Pedeorelha | Hoe het E-Flex-voortstuwingssysteem van GM werkt

Jacob Hoover
0
3977
427

Een kijkje in de Chevrolet Volt. De elektromotor en range extender zitten vooraan en de accu loopt door het midden van de auto. Bekijk meer foto's van elektrische auto's. Foto ter beschikking gesteld door General Motors

In 1996 verscheen de EV-1 elektrische auto op batterijen van General Motors in de showrooms van Saturnus in Californië en Arizona. In de daaropvolgende zeven jaar werden meer dan 1.000 modellen verhuurd aan chauffeurs die zich wilden verplaatsen zonder benzine in hun auto te hoeven tanken. GM besloot echter uiteindelijk dat de vraag van de consument en de batterijtechnologie niet helemaal in orde was, en de meeste van die auto's belandden op een verpletterende faciliteit.

Sinds de jaren negentig is de brandstofprijs omhooggeschoten en is de batterijtechnologie aanzienlijk vooruitgegaan, dus GM heeft besloten dat het tijd is om opnieuw een scheur in de elektrische auto te nemen. Deze keer doen ze de dingen echter een beetje anders.

De E-Flex voortstuwingssysteem is een geheel nieuw platform van GM waarvan wordt verwacht dat het de langverwachte Chevrolet Volt-sedan zal ondersteunen, die eind 2010 in de showrooms zal verschijnen. Het systeem geeft, wat ingenieurs noemen, een revolutionaire draai aan de elektrische auto - een auto die wordt aangedreven door elektrische kan honderden kilometers rijden met behulp van een verbrandingsmotor.

"[E-Flex-voertuigen hebben] geen ondersteuning van een gasmotor nodig om te werken, in tegenstelling tot een hybride, die niet kan werken zonder de motor", aldus GM-woordvoerder Dave Darovitz. "Onze motor is niet rechtstreeks met de wielen verbonden en gaat pas aan als de batterij leeg is, en werkt als een stationaire generator aan boord om extra elektriciteit op te wekken om de batterij op te laden en de auto van stroom te voorzien." In tegenstelling tot hybride auto's zoals de Toyota Prius - die een kleine elektromotor gebruikt voor rijden op lage snelheid en overschakelt op een verbrandingsmotor voor acceleratie en sneller rijden - beschouwt GM auto's die op het E-Flex-platform zijn gebouwd, eerder als elektrische auto's. dan plug-in hybrides.

Na een nacht opladen (elk stopcontact in het huis is voldoende), worden de wielen van de auto uitsluitend aangedreven door elektrische energie uit de accu. De benzinemotor wordt alleen gebruikt om de accu op te laden als deze leeg is.

Als alles volgens plan verloopt bij GM, kunnen auto's die worden aangedreven door E-Flex tot wel 64 kilometer rijden op elektriciteit, zonder ook maar een druppel benzine te gebruiken. Na 64 kilometer is de oorspronkelijke acculading van de auto uitgeput en is de verbrandingsmotor - een zogenaamde bereikuitbreider -- trapt naadloos in, met een generator die de batterij oplaadt en de auto op elektriciteit laat draaien.

In de volgende sectie kijken we naar het hart van het E-Flex-platform - de batterij - en hoeveel geld u zou besparen met een auto die op één.

Inhoud

De E-Flex-batterij
E-Flex ingebouwde generator en motor
De E-Flex Range Extender
E-Flex en het milieu
De toekomst van E-Flex

Een 16 kilowatt accupakket voor de Chevrolet Volt (rechts) wordt weergegeven naast het originele EV-1 16 kilowatt accupakket in het GM Battery Lab in Warren, Mich. John F. Martin / General Motors

De E-Flex-batterij is een geavanceerde lithium-ionbatterij van 181 kilogram die tot 16 kilowattuur elektriciteit genereert.

De vorderingen in de batterijtechnologie die dit soort apparaten de afgelopen jaren mogelijk hebben gemaakt, verklaren waarom een auto op het E-Flex-platform kan doen wat hij doet. De EV-1 gebruikte bijvoorbeeld een loodzuuraccu met hetzelfde vermogen als een door E-Flex aangedreven voertuig, maar woog ongeveer 998 kilogram meer..

