Hoe werkt een elektrische auto?


Een auto is een auto. Maar toch is 100% elektrisch rijden anders.Een goede vraag is daarom ook: Hoe werkt een elektrische auto? Wij leggen uit over de stilte, het automatisch remmen als je het gas een beetje loslaat en het direct beschikbare koppel. Ook het niet meer schakelen, niet meer hoeven te krabben in de winter en altijd met een volle ‘tank’ vertrekken. Hoe werkt een elektrische auto?

Waarom ben je direct verrast als je elektrisch gaat rijden?

Over het algemeen is iemand die voor het eerst elektrisch rijdt positief verrast en enthousiast. Dit komt door een unieke ervaring die je hebt. Gewoon anders dan je altijd gewend bent. Daarom heeft elektrisch rijden ook echt de toekomst. Hieornder leggen we dan ook in detail uit hoe een elektrische auto werkt.

De elektrische auto uitgelegd?

Hoe werkt nu precies een elektrische auto? Hieronder leggen we alle aspecten uit. Hoe werkt een elektrische auto? Lees nu over de stilte, one-pedal-driving, zuinig rijden, niet meer schakelen, snelheid, het weer, tanken en de trekhaak.

Stilte

Het eerste wat opvalt als je in een elektrische auto (EV) gaat rijden, is de stilte. Er is totaal geen motorgeluid. Hybride-rijders herkennen dit waarschijnlijk; zo’n auto rijdt op lage snelheden ook elektrisch, mits de accu vol genoeg is, en maakt dan geen geluid. Een EV rijdt altijd stil, dus zowel bij lage als hoge snelheden. Het enige dat je hoort is het contact van de banden met de grond en hooguit wat zachte geluidjes van de elektromotor – bijvoorbeeld bij de regeneratie tijdens het afremmen. Het gebrek aan geluid betekent dat het veel prettiger rijden is. Een gesprek voeren, met medepassagiers of via een carkit, is daardoor een stuk fijner. Op de snelweg is het verschil met een fossiele auto minder groot; doordat het geluid van de wind en de banden dan harder is valt het motorgeluid minder op, maar ook dan is een EV nog steeds merkbaar stiller.

Ook bij het vertrekken en arriveren maakt een EV geen geluid – vooral als dit eens in de vroege of late uurtjes is, is het prettig dat de buren er niet wakker van worden. Dit stille rijden betekent wel, net als bij hybrides, dat je op moet letten in woonwijken, want het kan zijn dat medeweggebruikers, zoals kinderen en dieren, je niet horen aankomen. Vanaf 2020 wordt het verplicht voor hybride-, elektrische- en waterstofauto’s om geluid te maken als een auto onder de 20km/u rijdt. Dit om wandelaars en fietsers, maar vooral ook blinden, te waarschuwen. Het geluid moet klinken als een auto met een verbrandingsmotor.

Alles met één pedaal (One-pedal driving)

De meeste elektrische auto’s bieden ‘one-pedal driving’. Dat betekent dat je circa 90% van de tijd slechts één pedaal hoeft te gebruiken tijdens het autorijden. De rem is deels niet meer nodig. Dat komt doordat je met het gaspedaal zowel kunt accelereren als remmen. Dit werkt vrij simpel: wanneer je ‘gas’ geeft, gaat de energie uit de accu via een omvormer naar de elektromotoren die de wielen aandrijven. Wanneer je het pedaal loslaat gebeurt exact het omgekeerde; de elektromotor neemt energie terug van de wielen en slaat dit op in de accu. Als gevolg hiervan remt de elektromotor af. Dit heet regeneratief remmen. Deze methode werkt heel efficiënt, want iedere keer als je remt win je dus energie – in tegenstelling tot een fossiele auto waarbij de energie via de remmen als warmte verloren gaat. Vooral tijdens stadsritten is dit effectief, om je daar veel remt. Maar ook in de bergen kan regeneratie veel opleveren, waardoor het kan voorkomen dat je onderaan een berg met een vollere accu eindigt dan toen de rit begon (bovenaan de berg).

Omdat one-pedal-driving wat anders werkt dan bij een fossiele auto is het in het begin even wennen, maar vaak voelt het na een dag al vertrouwd. De meeste elektrische rijders vinden one-pedal driving een verademing omdat het veel rustiger rijdt; je hoeft niet iedere keer van pedaal te wisselen, maar hebt 95% van de tijd voldoende aan één pedaal.

