The New Motion

Als je hem voorbij ziet komen, lijkt een elektrische auto natuurlijk erg veel op een normale benzine of diesel auto. Maar, het binnenwerk is wel degelijk anders. In dit blog duiken we eens wat dieper in de technologie die achter het plaatwerk schuil gaat.

Laadsnoer

Laten we met het laadsnoer beginnen. Dit is meestal een losse kabel die aan de kant van de auto altijd losgemaakt kan worden. Dat moet in verband met de veiligheid. Als er iets met de auto aan de hand is, moeten de hulptroepen altijd in staat zijn de laadkabel los te maken. De meeste elektrische auto’s komen nu nog met een normale huis-tuin-en-keuken stekker (de zogenaamde Schuco-stekker). Deze stekker kan niet meer dan 16 ampère aan. Sommige auto’s, zoals de Tesla, worden uitgerust met een industriële CEE stekker, met 5 polen (pinnetjes) die geschikt is voor hogere amperages.

Als het goed is, wordt vanaf de twee helft van dit jaar de VDE- stekker gebruikt voor elektrische auto’s. Dat is in ieder geval zo besloten door het Formule E-team. Deze stekker kan tot 63 ampère gaan en kan geblokkeerd worden tijdens het laden. Dit heeft als voordeel dat de kabel tijdens het laden niet uit het laadpunt getrokken kan worden, wat voorkomt dat iemand er met je laadkabel vandoor gaat. Bij de laadpalen die de gemeente Amsterdam en E-laad neerzetten kan dat overigens nu ook al niet, omdat deze palen een klepje hebben die op slot gaat als je laadt, zodat niemand de stekker eruit kan trekken.

Schuco-stekker

CEE-stekker

EV-stekker

Omvormers

Aangekomen in de auto komen we de omvormer tegen. Dit apparaat zet de wisselstroom (AC), die uit het stopcontact komt, om in gelijkstroom (DC) waarmee de batterij geladen wordt.

Maar er zijn meer omvormers, die we gelijk even meepakken. Zo is er ook een DC/DC omvormer, die de spanning uit de batterij omzet in 12 volt voor de lampen, radio, elektrische ramen etc. Ook is er een DC/AC of DC/DC omvormer die de gelijkstroom uit de batterij omzet in wisselstroom of gelijkstroom voor de AC of DC elektromotor, waarmee de auto wordt aangedreven.

Lader

De lader zorgt ervoor dat het laden en ontladen van de batterij op een juiste manier gebeurt. Een cel van een li-ion batterij wordt geladen met gelijkspanning van rond de 4 Volt. Naarmate de batterij voller wordt, neemt de snelheid van het laden af om uiteindelijk volledig te stoppen wanneer de batterij nauwelijks meer stroom opneemt. Dit proces wordt door de lader in de auto gestuurd. De lader zorgt er dus voor dat alle batterijen in het batterijpakket op de juiste manier geladen worden.

Net iets anders bij snelladen

Bij snelladen op gelijkstroom, zoals dat kan bij de Nissan Leaf en de Mitsubishi i-MiEV, gaat het allemaal net even anders. De lader voor snelladen zit in dat geval buiten de auto. De snellader buiten de auto regelt het laadproces en staat in directe verbinding met de batterij. Dit vereist dus wel dat de snellader goed met de batterij kan communiceren en constant weet hoe vol de batterij is, hoe warm etc etc. Voor dit proces in een standaard afgesproken: de ChaDeMo standaard. Bij deze manier van snelladen op gelijkstroom speelt de lader in de auto dus geen rol. Je kunt hier meer lezen over snelladen.

Regeneratief remmen

Er zit nog een slimmigheidje in de elektrische auto dat met laden te maken heeft: het zogenaamde regeneratief remmen. Zodra je de rem intrapt van een elektrische auto, verandert de elektromotor in een dynamo. Als je remt, wek je dus energie op. Deze energie wordt door de lader van de auto weer netjes teruggevoerd in de batterij. Dus, in plaats van dat je door stevig te remmen je remschijven verwarmt, zorg je er in een elektrische auto voor dat je weer wat extra energie in je batterij stopt.

