ze zich volledig onderhoudsvrij noemen. Een luchtventiel bovenaan zorgt dat de positieve interne druk behouden kan blijven, zodat de cel niet opdroogt. Daarenboven zal het ventiel zorgen voor een veilige ontgassing in het geval van overladen.

AGM-BATTERIJ

Positieve plaat: hightech legeringsraster met frame. De hoge capillaire microglasvezelmat zorgt voor extra absorptie voor een maximaal elektrolytgehalte en voorkomt zo stratificatie.

Negatieve plaat: 3DX-rooster met unieke koolstofadditieven voor een snellere herlading.

Plaatgroep met een hoge compressie.

Ontgassing gebeurt via een geïntegreerd ventiel.

Afgedichte en beveiligde dubbele afdekking met gecentraliseerde ontgrendeling en explosieveilige klep.

EFB-BATTERIJEN

AGM-Batterijen lijken dus de beste keuze voor een hybridevoertuig. De laatste jaren worden auto's in het lagere prijssegment echter steeds meer voorzien van een start-stopsysteem waardoor de eerder dure AGM-batterij in dit prijssegment vaak wordt vervangen door de EFB- of Enhanced Flooded batterijen. Microhybrides beschikken met andere woorden dus over een alternatief voor de AGM-batterij. Batterijen die gebruikmaken van de EFB-technologie genieten ook van een lange levensduur en een twee- tot driemaal grotere cyclusbestendigheid ten opzichte van conventionele batterijen. Verder geniet dit soort batterijen een uitstekende stroomopname en bestendigheid tegen veelvuldig gebruik voor korte ritten. EFB-batterijen hebben echter beperkte regeneratieve mogelijkheden en ook zogenaamde passieve boosten bij het optrekken zijn niet mogelijk waardoor gebruik in een mild- of full hybrid eerder wordt afgeraden.

Werkingsprincipe

EFB-batterijen vormen de geavanceerde versie van de conventionele startaccu's. Het principe is grotendeels vergelijkbaar met de gekende startbatterijen. Bij dit soort batterijen is de positieve plaat echter gecoat met een zogeheten polyesterscrim, een versterkende structuur, die het actieve materiaal beter in het rooster vasthoudt. De negatieve plaat is dan weer voorzien van bepaalde koolstofadditieven. Een ionendoorlaatbare platengroepseparator verhindert het contact tussen de positieve en negatieve platen en zorgt voor een langere levensduur en grotere startkracht. Dit zorgt ervoor dat de cyclusbestendigheid hoger ligt dan bij conventionele accu's.

INACHTNEMING

Houdt bij het vervangen van batterijen voor (hybride)voertuigen steeds dezelfde vuistregel in het achterhoofd: 'Vervang een batterij steeds door eenzelfde soort batterij'. De specifieke batterij die er door de original equipment manufacturer in werd geplaatst, maakt deel uit van een minutieus uitgekiend elektronicageheel. Een vervanging door een conventionele batterij kan een snellere slijtage bewerkstelligen of zelfs tot een weigering van het energiemanagementsysteem leiden. Een situatie die voor beide partijen uiteindelijk nefaste gevolgen kan teweegbrengen.

STRATIFICATIE

Stratificatie komt voor als de concentratie zwavelzuur in de electrolytoplossing niet gelijkmatig is, maar in de onderste laag sterker is dan in de bovenste laag. Het bovenste gedeelte van de accuplaat zal sulfateren wegens uitgeput elektrolyt en het onderste gedeelte zal bezwijken aan gridcorrosie wegens overbelasting. Dit gebeurt doordat de accu bij hybridewagens nooit in een volle ladingstoestand vertoeft.

SULFATERING

Sulfatering manifesteert zich wanneer de herlading van een batterij achterwege blijft na een diepe ontlading. Het loodsulfaat in de batterij zal hierbij uitkristalliseren en als gevolg zullen grote kristallen de poriën van de actieve massa verstoppen en het plaatoppervlak afschermen waardoor lading onmogelijk en blijvend capaciteitsverlies het resultaat zijn. Sulfatering kan men herkennen aan de zogenaamde sulfaatstreep op eenderde hoogte. Ook kromgetrokken platen en de aanwezigheid van dendrieten of scherpe naaldvormige kristallen kunnen een indicatie zijn van sulfatering.