Twee zeer verschillende machines brengen vandaag de meeste auto's op de weg voort. De ene brandt vloeibare brandstof in metalen cilinders af; de ander gebruikt elektriciteit om magneten te draaien. Begrijpen wat onder de motorkap gebeurt, legt uit waarom deze voertuigen zich zo anders voelen, klinken en onderhouden.
Hoe een verbrandingsmotor werkt
Volgens het U.S. Department of Energy bestaat een verbrandingsmotor (ICE) uit een vaste cilinder en een bewegende zuiger. Brandstof verbrandt in de cilinder, en de expanderende gassen duwen de zuiger, die de krukas draait en uiteindelijk de wielen van het voertuig aandrijft.
De meeste ICE-voertuigen draaien op een viertaktige cyclus, legt het Department of Energy uit: inlaatslag, compressieslag, verbrandings-/vermogensslag en uitlaatslag. Tijdens de inlaatslag beweegt de zuiger naar beneden terwijl een inlaatklep opent om lucht en brandstof in te zuigen. Tijdens compressie sluit het klep zich en beweegt de zuiger omhoog, waarbij het lucht-brandstofmengsel wordt samengeperst. Bij de vermogensslag ontsteken het samengeperste mengsel — waardoor de zuiger terug naar beneden wordt geduwd — en bij de uitlaatslag beweegt de zuiger weer omhoog terwijl een tweede klep opent om uitgeputte gassen uit te stoten.
Het Department of Energy onderscheidt twee hoofdmotorontwerpen: vonkontsteking benzinemotoren, waarbij een bougie het lucht-brandstofmengsel ontsteken, en compressieontsteking dieselmotoren, waarbij brandstof zelf-ontsteken in hete, sterk samengeperste lucht. ICE's kunnen ook op alternatieve brandstoffen zoals aardgas, propaan, biodiesel of ethanol draaien, en kunnen worden gecombineerd met elektrische componenten in hybride of plug-in hybride systemen.
Hoe een elektrische motor van een elektrische auto werkt
Volledig elektrische voertuigen vervangen de motor door een of meer elektrische tractie-motoren aangedreven door een oplaadbare batterijpakket, volgens fueleconomy.gov van de Amerikaanse regering en het Alternative Fuels Data Center (AFDC) van het Department of Energy. De AFDC somt de kerncomponenten op: een tractie batterij die energie opslaat, een laadpoort en boordlader die inkomende wisselstroom omzetten in gelijkstroom voor laden, een DC/DC omzetter die spanning voor accessoires omlaag schaalt, een elektronische vermogenscontroller die motorsnelheid en koppel beheert, en de elektrische tractie motor zelf, die de wielen aandrijft (in de meeste ontwerpen via een versnellingsbak).
Aangedreven door de tractie batterij, beheert de elektronische vermogenscontroller hoeveel elektrische energie de elektrische tractie motor bereikt en regelt de snelheid van de motor en het koppel dat deze produceert, volgens de AFDC. Een apart thermisch systeem houdt de batterij, motor en elektronica binnen hun juiste bedrijfstemperatuurbereik, stelt de AFDC vast.
Regeneratief remmen: de motor werkt in omgekeerde richting
Een functie zonder equivalent in een conventionele ICE-voertuig is regeneratief remmen. Zoals Mazda's consumententech pagina's beschrijven, met verwijzing naar schattingen van het Department of Energy, wanneer de bestuurder het gaspedaal loslaat, remt of een heuvel af glijdt, keert de elektrische motor zijn rollen om: in plaats van batterijstroom te verbruiken om de wielen te draaien, draaien de draaiende wielen de motor, die nu als generator fungeert en elektriciteit terug in de batterij stuurt. Het Department of Energy schat, volgens Mazda, dat dit proces ongeveer 22% van de rijenergie in elektrische voertuigen terugwint tijdens gecombineerd stads- en snelwegrijden (versus 5–9% in hybriden). Omdat regeneratief remmen niet de remkracht kan leveren die nodig is bij noodgevallen, blijven conventionele wrijvingsremmen als backup aanwezig, stelt Mazda vast.
Waarom de twee systemen verschillen in efficiëntie
Fueleconomy.gov stelt dat elektrische voertuigen meer dan 77% van de uit het net getrokken elektrische energie omzetten in vermogen bij de wielen, terwijl conventionele benzinauto's slechts ongeveer 12% tot 30% van de in benzine opgeslagen energie omzetten in vermogen bij de wielen — de rest gaat grotendeels verloren als warmte en door motorwrijving. Fueleconomy.gov merkt ook op dat EV-batterijen 12 tot 15 jaar in gematigde klimaten en 8 tot 12 jaar in ernstige klimaten kunnen meegaan, en dat volledig opladen meestal 3 tot 12 uur duurt, waarbij snel opladen ongeveer 80% capaciteit in ongeveer 30 minuten bereikt.
Verbrandingsmotor vs. elektrische motor: belangrijkste verschillen| Functie | Verbrandingsmotor | Elektrische motor |
|---|
| Energiebron | Benzine, diesel of alternatieve vloeibare/gasvormige brandstoffen | Elektriciteit opgeslagen in een batterijpakket |
|---|
| Kernproces | Viertaktige verbrandingscyclus (inlaatslag, compressieslag, vermogensslag, uitlaatslag) | Elektronische vermogenscontroller stuurt batterijstroom naar de tractie motor |
|---|
| Energie-naar-wielefficiëntie | Ongeveer 12%–30% (fueleconomy.gov) | Meer dan 77% (fueleconomy.gov) |
|---|
| Tanken/Opladen | Minuten bij een benzinepomp | 3–12 uur volledig opladen; ~30 min snel opladen tot 80% (fueleconomy.gov) |
|---|
| Terugwinning van remenergie | Niet van toepassing; energie verloren als warmte | Regeneratief remmen wint ongeveer 22% van de rijenergie terug (DOE, via Mazda) |
|---|
Veelgebruikte termen uitgelegd
- Krukas: de roterende as die de op- en neergaande beweging van de zuiger omzet in rotatiebewegingen, volgens het Department of Energy.
- Tractie batterij: het oplaadbare batterijpakket dat energie opslaat voor de elektrische tractie motor, volgens het AFDC.
- Elektronische vermogenscontroller: het onderdeel dat beheert hoe elektrische energie uit de batterij vloeit en de snelheid en koppel van de motor regelt, volgens het AFDC.
- Regeneratief remmen: het gebruik van de elektrische motor als generator tijdens vertraging om energie terug in de batterij te sturen, zoals beschreven door Mazda, met verwijzing naar schattingen van het Department of Energy.
Dit stuk is gemaakt met kunstmatige intelligentie en vóór publicatie automatisch op bronnen gecontroleerd. Ziet u een fout, vraag dan om een correctie. Correctie of weerwoord aanvragen · Hoe we dit maken
