Sähköinen Toyota Corolla: Ajokapasiteetti

Eihän kaikki sähköautot kulje edes noin lujaa (120 km/h) :-P Itse olen ajanut vain yhdellä EV:llä noin lujaa, sekin mittarin mukaan. Aijuu, siitäkin paloi moottori sillä kertaa :-D

Itse en ole ajanut yhdelläkään EV:llä, tai olisinko jolloin golf-kärryllä? :-) Toivoisin hankkeen auton pystyvän golf-kärryä paljon parempaan eli moottoritienopeuteen. Toisaalta kai siihen on moottorin palamisen ohella muitakin järkisyitä olemassa (energian säästö, liikenneturvallisuus) miksi rajoittaa huippunopeus 80-100 km/h hujakoille. Ei muuta kuin 80 tai 100 km/h varoituslätkä perään niin muut tajuavat ohittaa. :-D

Mutta enovei, mitenkäs sitä ajokapasiteettia nyt on ajateltu mitata?

Ajokapasiteettiin tulee vaikuttmaan seuraavat selkeät asiat:

1. kuinka paljon akkuja saadaan autoon mahtumaan ilman suuria kompromissejä 2. miten autoa ajetaan (sähköautolla saa helposti 2x kulutuslukemia, jos on liian painava jalka) 3. mitkä on elinaikatavoitteet akustolle 4. auton lopullinen moottoritekniikka ja voiman siirto 5. ulkoiset mekaaniset vastukset

6. akkuyksilöiden kokonaishyötysuhde autopaketissa

jne..

yksiselitteisesti tavoite on saavuttaa 150km / latinki "normi-oloissa". ekat mittaukset protoilla antavat sitten vahvistuksia laskelmille.

-jukka

Ymmärrän ajokapasiteettiin vaikuttavien asioiden haasteet, mutta olen tottunut luottamaan suomalaisiin insinööreihin. Eiköhän sieltä tupsulakin(?) alta taas vedetä parit valkoiset jänikset.

yksiselitteisesti tavoite on saavuttaa 150km / latinki "normi-oloissa". ekat mittaukset protoilla antavat sitten vahvistuksia laskelmille.

Mutta tuo tavoite ei ole yksiselitteinen. "Normi-olo" on moniselitteinen käsite; mikä on normiolosuhde? Ja kun kerran jo tiedämme olosuhteen vaihtelun vaikuttavan huomionarvoisen paljon niin sitä tulisi mitata. Vaikka näin: kWh/km @ tasainen 40, 80, 100 JA 120 km/h. (Sitten voidaan ympätä muita olosuhdemuuttujia tuohon kehikkoon: talvirenkaat, tien liukkaus, lämmitys päällä…) Tuolla informaatiolla saamme jo hyvän kuvan ajonopeus "olosuhteen" vaikutuksesta sähköauton käyttäytymiseen. Saisiko tätä tietoa protoista? Jos kyllä = kiitän! Jos ei = miksi ei?

Mittaaminen on helppoa, mutta mittausohjeet puuttuvat…

Itse kulutuksia mitanneena voin sanoa että "normi"tuloksen saa, kun ottaa mahdollisimman pitkän yhtäjaksoisen ajonopeuden tehontarpeen keskiarvon.

Sillä ei ole merkitystä vaihtuuko asvaltin laatu, onko mäkiä, vastatuulta yms.
Keskiarvo on "todellinen", vaikkei kaikkia mahdollisia muuttujia olekaan siinä huomioitu.

Tasaisella mittausta olen yrittänyt, mutta valitettavasti Turun suunnalla ei ole niin tasaista paikkaa, ettei kilometrin matkalla saisi usean kilowatin heittoja aikaan :-(
Vaatisi myös tarkan vatupassin, että näkisi koska mennään "tasaisella". Asteen nousu/lasku vaikuttaa tarvittavaan tehoon todella paljon….

No, ennen tuli kuviteltua työmatkalla pitkäksi alamäeksi paikkaa, jossa onkin loiva ylämäki…onneksi matka ajetaan molempiin suuntiin ;-)

Volvon aerodynamiikalla ja massalla 14.9kwh/100km, mittausmatkana 698km. Keskinopeudesta ei tietoa(arvio ~50km/h), peräkärryä vedetty perässä ~30km.

