Taloudellinen ajotapa ei poikkea paljoa polttomoottori eikä sähköautolla. Suurimman säästön saa aikaan kun ajaa rauhallisesti ja liikennettä ennakoiden. Nimenomaan kaupunkiajossa sähköautolla on se suuri etu, että voi ajaa vapaalla, jolloin auto ei vie käytönnössä lainkaan energiaa. Polttomoottoriautohan käy silloinkin tyhjäkäynnillä. Minä olen huomannut että moottorijarutusta kannattaa käyttää vain jos on tarjoitus hidastaa. Jos on tarkoitus rullata vain alamäkeen, liikennevaloihin tm. ei missään nimessä kannata tehdä sitä moottorijarrutuksella vaan rullata autolla.
Parhaimmillaan ajomatkasta 20 % on tapahtunut rullaamalla, toki muu liikenne huomioiden. Moottorijarrutuksella olisin päässyt alle 5%:n matkaan sen lisäksi että nopeuden vaihtelu olisi ollut kohtuutonta muuta liikennettä kohtaan.
Onhan järjetöntä, että auton polttoaineen kulutus on huomattavasti suurempi kaupunkiajossa, missä energian tarve on alle puolet maantieajosta, jossa polttomoottori on parhaimmillaan.
Luin ketjun läpi, mutta mielestäni siinä ei esiintynyt vastausta siihen mikä on taloudellisin nopeus sähköautolle. Siis nykyaikaiselle polttomoottoriautolle se on vissiin siellä 70-80 km/h hujakoilla, jonka jälkeen ilmanvastus kasvaa enemmän kuin moottorin suurien tehojen käyttöhyöty (tai jotain tuon suuntaista).
Onko vaihteettomalle sähköautolle ideaalinopeus lähellä nollaa, vai kasvaako sähkömoottorinkin hyötysuhde suuremmilla tehoilla?
Käytännössä: Jos ajaisin yksin maantiellä ja haluaisin akkujen kestävän mahdollisimman pitkälle, mikä olisi ideaalinopeus? Olettaen, että minulla ei olisi minnekään kiire eikä taakseni kertyisi jonoa vaikka menisin kuinka hitaasti 🙂
Piilota Re: Taloudellinen ajaminen luonut Deriv, 09 May 2010 10:37
Näköjään se menee 1600kg:n autossa siten että ekaksi kiihdytetään 12-15kW:n tehoilla 70km/h hujakoille ja muistetaan keventää kaasua heti kun saavutettu. Sitten tarkkaillaan A-mittarista ja nopeusmittarista sopivat höngät nopeuden pitämiseen ja varotaan ”jatkuvaa kiihdyttämistä” joka kuluttaa energiaa. Ylämäissä annetaan suosiolla nopeuden hieman laskea ja alamäissä kerätään energiaa mutta kuitenkin nopeuden hiljaa kiihtyessä. Sähkömoottorin hyötysuhteen muutos eri kierroksilla ei meinaa mitään käytännössä, ainoastaan laskutikussa… ei kun taskulaskimessa. Ero on todellisuudessa merkityksetön ellei keskustella akateemisella tasolla kahvikupin ääressä.
Muuten olisi joku 50-60 km/h taloudellisin mutta kulutuslaitteet vievät sähköä suhteessa aikaan ja kovin pieni keskinopeus lisää sitä kautta kulutusta. Vaikkapa ajovalot, keskinopeus urbaaniympäsristössä on yleensä 30-35km/h joten ajovalojen ja parkkien noin 140W muuttuu kolminkertaiseksi/100km eli 420W. Siihen lämmityslaitteen sekä moottorin/kontrollerin puhallin (pyyhkijät?) 100W on oikeasti 300W. Lähestytään 1kWh/100km joka on suoraan pois ajomatkasta. Tästä syystä pistin huomiovalot toimintaan jotka ovat kliffat päivällä hyvässä säässä. Eron huomaa, 40W eli todellisuudessa vain 120W verrattuna 420W. Melkein viisi kilometriä lisää ajoa hyvissä olosuhteissa 20e sijoituksella.