De dosering van het gaspedaal – of energiepedaal – vergt de eerste uurtjes wel wat oefening, want als je het pedaal ineens volledig loslaat, gaat de auto abrupt afremmen – dat moet dus met beleid. Je leert er beter door te anticiperen op het wegverkeer. De mate van regeneratie – dus de kracht van het afremmen – is overigens bij de meeste auto’s in te stellen. Mocht je het bijvoorbeeld om een of andere reden niet fijn vinden, dan kun je het effect minimaliseren. Ook is het goed om te weten dat niet iedere EV even sterk remt en de rij-ervaring dus kan wisselen (de 2018-versie van de Nissan Leaf biedt dit bijvoorbeeld wel, maar bij de oudere Leafs is het effect veel zwakker, waardoor het rempedaal vaker nodig is).

Zuinig rijden

Een elektrische auto gaat uiterst efficiënt met energie om. Maar de mate van efficiëntie is in sommige situaties geheel tegengesteld aan die van een fossiele auto. Een elektrische auto rijdt in de stad en op 80km-wegen het zuinigst en de elektromotor is beduidend minder efficiënt als je 130km per uur rijdt op de snelweg. Dat laatste geldt voor een fossiele auto ook, maar dankzij een hogere versnelling maakt hij minder toeren. Hoe hoger de snelheid, hoe minder zuinig een auto wordt door de verhoogde luchtweerstand. Een fossiele auto rijdt het zuinigst op een zo laag mogelijke snelheid in de hoogste versnelling. Een te laag toerental zorgt voor een minder goede verbranding waardoor het motorblok minder goed presteert, zeker bij hellingen of accelereren. Een te hoog toerental zorgt voor een hoog verbruik. Dat laatste zorgt er ook voor dat een fossiele auto in de stad veel minder zuinig is; het toerental is hoger en er moet veel meer geschakeld worden. Een elektromotor heeft geen versnellingen, dus hoe harder hij moet werken, des te minder efficiënt hij wordt. In de praktijk is dat dus voornamelijk op de snelweg, vanwege de hogere luchtweerstand. Dit komt doordat de luchtweerstand evenredig oploopt met het kwadraat van de snelheid; het kost dus zeer veel energie om de extra luchtweerstand te overwinnen. Een mooie snelheid op de snelweg is tussen de 100 en 120 km per uur. Langzamer rijden is uiteraard nog zuiniger, maar soms ook minder comfortabel, tenzij je achter een vrachtwagen gaat rijden. Door de slipstream is de relatieve snelheid ten opzichte van de lucht dan lager. Rijden in heuvelgebieden en bergen is doorgaans voordelig met een EV. Bergop kost dit uiteraard veel energie, maar bergaf win je die weer grotendeels terug door het afremmen. Het is dus wel even ‘schakelen’ als je gewend bent in een fossiele (niet-hybride) auto te rijden. Neem liever een afslag eerder van de snelweg en rij het laatste stukje binnendoor, want dat is veel zuiniger. Aan de andere kant hoef je je misschien minder te ergeren als je in een file terechtkomt of moet wachten op een vrachtwagen, want het energieverbruik is dan minimaal. Racemonsters zal dit minder aanspreken. Hoewel de duurdere EV’s probleemloos 200 tot 250km per uur kunnen halen, is het niet aanraden om lange tijd sneller dan 160km/u te rijden. Ten eerste vanwege de hogere luchtweerstand en het energieverbruik, maar ten tweede omdat de accucellen dan erg warm worden. Middenklasse EV’s, zoals de Leaf, e-Golf en Renault Zoe, hebben vaak een wat lagere maximumsnelheid dan fossiele auto’s (bijvoorbeeld 150 km/u); de elektromotor kan dan niet meer vermogen leveren en heeft geen versnellingen. Dat is vaak een bewuste keuze van de fabrikant; de hoge snelheden kosten dus veel energie, de accu wordt er warm door en elektromotoren met veel vermogen plus de bijbehorende elektronica zijn bovendien veel duurder. Wellicht komen er ooit elektrische auto’s met versnellingen, afgestemd op lagere en hogere snelheden.

