Elektrische voertuigen en de 12V-batterij
Verschillende typen elektrische auto's en hun afhankelijkheid van de 12V-batterij
Het succes van de auto als individueel transportmiddel begon in 1913 met de introductie van de toen revolutionaire assemblagelijnproductie door Henry Ford. Even een eeuw later zijn de meeste auto's op onze wegen nog steeds gebaseerd op het principe van de verbrandingsmotor, die voortdurend is verbeterd door ingenieurs en tegenwoordig hoge prestaties, een laag verbruik en een lange levensduur combineert.
De steeds complexere motortechnologie en tegelijkertijd strengere emissieregels hebben een technologische sprong voorwaarts veroorzaakt die vandaag de dag heeft geleid tot de elektrificatie van de aandrijflijn. Maar niet alle elektrische voertuigen op de markt zijn hetzelfde. Afhankelijk van de vereisten en het voertuigsegment zijn er verschillende benaderingen van geëlektrificeerde mobiliteit.
Wat is een xEV?
- HEV – Hybrid Electric Vehicle
- PHEV – Plug-in Hybrid Electric Vehicle
- BEV – Battery Electric Vehicle
- FCEV – Fuel Cell Electric Vehicle
Hybrid Electric Vehicles. Het beste van twee werelden?
De term hybride betekent alleen dat er meer dan één energiebron is voor de werking van het voertuig. In feite worden voertuigen met Start-Stop-technologie al beschouwd als "microhybride" voertuigen, omdat de 12V-accu hier fungeert als een tweede energiebron wanneer de motor is uitgeschakeld.
De evolutie van de "microhybride" was de zogenaamde "milde hybride", waarin een 48V Li-ion-accu is geïnstalleerd om bijzonder energievretende consumenten van energie te voorzien. Hoewel deze twee systemen al hybride genoemd worden, missen ze een cruciale eigenschap die lang geassocieerd is met "hybride elektrische auto's": Puur elektrisch rijden zonder hulp van de verbrandingsmotor.
Het verschil tussen Full Hybrid en Plug-in Hybrid
De term "hybride elektrisch voertuig" beschrijft eigenlijk twee verschillende concepten. De "Full Hybrid Electric Vehicle" (FHEV, meestal afgekort tot HEV) en de "Plug-in Hybrid Vehicle" (PHEV). Beide benaderingen hebben gemeen dat de voertuigen een lithium-ionbatterij met een hoog voltage hebben en dus puur elektrisch kunnen rijden.
Het verschil tussen de twee systemen ligt in de laadstrategie voor de hoogspanningsbatterij. In een HEV kan de batterij uitsluitend worden opgeladen door de verbrandingsmotor of door het terugwinnen van remenergie (recuperatie). In een PHEV kan de batterij ook worden opgeladen aan een laadstation, zoals in een puur elektrisch voertuig, vandaar de term "Plug-in". Door de beperkte oplaadmogelijkheden is de capaciteit van de aandrijfbatterij in een HEV over het algemeen kleiner dan in een PHEV. Door de lagere capaciteit van de accu zijn de afstanden die puur elektrisch kunnen worden afgelegd ook korter voor een HEV dan voor een PHEV.
- 12 Volt accu
- DC/DC-omvormer
- hoogspanningsaccu
- AC/DC-omvormer
- hoogspanningshoogspanningstractiemotor
- benzine- of dieseltank
- interne verbrandingsmotor
PHEV-carrosserie, met kleinere brandstoftank maar grotere accu met externe laadpoort voor een groter elektrisch bereik.
- 12-volt accu
- DC/DC-converter
- hoogspanningsaccu
- AC/DC-converter
- hoogspanningshoogspanningstractiemotor
- benzine- of dieseltank
- interne verbrandingsmotor
- Elektrische stroombron (laadstation/wandkastje)
Met beide systemen kan puur elektrisch en dus lokaal emissievrij worden gereden. Dankzij de extra verbrandingsmotor kan het voertuig ook worden gebruikt voor lange afstanden zonder beperkingen. Als de verbrandingsmotor niet wordt gebruikt, gedraagt een hybride elektrisch voertuig zich als een volledig elektrische auto.
Pros en contra's van HEV's en PHEV's
- Reductie van brandstofverbruik en dus lagere operationele kosten
- Lokaal emissievrij rijden
- Hoog koppel via de elektromotor bij het starten en accelereren
- Minder geluidsemissie tijdens puur elektrisch rijden
- Meer duur dan een vergelijkbaar voertuig met alleen een verbrandingsmotor
- Meer complex aandrijfsysteem, daardoor potentieel hogere onderhoudskosten
- Hoger voertuiggewicht door tractiebatterij en extra onderdelen
- Kleinere kofferruimte voor sommige voertuigen, omdat er ruimte nodig is voor de hoogspanningsbatterij
De volledig elektrische toekomst: Accu-elektrische voertuigen en auto's op waterstof
Alles wijst erop dat elektrische aandrijfsystemen vandaag de dag de aandrijving van de toekomst zijn. Het is echter nog niet duidelijk welk energieopslagsysteem de overhand zal krijgen. De ontwikkeling van lithium-ionbatterijtechnologie en brandstofcellen is momenteel zeer dynamisch, zodat op beide gebieden enorme vooruitgang wordt geboekt. Naast technische innovaties houden beide gebieden zich bezig met schaalbaarheid en kostenverlaging bij de productie.
De focus van de technische ontwikkelingen in tractiebatterijen blijft liggen op een toename van de energiedichtheid. Het doel is om de batterijen kleiner en lichter te maken met behoud van dezelfde capaciteit, d.w.z. dezelfde rijafstand van het voertuig. Tegelijkertijd worden er pogingen gedaan om de chemische samenstelling van de batterijcellen te optimaliseren om het percentage kritieke metalen, zoals kobalt, tot een minimum te beperken.
