Het vooroordeel is dat volledig elektrische auto’s geen vloeistoffen nodig hebben voor hun aandrijflijn. Het koelen van de enorme accupakketten blijkt echter bittere noodzaak en daar komen toch de bekende chemiereuzen weer om de hoek.

Gezien de disruptieve eigenschappen van elektrische mobiliteit op de automotive aftersales is het interessant om te volgen hoe de techniek erachter zich ontwikkelt. Onze interesse is dan ook gewekt als een van de oliemaatschappijen Aftersales Magazine exclusief uitnodigt voor deelname aan een internationaal symposium over vloeistoffen, specifiek voor gebruik in vol-elektrische voertuigen. Ook als de marktaandelen van dergelijke modellen nog relatief klein zijn geeft het immers een mooie inzage in het aftersalespotentieel.

Voor Petronas, de oliemaatschappij die als initiatiefnemer en gastheer optreedt voor dit symposium, betekent het tevens de introductie van een nieuwe productlijn genaamd Iona. Om de werking en noodzaak ervan goed te doorgronden is wat meer begrip van de materie vereist. 

Dr Andreas Wiartalla (FEV Consulting) schetst daarom eerst even de omgevingsfactoren die een omschakeling naar elektrische mobiliteit noodzakelijk maken. In het kort: de uitstoot van CO₂ en fijnstof moeten drastisch omlaag en als het autofabrikanten niet lukt dan volgen zware financiële sancties. Die worden per gram teveel per auto berekend dus dat loopt snel in de papieren. 

Voor Roger Atkins, oprichter van Electric Vehicle Outlook en host van het event, staat als een paal boven water dat we desondanks echt elektrisch gaan rijden en dat het momentum aan het kantelen is. Het event is daarvan een exponent: “Verandering is een uitdaging. Met de snelle integratie van elektrische voertuigen in het wereldwijde ecosysteem van mobiliteit wordt die uitdaging getackeld door een actieve samenwerking tussen OEM’s, academici en ’s werelds slimste engineering-teams.

‘De restwaarde van een automotive accupakket hangt in grote mate af van het thermomanagement’
– Giuseppe D’Arrigo –

Anno 2030 zouden op de drie grootste markten (EU, VS en China) zo’n vijftien miljoen BEV’s moeten worden verkocht. In geen van die markten is het BEV-marktaandeel dan groter dan 29 procent, voor de VS wordt zelfs van hooguit 9 procent uitgegaan. Dat de omschakeling niet snel gaat, zo constateert Wiartalla, is te wijten aan meerdere factoren. “De aantrekkelijkheid van BEV voor consumenten blijft nog achter. Het gebruikskarakter van een BEV verschilt van conventionele auto’s, mede dankzij het verschil in reikwijdte en de tijd die het kost die terug te krijgen. De meeste BEV-nadelen zijn te wijten aan de accu, terwijl de meeste voordelen te danken zijn aan de eigenschappen van elektrische motoren.” 

Peter Janssen (FEV) laat zien dat ook de constructiewijze van een elektrische aandrijfunit (EDU) verschillende mogelijkheden biedt om het koelend vermogen te vergroten. Zo’n EDU is een combinatie van een transmissie, een elektromotor en een inverter die van gelijkstroom wisselstroom maakt voor de elektromotor. De drie zijn gecombineerd om een compacte bouw te realiseren, wat belangrijk is voor autoconstructeurs. Thermisch management voor zo’n EDU wordt dan des te belangrijker, het zij via lucht, een water-glycolmix, olie of een mengvorm. “Optimaliseren van het thermisch management kan een krachtiger elektromotor opleveren, maar ook een kleinere motor met gelijk vermogen. Kleinere elektromotoren worden sneller warm. Beter thermisch management beperkt de warmteopbouw en zorgt voor sneller afkoelen. De kosten van aanschaf, de reikwijdte en de prestaties onder alle omstandigheden hangen zo alle drie af van het thermisch management.”

Omdat de EDU een gecombineerde unit is, lijkt het zinvol om een koelmiddel te kunnen gebruiken dat zowel de transmissie als de elektromotor koelt. “Het eisenpakket aan zo’n vloeistof wordt dan veel langer”, schetst Janssen. “Neem de diëlektrische eigenschappen van een vloeistof. Voor de transmissie niet belangrijk, maar wel voor de combinatie met de e-motor. De eisen aan de thermische eigenschappen en de compatibiliteit van de gebruikte materialen zijn ook strikter.” 

‘Dingen gebeuren later dan?je verwacht…maar dan?sneller dan je voor mogelijk?hield.’
– Rudiger Dornbusch –

De weg naar een gunstiger thermisch management kent verschillende trajecten. Op de lange termijn ziet Janssen kansen voor silicium carbide inverters. Betere materialen met isolerende of magnetische eigenschappen worden ook pas rond 2025 of later verwacht. EDU’s met een hoger vermogen (800v) bieden tot die tijd kansen, net als meertrapstransmissies. De snelst beschikbare weg vormt de e-motor die een hogere snelheid geeft aan de inkomende transmissie-as. 

Volgens Wiartalla is ook verbetering van het thermisch management voor het accupakket cruciaal. Ik maak even de parallel met de mobiele telefonie: tijdens het laden maar ook tijdens intensief gebruik voel je door de behuizing de hitteafgifte van de accu. Dat is in een auto niet anders. Hoe het pakket die warmte opbouwt en afvoert verschilt sterk. Zo zijn er merken die kiezen voor luchtkoeling of een water-glycol-mix zoals we kennen van het reguliere koelsysteem in auto’s. Steeds vaker valt de keuze voor olie, dat heeft immers niet alleen smerende capaciteiten maar ook reinigende en koelende. Ten slotte zijn er nog hybride systemen, die elementen hebben van beide systemen. Het nieuwe product van Petronas, Iona, valt dus in de hoek oliekoeling en de hybride systemen.

Giuseppe D’Arrigo is behalve managing director ook Group CEO van Petronas Lubricants International en initiatiefnemer van het event. Het is niet zozeer bedoeld om de nieuwe productlijn Iona te pluggen, dat is meer de actuele aanleiding geweest. D’Arrigo beoogde door de verschillende belanghebbenden bij elkaar te brengen dat deze onderling kennis en ervaring zouden delen. “En dat helpt iedereen verder.” Achteraf vertelt D’Arrigo te zijn verrast hoe dit daadwerkelijk zo in de praktijk bleek uit te pakken. “Politici, lobbyisten, fabrikanten en wetenschappers gingen open met elkaar in dialoog, heel vruchtbaar met het oog op de toekomst..”