HUOM! Kulutus on mitattu moottorille syötettävästä, lataushäviöt puuttuvat!

Tasanopeuksilla: 50kmh = 5.2kw 60kmh = 6.7kw

80kmh = 12.6kw

Ehdotelkaa eri mittaustapoja, kai niistä saadaan joku standardi aikaan :-D

T:Timo Mäkeläinen
ei-insinööri

Unfold Re: Ajokapasiteetti by KnoB, 1225400978|%e %b %Y, %H:%M %Z|agohover

Ilmoitetusta kulutus olisi mielestäni järkevämpi ilmoittaa 100km kohden niin se olisi helpommin vertailtavissa. 50km/h nopeudella, 10,4kw/100km 60km/h nopeudella, 11,2kw/100km

80km/h nopeudella, 15,8kw/100km

Tästä näkee jo suoraan mitä tuo vauhti tuolle kulutukselle tekee.

T:Antti Ruusunen
Lähes valmis ingenjör

Heitetäänpä tähän joitakin ajatuksia:

Ajokapasiteetin kannalta mittaus tulisi tehdä akulta otettavasta tehosta, jotta saadaan moottoriohjaimen ja ajotietokoneen yms. kulutus huomioitua. Varsinkin kun moottoriohjaimen hyötysuhde heilunee jossakin 0,90-0,98 tietämillä.

Testikäytäntö voisi olla vaikkapa jotakin tälläistä: Ajetaan sama suhteellisen tasainen tienpätkä (esim. 1 km) mahdollisimman tasaisella nopeudella edestakaisin ja kirjataan kulutuslukema ylös. Toistetaan edellinen vaikkapa kolme kertaa ja kulutuslukemaksi otetaan mittauksien keskiarvo joka muutetaan laskennallisesti kWh/100km lukemaksi. Tämän kaltainen järjestely antanee kohtuullisen hyviä tuloksia, vaatii vain vähän mittavälineitä ja on kuitenkin turvallisesti toteutettavissa yleisellä tiellä muun liikenteen joukossa.

- Jari W

Hep, olen myös oman mittastandardin luomisen kannalla! Monet olemassa olevat ja tällä hetkellä sähköauton ajokapasiteetin mittaamiseen käytetyt on tehty alunperin polttomoottoriautojen kulutuksen mittaamiseen. Ne ovat siis lähtökohtaisesti vääriä. Viime viestit menevät testikäytännön puolelle ja hyvä niin. Versioin tuohon Jari W:n selkeän suuraviivaiseen ehdotusta (jotta saataisiin jokin valmiinoloinen ohjeistus puuhamiehien prototesteihin):

Sähköauton kWh-kulutuksen mittaus tehdään akulta otettavasta tehosta, jotta saadaan moottoriohjaimen ja ajotietokoneen ynnä muiden sähkölaitteiden kulutus huomioitua. Ajetaan sama suhteellisen tasainen tienpätkä (1 km:n matka, erikseen mitattu ja merkitty tiehen ennen mittausta) mahdollisimman tasaisella (40, 80 ja 120 km/h) nopeudella edestakaisin ja kirjataan kulutuslukema ylös. Toistetaan edellinen kolme kertaa ja kulutuslukemaksi otetaan mittauksien keskiarvo joka voidaan muuttaa laskennallisesti ajokapasiteetti-lukemaksi (esimerkiksi kWh/100km). Järjestelyn etuina ovat: riittävän hyvät tulokset, aineisto on mahdollista purkaa eri esitysmuotoihin (taulukot, kuvat), vaatii vain vähän mittavälineitä ja on turvallisesti toteutettavissa yleisellä tiellä muun liikenteen joukossa.