Ook al zijn er al enkele waterstofauto's op de markt, de massaproductie van brandstofcelaandrijvingen is nog steeds verder weg dan die van lithium-ionbatterijen. De huidige ontwikkeling is gericht op het verminderen van de behoefte aan platina in de brandstofcel om de kosten aanzienlijk te verlagen. Er wordt verdere vooruitgang geboekt bij het robuuster en duurzamer maken van het brandstofcelmembraan.
Naast het energieopslagsysteem is de architectuur van de aandrijflijn van batterij-elektrische voertuigen (BEV's) en brandstofcel-elektrische voertuigen (FCEV's) grotendeels vergelijkbaar.
- 12 Volt batterij
- DC/DC-omvormer
- grote hoogvoltage LiIon batterij
- AC/DC-omvormer
- Hoogvoltagetractiemotor
- Elektrische stroombron (laadstation/wandkastje)
De FCEV gebruikt een waterstoftank, een brandstofcel en een kleine Li-ion-batterij als tussenopslag voor de elektrische aandrijving.
- 12 volt batterij
- DC/DC-omzetter
- grote hoogspannings-LiIon batterij
- AC/DC-omzetter
- Hogetractiemotor
- Brandstofcel
- Waterstoftank
Voor- en nadelen van BEV's en FCEV's
- Minder complexe aandrijflijn dan HEV's, dus mogelijk lagere onderhoudskosten
- Hoog koppel en goede rijdynamiek door puur elektrische aandrijving
- Lokaal emissievrij rijden
- Met BEV: Lage bedrijfskosten in combinatie met een eigen fotovoltaïsch systeem
- Minder uitgebreid netwerk van waterstoftankstations en oplaadstations in vergelijking met conventionele benzinestations
- Lang "tanken" voor BEV's
- Veel modellen slechts gedeeltelijk geschikt voor lange afstanden
- Zonder subsidies, duurder dan vergelijkbare conventionele voertuigen met verbrandingsmotor
Het laagspanningssysteem in elk elektrisch voertuig
Het 12V-netwerk van het voertuig voorziet comfortfuncties, besturingseenheden, sensoren en actuatoren van stroom.
Om het in moderne voertuigen nog steeds een startaccu te noemen, ongeacht of ze een verbrandingsmotor hebben of "volledig elektrisch" zijn, doet geen recht aan de taken van de 12V-accu.
Conclusie
De toekomst van de auto is elektrisch. Momenteel zijn er verschillende concepten tegelijkertijd beschikbaar, elk met hun eigen voor- en nadelen. De klant heeft dus keuze te over bij het kiezen van het meest geschikte concept voor zijn of haar individuele behoeften. Hybride concepten combineren het beste van twee werelden. Enerzijds bieden ze een grote actieradius dankzij zeer efficiënte verbrandingsmotoren, de mogelijkheid om lokaal emissievrij te rijden en een hoog koppel vanaf het begin dankzij de extra elektrische aandrijving. Aan de andere kant wordt het toch al complexe aandrijf- en uitlaatgasbehandelingssysteem nog complexer door de elektrische componenten.
De meeste elektrische auto's vertrouwen tegenwoordig op een grote Li-ion-hoogspanningsbatterij voor energieopslag. Lange afstanden zijn nog steeds beperkt tot premiumvoertuigen met grote tractiebatterijen. Het huidige onderzoek is echter gericht op het verder verbeteren van het bereik en het weglaten van kritische metalen. Technische vooruitgang en efficiëntere productie op grote schaal zullen ook de kosten van de batterij verder kunnen verlagen, zodat "elektrische auto's" concurrerend zullen worden in andere voertuigsegmenten. Het gebruik van waterstof als energieopslagmedium is een andere veelbelovende benadering voor de toekomst van de auto en zou kunnen helpen bij het overwinnen van de twee grootste nadelen van de huidige elektrische auto's: de zware tractiebatterij en de lange oplaadtijden.
Welk concept in de toekomst de overhand zal krijgen, kan op dit moment nog niet met zekerheid worden voorspeld. Het is echter duidelijk dat er afgezien van het eigenlijke aandrijfconcept geen verdere verschillen zijn tussen de voertuigen. Wat ze allemaal gemeen hebben, is de elektronica die in het voertuig is geïnstalleerd voor comfort- en veiligheidssystemen, die gebaseerd blijven op het gevestigde elektrische systeem van 12 V en worden ondersteund door een accu van 12 V.
Vind een vertrouwde werkplaats
Werk je met accu's?
Verdiep je kennis
-
Bouw van VARTA ProMotive EFB vrachtwagenaccu'sEen gepatenteerd mengelement zorgt ervoor dat er geen zuurstratificatie kan optreden in onze ProMotive EFB accu. Lees nu ons artikel om precies te weten te komen hoe dit werkt en welke voordelen het met zich meebrengt.
-
Het belang van laadacceptatie van vrachtwagenaccu'sAccu's met een hoge startstroom (CAA) en voldoende capaciteit (C20) garanderen een betrouwbare werking van het wagenpark. Wij vertellen je waarom.
-
Accutips voor het vrijetijdsseizoenBereid u voor op uw reis. Ontdek handige tips en tricks voor uw recreatie-accu voor de beste start van het seizoen.
Heb je een vraag?
-
Gebruik onze VARTA batterijzoeker om de batterij te vinden die bij uw voertuig past.
-
VARTA-team levert inhoud
-
VARTA-team levert inhoud