Hoe werken elektrische auto's? Ontdek de belangrijkste componenten en hun functies

De meeste autofabrikanten proberen hun elektrische voertuigen er conventioneel uit te laten zien om traditionele kopers niet van zich te vervreemden, maar elektrische auto's werken heel anders dan auto's met een verbrandingsmotor. Hun voortstuwing is afhankelijk van totaal andere systemen dan die van een voertuig dat op vloeibare brandstof rijdt.

Dit is de reden waarom automonteurs meestal weigeren om aan een elektrische auto te werken, tenzij ze een speciale training hebben gehad. Weten wat een elektrische auto drijft en wat de belangrijkste componenten zijn, is belangrijk als je het meeste uit je EV-bezit wilt halen.

Dit zijn de belangrijkste componenten en systemen die een EV nodig heeft om te kunnen rijden.

1. Accupakket

Het grootste, zwaarste en duurste onderdeel dat nodig is om een ​​elektrische auto te maken, is het batterijpakket. Zijn rol is om aanzienlijke hoeveelheden elektriciteit op te slaan en ook bestand te zijn tegen herhaalde laad-ontlaadcycli in enorm variërende weersomstandigheden. In sommige EV's fungeert het batterijpakket ook als een structureel onderdeel van het chassis van het voertuig.

EV-batterijpakketten bestaan ​​uit honderden individuele cellen die aan elkaar zijn gekoppeld en variëren in grootte van minder dan 40 kWh in kleinere voertuigen tot meer dan 200 kWh in sommige elektrische pick-ups. De GMC Hummer EV heeft een van de grootste batterijen in de branche, een pakket van 205 kWh, dat een geclaimd bereik van 329 mijl biedt. Aan de andere kant van de schaal hebben we de Mini Cooper SE, waarvan de kleine batterijpakketten van 32 kWh slechts 184 kilometer kunnen rijden op één lading.

Het is ook vermeldenswaard dat fabrikanten zowel de totale als de netto (bruikbare) batterijcapaciteit vermelden, daarom zie je soms verschillende vermelde capaciteiten voor dezelfde EV's. Bovendien zullen twee EV's met dezelfde batterijcapaciteit waarschijnlijk niet dezelfde actieradius bieden, aangezien u die ook nodig heeft om rekening te houden met hoe licht de voertuigen zijn en hoeveel rolweerstand ze hebben, wat zich uiteindelijk vertaalt in hoe efficiënt ze gebruiken elektriciteit.

2. Batterijbewakingssysteem

Het batterijpakket van een EV zou nutteloos (en gevaarlijk) zijn zonder wat bekend staat als het batterijbewakingssysteem, of kortweg BMS. Het dient de uiterst belangrijke rol van het bewaken van het batterijpakket en het regelen van de temperatuur, spanning en stroom. Het is ook het BMS dat u schattingen geeft van het bereik en de laadtoestand, die het berekent op basis van hoeveel stroom er nog in de batterij zit.

Het BMS bewaakt ook de gezondheid van het batterijpakket, zowel als geheel als elke afzonderlijke batterijcel. Meer geavanceerde EV-gebruikers hebben ook toegang tot de BMS-logboeken die de prestaties en gebruikspatronen van de batterij volgen. Deze kunnen vervolgens tot in detail worden geanalyseerd om te zien hoe de batterij werkt en wat er kan worden geoptimaliseerd.

3. Thermisch beheersysteem

Een andere belangrijke rol van het BMS is het regelen van het warmtebeheersysteem van het batterijpakket. Dit geldt voor alle EV's die hun pack-temperatuur kunnen regelen, waaronder de meeste moderne EV's. Voertuigen zoals de vroege generaties van de Nissan Leaf en de BMW i3, evenals de Renault Zoe en Volkswagen e-Golf, kwamen allemaal zonder thermische beheer.

Het beheren van de temperatuur in een elektrische auto werkt ongeveer op dezelfde manier als het koelsysteem van je verbrandingsauto. Het is afhankelijk van een vloeistof die door een reeks slangen en kanalen rond het batterijpakket wordt gepompt het doel om warmte af te voeren van deze vitale componenten, zodat ze beter kunnen werken en langer meegaan leven.

Sommige EV-fabrikanten raden aan om te controleren en om de zoveel jaar de koelvloeistof verversen, terwijl anderen (zoals Tesla) zeggen dat dit een volledig afgesloten systeem is dat geen regelmatig onderhoud nodig heeft.

Warmtepompen komen ook steeds vaker voor in EV's. Deze belangrijke hardware helpt de cabine zo efficiënt mogelijk te verwarmen door gebruik te maken van restwarmte van het accupakket en de motor. Ze helpen ook bij het koelen, omdat hun werking kan worden omgekeerd, zodat ze in wezen als airconditioning kunnen fungeren.

4. Elektrische motor

Het stuk hardware dat daadwerkelijk zorgt voor voortstuwing in een EV is de elektromotor. Het zet elektrische energie om in mechanische energie die de wielen aandrijft.

Er zijn verschillende soorten elektromotoren, elk met hun eigen sterke en zwakke punten, maar ze bestaan ​​allemaal uit twee hoofdonderdelen, de rotor en de stator. De eerste is in wezen het enige bewegende deel van een elektromotor, terwijl de laatste in wezen het rotorbehuizing, en het bevat kanalen waar vloeistof doorheen wordt gepompt om de eenheid te helpen afstoten warmte.

