Sähköhybridi Sisulta - Sähkömoottori hoitaa tehohuiput

Sisulla on lähdetty varautumaan tulevaisuuden haasteisiin. Tavoitteena on leikata polttoaineen kulutusta, mihin päästään, kun sähkömoottori laitetaan huolehtimaan huipputehon tarpeesta. Samalla avautuu mahdollisuus kasvattaa huipputehoa.Teksti Jussi Laukkanen,

Akkutekniikka on edennyt valtavin harppauksin tällä vuosituhannella. Kun vielä 15 vuotta sitten 500 kilometrin toimintasädettä pidettiin epärealistisena tavoitteena täysikokoiselle henkilöautolle, on se nyt realismia. Vaikkakin toistaiseksi hinnaltaan kallista.

Fysiikan ja kemian lait asettavat kuitenkin omat rajansa akkujen kehitykselle. Tämä koskee huomattavan suuria energiamääriä, joita tarvitaan pitkien välimatkojen raskaassa liikenteessä.

Toistaiseksi vain nestemäiset polttoaineet voivat tarjota niin suuren energiatiheyden ja hyödynnettävyyden kompaktissa polttomoottorissa, että raskaan kuorma-auton omapaino pysyy järkevissä rajoissa.

Huipputehon tarve on kuorma-autoissa hetkittäistä. Ensinnäkin auto kulkee yleensä aina osan ajomatkasta kuormaamattomana. Riippumatta auton kokonaispainoista on tapahtuu suurin osa matkasta olosuhteissa, joissa vain murto-osa dieselmoottorin tehosta on käytössä.

Raskaidenkin kuorma-autojen nestemäisten polttoaineiden kulutusta voidaan tehokkaasti leikata pienentämällä varsinaisen dieslmoottorin kokoa ja ottamalla sähkö apuvoimaksi silloin, kun tehontarve ylittää dieselin resurssit.

Ei akkuja vaan kondensaattorit

Henkilöautokäyttöön lähes kaikki autovalmistajat ovat valinneet litium-ioniakut, oli sitten kysymys täyssähköautoista tai hybrideistä. Kuorma-autoissa akkuratkaisu tuo mukanaan painoon ja tilankäyttöön liittyviä ongelmia. Vain lyhytaikaiseen tarpeeseen ja lyhyille ajomatkoille suunniteltuja kuorma-autoja on toistaiseksi onnistuttu rakentamaan akkutoimisiksi.

Raskaisiin ajoneuvoihin erikoistunut Sisu on valinnut ratkaisuksi Visedon kestomagneettimoottoriin ja superkondensaattoreihin perustuvan hybriditekniikan. Voimalinja perustuu Sisu Polareista tuttuihin Mercedes-Benz OM471- ja OM473-dieselmoottoreihin, joihin on yhdistetty edellä mainitut sähköiset voimalinjakomponentit.

Visedo on lappeenrantalainen yritys, jonka hybriditekniikkaa on esimerkiksi Logset Hybrid –harvestereissa.

Dieselillä jatkuva mekaaninen yhteys

Kondensaattoritekniikan yksi ominaispiirre on kyky vastaanottaa latausta nopeasti sekä luovuttaa energiaa nopeasti. Auto kulkee pääasiassa dieselmoottorin voimalla, mutta alhaisemman tehontarpeen aikana kondensaattoreihin kerätty energia otetaan sähkömoottorin kautta käyttöön, kun ajotilanne sitä vaatii.

Dieselmoottorin ja vetävien pyörien välillä on jatkuvasti mekaaninen yhteys, joten Sisun hybridi edustaa rinnakkaishybriditekniikkaa. Sähkömoottori sijaitsee dieselmoottorin ja vaihdelaatikon välissä.

Tämä tekee asennuksesta yksinkertaisen ja nopean eikä auton olemassa oleviin alusta- tai pyöräntuentaratkaisuihin tarvitse tehdä muutoksia. Tämä ratkaisu mahdollistaa myös auton ajamisen sähköavustuksen kanssa tai ilman, koska voimalinja on mekaanisesti yhtenäinen aina dieselmoottorilta vetäville pyörille.

Energiavarastona toimivien kondensaattoreiden ja sähkömoottorin lisäksi voimalinjaan tarvitaan sekä invertteri että hakkuri. Hakkurilla energiavaraston jännite nostetaan sähkömoottoria varten korkeammalle, jolloin moottorin virta ja virtalämpöhäviöt ovat pienemmät.

Tuloksena yli 1100 hv:n maksimiteho

Invertteri puolestaan ohjaa sähkömoottoria mahdollistaen tarkasti hallitun vääntömomentin tuoton. Invertteriyksikkö sisältää ohjelman, joka luo hybridijärjestelmään älyn. Se ohjaa yhdessä auton muiden järjestelmien kanssa avustuksen tai latauksen suuruuden.

Sisun hybridivoimalinjan ohjausjärjestelmän on toimittanut seinäjokelainen koneenohjausjärjestelmien hallintaan erikoistunut Exertus Oy. Visedon kanssa useissa projekteissa yhteistyössä toimineen Exertuksen tehtävänä Sisun hybridihankkeessa on ollut voimansiirron komponenttien älykäs yhdistäminen.

Sisu-hybridin pääasiallinen tavoite on ajoneuvon polttoaineenkulutuksen pienentäminen, mutta samalla ajoneuvon käytettävyys ääriolosuhteissa paranee ratkaisevasti pienen ajonopeuden vääntömomentin kasvaessa merkittävästi. Nykyisistä lukemista voimalinjan tuottama vääntömomentti ja teho kasvavat selvästi, sillä tarvittaessa saavutetaan yli 5000Nm:n vääntömomentti ja noin 850kW (1140hv) maksimiteho.

Aika näyttää, missä määrin ja minkä tyyppisissä kuorma-autoissa hybriditekniikkaa tullaan hyödyntämään. Ensivaiheessa Sisu on lähtenyt kehittämään sähköhybridivoimansiirtoa Sisu Polar-pohjaisiin ajoneuvoihin.

Tulevaisuudessa pääpaino on kuitenkin melko todennäköisesti raskaammissa ajoneuvoratkaisuissa. Näitä ovat muun muassa kaivosajoneuvoissa, joiden kohdalla tarve tämän tyyppisille voimansiirtoratkaisuille on suuri.

kuvat valmistaja ja Koneviesti

Visedon valmistamasta hybriditekniikasta on kirjoitettu aikaisemmin Koneviestissä numerossa 1/2016 ja 7/2016.

Liittyvät artikkelit
Kiinnostuitko aiheista?