Elektrische aandrijflijnen markeren een cruciale verschuiving in het autolandschap. Bijgevolg worden veel onderdelen die aanwezig zijn in een voertuig met interne verbrandingsmotor (ICE) overbodig in een elektrisch voertuig. Sommige componenten behouden vergelijkbare functies, terwijl andere een nieuwe rol aannemen. In dit artikel worden de belangrijkste verschillen tussen ICE en elektrische auto's uiteengezet.
Wat is er veranderd?
Laten we beginnen met het enige element dat uniek is voor elektrische voertuigen: de hoogspanningsaccu. Deze batterij fungeert als de elektrische tegenhanger van de brandstoftank van een ICE-auto en levert de essentiële elektrische stroom aan de elektromotor.
Een ander onderscheidend onderdeel van een elektrisch voertuig is de elektromotor. Zijn taak is om elektrische energie om te zetten in mechanische beweging om de auto voort te stuwen. De interactie is echter niet eenvoudig, omdat de motor en de accu in verschillende elektrische ‘talen’ werken: de hoogspanningsaccu gebruikt gelijkstroom (gelijkstroom), terwijl de motor op driefasige wisselstroom (wisselstroom) werkt.
Het is duidelijk dat we een “tolk” nodig hebben tussen deze twee delen. Deze rol wordt overgenomen door het vermogenselektronica-apparaat dat algemeen bekend staat als de omvormer.
De vermogenselektronica is verantwoordelijk voor het omzetten van de gelijkstroom van de hoogspanningsaccu naar driefasige wisselstroom voor de elektromotor tijdens de voortstuwing. Bij regeneratief remmen gebeurt het tegenovergestelde: wisselstroom wordt omgezet in gelijkstroom om de hoogspanningsaccu op te laden.
De efficiëntie van de omvormer speelt een cruciale rol in de algehele efficiëntie van het elektrische voertuig. De vermogenselektronica is echter niet de enige ‘tolk’ in een elektrisch voertuig. De ingebouwde lader is het tweede verbindende apparaat. Het zet de AC 1 of 3 fase van het elektriciteitsnet om naar DC om de accu op te laden. Wanneer we DC-laden met hoog vermogen gebruiken, wordt de ingebouwde lader omzeild.
Een ander gebied dat heel anders is, is het verwarmen van de cabine van de EV - PTC-verwarmers (Positive Temperature Coefficient) en warmtepompen. Deze apparaten bestaan niet in ICE-voertuigen, die veel verspilde thermische energie hebben (vanwege het lage thermische rendement van hun motoren) en het is gemakkelijk om een deel ervan te gebruiken om hun cabines te verwarmen.
Bij elektrische voertuigen is dit echter niet mogelijk. Door het hoge rendement van de aandrijflijn is de geproduceerde thermische energie minimaal. Daarom zijn er verschillende apparaten nodig om de nodige warmte voor zowel de cabine als de accu te produceren.
Een ander compleet nieuw onderdeel is de DC/DC-converter. Dit apparaat is verantwoordelijk voor het omzetten van de hoogspanningsgelijkstroom van de accu naar 12V voor de laagspanningsverbruikers van de auto (verlichting, infotainment, elektrische ramen, spiegels).
Tenslotte is ook het laadstopcontact een uniek onderdeel dat we tegenkomen bij een elektrische auto.
Wat is er anders?
Hoewel zowel ICE- als elektrische auto's de airconditioningcompressor gebruiken, is de manier waarop ze dit onderdeel aandrijven compleet anders. In een elektrische auto is de airconditioningcompressor een hoogspanningsapparaat dat wordt aangedreven door de accu. Bij een ICE-auto is dit echter een mechanisch onderdeel dat kracht haalt uit de krukas van de motor. Dat is de reden waarom we, wanneer we de airconditioning in een ICE-auto aanzetten, een klein vermogensverlies kunnen voelen, omdat de airconditioningcompressor een deel van de kracht van de motor wegneemt.