Jos autossa olisi sähkölämmitin niin taas keskimäärin 1-1,5kW pois kapasiteetista ja se keskinopeuden mukaan niin 3-4,5kWh häviää 100 kilometrillä. Onneksi bensalämmittimet on keksitty. Rakennan juuri ilmalämpöpumppua jolla menee ”vain” 0,6kWh/100km ja sopii ”välikausilämmittimeksi” ja kuumalla kääntyy ilmastoinniksi.
Renkaat kapeat ja kovilla ilmanpaineilla, peltivanteet ovat kova sana. Saat korkeaprofiiliset kummit.
Ampeerituntimittari on tärkein varuste. Se kertoo lahjomattomasti ja vääristelemättä paljonko akkuihin on pantu hönkää ja paljonko siellä on jäljellä. Volttilukemiin perustuvat arvot sekä prosentit ovat kliffoja katsella mutteivät kerro sähköautolijaelämän realiteetteja millään akuilla. Ehkä parhaiten lyijyakuilla muttei missään tapauksessa esim lithiumeilla. Niillä kun jännite laskee on peli menetetty ja eikun taksi alle.
Täytyy ihan ensimmäisenä kiittää Peraa kokemusten jakamisesta. Sillä tavalla käytännön tieto karttuu.
Tartun kuitenkin pariin asiaan tässä noin teorian suunnasta katsottuna. Nimittäin jos oletetaan, että sähköisen voimansiirron hyötysuhde on sama riippumatta tehosta ja nopeudesta, niin muutama asia pätee:
– mitä pienempi nopeus, sitä pienempi energia tarvitaan auton siirtelyyn – mitä pienempi nopeus, sitä enemmän apulaitteet vaikuttavat – teho nousee erittäin voimakkaasti auton nopeuden noustessa
– tasainen ajo kuluttaa vähemmän kuin vaihteleva samalla keskinopeudella
Nämä tulevat siitä, että auton siirtämiseen tarkoitettu voima muodostuu kahdesta komponentista, renkaiden vierinvastuksesta ja auton ilmanvastuksesta. Ensimmäinen on käytännössä vakio, ja ihan hihasta ravistettuna Peran biilille noin 160 N. Jälkimmäinen taas riippuu ilmanopeuden neliöstä ja on 0 km/h nopeudessa nolla, 50 km/h nopeudella noin 100 N ja 100 km/h nopeudella noin 400 N. (Arvasin auton ilmanvastuspinta-alaksi 0,8 m2, joka voi olla vähän alakanttiin.)
Tehoja näistä vastuksista saadaan kertomalla ne nopeuksilla (m/s). Joten 0 km/h vauhdissa tehoa menee nollan verran. Jos vauhtia on 50 km/h, tehoa menee 3,6 kW, satasessa 15,6 kW.
Kilometrikulutuksen kannalta vierinvastuksella tai mäkisyydellä ei ole merkitystä, koska energiaa menee metrillä näihin ihan saman verran riippumatta siitä, kuinka hitaasti tai nopeasti ajetaan.
Kaikkein taloudellisin ajonopeus riippuu siis ilmanvastuksesta ja apulaitteiden kulutuksesta. Laskeskelin tuossa Peran bilikalle optiminopeudet ja kulutukset parilla eri apulaitekuormalla:
300 W: 23 km/h / 69 Wh/km
1300 W: 38 km/h / 101 Wh/km
Optimi ei ole kovin herkkä nopeudelle; optimi +- 5 km/h antaa suunnilleen saman kulutuksen.
Näihin lukemiin nähden Peran suosittelema 70 km/h tuntuu kovin korkealta. Vaihtoehtoja on minusta osapuilleen kolme:
1. Pera ei kehtaa ajaa maantiellä optiminopeutta. 2. Moottorin/sähkökäytön hyötysuhde alkaa lopahtaa pienillä kuormilla.
3. Akusta lähtevä vakiokuorma onkin syystä tai toisesta paljon suurempi kuin aluksi näyttää.
Ehkä Pera osaa sanoa näistä enemmän kuin minä.