Niet meer schakelen

In alle elektrische auto’s hoef je niet meer te schakelen. Dat is ook logisch, want in tegenstelling tot een verbrandingsmotor beschikt een elektromotor al vanaf stilstand over het maximale koppel. Voor wie in een automaat gereden heeft, zal dit vertrouwd aanvoelen, met als verschil dat zelfs automatisch schakelen ook niet meer nodig is. Voor wie momenteel in een handgeschakelde auto rijdt, zal het even wennen zijn, maar de voordelen zullen zich al snel openbaren. Je hoeft niet meer met drie pedalen te werken, waardoor je voeten veel minder werk hoeven te doen. De motor kan niet meer per ongeluk afslaan en de rechterhand is ineens ‘vrij’. Al met al rijdt het een stuk ontspannender, vooral bij files, in de bergen, in de stad of andere situaties waarbij veel geschakeld moet worden.

Snelheid

Elektrische auto’s trekken behoorlijk vlot op. Dat komt doordat er niet geschakeld hoeft te worden en het maximale koppel (Nm) direct beschikbaar is dankzij de elektromotor. Bij een brandstofmotor hangt het koppel af van het toerental. Bij een elektromotor niet en bovendien is er vaak ook nog eens behoorlijk veel koppel beschikbaar. Die twee voordelen leiden ertoe dat een elektrische auto zeer snel kan accelereren. Zelfs oudere en relatief betaalbare EV’s zijn daardoor al redelijk vlot. In de middenklasse, zoals een BMW i3, Hyundai Kona en een Nissan Leaf (2018), in een snelheid van 0 naar 100 km in circa 7 seconden al vrij gebruikelijk. Auto’s met een bijzonder krachtige elektromotor, zoals alle Tesla’s en de Jaguar I-Pace doen dat in minder dan 5 seconden, terwijl ze vrij zwaar zijn. De P100D-versies, oftewel de topmodellen, van de Tesla Model S en X doen hier respectievelijk 2,7 en 3,1 seconden over en de toekomstige Tesla Roadster zal naar verluidt onder de 2 seconden klokken. Voor een auto met verbrandingsmotor zijn zulke acceleraties heel complex om te halen. Ter vergelijking: de Bugatti Veyron 16.4 met 1200 pk doet er 2,46 seconden over en hij kost € 1.225.000 – zes keer zoveel als de duurste Tesla. Het is ook niet voor niets dat elektrische auto’s steeds vaker als race-auto worden ingezet. In de Formule 1 worden hybride motoren gebruikt en volledig elektrische races bestaan ook al; de Formule E.

Is snel optrekken niet slecht voor het verbruik? Ja en nee. De benodigde energie om met een auto met een bepaalde massa op een bepaalde snelheid te komen hangt niet echt af van de snelheid waarin dit gebeurt. Maar snel optrekken is wel minder goed voor de accu. Veel vermogen leidt tot hitte; dat is minder efficiënt. Bovendien is het is niet goed om de accucellen te snel te ontladen, want dit versnelt verouderingsproces. Ook de banden slijten sneller.

Invloed van het weer: kou, wind en regen

Het weer heeft best een grote invloed op het verbruik en het bereik. We noemden al dat de luchtweerstand een grote impact heeft op de energie-efficiëntie (de luchtweerstand loopt op met een factor gelijk aan het kwadraat van de snelheid). Dat betekent dat een EV, maar ook een fossiele auto, minder energie zal verbruiken bij windstilte of rugwind. Als er sprake is van flinke tegenwind en regen zal het energieverbruik dus hoger liggen, en dat is merkbaar. Het kan zijn dat een bepaalde afstand, laten we zeggen 120 km, die normaal met gemak gehaald wordt, nu meer moeite kost. Rijden met een iets lagere snelheid is dan aan te bevelen. In het ergste geval kan het betekenen dat er onderweg ergens bijgeladen moet worden. Maar als je een veilige marge aanhoudt, hoeft het in de praktijk geen probleem te zijn.

Iets anders dat van invloed kan zijn is kou. Als de auto een dag eerder is volgeladen en het heeft tijdens de nacht gevroren, dan kan het aantal resterende kilometers zoals aangegeven in het dashboard ineens lager zijn. Door de kou heeft de accu een lagere spanning, dus is de energielevering lager. Als de accu wat opgewarmd is, wat kan door voorverwarming voor vertrek, wordt de spanning weer hoger. Zie ook het hoofdstuk ‘Omgaan met de (beperkte) actieradius van de accu’. Overigens heeft een fossiele auto ook last van kou, wind en regen, denk bijvoorbeeld aan startproblemen en eveneens een hoger verbruik, maar het hogere verbruik valt minder op omdat je standaard al honderden kilometers kunt rijden.

