BATTERIJPAKKET MOEILIJKSTE DEEL VAN HYBRIDE VOERTUIGEN

ELEKTRISCHE, CHEMISCHE EN BRANDRISICO'S

Het is natuurlijk best wel 'spannend' werken wanneer een hybride voertuig de werkplaats binnenkomt; de hoge voltages in combinatie met een batterijpakket houden nieuwe risico's in. Wij identificeren die gevaren en geven u meer inzicht in de soorten hybrides, soorten batterijen en de techniciteit die schuilgaat onder de carrosserie van een hybride.

HYBRIDE VOERTUIGEN

Actuele situatie

Voor we dieper duiken in de onderdelen en techniciteit van hybride voertuigen, nemen we kennis van de situatie op de automarkt. Per 1 augustus 2019 telde het Belgische wagenpark 5.889.210 personenvoertuigen. De hybride wagens zijn daarbij goed voor 1,9% en overschrijden met 110.984 stuks dus de kaap van de 100.000 stuks. Van deze hybride personenwagens is 92% een combinatie van elektrische motor en benzinemotor.

De kans dat u vroeg of laat een hybride wagen in uw werkplaats krijgt, is – hoewel voorlopig nog niet bijzonder groot – dus zeker niet ondenkbaar.

Soorten

De aandrijving van een hybride voertuig is in se een combinatie van een verbrandingsmotor (heel vaak benzine) en een elektromotor.

De HV-batterij (hoogvoltbatterij), die zorgt voor de opslag van elektrische energie, varieert vanaf 8 kWh tot 20 kWh bij hybride modellen en bij volledige elektrische voertuigen varieert die vanaf 20 kWh tot zelfs 150 kWh.

Er wordt een onderscheid gemaakt tussen diverse types op basis van de soort accu en de mogelijkheid om al dan niet op te laden via een stekker. Naast de HV-batterij bevat een elektrisch aangedreven voertuig (hybride en elektrisch) ook nog altijd een standaardaccu van 12 V.

• Full hybrid: full hybrides hebben een HV-batterij aan boord (zie verder) die optioneel opgeladen kan worden aan het net; in dat geval spreken we van een 'plug-inhybride'. Bij full hybrids kan enkele kilometers puur elektrisch gereden worden zonder dat de verbrandingsmotor daarvoor aanslaat.
• Mild hybrid: mild hybrids zijn voertuigen met een HV-batterij aan boord waarbij de elektromotor de verbrandingsmotor ondersteunt; die aandrijving wordt 'mild hybrid' genoemd. Bij dit type van hybride kan er niet puur elektrisch gereden worden.
• Micro hybrid: dit zijn voertuigen met een extra batterijpakket die onder een lage spanning vallen. De verbrandingsmotor wordt door een elektrisch systeem kleiner dan 60 V DC ondersteund. Feit is dat meer en meer 'conventionele' wagens uitgerust worden met die technologie, ook wel gekend als 48 V-systemen.
• Start-stopsysteem: voertuigen die uitgerust zijn met een start-stopsysteem, vallen niet onder de noemer hybride. Die systemen zorgen voor een vermindering van de uitstoot, maar staan niet mee in voor de aandrijving van een voertuig.

Onderdelen

Ook al zijn hybride voertuigen vaak weinig uniform, afhankelijk van constructeur tot constructeur, maar ook van model en uitvoering, bestaan de componenten van de elektrische aandrijving grotendeels uit drie elementen: batterijpakket, omvormer en elektromotor.

WAT MET OUDE ACCU'S?

Een veelgehoorde vraag van garagehouders is: 'Wat moeten we doen met de uitgenomen accu's van hybride voertuigen?'. Aan het einde van de ketting is inderdaad niet meteen duidelijk waarheen oude batterijen moeten.

Febelauto biedt hierop echter het antwoord. Eerst en vooral moet een strikte procedure in acht genomen worden bij de demontage, en die moet uitgevoerd worden door specifiek gecertificeerd personeel, met de vereiste beschermingsmiddelen en speciale tools. Vervolgens kan men de gedemonteerde accu's inbrengen bij een erkend inzamelpunt. Een volledige lijst van die inzamelpunten vindt u op febelauto.be. In dat inzamelpunt zal men de kunststof en metalen onderdelen strippen. Indien de accu nog hergebruikt kan worden, wordt die opnieuw ingezet; anders wordt die verder verwerkt.

