Esitelmä @ Autoelektroniikan päivä 28.10.2014 @ AEL.

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.)