Sähköauton virtojen mittaus : luulot ja todellisuus

Abstract

Sähköautoja ja lataushybridejä markkinoidaan usein korkean hyötysuhteen perusteella, mikä usein perustuu pelkän sähkömoottorin hyötysuhteeseen. Ilmoitettavissa arvoissa ei huomioida jännitehäviöitä komponenteissa tai johtimissa, eikä mekaanisen voimansiirron tai akuston sisäisen resistanssin tuomaa tehohäviötä. Tässä opinnäytetyössä selvitettiin sähköauton todellinen hyötysuhde.

Hyötysuhde mitattiin toiminnallisin menetelmin Volkswagen GTE -lataushybridistä kiihdytyksessä ja rekuperaatiossa. Kiihdytys- ja rekuperaatiomittauksista saatua tulosta verrattiin teoriapohjaisesti laskettuun hyötysuhteeseen. Lisäksi verrattiin sähkö- ja polttomoottorin energiankulutusta, jota testattiin myös toiminnallisin menetelmin. Opinnäytetyössä tuotettiin myös pohjatutkimus työn tilaajalle Tampereen ammattikorkeakoululle laboratoriotyöhön valmistuvaa Renault Twingo -sähkökonversioautoa varten.

Teoriapohjaisissa mittauksissa saatiin selville, että auto kykenee hyödyntämään siihen ladatusta energiasta parhaimmillaan noin puolet. Laskelmat vahvistuivat toiminnallisten mittausten myötä, joiden tulokset olivat hyvin samansuuntaiset. Todettiin myös, että sähkökäyttöinen ajoneuvo käyttää niin kaupunki- ja maantieajossa merkittävästi vähemmän energiaa.

Sähköauton hyötysuhde on merkittävästi parempi kuin polttomoottoriauton, mutta se ei ole yleisessä keskustelussa olevien lukujen vertainen. Sähköauto on toiminnallisesti taloudellisempi kuin polttomoottoriauto energiankulutuksen ja hyötysuhteen myötä. Sähköauto kykenee myös hyödyntämään liike-energiaa jarrutuksissa energian lataamiseksi takaisin akustoon. Tämä parantaa hyötysuhdetta merkittävästi polttomoottoriautoon verrattuna. Sähköauton hyötysuhteen mittaus tulee olemaan erinomainen laboratoriotyö Tampereen ammattikorkeakoululle, mikäli Renault Twingo -sähkökonversioauto saadaan kytkettyä dynamometriin. Laboratoriotyössä on syytä anturoida ajoneuvo tiheämmin sekä pyrkiä välttämään pidon katoaminen, joka dynamometrin kanssa onnistuu helposti.

The first objective of this thesis was to determine the real efficiency of an electric vehicle. The secondary objective was also to gather information for a new study in the car laboratory, of Tampere University of Applied Sciences.

The theoretical section consists of introduction of all the components used in this system and their effects to whole vehicles efficiency. Theoretical sections results were calculated with numbers which Volkswagen has told different components have. The empirical data for this thesis was collected with sensors that measure the current and Volkswagen´s own diagnostics system.

The results based on the theoretical data already gave a result that is a lot of smaller than the efficiency which has been told in public conversations and in advertising. Empirical data and calculations confirmed thoretical calculations right. The final result of this thesis is that the effiency of an electric vehicle is not as good as has been told. It still is greater than of a petrol car though.

The findings indicate that an electric vehicle is a better option in any circumstances than a petrol car but it does not have as good efficiency as being told. This study is a perfect tool for studies made in car laboratory, if there is a possibility to attach the car to a dynamometer. In order to get more reliable, and a wider spectrum of data for this study, it is necessery to use more sensors.