Veel EV's worden aangedreven door een zogenaamde gelijkstroommotor, die op gelijkstroom werkt en wordt geleverd in geborstelde en borstelloze configuraties, waarbij de laatste aanzienlijk vaker voorkomt. Dit type motor staat bekend om zijn hoge koppel en duurzaamheid, maar heeft ook nadelen, zoals grootte, gewicht en betrouwbaarheid (vooral in het geval van motoren met borstels).

Inductiemotoren zijn ook vrij gebruikelijk in EV's en ze bieden verschillende voordelen ten opzichte van gelijkstroommotoren. Ze zijn kleiner, eenvoudiger en gemakkelijker te onderhouden, maar tegelijkertijd kunnen ze niet tippen aan het uitgangsvermogen of de efficiëntie van gelijkstroommotoren, vooral die met permanente magneten.

Sommige high-end EV's gebruiken ook zogenaamde Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSM), die beter zijn dan andere soorten inductiemotoren in termen van vermogensdichtheid en efficiëntie. Hun grootste nadeel is hun extra complexiteit en hogere kosten.

5. Overdragen

Elektrische voertuigen hebben geen traditionele transmissie nodig. Hun hoge koppel dat wordt geleverd bij zeer lage toeren maakt het overbodig om meerdere versnellingen te hebben om tussen te schakelen naarmate de snelheid toeneemt.

Aangezien elektrische motoren vergelijkbare rotatiesnelheden (of zelfs hogere) hebben in vergelijking met ICE-voertuigen, ze hebben nog steeds een reductietandwiel nodig om een ​​goede balans te vinden tussen acceleratie en top snelheid. Differentiëlen zijn aanwezig in EV's en ze werken hetzelfde zoals in een ICE-voertuig.

De enige moderne productie-EV's die daadwerkelijk een versnellingsbak hebben, zijn de Porsche Taycan en Audi E-Tron GT, die voor hun achterste motoren een automatische versnellingsbak met twee versnellingen hebben. Het is niet duidelijk of deze oplossing in de toekomst zal worden behouden, omdat er kritiek op is gekomen omdat het een onnodige ingewikkeldheid is.

Andere fabrikanten hebben geen plannen aangekondigd om vergelijkbare oplossingen te implementeren, hoewel er bedrijven zijn zoals asspecialist Dana Incorporated in de VS die wel een versnellingsbak met twee versnellingen verkopen die is ontworpen om met een elektrische te werken motor.

6. Oplader aan boord

Alle EV's hebben een soort ingebouwde oplader, waarvan de prestaties meestal de maximale laadsnelheid van het voertuig bepalen bij gebruik van een AC-oplader (wisselstroom). Zijn rol is ook om dat om te zetten in DC (gelijkstroom), die vervolgens wordt geregeld door het GBS.

Het vermogen van ingebouwde laders in EV's varieert van 3,7 kW tot 22 kW, en ze kunnen ook detecteren of de stroom die er doorheen gaat een- of driefasige wisselstroom is.

7. Regeneratief remsysteem

Aangezien de meeste typen elektromotoren ook kunnen fungeren als elektriciteitsgeneratoren, hebben alle EV's een zogenaamd regeneratief remsysteem. Dit is uitsluitend afhankelijk van hun motoren, die kunnen worden gebruikt schrob snelheid af en doe het sap terug in het batterijpakket tegelijkertijd.

Dit verlengt het vervangingsinterval van de remblokken aanzienlijk voor volledig elektrische en sommige hybride voertuigen. Het stelt EV's ook in staat om wat bekend staat als rijden met één pedaal aan te bieden, wat in wezen betekent dat de bestuurder zowel kan accelereren als remmen. voertuig met alleen het gaspedaal, want wanneer ze volledig opstijgen, zal het voertuig automatisch beginnen te vertragen door de motor weerstand.

8. Omvormers, omvormers en controllers

EV's hebben ook een wisselend aantal omvormers, converters en controllers. Deze zijn allemaal van vitaal belang voor de correcte werking van de aandrijflijn, omdat ze helpen het vermogen en de efficiëntie te maximaliseren door optimaal gebruik te maken van de beschikbare stroom.

Inverters zijn verantwoordelijk voor het omzetten van DC in AC, terwijl converters de rol van converteren hebben hoogspanningsgelijkstroom die uit het batterijpakket wordt getrokken in een stroom met een lagere spanning die het voertuig nodig heeft om te rijden diverse systemen. Controllers zijn van vitaal belang voor de stroomverdeling, omdat ze helpen bij het beheren van de stroom van elektriciteit van en naar het batterijpakket; ze maken ook regeneratief remmen mogelijk in een EV.

EV's worden heel anders aangedreven

Elektrische voertuigen hebben misschien minder bewegende delen in vergelijking met auto's met verbrandingsmotor, maar dat betekent niet dat het geen complexe technische onderdelen zijn. Integendeel zelfs, omdat ze een reeks systemen nodig hebben om samen te werken om het vermogen, de efficiëntie, het bereik en de betrouwbaarheid te bieden die consumenten eisen.

Doorbraken en vorderingen in EV-technologie komen vaak voor, en het is het beste om op zijn minst een basiskennis te hebben van hoe ze werken en wat er precies wordt verbeterd. Deze kennis is ook belangrijk als u een EV bezit en wilt weten hoe u deze goed onderhoudt en hoe dat verschilt van een ICE-voertuig.