De E-Flex-batterij is ook leeg, in tegenstelling tot de cilindrische lithium-ionbatterijen die door de meeste auto's van dit type worden gebruikt. Platte cellen nemen minder ruimte in beslag dan cilindrische cellen, waardoor er meer energie kan worden opgeslagen in het accupakket van de auto. Deze cellen zijn ook gemakkelijker te koelen en te conditioneren, omdat vloeistof gemakkelijk over een plat oppervlak kan stromen.

In tegenstelling tot conventionele accu's die gewoon in de motorruimte van een auto worden geplaatst, is de E-Flex-accu zo groot dat deze daadwerkelijk in de auto zelf is ingebouwd. De T-vormige accu loopt door het midden van het voertuig tussen de voor- en achterwielen, met de bovenkant van de "T" onder de achterpassagiersstoel. Zo blijft de batterij veilig bij een ongeval.

Toch creëert het unieke karakter van het platform uitdagingen waarmee GM het hoofd moet bieden.

"Het hart en de ziel van [het E-Flex-platform] is de batterij, met een voertuig erop", zegt Tony Posawatz, de autolijndirecteur van de Chevrolet Volt. Ingenieurs weten hoe ze voertuigen moeten ontwerpen en bouwen, zei hij. "Maar de montage van het accupakket, verwarming en koeling, de gebruikte materialen… dat is allemaal niet bekend."

In tegenstelling tot waterstof-brandstofcellen hoeven we niet op de technologie te wachten. "De infrastructuur voor elektrische voertuigen is al aanwezig", zei Posawatz. "Elektriciteit kost één of twee cent per kilometer, tegenover 10 cent per kilometer voor gas op dit moment."

De E-Flex-accu is aangesloten op een elektromotor die de voorwielen van het voertuig aandrijft. Het is volkomen stil in deze modus en het enige dat een bestuurder hoort, is het lawaai van de weg.

Deze motor produceert ongeveer 120 kilowatt aan vermogen, wat ongeveer overeenkomt met ongeveer 160 pk op een verbrandingsmotor. Omdat elektromotoren echter direct koppel leveren - u hoeft de motor niet op toeren te draaien om zijn volledige vermogen te ervaren - levert de Chevrolet Volt aanzienlijk betere prestaties..

De Volt zal naar verwachting in minder dan 9 seconden van nul naar 100 km / u (97 kilometer per uur) gaan. Het is echter het gevoel van het lanceren van de auto dat echt indruk zal maken op prestatiegekke coureurs. De acceleratie zal meer aanvoelen als die van een sportieve auto met een V-6-motor dan als een kleine zuinige auto. De auto gebruikt ook regeneratief remmen, wat betekent dat de auto kinetische energie verzamelt terwijl hij uitloopt of remt, en deze energie gebruikt om zijn batterij op te laden. Het hebben van de accu onder in de auto betekent ook een laag zwaartepunt.

De lithium-ionbatterijen die worden gebruikt in auto's met E-Flex, zijn dezelfde als die voor mobiele telefoons en laptops, maar dan veel groter. Om de batterij op te laden, sluit u de auto eenvoudig aan op een stopcontact van 110 volt - elk standaard stopcontact werkt. GM verwacht dat de meeste klanten de auto 's nachts in hun garage zullen opladen, een proces dat ongeveer zes uur in beslag neemt. Op een circuit van 220 volt hebben bestuurders drie tot vier uur nodig om de batterij op te laden.

De ingenieurs van GM proberen een auto te bouwen die iedereen kan besturen. Hoewel de vele componenten van E-Flex-voertuigen ingewikkeld klinken, wil Andrew Farah, de hoofdingenieur van de Volt, mensen laten begrijpen dat het houden van de auto net zo eenvoudig is als het aansluiten van een apparaat. De Volt heeft een stekker aan de zijkant om in stopcontacten te steken om op te laden.