Beide typen auto's maken gebruik van versnellingsbakken, maar bij een elektrische auto is het een stuk eenvoudiger (op een paar opmerkelijke uitzonderingen na) en wordt deze meestal geleverd met slechts één versnelling. In moderne ICE-personenauto's zijn automatische transmissies met 9 versnellingen al in opkomst. De reden waarom dit gebeurt, wordt in dit artikel behandeld.
Ook de filosofie van een remsysteem verschilt tussen ICE- en elektrische auto's. In de meeste elektrische voertuigen fungeert de elektromotor, wanneer de bestuurder het rempedaal intrapt, als een generator die het eerste remproces uitvoert en tegelijkertijd de accu oplaadt. Daarom noemen we dit ‘regeneratief remmen’.
Als de bestuurder meer remkracht nodig heeft, is er een drempel waarna het conventionele hydraulische systeem de auto afremt. In de meeste dagelijkse situaties maken elektrische auto’s helemaal geen gebruik van het conventionele remsysteem, waardoor de levensduur van de remblokken en -schijven wordt verlengd. Bij een ICE-auto worden de hydraulische remmen echter gebruikt telkens wanneer de bestuurder het rempedaal indrukt.
Een ander verschil tussen brandstofaangedreven en elektrische auto's is de eenvoud van de motor zelf. De elektromotor heeft vrijwel geen onderhoud nodig en heeft slechts twee bewegende delen. De verbrandingsmotor heeft daarentegen veel bewegende delen - een gemiddelde viercilindermotor heeft er minstens 40. De olie- en brandstoffilters moeten regelmatig worden vervangen, de distributieketting of -riem is van vitaal belang en heeft onderhoud nodig, poly-V-riemen besturen elk hulponderdeel - zoals u uit ervaring weet, gaat deze lijst maar door.
Wat is hetzelfde?
Alles wat met ophanging, wielen en banden te maken heeft, is tussen ICE en elektrische auto's vrijwel hetzelfde. Te beginnen met de ophanging: in beide typen auto’s wordt dezelfde architectuur gebruikt.
Elektrische auto's die zijn gebaseerd op ICE-platforms hebben doorgaans hetzelfde ophangingsontwerp als hun ICE-stalgenoten. Elektrische auto's die zijn gebaseerd op speciale EV-platforms, maken meestal gebruik van volledig onafhankelijke ophangingsontwerpen zoals multi-link, dubbele draagarmen en McPherson-veerpoten.
Uiteraard worden bij elektrische auto’s schokdempers en veren aangepast om het extra gewicht op te vangen.
De banden zijn qua ontwerp ook vergelijkbaar tussen ICE en elektrisch. Voor beide typen voertuigen zijn er banden die een lage rolweerstand bieden. Vroeger waren de wielen verschillend tussen ICE- en elektrische auto's vanwege het 'aero'-ontwerp dat de meeste elektrische auto's gebruiken om de luchtweerstand te verminderen, maar dat is nu niet meer het geval. Veel recente ICE-modellen zijn uitgerust met ‘aero’-wielen die ook de turbulente stroming rond de wielen verminderen. Dat ogenschijnlijk kleine verschil in ontwerp beïnvloedt 1/3 van de totale luchtweerstand in een auto.
Ten slotte is het stuursysteem in zowel ICE als EV’s vergelijkbaar. Ze zijn beide uitgerust met elektromechanische systemen met de bijbehorende besturingseenheden. Elektromechanische systemen zijn verplicht omdat ze geavanceerde rijhulpsystemen kunnen ondersteunen, zoals rijstrookassistentie en autonoom parkeren.
Conclusions
Samenvattend komt het belangrijkste onderscheid tussen voertuigen met verbrandingsmotor en elektrische modellen voort uit hun fundamenteel verschillende aandrijfsystemen, die volledig gescheiden componentensets vereisen. Zodra we deze verschillen terzijde schuiven, wordt de gemeenschappelijke basis duidelijk: het zijn tenslotte allebei auto's en ondanks de uiteenlopende aandrijflijnen worden veel onderdelen gedeeld.
Die overlap is voordelig; Als elektrische voertuigen in alle opzichten anders waren geweest dan ICE-auto’s, zouden de kosten ervan enorm zijn gestegen en zou de massale adoptie veel langzamer zijn verlopen.
