Henkilöauton sähkömuunnoksen vertailulaskelma
Mentula, Juuso (2015)
Mentula, Juuso
Tampereen ammattikorkeakoulu
2015
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201505198923
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201505198923
Tiivistelmä
Tässä työssä tutkittiin tavallisen polttomoottorilla varustetun vanhemman urheilullisen henkilöauton muuttamista sähkökäyttöiseksi. Tavoitteena oli valita sähkökäyttöä varten auton alkuperäistä suorituskykyä vastaavat sähkökäytön komponentit ja vertailla suorituskykyä alkuperäiseen polttomoottoriin. Laskennassa luotiin auton alkuperäisten arvojen perusteella autosta laskentamalli, jonka avulla voitiin vertailla alkuperäisen polttomoottorin suorituskykyä ja kulutusta sähköiseen voimansiirtoon sekä vaihteiston kanssa, että myös ilman vaihteistoa.
Työssä päädyttiin laskujen ja simulointien jälkeen tulokseen, että sähkömuunnos on varsin kannattava, myös vaihteistoa on hyvä käyttää muunnoksessa, jos käytettävän sähkömoottorin korkean hyötysuhteen alue ei ole kovinkaan laaja. Vaihteiston avulla saadaan sähkömoottori toimimaan mahdollisimman hyvällä hyötysuhteen alueella mahdollisimman paljon ajoajasta, jolloin kulutus vastaamasti myös pienenee ja kiihtyvyys paranee johtuen useammasta mahdollisesta välityksestä. Hyvällä laajavääntöisellä korkean hyötysuhteen moottorilla vaihteisto ei ole tarpeellinen.
Jatkokehityksenä olisi hyvä kokeilla laadukasta AC-moottoria, jolloin vaihteisto voidaan jättää pois ja näin säästää jonkin verran painoa. Toisaalta laadukkaat laajavääntöiset ajoneuvokäyttöön soveltuvat AC-moottorit ovat varsin kalliita ja vaativat myös monimutkaisemman ja kalliimman taajuusmuuttajan ohjaamaan moottoria. Laskemalla ajoneuvon voimansiirron välitykset sähkömoottorille optimaalisiksi, saadaan sähkömoottori toimimaan parhaalla hyötysuhteen alueella mahdollisimman paljon, jolloin ajaminen on mahdollisimman taloudellista.
Työssä päädyttiin laskujen ja simulointien jälkeen tulokseen, että sähkömuunnos on varsin kannattava, myös vaihteistoa on hyvä käyttää muunnoksessa, jos käytettävän sähkömoottorin korkean hyötysuhteen alue ei ole kovinkaan laaja. Vaihteiston avulla saadaan sähkömoottori toimimaan mahdollisimman hyvällä hyötysuhteen alueella mahdollisimman paljon ajoajasta, jolloin kulutus vastaamasti myös pienenee ja kiihtyvyys paranee johtuen useammasta mahdollisesta välityksestä. Hyvällä laajavääntöisellä korkean hyötysuhteen moottorilla vaihteisto ei ole tarpeellinen.
Jatkokehityksenä olisi hyvä kokeilla laadukasta AC-moottoria, jolloin vaihteisto voidaan jättää pois ja näin säästää jonkin verran painoa. Toisaalta laadukkaat laajavääntöiset ajoneuvokäyttöön soveltuvat AC-moottorit ovat varsin kalliita ja vaativat myös monimutkaisemman ja kalliimman taajuusmuuttajan ohjaamaan moottoria. Laskemalla ajoneuvon voimansiirron välitykset sähkömoottorille optimaalisiksi, saadaan sähkömoottori toimimaan parhaalla hyötysuhteen alueella mahdollisimman paljon, jolloin ajaminen on mahdollisimman taloudellista.