Lees verder om meer te weten te komen over de rol die een verbrandingsmotor speelt in de Chevy Volt.

De Chevrolet Volt concept-car is de eerste auto die wordt aangedreven door E-Flex. Foto ter beschikking gesteld door General Motors

Zodra het accupakket zijn aanvankelijke lading verliest, is het tijd voor de range extender - GM's naam voor de verbrandingsmotor voorin het voertuig - om aan het werk te gaan. Op de Chevrolet Volt conceptauto is het een 1,0 liter (1.000 kubieke centimeter) driecilindermotor die is ontworpen om een generator te bedienen die de accu opgeladen houdt. Hij werkt op een brandstoftank van 45 liter (12 gallon).

"Op een typische elektrische auto heb je een batterij en een elektrische motor", zei ingenieur Andrew Farah. 'Dat is alles wat je nodig hebt totdat je lading op is ... dan moet je hem naar huis duwen.' Met de gasmotor op het E-Flex-platform is dat geen probleem meer, zei hij.

Het doel van de benzine-aangedreven range extender is om een elektrische auto te hebben waarin bestuurders niet constant naar een meter staren om te zien hoeveel sap ze nog hebben voordat ze de auto moeten omdraaien en naar huis moeten om op te laden.

Ondanks de effectiviteit van de elektromotor, moeten automobilisten niet vergeten hun gastank vol te houden. Hoewel de auto tot 64 kilometer kan rijden op batterijvoeding, moet daarna de gasmotor draaien om de generator van stroom te voorzien.

GM zegt dat de gemiddelde klant jaarlijks ongeveer 1.892 liter brandstof zou moeten besparen en bijna nooit naar het benzinestation hoeft te gaan of typische motorserviceschema's aan te houden. Het bedrijf raadt aan om de auto zo vaak en zo lang mogelijk op het stopcontact aan te sluiten om de accu te conditioneren.

Momenteel werken GM-ingenieurs eraan om de range extender zowel op benzine als op het E85 ethanol / benzinemengsel te laten werken. In Europa experimenteren ze ook met diesel. Ze werken ook aan een brandstofcelvariant van E-Flex [bron: Farah]. Op dat voertuig zouden de range extender en generator worden verwijderd en vervangen door waterstofbrandstofcellen. Op zo'n voertuig zei Farah: 'Je zou de meeste tijd de brandstofcel laten draaien, en de batterij niet zo vaak.'

GM wil dat het E-Flex-platform milieuvriendelijk is in termen van emissies en brandstofbesparing. Ze zijn tot nu toe op de goede weg: auto's met E-Flex-aandrijving produceren geen enkele uitstoot gedurende de eerste 64 kilometer die wordt gereden. Terwijl de auto op batterijvoeding werkt, geeft de elektromotor geen van de chemicaliën en luchtverontreinigende stoffen af waarvoor benzineauto's zo worden verguisd..

Zodra de verbrandingsmotor begint, schatten GM-ingenieurs dat bestuurders ongeveer 50 mijl per gallon (21 kilometer / liter) zullen halen met de range extender. De conceptauto van de Chevy Volt had een totaal bereik van meer dan 966 kilometer, maar de productieversie heeft een bereik van ongeveer 579 kilometer vanwege de kleinere benzinetank. GM-ingenieurs besloten eenvoudigweg dat de extra tankruimte en het extra gewicht niet nodig waren.

GM-functionarissen houden vol dat de verandering zinvol is. "Aangezien mensen bijna nooit meer dan 400 mijl rijden zonder te stoppen, waarom zou je dan al die extra brandstof meenemen die je misschien nooit zult gebruiken?" Vroeg Darovitz. In feite gebruiken de meeste mensen nooit benzine, aangezien GM schat dat meer dan 75 procent van de pendelaars in de VS minder dan 64 kilometer per dag rijdt [bron: Chevrolet].