Olen itse pyöritellyt mitä muita kWh-kulutusta lisäävästi tai vähentävästi vaikuttavia väliintulevia muuttujia tulisi olla mittauksissa mukana. Tämän laitoin puuhamiesten postilistalle, mutta laitetaanpa ne tännekin muhimaan:

Ajokapasiteetit nopeuden/olosuhteen/"asetusten" mukaan

Th!nk käyttää näitä standardeja: IEC, FUDS, EU UDC. Nämä ovat tosin yhtä hämäriä kuin Mitsubishin "10-15 Mode", joten voisimme pystyä parempaan? Seuraavassa ehdotuksena paljon mitattavia muuttujia. Kaikki mitattaisiin sellaisinaan ja osaa keskenään vaihdellen, sillä muuttujat vaikuttavat toisiinsa (esim. aeromodin vaikutus selvempi +100 km/h). Saadaan lisäksi hyviä & havainnollistavia käppyröitä, joita on hyödyllistä lisätä projektin ppt-esityksiin tekstin sijaan.

Näitä muuttujia olisivat 1) ajonopeus (40 km/h kaupunki, 80 km/h maantie, 120 km/h moottoritie), 2) olosuhteet (tien kitka-arvot: kuiva, liukas, märkä, pinnoite ja tien profiili) ja 3) auton on-off/min-max "asetukset" (aeromodit, optimaalinen renkaanpaine, matalan vierintävastuksen renkaat, lasti, lämmitys, stereot, ilmastointi, tuulilasin pyyhkimet, pitkät päällä…).

Osa on varmasti asiallisia osa tarpeettomia. Keskustellaan näistä! Mutta mm. tuulilasinpyyhkijät voivat imeä paljon tehoja. Osviittaa voimme ottaa myös polttomoottorin kulutukseen vaikuttavista tekijöistä.

Suoraan sanottuna tuntuu vähän turhalta koko mittauksien esimäärittely. Lähinnä siksi, että eikös loppujen lopuksi kaikki "automiehet" katso TM:n ja Tuulilasin sivuilta ne todelliset arvot ? Ja yleensä ne vielä poikkeavat valmistajan ilmoittamasta.. oli syy sitten mikä tahansa.

Me voidaan yksiselitteisesti luoda automaattinen ja dynaaminen raportointijärjestelmä ensimmäisten satojen autojan kanssa. Järjestelmä palauttaa kaikista autoista aina 100km:n välein kilowattituntimäärän. Niiden keskiarvo kertoo varsin hyvin odotettavan kulutuksen Suomessa. Varsinkin, jos ekat autot hajautuvat käyttäjien ja maantieteen mukaan tarpeeksi hyvin.

Tavoite on tehdä siis auto jolla pääsee 150 km/latinkin, oli tilanne mikä tahansa. Nythän ei rakenneta tekniikkaa muun kuin käyttäjien ehdoilla. Tuo ajomäärä on saavutettavissa ja se voi korkeintaan näkyä tavoitehinnan ylittymisellä. Tai sitten ei. Nyt jo paremmin tuota Corollaa tuossa hallissa tuijotellessa tuntuu joka hetki paremmalta. Runko on valittu hyvin ! Taitaa peitota Priuksen heittämällä ominaisuuksillaan mitä kulutukseen tulee.

-Jukka

Tuo malli on varmaan käytännössä paras vaihtoehto.

Jää "turha" työ vähemmälle, kun tiedot tulee "oikeista" ajoista.
Samalla saadaan kokonaiskuva akuston todellisesta kapasiteetista ja sitä voidaan käyttää laskentamallina suoraan skaalaamalla.

T:Timo Mäkeläinen

Unfold Re: Ajokapasiteetti by KnoB, 1225523474|%e %b %Y, %H:%M %Z|agohover

Ajokapasiteetin mittauksessa pitäisi mitata myös ilman nopeus suhteessa autoon. Nopeudessa 80 km/h ilman vastus ylittää yleensä muut vastukset. Nopeus 80 km/h = 22 m/s. Vastatuuli 5 m/s nostaa vastuksen 1.5 kertaiseksi. Eli testit pitäisi tehdä tyynellä säällä (tai auto pitäisi varustaa tuulimittarilla, jonka perusteella tulokset kalibroidaan) MattiA

Ps. Kaikissa autoissa pitäisi olla mittari, joka mittaisi nopeuden suhteessa ympäröivään ilmaan, jolloin vastatuulessa voisi vaikuttaa kulutukseen nopeutta alentamalla.