Luin ketjun läpi, mutta mielestäni siinä ei esiintynyt vastausta siihen mikä on taloudellisin nopeus sähköautolle. Siis nykyaikaiselle polttomoottoriautolle se on vissiin siellä 70-80 km/h hujakoilla, jonka jälkeen ilmanvastus kasvaa enemmän kuin moottorin suurien tehojen käyttöhyöty (tai jotain tuon suuntaista).
Nykyaikaisilla polttomoottorihenkilöautoilla tasaisen nopeuden kulutus on autosta riippuen jossain 60 km/h -nurkilla. 70 km/h vaatii jo virtaviivaista autoa ja ylikokoista tai muuten pienilä kuormilla erityisen kehnoa moottoria. Tai sitten melkoista sähkönkulutusta esimerkiksi lämmityksen muodossa.
Polttomoottoriautoissa kuitenkin on edelleen voimakkaasti se ongelma, että auton liikuttelu tasaista 50 km/h -nopeutta vaatii vain muutaman kilowatin tehoa. Siitä sadan kilowatin myllystä on vaikea saada tuollaisia tehoja irti järkevillä hyötysuhteilla. Parhaat tavallisen kokoiset henkilöautopolttomoottorit selviävät kunnialla jonnekin 10 kW:n nurkille, mutta sen jälkeen hyötysuhde putoaa nopeasti. Downsizingin (moottorien kutistamisen) idea on juurikin se, että hyötysuhdetta saataisiin normaalisti käytettävillä hyvin pienillä kuormilla ylös.
Sähköautossakin hyötysuhde riippuu kuormituksesta, mutta ilmiö ei ole ollenkaan niin dramaattinen. Lisäksi hyötysuhdekäytös riippuu aika paljon käytetystä moottoriteknologiasta.
– Polttomoottorin hyötysuhde putoaa dramaattisesti osakuormalla. Pienemmillä moottoreilla saadaan hyötysuhdetta jonkun verran nostettua kun kuormitetaan tavallaan enemmän. Eli taloudellisin ajotapa on kiihdyttää suunnilleen suurimman vääntömomentin (tai vähän alle) kohdilla melko reippaasti haluttuun nopeuteen ja sitten heti höllätä niin että nopeus säilyy. BMW on tehnyt ehkä perusteellisimman tutkimuksen aiheesta ja Mersu seurasi perässä muutama vuosi myöhemmin samoin kun Ford. Erot kulutuksissa olivat dramaattiset. Myös tasaisella nopeudella kierrosten ollessa 2000i/min verrattuna vaikka 3000i/min on ero iso. Joskus tuli tutkittua 7 eri automallin kulutuksia eri ajotavoilla ja selvisi hämmästyttäviä asioita jotka keikauttivat teoriapuolen päälaelleen. Omituiset asiat vaikuttavat lopputulokseen vaikka fysiikan teoria ei valitettavasti muuttunutkaan. Ei siis tehty historiaa.
– Sähköautolle vierintävastus ja mäkisyys vaikuttaa todella paljon kulutukseen. Jos talvella lumisissa olosuhteissa pääsee 60km ja vielä kaikkien apulaitteiden ollessa toiminnassa niin kirkkaalla kelillä lumettomassa maastossa kesärenkailla 100-120km 15kWh:n akustolla vaihtelevassa ajossa.
Ja taas huudan sen perään että sähköautoille ilmoitettaisiin realistisia toimintamatkoja yhdellä latauksella eikä ihan suoraa huuhaata. Ei tulisi pahoja pettymyksiä. Voihan ilmoittaa kaksi lukemaa. Sen minkä pääsee kaikissa olosuhteissa ja sitten sen huuhaan parhaimmilla mahdollisilla keleillä ehkä, jos, mahdollisesti.
– On jännää että 60-70km/h nopeudessa pääsee pienimmällä kulutuksella. KFB:kin tutki tuota 1.000.000km:n voimin sähköautoilla (Renault Clio ja Express sekä Citroen Berlingo/Peugeot Partner Electriquella) ja totesi saman. Myös vaikuttaa kokonaiskulutukseen (seinästä otettava) ajetaanko akut melko tyhjiksi vai ladataanko silloin kun on käytetty vasta parikymmentä pinnaa. http://www.kfb.se/publ/main.htm . Eli akut kannattaa ajaa alle puolivälin jos vaan kykenee.