Als alles volgens plan verloopt met de E-Flex-voertuigen, zullen die bestuurders nooit een druppel benzine gebruiken of schadelijke uitstoot produceren tijdens hun dagelijkse woon-werkverkeer - hoewel de kleinere benzinetank ironisch genoeg het brandstofverbruik van de voertuigen kan verhogen. Maar voor het geval deze coureurs besluiten hun nieuwe aandrijflijnen te testen en de open weg op te gaan, halen de auto's nog steeds ongeveer 50 mijl per gallon (21 kilometer / liter).

Dus, wanneer kunt u de Chevy Volt kopen en voor hoeveel? Wat kunnen chauffeurs nog meer vinden op het E-Flex-platform? Lees het op de volgende pagina.

De range extender van de Opel Flextreme is een turbodieselmotor in plaats van de verbrandingsmotor die in de meeste Amerikaanse auto's wordt gebruikt. Cate Gillon / Getty Images

De Chevrolet Volt, die werd onthuld op de North American International Auto Show (NAIAS) in 2007, is de eerste auto op het E-Flex-platform. In tegenstelling tot de tweezits EV-1 met twee deuren, is de Volt een compacte vierdeurs sedan met vier zitplaatsen. Het interieur moet comfortabel plaats bieden aan een 6-voet 2-inch man op de voor- en achterbank. Het ontbreken van een middelste stoel achterin biedt ruimte voor de accu van de auto in het midden van de auto en houdt het dak laag voor een betere aerodynamica. Om het brandstofverbruik dat GM wil te krijgen, zal de Volt extreem aerodynamisch zijn.

Het zal wat werk vergen: velen hebben het tijdschema van de Volt extreem ambitieus genoemd. GM wil de auto's eind 2010 op de weg hebben, en dat betekent uitgebreid testen van de accu en ontwikkeling van de auto zelf..

De batterij moet koel blijven. Het moet veilig zijn. Het moet hobbelige wegen aan en moet ook in massa worden geproduceerd. Ingenieurs moeten ook de auto zelf hebben - in wezen alles wat de batterij doet - klaar voor gebruik op de releasedatum.

Het bedrijf had $ 30.000 als een redelijke prijs voor de Volt nagestreefd, maar de afgelopen maanden hebben GM-functionarissen over dat aantal getwijfeld en verslaggevers verteld dat de prijs van de Volt gekoppeld zou zijn aan de prijs van benzine bij de lancering van de auto [bron: Blanco].

"De prijs van de Chevrolet Volt is nog niet vastgesteld", zei Darovitz. "We zullen vele factoren evalueren, waaronder belastingverminderingen van de overheid, voordelen en waarde voor de klant, andere subsidies, besparingen op elektriciteitskosten versus benzine en initiële volumes voordat we de prijs definitief maken."

Een paar maanden na de onthulling van de Volt introduceerde GM zijn neef, de Opel Flextreme. Een E-Flex-auto gericht op de Europese markt, het is een stijlvolle vijfdeurs hatchback met hetzelfde hart als de Volt. De enige uitzondering is de range extender van de Flextreme, die een 1,3-liter (1.300 kubieke centimeter) turbodieselmotor is in plaats van de verbrandingsmotor van de Volt. Dit maakt de Flextreme beter geschikt voor Europese landen zoals Duitsland, de thuismarkt van Opel, waar dieselbrandstof de meeste voertuigen aandrijft.

In januari 2008 kwam de SUV Cadillac Provoq op het autoshowcircuit. Het maakt gebruik van een E-Flex-systeem in combinatie met waterstofbrandstofcellen om een voertuig af te leveren dat 280 mijl (451 kilometer) kan rijden op waterstof en 20 mijl (32 kilometer) op elektrische batterij-energie - en dat allemaal zonder uitstoot behalve waterdamp..

Terwijl de Volt, Flextreme en Provoq zich allemaal nog in de conceptfase bevinden, zei Farah dat de E-Flex-componenten zijn ontworpen voor gebruik in een breed scala aan voertuigen. "We zouden in staat moeten zijn om de beschikbaarheid van dit soort technologie te verbreden, om het in allerlei verschillende auto's te kunnen gebruiken die mensen willen", zei hij..

Hoe het E-Flex-voortstuwingssysteem van GM werkt

Gerelateerde artikelen