14.9.2016 Ajoneuvot Tässäkö Toroidion-sähköauton salaisuus? Jaa artikkeli: Facebook Jaa facebookissa X Jaa X:ssä LinkedIn Jaa LinkedInissä Toroidionin-sähköauton rakenteista saatiin uutta tietoa. Huimat lupaukset ovat ympäröineet suomalaista sähköauto Toroidionia reilun vuoden ajan. Yhden megawatin huipputeho, tuhannen kilogramman paino ja noin viidensadan kilometrin toimintamatka ovat kuulostaneet mahdottomalta yhtälöltä. Yhtiön toimitusjohtaja Pasi Pennanen on ollut vaitonainen teknisistä ratkaisuista. Sen sijaan auton osallistumisesta Le Mansin 24 tunnin ajoihin on ollut paljon puhetta. Toroidionin taustat alkoivat selvitä Patentti- ja rekisterihallituksen (PRH) Toroidionille myöntämästä hyödyllisyysmallista. Hyödyllisyysmalli on patentin kaltainen suoja keksinnön ammattimaiseen käyttöön. Se myönnetään patenttia nopeammin, mutta keksintö on suojattu vain kymmeneksi vuodeksi. Mainos (teksti jatkuu alla)Mainos päättyy Toroidionin teesit Pennasen lupausten taustalla on kaksi väittämää: Toroidionin sähkömoottorit tuottavat erittäin korkean vääntömomentin, ja niiden käyttöön riittää tavallista alhaisempi jännite ja virta. Aloitetaan jälkimmäisestä. Pennasen väite on oudoksuttanut, koska sähkötehon peruskaava on jo yläasteella opittu P=UI, eli teho on jännitteen ja virran tulo. Pasi Pennanen Toroidon 1MW Concept -auton ratissa. Toroidionin hyödyllisyysmalli paljastaa, että alhaisempiin jännitteisiin on päästy rakentamalla yhden sähkömoottorin kuoriin useampi moottori. Kutsutaan näitä alisähkömoottoreiksi. Jos yksi sähkömoottori jaetaan viiteen alisähkömoottoriin, laskee kunkin alisähkömoottorin virta kahteen viidesosaan ja käyttöjännite puolittuu. Koska alimoottoreita on viisi kappaletta, tulee järjestelmän kokonaisvirraksi viiden moottorin tulo, 5x2/5, eli kaksinkertainen alkuperäiseen yhteen sähkömoottoriin verrattuna. Se sopii fysiikan laeille, sillä puolittunut jännite vaatii kaksinkertaistuneen virran. Monimutkainen tie Sitten huonot uutiset. Auton moottoriksi soveltuakseen sähkömoottori tarvitsee kierrosluvun säädön, joka toteutetaan invertterillä. Koska esimerkin yksi sähkömoottori on korvattu viidellä alisähkömoottorilla, tarvitaan inverttereitäkin viisi kappaletta. Invertteri on varsin pienikokoinen laite, mutta kokonaisuudesta tulee monimutkainen. Jokainen alisähkömoottori on kolmivaihemoottori, eli se vaatii kolme sähköjohtoa. Siten esimerkin sähkömoottorikokonaisuus vaatii toimiakseen viisitoista johtoa. Toroidionissa näitä sähkömoottorikokonaisuuksia on yksi per pyörä. Vaikka paketti saataisiinkin fyysisesti kasaan, voi alisähkömoottoreiksi jaetun kokonaisuuden hallinta osoittautua ongelmalliseksi. Jotta järjestelmästä saataisiin paras mahdollinen suorituskyky ja energiatehokkuus, täytyy kaikkien alisähkömoottoreiden toiminta saada synkronoitua. Miksi Toroidion-tiimi on sitten kehittänyt moisen moottorin? Keksinnöllä saadaan puolitettua käyttöjännite, mistä on etua akun kannalta. Sähköauton akku koostuu valtavasta määrästä yksittäisiä kennoja, joiden jännitteet pyörivät 3–4 voltin välillä. Sähkömoottoreiden vaatimat satojen volttien jännitteet vaativat kymmeniä tai satoja sarjaan kytkettyjä kennoja. Esimerkiksi sadan kolmen voltin kennon kokonaisjännite on 300 volttia. Mitä korkeampia jännitteitä tavoitellaan, sitä suurempi määrä kennoja tulee kytkeä sarjaan. Se monimutkaistaa akuston suunnittelua. Korkean väännön salaisuus Entä korkea vääntömomentti? Hyödyllisyysmalli paljastaa Toroidionin kestomagneettimoottorin olevan ulkoroottorikone. Käytännössä se tarkoittaa, että