Nooit meer krabben

Vaak wordt gedacht dat een elektrische auto problemen heeft met kou en bijvoorbeeld ‘s ochtends met startproblemen kampt. Die gedachte is niet gek, want de accu’s van smartphones, camera’s en laptops hebben ook moeite met kou en vallen veel eerder uit. Toch is hier goed over nagedacht. In Noorwegen, dat zeer strenge winters kent, zijn EV’s zeer populair, maar je hoort daar vrijwel niemand over uitvallende elektrische auto’s. EV’s zijn voor de verwarming niet afhankelijk van de warmte van een motor. De auto hoeft dus niet te ‘starten’ om de verwarming aan te zetten. Dat heeft als praktisch voordeel dat je als EV-eigenaar ‘s ochtends nooit meer hoeft te krabben na een koude winternacht. Je zet simpelweg de verwarming aan en de rest gaat vanzelf. Bij veel EV’s worden de accucellen ook een beetje voorverwarmd waardoor ze beter presteren. Bij EV’s die uitgerust zijn met een simkaart of aangesloten zijn op het wifi-netwerk kun je die actie bovendien starten met een app, waardoor je dus niet de kou in hoeft. Dit voordeel heeft overigens ook een nadeel: in de winter kun je niet de warmte van de motor gebruiken.

Altijd met een ‘volle tank’ vertrekken

Het doel van tanken van brandstof en het laden van een accu is hetzelfde: de auto voorzien van energie om te kunnen rijden. Maar de praktijk werkt iets anders. Tanken heeft als voordeel dat het snel gaat. Het heeft als nadeel dat je daar speciaal voor naar een tankstation moet gaan. Ook kan het voorkomen dat je er aan het begin van de reis achter komt dat de tank bijna leeg is en je reis dus met vertraging begint. Bijvoorbeeld als je vriend(in) je auto de dag ervoor heeft gebruikt, maar vergeten te zeggen is dat de benzine bijna op is.

Het grote voordeel van een EV is dat je thuis of in de straat kunt tanken en dat je er dus niet speciaal voor hoeft om te rijden of hoeft te wachten. Een elektrische auto gaat in principe iedere dag aan de lader, hetzij bij een laadpaal aan huis, op het werk of bij een openbare laadpaal in de directe omgeving. De auto is dan iedere dag ‘vol’ als je vertrekt en dat is wel zo prettig. Alleen wanneer je op een dag meer kilometers rijdt dan de auto op één acculading aankan, zul je onderweg moeten ‘bijtanken’.

Onderweg tanken bijladen

Goed, je vertrekt dan wel met een ‘volle tank’, die ‘tank’ is ook wat eerder leeg. Voor dagelijkse ritten is dat geen probleem, maar voor langere afstanden betekent het dat je op de heen- of terugreis (of beide) ergens moet bijladen, idealiter bij een snellader langs de snelweg. Veel mensen zien daar tegenop; op benzinepompen hoef je niet te letten, want die kom je altijd wel tegen. Voor laadpalen geldt dit ook min of meer, maar in het begin vraagt het om een iets andere plan- en denkwijze. Zie ook de hoofdstukken ‘Laden en laadpalen’ en ‘Op reis en op vakantie met een EV’.

Extra opbergruimte

Autofabrikanten gebruiken verschillende ontwerpen voor hun elektrische auto’s. Idealiter zitten de accu’s in de bodemplaat van de auto; dat komt de balans en de wegligging ten goede en gaat niet ten koste van de ruimte in de kofferbak. Andere fabrikanten zijn meer conservatief en passen simpelweg het ontwerp van een reeds bestaande benzine- of dieselauto aan – de accu zit dan meestal achterin. Sommige EV’s hebben extra ruimte aan de achterkant, zoals een dubbele bodem. In de onderste laag liggen dan de laadkabels en eventuele extra accessoires, zoals een sleepoog. Meestal blijft er nog voldoende ruimte over om hier wat extra spullen op te bergen, zoals bijvoorbeeld lege boodschappentassen. Een beperkt aantal EV’s heeft ook nog opbergruimte onder de motorkap. Dit wordt ook wel de ‘frunk’ genoemd, een verbastering van het woord ‘trunk’ met de ‘f’ van front). Bij Tesla’s (vooral de Model S en X) is de ruimte zo groot dat deze met gemak gebruikt kan worden voor boodschappen, kratten bier of extra bagage voor een vakantie. Ook de BMW i3 en de Jaguar I-Pace hebben een frunk, al is deze vrij klein. De meeste andere EV’s hebben hier geen opslagruimte. Dat komt vooral door andere ontwerpkeuzes. Zo zit de lader bij sommige auto’s aan de voorkant, waardoor ook de bijbehorende elektronica daar geplaatst is. Een andere reden is dat veel EV’s voorwielaandrijving hebben, zodat dus ook alle elektronica daar zit. De ruimte waar normaal de verbrandingsmotor zit, wordt daardoor ingenomen door alle elektrische componenten. Bij achterwielaandrijving is dat niet het geval en blijft er vaak opbergruimte aan de voorkant over – de motorkap is dan een extra kofferbak. Wanneer de accu’s in de bodemplaat zitten is dit wat ruimte betreft in alle gevallen het meest efficiënt.