Gevaren

Bij de onderdelen is het batterijpakket het meest complexe onderdeel, omdat het zowel elektrische als chemische en brandrisico's met zich meebrengt. Het elektrische gevaar spreekt voor zich: sommige onderdelen staan onder spanningen tot 800 V. De bestanddelen in een batterij vormen dan weer het chemische risico: ze kunnen brandplekken veroorzaken en ook de dampen kunnen giftig en schadelijk zijn. Door de aanwezigheid van sterke magneten in veel elektromotoren ontstaat ook een magnetisch veld waarvoor pacemakers niet veilig zijn. Ten slotte houdt het hoogspanningssysteem nog een verhoogd risico op brand in bij een zwaar ongeval.

Certificering

Omdat het werken aan hybride voertuigen niet zonder gevaren is, ontwikkelde Educam op vraag van de sociale partners een veiligheidscertificeringsstructuur uit. Daarbij kan men op drie niveaus een certificering verkrijgen om veilig om te gaan met zogenaamde HEV's.

ACCU'S VOOR HYBRIDES

Werking

De basiswerking van een batterij is een elektrochemisch proces waarbij de batterij chemische energie opslaat die op aanvraag als elektrische energie kan worden vrijgegeven. Een batterij bestaat uit een hele reeks cellen die met elkaar verbonden zijn. Een cel bestaat uit een compartiment gemaakt van kunststof waarin twee soorten platen zitten, omgeven door elektrolyten: een negatieve en een positieve plaat (pool). Het (spannings)verschil tussen beide platen zorgt voor een chemische reactie waarbij elektronmigratie plaatsvindt: 'stroom'.

START-STOPACCU'S

De start-stopaccu is geen hybride accu. Deze batterijen hebben een spanning van 12 V, maar kunnen t.o.v. loodzuuraccu's meer energie kwijt en kunnen dieper ontladen worden. Het gaat om batterijen waarvoor geen certificatie vereist is om eraan te mogen werken. Belangrijke tip bij vervanging van die batterijen is om de vervanging uit te voeren met het type batterij dat de constructeur voorschrijft, niet met het type batterij dat misschien al in het voertuig gemonteerd was. Het komt nl. frequent voor dat de verkeerde soort wordt gemonteerd, wat soms tot problemen kan leiden. Vergeet na vervanging ook niet om een reset uit te voeren met het diagnosetoestel.

SOORTEN ACCU'S

Er zijn een tweetal soorten accu's die worden ingezet in hybride voertuigen:

Lithium-ionbatterijen

Bij lithium-ionaccu's bewegen de lithiumionen door de elektrolyt, van de negatieve elektrode naar de positieve bij ontladen, en omgekeerd bij opladen. Die batterijen kennen een hoge energiedichtheid en een lage zelfontlading. Nadeel is dat de elektrolyt ontvlambaar is. Daarom is nu een beweging aan de gang waarbij batterijfabrikanten research doen naar een 'solid state'-batterij: vaste stoffen in de accu, waardoor die beter, sneller en efficiënter is. Een ander nadeel is dat deze accu's nooit te ver ontladen mogen worden. Daarom zijn deze batterijen uitgerust met een batterijmanagementsysteem (BMS). Dit type batterij wordt gebruikt zowel bij hybride als bij elektrische voertuigen.

Nikkel-metaalhydrideaccu

De NiMH-batterij gebruikt een waterstofabsorberende legering voor de negatieve elektrode en nikkeloxyhydroxide voor de positieve elektrode. De accu kent een iets lagere energiedichtheid en een hogere zelfontlading t.o.v. lithium-ionbatterijen en wordt daardoor enkel gebruikt in hybride voertuigen.

Vervanging of reparatie?

In principe zijn de lithiumaccu's van mild en full hybrids gemaakt om de levensduur van de auto mee te gaan. De sporadische keer dat een dergelijke accu toch defect blijkt, is het de constructeur die bepaalt of er al dan niet vervanging of reparatie plaatsvindt. Bij vervanging kan het gaan om een module of het volledige pakket. Er is een tendens dat invoerders steeds meer reparaties toelaten in het batterijpakket. Ook schrijven sommige merken voor om, nadat de airbag in actie trad, het batterijpakket sowieso te vervangen. 

In samenwerking met Educam, het kennis- en opleidingscentrum van de autosectoren aanverwante sectoren (www.educam.be)