– Totta tuo etten halua olla tientukkona ja toisaalta haluan matkan edistyvän. Kontrolleri kestää komponenttipohjalta 1000A 120V joten vääntääkö trimmeripotikkaa vai ei on se kyssäri. 120kW ja niin maan perusteellisesti vääntöä houkuttaisi mutta tehon käyttäminen johtaisi siihen ettei Ah mittaria kykene enää seuraamaan lukemien vilistessä silmissä. Välttämättä myös vetoakselit eivät tykkäisi asiasta. Taidanpa vaan panna kovaäänisen konehuoneeseen ja kun kiihdytän niin kirkuva rengasääni kuuluu ja kun jarrutan niin kirskuva. Eiköhän tuossa olisi dramatiikkaa. Samalla sähköauton äänettömyys tulisi käsiteltyä.
Siinä oli paljon hyvää käytännön asiaa. Yksityiskohtana täytyy mainita, että tuo korkeampi kulutus kun ladataan melko täyttä akkua on nikkeli- ja lyijyakkujen ongelma. Ne alkaa vuotaa virtaa läpi siinä vaiheessa kun akku alkaa olla täynnä eikä ota lisää varausta vastaan. Tästä syystä energiaa menee haaskuun latauksen loppuvaiheessa. Litium-akut ei vuoda virtaa läpi täytenäkään. Litiumeilla voi ladata lyhyiden reissujenkin jälkeen täyteen, ja energiankulutus ei oleellisesti muutu.
Piilota Re: Taloudellinen ajaminen luonut Apa, 10 May 2010 21:51
Kiitos ystävällisistä sanoista. Joku tuttu Uudessa Seelannissa tsekkasi tuon puolilatauksesta täyteen/tyhjästä täyteen Skyn akuilla (muistaakseni n. 30kpl 120Ah:n) ja totesi että niilläkin kulutus seinästä on suurempi jos akut ovat täydempiä kuin 50%. En ole itse kokeillut LiFe-akuilla. Kummallista.
NiCd vesiakkuja ”yliladataan” aika reippaasti (esim nimellinen 108V, liipaisu 170V) ja niinpä Ah:ta tulee hyvin tankkiin.
Tuossa käytäntöä sähköautoilusta, kulutuksesta ja LiFe akuista: http://www.rowetel.com/blog/?p=142 . Kundilla jalat maassa.
30-50e maksava balansointisysteemi on nyt suunniteltu loppuun, eikun kamat kasaan ja kiinni 18 kappaleeseen akkuja. Lisäksi toki tarvitaan vielä ajossa tapahtuvaa tarkkailua varten 2kpl 27e jännitevahtia joilla heikot akut paljastuvat. Mutta koko systeemi 100-150e kuullostaa jo melko edulliselta. Kukaan elektroniikkaguruistamme ei ole vielä löytänyt heikkoa kohtaa siitä. Näinköhän on että tuhansien eurojen BMS:t ovat turhia ja yksinkertaisuus kävelee yli monimutkaisuuden …
No niin, 5000km sähköautoilua takana. On opittu jotain käytännön seikkoja. Kuten että NiCd vesiakut on aika ajoittain (4kk välein ehkä) purettava viimeiseen pisaraan. Silloin on taas käytössä samat Ah:t kun 14v sitten akkujen ollessa uudet ja balansointi tulee hoidettua samalla. En ryhdy edes harkitsemaan litium akkujen hankintaa kun nämä toimivat loisteliaasti. Aika helposti pääsee pahemmin säästelemättä yli 100km lataamatta välillä. Käytössäni olisi 3-vaiheista 16A:n sulakkeen takaa joten pikaisempaa latausta saattaisin harkita. Toisaalta sitä ei ole vieläkään tarvittu. Kulutus koko matkalta verkosta mitaten 17,5kWh/100km eli fyrkkaa on ”polttoaineeseen” mennyt alle 100e päiväsähkön kokonaishinnalla laskettuna.