Trekhaak?

Als je veel op pad gaat met een aanhangwagen of graag naar het zuiden van Europa trekt met een caravan achter de auto, dan hebben elektrische (en veel hybride) auto’s een beperking. Er zijn namelijk slechts een handjevol EV’s waarop een trekhaak gemonteerd kan worden; op moment van schrijven waren dat de Tesla Model X, de Jaguar I-Pace en een aantal bedrijfswagens zoals de Nissan e-NV200 en de Renault Kangoo ZE. Daar zijn verschillende redenen voor. Allereerst kost het rijden met een aanhangwagen of caravan aanzienlijk meer energie omdat de luchtweerstand flink toeneemt, een caravan is immers allesbehalve aerodynamisch. Het energieverbruik neemt daardoor met een factor twee toe. Omdat de accucapaciteit beperkt is, betekent dit dat er meer moet worden bijgeladen en met een caravan op weg naar Zuid-Frankrijk is dat niet erg praktisch. Rijden met een aanhangwagen is geen probleem als de afstand beperkt is, dus in eigen land op vakantie kan overigens prima. Verder moeten auto’s fysiek ontworpen zijn om overweg te kunnen met een aanhanger, ook in verband met de aansturing van de elektromotor (snel optrekken is niet zo handig) en veiligheid (auto’s die niet ontworpen zijn als EV hebben bijvoorbeeld accu’s aan de achterkant, wat gevaarlijk kan zijn bij een ongeluk). In veel andere landen zijn caravans niet zo populair als hier en dus geven autofabrikanten hier niet echt prioriteit aan. Het is wel de verwachting dat het aantal EV’s met optionele trekhaak in de toekomst zal groeien. Tegelijkertijd zijn er andere ontwikkelingen, zoals aanhangers met een eigen elektrische aandrijving en accupakket. Die lossen het energieprobleem op en de aandrijving is ook efficiënter (inclusief regeneratie). Wat overigens meestal wel mogelijk is, is het monteren van een trekhaak voor het gebruik van een fietsendrager.

Minder afhankelijk

Een bijkomend voordeel van elektrisch rijden is dat je veel minder afhankelijk bent van allerlei partijen. Denk bijvoorbeeld aan oliebedrijven – lees: tankstations – en de fluctuerende olieprijs plus accijns. Een elektrische auto heeft alleen stroom nodig en dat is overal ter wereld verkrijgbaar. Ja, zelfs op plaatsen waar helemaal geen faciliteiten zijn voor elektrische auto’s (dat bewees Wiebe Wakker1 die 80.000km helemaal elektrisch met zijn auto naar Australië reed). Tegelijkertijd kun je ook minder afhankelijk worden van energieleveranciers. Je hebt immers de optie om zonnepanelen op je dak te leggen of deel te nemen aan een (buurt)project. Je betaalt ook minder belastingen, aangezien een groot deel van de autokosten bestaan uit accijns en BTW.

Hoe werkt jouw elektrische auto?

Lees nu alles over jouw elektrische auto. Of bijvoorbeeld waar je de beste laadpaal voor jouw elektrische auto kan kopen. Hoe werkt een elektrische auto is voor 95% voor elke elektrische auto hetzelfde. Maar toch gaat het vaak om de details.

Hoe werkt een elektrische auto?

Recent Content

link to The i4

The i4

BMW i4: De eerste 100% elektrische Gran Coupé. De eerste 100% elektrische BMW Gran Coupé garandeert met een actieradius tot aan 590 kilometer* ongekend veel rijplezier – volledig...