Remmen met een elektrische auto

Onderwerp: Arbeid en energie

Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel over het remmen van auto's. Op basis van artikelen in de media maakt Stichting Exaktueel opgaven die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.

In de NRC van 15 juni 2024 wordt een artikel gewijd aan het verschil tussen remmen bij auto’s met een verbrandingsmotor en bij elektrische auto’s.

We lezen in het begin van het artikel: 

“Een benzineauto remt vanzelf ietsje af zodra je het gaspedaal loslaat. Je remt dan ‘op de motor’: de weerstand in de motoronderdelen zorgt voor een vertragende kracht die de wielen langzamer laat draaien”.

Het artikel spreekt over “weerstand in de motoronderdelen” bij een benzineauto. Bedoeld wordt waarschijnlijk de wrijving tussen de bewegende onderdelen. Als er geen brandstof wordt toegevoerd en de auto ‘op de motor’ afremt en er zou geen wrijving zijn tussen de motoronderdelen, dan nog zou de auto afremmen.

a) Noem nog twee andere krachten die, naast de genoemde weerstanden in de motor, ervoor zorgen dat de auto langzamer gaat rijden.

Naast de genoemde weerstand in de motoronderdelen zijn er ook nog de luchtwrijving en de rolweerstand tussen banden en wegdek, die er voor zorgen dat de auto afremt.

b) Noem een ander oorzaak van het afremmen, naast de genoemde weerstanden in de motor, die te maken heeft met de constructie van de benzinemotor.

Bij het afremmen op de motor wordt er geen brandstof toegevoerd aan de motor en er is geen verbranding. Er is dus geen energie die door de motor aan de wielen van de auto wordt overgedragen. De auto gaat de zuigers aandrijven. Daarbij moet steeds bij iedere slag het samenpersen van de lucht (compressie) worden overwonnen. Dat geeft een grotere weerstand dan de wrijving tussen de motoronderdelen.

Dit afremmen heet ‘remmen op de motor’.  

Als de chauffeur de auto nog meer wil laten vertragen trapt hij de rem in. 
Het artikel legt uit hoe dat werkt:

“Een benzineauto heeft remschijven, dezelfde die je ziet bij goede sportfietsen. Ze draaien mee rond met het wiel. Als je remt, duwen zogeheten remklauwen de remblokken tegen de schijf. Daardoor rem je af”.

c) Welke energieomzetting vindt er plaats bij het remmen met remschijven?

Bij het remmen wordt bewegingsenergie omgezet in warmte.

Het artikel gaat verder: 

“De elektromotor kan ook als dynamo werken. Als je de elektromotor geen stroom geeft, geven de nog doordraaiende magneten energie terug. Daarmee kun je een batterij opladen. Afhankelijk van hoe je dat afstelt, wordt de motor meer of minder afgeremd en wordt er meer of minder energie teruggewonnen. Sommige auto’s remmen meteen heel erg zodra je het gas loslaat. Dan gaan er inderdaad remlichten branden. De meeste remmen een beetje, wat dan net zo voelt als in een benzineauto. Dan blijven de remlichten uit.”

d) Wat is het verschil bij ‘remmen op de motor’ tussen een auto met een verbrandingsmotor en een elektrische auto met een elektromotor?

Bij het remmen ‘op de motor’ wordt bij de auto met verbrandingsmotor de energie omgezet in warmte en bij de elektrische auto gaat de elektromotor bij het loslaten van het gaspedaal (= stroomtoevoer uitschakelen) fungeren als dynamo die stroom levert aan de accu’s. Je regenereert dus de accu bij het ‘remmen op de motor’.

e) Bedenk een manier om de elektromotor te gebruiken om actief te remmen zonder het rempedaal in te drukken.

Bij een elektrische auto kun je actief remmen door een stroom in tegenstelde richting door de elektromotor te sturen, waardoor deze de andere kant op wil draaien en de wielen dus afremt.