Mitä taloudelliseen ajamiseen tulee niin pieni polttoainekustannus panee ajatukset sumeiksi ja alkaa säästämään pennejä. Ajamalla reippaammin saa menemään fyrkkaa 5e enemmän kuukaudessa. Ajaako sitten hiljaa muuta liikennettä hidastaen vai sulavasti seassa ei oikeasti ole kiinni kustannuksista. Ajomatkan ero on jotain välillä 80-130km ääripäissään mikä ei ajoissani merkkaa mitään. Pientä suunnitelmallisuutta silloin harvoin kun tarvitaan ja tilanne hoidettu. Talvella talvirenkailla ja lumessa tarvitsee kiinnittää hieman enemmän huomiota asiaan.
Huoltotoimenpiteet toistaiseksi akkujen vesitys (18kpl) kerran, 15min ja 3e akkuveteen. Muuta ei tule mieleen. Korjauksia etujarrulevyjen ja palojen vaihto sekä vetoakselin suojakumin kiinnitys että kahden kontaktorin vaihto. Jospa niitäkään ei tarvitse vaihtaa seuraavaan 14v. Vetopyörästön öljyt voisi vaihtaa kun ei tiedä onko niitä koskaan aikaisemmin vaihdettu. ATF II ja pari litraa.
Ylläreitä ei juurikaan ole ollut, ainoastaan sähkömoottorin hiilien vikiseminen kesäkuumalla. Pistin jäähdytyspuhaltimeen hieman reippaamman nopeuden kun jäähdytysilman lämpötila ylittää +40C. Differentiaali 5C. Parani. Kollektori ja hiilet hieman alle 90.000km:n kohdalla kuin uudet. Muuta ei tule mieleen. Peli pelaa kuin unelma ilman että tarvitsisi koko ajan huoltaa tai korjata vehjettä. Töpselin kun muistaa panna joskus seinään ja ottaa sen pois taitaa olla ainoa haitta. Käsittämättömän helppoa ja mukavaa autoilua 40v:n fossiilien jälkeen.
Millainen vesityssysteemi sinulla on? Onko muutama letkunpää konehuoneessa josta menee vedet akuille auton alla, niinkuin Berlingossa ja Partnerissa?
Piilota Re: Taloudellinen ajaminen luonut 
Seppo (vieras), 24 Jul 2010 08:22
Akut on jaettu kolmeen ryhmään ja niissä vesitys sarjaan akkujen kanssa. Auton sivulla on meno ja paluuputken töpökät, x3. Menoputkeen vettä pienellä gravitaatiolla ja paluuputkeen lievä imu. Kun vettä alkaa tulla paluuputkesta on yksi satsi vesitetty. Putkissa venttiilit jotka aukeavat kun tökkäisee letkut kiinni. Nopea, helppo ja varmanoloinen vesitys vaikka jotkut ruotsinpojat ovatkin panneet yksittäisvesitysputket joka akkuun erikseen.
B & P:ssä on kait ollut ongelmia veden huonossa jakautumisessa akkujen kesken sekä akkujen nestejäädytyksen vioissa. Samoin niissä on pienemmät akut, 100Ah, tässä ilmajäähdytetyt ja 136Ah, olikohan Saft MRE140 tyyppinä. Olen kuullut vasta kaksi kertaa jäähdytyspuhaltimien pörähtävän käyntiin (4kpl 120mm). Noita voisi ladata valmistajan mukaan 160A mutta tehoa tarvittaisiin verkosta noin 40kW häviöineen. 32A:n kolmivaiheen takaa just ja just onnistuisi. Toisaalta 1/2 tunnin latausaika olisi houkutteleva aivan tyhjästä täyteen. Tampereelle ajaisi 2,5 tunnissa… jos vielä jonkun ladon kulmalla sattuisi puolimatkassa olemaan sopiva kolmivaihetöpseli niin eikös siitä saisi sitä free energyä…