Näkisin asian niin että etukäteen kohtuullisen täsmällisesti määriteltyjen ajokapasiteetti- ja suorituskykymittauksien teko heti ensimmäisellekin proto-Corollalle on välttämätöntä jotta pystyy arvioimaan täyttääkö se projektin tavoitteet vai pitääkö rakennetta vielä parannella. Tähän tarpeeseen nähden ei voi odottaa että ensin on liikenteessä satoja(?!) autoja ja niistä saatujen mittausten perusteella sitten miettiä menikö homma syteen vai saveen.

- Jari W

Polttoaineen kulutukseen on olemassa valmiit ECE-syklit kaupunki- ja maantieajoa varten. Ainoastaan niitä käyttämällä saadaan jotenkin vertailukelpoisia tuloksia. Näissä kun kun ajosykli on tarkasti määritelty. Samalla kulutus on vertailukelpoinen polttomoottoriautoihin.

Mittaus siten että tulee kaikki häviöt mukaan. Eli sen mukaan mitä töpselistä joudutaan ottamaan. Käytännössä kai pitäisi laittaa kWh-mittaus akkujen jälkeen ja laskennallisesti lisätä mukaan laturin häviöt.

Mittaus ei tietenkään onnistu kotikonstein mutta jospa jostain saataisiin sponsori tekemään mittaus virallisen syklin mukaan? Voisi vaikka kysellä jostain yleisteknisestä aikakauslehdestä halukkuutta ottaa auto mitattavaksi. Mittauksia tekee kai ainakin VTT?

Atto J

Mittaus ei tietenkään onnistu kotikonstein mutta jospa jostain saataisiin sponsori tekemään mittaus virallisen syklin mukaan? Voisi vaikka kysellä jostain yleisteknisestä aikakauslehdestä halukkuutta ottaa auto mitattavaksi.

Kyllä, ehdottomasti Tuulilasin, TM:n tai vastaavan testit olisivat minustakin hyvä näyteikkuna. Varmaankin siinä vaiheessa kun proton iterointi on lopussa. Noiden polttomoottoriautoihin käytettyjen ajosyklistandardien käyttö on järkevää, jotta voidaan verrata polttomoottoriauton kulutukseen. Ehkä tässä olisi saumat hankkia rahoitus toisellekin protolle, heitän tähän alunperin puuhamiesten listalle laittamani ajatuksen:

Mutta josko toisen "premium"-proton rahoittaisi tuolla CNG:n ehdottamalla tyylillä. Se olisi varattu poliitikoille, pikku-julkkiksille ja medialle. Poliitikot saisivat nimensä lehteen tai muuten vaan sen hyvin näkyviin kun osanottajalista pidetään hyvin näkyvällä paikalla. Ehkä poliitikkojen pro-sähköautolausumatkin saa enemmän painoarvoa kun tiedossa on heidän oma sähköautoilu-kokemuspohja. Vanhasen Mattia nyt ainakin kannattaa ruveta metsästämään. Julkimot toimivat trend-settereinä puhellessaan Kotiliesi ym. juttusarjoissa julkkisten vihreästä omasta tunnosta. Paikallislehdet voisivat oman kiinnostuksensa mukaan tehdä juttuja esim. ottamalla auton viikoksi, luovuttamalla sen jonkun perusperheen käyttöön ja tekemällä jutun miten sähköautoilu istuu asiaan vihkiytymättömän perus-suomalaisen tarpeisiin. Tai tekemällä ihan minkälaisia juttuja tahansa, kunhan eivät sentään Top Gear-tyylisesti lähde ruttaamaan autoa huonekaluihin. Mahtavaa olisi, jos esim. Tuulilasi veisi auton testiradalle ja mittailisi suorituskyvyn. "Premium"-proton käytön päivähintaa voisi hieman nostaa, samoin minimiaikaa jolla auton saa. Tällöin voisi huolto/hengähdyspäiviä varata enemmän ja antaa kiinnostuneiden vapaasti ruksia sopivat ajat

kalenterista kun jää varaa jättää tyhjiä päiviä väleihin.

Mutta edelleen olen epäileväinen sen suhteen, mitä polttomoottoriautolle suunnattu testisykli pystyy kertomaan sähköauton käyttäytymisestä. Sähköauto on ihan erilainen eläin. Mutta jos totta puhutaan, en ole vakuuttunut sähköautoillekaan tarkoitetuista testisykleistä (mm. Th!nk käyttämä IEC). IEC kun viittaa auton ajamiseen optimaalisissa olosuhteissa: kesärenkailla, ilman lämmitystä.

