Ajoneuvojen apulaitteiden virrankulutus ja sen aiheuttamat haasteet
0 likes1,984 views
Esitelmä @ Autoelektroniikan päivä 28.10.2014 @ AEL.
Ajoneuvojen apulaitteiden virrankulutus ja sen aiheuttamat haasteet
- 1. Ajoneuvojen apulaitteiden virrankulutus ja sen aiheuttamat haasteet Vesa Linja-aho Metropolia-ammattikorkeakoulu http://www.slideshare.net/linjaaho/auton-virrankulutus
- 2. 1980-luvun tavallinen auto • Sytytysjärjestelmä • Käynnistin • Valot • Sisätilapuhallin ja takalasinlämmitin • Äänimerkki, (radio, penkinlämmitin…)
- 3. 2010-luvun tavallinen auto • Sähkötoimisia laitteita joka paikassa • Uusin tehosyöppö: lämmitettävä tuulilasi (2 kW)
- 5. Miksi lisää sähkölaitteita? • Mukavuuslaitteet • Parempi säädettävyys → pienempi polttoaineenkulutus • 100 W ≈ 0,17 l/100km 5
- 6. Haasteellisimmat järjestelmät • Polttoainekäyttöinen lisälämmitin • Hyötyajoneuvot, joissa paljon elektroniikkaa (esim. hälytysajoneuvot) • Start-stop-automatiikalla varustetut ajoneuvot • Jarrutusenergian talteenotto • Käynnistys ei vaadi paljon energiaa, mutta liian tyhjä akku ei kykene antamaan riittävän suurta hetkellistä tehoa käynnistykseen.
- 7. Ratkaisuja • Tehokkaampi latausgeneraattori • Älykäs virranhallinta • Kaksi akkua • Käynnistysakussa pieni sisäinen resistanssi ja kapasiteetti
- 8. Esimerkkejä suuruusluokista • 12 V 60 Ah akku = 0,72 kWh kapasiteettia • 500 watin kuorma vie 10 minuutissa 17 % kapasiteetista – pakkasella vaikutus vielä suurempi (-18 °C: 34 %). • 140 A laturi (14 V latausjännite) ≈ 2 kW tehoa
- 9. Jarrutusenergian talteenotto • Latausgeneraattori kytketään irti kiihdytyksessä • Latausgeneraattorilta otetaan täysi mahdollinen teho moottorijarrutuksessa • Vaatii älykkään virranhallinnan • Perinteinen logiikka, jossa akku pyritään pitämään aina täynnä, on pakko hylätä.
- 10. Älykäs virranhallinta • Helpoin tapa seurata lyijyakun varaustilaa lyhyellä aikajänteellä on tarkkailla lataus- ja purkuvirtaa. • Varaustilan tarkkailu jännitettä mittaamalla mahdollista vain kuormittamattomasta akusta • Täysi lyijyakku ≈ 12,7 V; 50 % 12,0 V • Yleisin toteutustapa: valvotaan akun maajohdon jännitehäviötä (manganiinivastus). Mahdollista olisi myös valvoa akun maajohdon virran luomaa magneettikenttää.
- 11. Älykäs virranhallinta • Apulaitteiden kuluttama teho voi olla useita kilowatteja. • Älykäs virranhallinta estää apulaitteiden käytön jos varaustila ei salli sitä. • Esimerkiksi tuulilasin lämmitystä ei kytketä jos akku on lähes tyhjä, näin varmistetaan että varausta riittää mahdolliseen uudelleenkäynnistykseen. • Älykäs virranhallinta on start-stop-automatiikan edellytys: varaustasoa valvottava jatkuvasti.
- 12. Valvontalogiikka • Kolme pääsuuretta • jännite • virta • lämpötila. • Järjestelmä valvoo akun kokonaistilaa (SOF), jonka määräävät akun kunto (SOH) ja varaustila (SOC).
- 13. Miksi lyijyakku? • Halpa • Matala sisäinen resistanssi → suuri käynnistysvirta • Huoleton ladattava (kestää ylilatausta) • Matala itsepurkautuminen • Sitä on käytetty aina ennenkin
- 14. Polttoainekäyttöisen lisälämmittimen asettamat vaatimukset • Halvin mahdollinen lyijyakku on suunniteltu kestämään lähinnä käynnistysvirtapiikki ja hieman purkautumista – se on entinen muutaman kymmenen syväpurkaussyklin jälkeen. • Syväpurkaukseenkin suunniteltu akku kestää käytössä paremmin jos käytössä on kiinteä ylläpitovaraaja. • Ylläpitovaraaja kytkettävä niin että se ei sotke virranhallinnan toimintaa.
- 15. Lisälukemista • Suomen Autolehti 2/2014: Ajoneuvojen sähkönkulutus kasvaa • Dan Selin: Henkilöauton sähkölaitteiden energiankulutus. Opinnäytetyö, Metropolia-amk. 17.11.2013. (Löytyy verkosta: googlaa työn nimellä.)