Batterij en batterij management systeem (BMS)

De batterij van een elektrische auto is eigenlijk de benzinetank en benzine ineen. De batterij is daarmee een van de belangrijkste componenten van een elektrische auto. In andere blogs kun je meer lezen over verschillende batterij types en over hoe een li-ion batterij nu eigenlijk werkt. De batterij bepaalt in ieder geval hoeveel vermogen je tot je beschikking hebt in de auto, hoe ver je ermee kunt en hoe lang je met de auto kunt rondrijden zonder bij te hoeven tanken.

Li-ion batterijen kunnen er slecht tegen als ze te warm worden of te vol of te leeg. Om dit te voorkomen, heeft iedere elektrische auto een batterij management systeem (BMS), waarmee per batterij wordt gemeten hoe het er mee staat (spanning, temperatuur) en gemanaged hoeveel stroom er nog in en uit kan en hoeveel koeling de batterij nodig heeft. Dit kost natuurlijk allemaal energie, maar die win je makkelijk terug doordat de batterij beter presteert en langer meegaat.

Tot slot: de elektromotor

En dan de elektromotor. Deze zorgt uiteindelijk voor de aandrijving van de auto. Er zijn verschillende typen elektromotoren en deze motoren kunnen draaien op wisselstroom (AC) of op gelijkstroom (DC). De Tesla maakt gebruik van een AC motor.

Efficiënt…

Een elektromotor presteert een stuk beter dan een benzine- of dieselmotor. De efficiëntie van de elektromotor ligt op zo’n 85-95%, afhankelijk van het type. Dit betekent dat nagenoeg alle energie die je erin stopt, omgezet wordt in beweging. Hoe anders is dat bij een benzine- of dieselmotor, waar maar 25 to 30% wordt omgezet in beweging. De rest gaat verloren in de vorm van warmte. Het efficiëntie verlies bij de elektrische auto zit hem in de elektriciteitsopwekking en distributie. Wordt de elektriciteit opgewekt met een oude kolencentrale, dan verlies je daar zomaar 60%-65%, terwijl een moderne kolencentrale het verlies weet te beperken tot rond de 55%. Het distributieverlies wordt geschat op zo’n 8%. Het verlies bij het produceren en distribueren van benzine en diesel is kleiner: naar schatting zo rond de 15%. Maar, zelfs met een oude kolencentrale is de elektrische auto over het algemeen efficiënter dan een benzine- of dieselauto. Veel beter is het natuurlijk om op groene stroom te gaan rijden.

…schoon…

De elektromotor gebruikt geen olie en is minder onderhoudsgevoelig, omdat er minder bewegende delen inzitten. Elektromotoren gaan daarom in het algemeen een stuk langer mee dan benzine- of dieselmotoren en kosten je heel wat minder aan onderhoud. Zo verwacht men dat de i-MiEV 55% minder onderhoudskosten heeft dan een vergelijkbare Mitsubishi zoals de Colt.

…en fun!

Een elektromotor rijdt ook leuker. Het koppel van de elektromotor, een maat voor hoeveel kracht er uit de motor gehaald kan worden, is min of meer constant beschikbaar; of je nu stil staat of 100 km/uur rijdt (zie onderstaande afbeelding). Dat is niet het geval bij een benzine/diesel motor: deze geeft pas bij een bepaald toerental het maximale koppel. Je kent dit waarschijnlijk wel: je schiet pas vooruit met de auto als je een bepaald toerental hebt. Autofabrikanten lossen dit probleem (deels) op door schakelmechanisme in de auto te bouwen. Een elektrische auto heeft meestal geen schakelmechanisme. Dat scheelt geld en een hoop onderhoud. En het rijdt wel zo makkelijk. En voor degene die vinden dat schakelen ‘sportief’ is: kom een keer in de Tesla rijden en je bent blij dat je je handjes aan het stuur kunt houden!

* Bron: Mitsubishi Motor Sales Nederland.

Tags: techniek