Osui silmään, että sähköautojen komponenttivalmistaja Brusalla on Spyder-proton ajokapasiteetista saatavilla oheinen käppyrä:

Tämä avaa maallikolle ihan kivasti miten pitkälle 1000 kg painoisen ja sulavalinjaisen auton 16 kWh akustolla pääsee. Todellisuudessa auto optimoi akkujen rasitusta jättäen 40% akkukapasiteetista käyttämättä, mutta tarina ei kerro onko käppyrä tehty käyttäen 16 kWh vai 9,6 kWh, ilmanvastus huomioiden jne…

Pistetäänpä tähän vähän teoriaa mukaan…

Lähtöarvoina seuraavat:

• akkujen käytettävissä oleva kapasiteetti: 16 kWh
• auton ilmanvastuspinta: 0,6 m² (vastaa sulavimpia nykyautoja)
• auton massa: 1500 kg
• vierintävastuskerroin: 0.01
• auton sähkönkulutus paikallaan ollessa (valot, ilmanvaihto): 1000 W

Jos tehdään tällainen teoreettinen auto, niin silloin käyrä näyttää tältä (toivottavasti tuo ulkoinen palvelin viitsii säilyttää sen nähtäväksi asti):

Yhdennäköisyys käytännön kuvaan on hämmentävä… Käytännössä näiden lisäksi tulee joukko voimansiirron häviöitä, jotka ovat lähinnä suoraan verrannollisia nopeuteen. Hyvin pienillä ja hyvin suurilla nopeuksilla moottorin ja käytön hyötysuhde heikkenee optimaalisesta, mikä näkyy lähinnä siinä, että suurten nopeuksien toimintasäde putoaa.

On huomattava, että käyrä ei ole mikään sähköauton erityisominaisuus, kaikilla autoilla on jokseenkin tuollainen käyrä.

Minkälaiseksi käyrä muuttuu kun vierintävastuskerroin muutetaan 0.03:ksi?

Nimittäin tavallisessa renkaassa se on tuota luokkaa, ja matalavastusrenkaassakin varmasti paljon huonompi kun ajetaan loskassa ja vedessä.

150 km kapasiteettinen ei kiinnosta, johtuen siitä että ajokapasiteetista sulaa kilometrejä eksponentiaalisesti ajettaessa moottoritienopeutta

Tuo on taas tämä muna-kana ongelma. Jos toimintasäde on ilmoitettu sillä oletuksella että autolla ajetaan tasaista 50km/h nopeutta myötätuuleen alamäkeen, niin totta kai ihmiset pettyvät kun motarilla ajaessa matka tippuukin selvästi alle odotuksen.

Mutta:

Tässä projektissa on ymmärtääkseni alusta asti ollut tarkoitus ilmoittaa tuleva toimintasäde malliin: "150 km (kun ajonopeus on 100 km/h tai alle)" ja lisäksi vielä laittaa sitä akustoa sen mukaan että jos luvataan 150km niin se on sitten 150km kun ajetaan 100km/h. Lopullinen tulos jää nähtäväksi, prototyypeistähän ne todellisuuden luvut (ja niiden parannusmahdollisuudet) saadaan.

-Ryynänen-

Huomasin myös tuon UKK:sta… Oli kyseessä sitten muna-kana ongelma, makuasia tai jokin muu niin ihmiset tulevat tarvitsemaan tuon tiedon: auto on tarkoitettu ajettavaksi myös moottoritiellä. Jotta turhalta epäselvyydeltä vältyttäisiin, niin esitän suoran pyynnön projektille: ilmoittaisitteko proton ajokapasiteetin myös 120 km/h olosuhteessa? Kiitos. Periaatteessa kiinnostaisi myös millainen ajokapasiteetti on 100 km/h talvikelillä, mutta ko. kelit ovat ohi tältä vuodelta proton valmistuttua? Esitysmuotona voisi olla samantyyppinen kuvio, kuin mitä tarjotaan sähköperämoottorillekin (ks. oheinen Torqeedo)?