paikallaan pysyvä staattori on sähkömoottorin keskellä, ja voiman tuottava roottori pyörii sen ympärillä. Ratkaisu perustuu perusfysiikkaan: mitä pidempi vipuvarsi, sitä suurempi vääntömomentti. Ratkaisua käytetään teollisuudessa, kun halutaan saavuttaa korkea vääntömomentti pienellä sähkömoottorilla. Ulkoroottorikoneen kierroslukualue on sisäroottorikonetta matalampi. Torodionissa sähkömoottorit pyörivät samaa kierrosnopeutta pyörien kanssa, mikä auton 450 km/h nopeudessa tarkoittaisi noin 5 000 kierrosta minuutissa. Sen ei pitäisi olla este ulkoroottorikoneelle. Autoteollisuudessa ratkaisua ei ole tiettävästi käytetty aiemmin mekaanisten haasteiden takia. Suuren pyörivän rumpumaisen roottorin rakentaminen paikallaan pysyvän staattorin ympärille on huomattavasti vaikeampaa, kuin pyörivän roottorin rakentaminen kiinteän staattorin keskelle. Karkeasti yksinkertaistaen: aivan kuin mikroaaltuuni rakennettaisiin pyörimään paikallaan pysyvän lautasen ympärillä. Toroidionin hyödyllisyysmalli hämmentää. Kyseessä on joukko ennestään keksittyjä ideoita, jotka on ensimmäistä kertaa yhdistetty henkilöautoon tarkoitettuun sähkömoottoriin. Mikään ei lupaa maailmaa mullistavia muutoksia, mutta kokonaisuus vaikuttaa monimutkaiselta ja vaikeasti valmistetavalta. Nähtäväksi jää, kuinka Toroidion aikoo kääntää monimutkaisuuden voitoksi. Teksti ja kuvat: Lauri Ahtiainen Mainos (teksti jatkuu alla)Mainos päättyy Lue lisää Kaikki artikkelit 26.7.2024 Ajoneuvot Dacia Sandero töytäisi Tesla Model Y:n pois Euroopan myydyimmän automallin paikalta vuoden 2024 ensimmäisellä puolikkaalla 25.7.2024 Uutinen Hyväkuntoinen soratie päihittää pahasti vaurioituneen päällystetyn tien 24.7.2024 Uutinen Käytettyjen autojen kauppa elpyy – sähkö- ja hybridiautojen kysyntä kasvussa 23.7.2024 Ajoneuvot Uudet Porsche Panamera GTS ja -Turbo S E-Hybrid antavat tilaa V8:lle, teholle ja Nürburgring-ennätykselle 23.7.2024 Uutinen Akun kestävyys mietityttää suomalaisia sähköauton hankinnassa – todellisuudessa akkuvahingot ovat harvinaisia 23.7.2024 Uutinen Vanha, savuttava ja tehoton Volvo vietiin korjaamolle – korjaamo rikkoi auton moottorin ja veloitti tonnin 22.7.2024 Uutinen Suomen teiden heikko kunto vaarantaa liikenneturvallisuuden – moni väistelee päällystevaurioita pujottelemalla 22.7.2024 Ajoneuvot Selvitimme myös Suomessa myytävien pakettiautomallistojen keski-iät – hyötyautot ovat keskimääräiseltä malli-iältään yli puolet henkilöautoja vanhempia 21.7.2024 Autoilu Haamuautot haasteena – romutettavaksi tarkoitetut autot on kierrätettävä Kommentoi artikkelia Peruuta vastausVoit kommentoida artikkelia kirjautumalla sisään. Jaa artikkeli: Facebook Jaa facebookissa X Jaa X:ssä LinkedIn Jaa LinkedInissä Luetuimmat Vuorokausi Viikko Kuukausi 24.7.2024 Nimi muutettu Nimi muutettu: Tämä neuvostojohdon Urho Kekkoselle lahjoittama ZIS-110 on salaa amerikkalainen 25.7.2024 Esittely Koeistuttu: Nissan Ariya Nismo – "tehokkaampi ja edullinen" 23.7.2024 Uutinen Vanha, savuttava ja tehoton Volvo vietiin korjaamolle – korjaamo rikkoi auton moottorin ja veloitti tonnin 25.7.2024 Käyttötesti Käyttötesti: Opel Astra Electric ja halpaa huoltoa 26.7.2024 Tekniikka Audin uusi 48 voltin kevythybridijärjestelmä lähentelee jo perushybridiä 23.7.2024 Uutinen Vanha, savuttava ja tehoton Volvo vietiin korjaamolle – korjaamo rikkoi auton moottorin ja veloitti tonnin 24.7.2024 Nimi muutettu Nimi muutettu: Tämä neuvostojohdon Urho Kekkoselle lahjoittama ZIS-110 on salaa amerikkalainen 23.7.2024 Käyttötesti käytetyllä Käyttötesti käytetyllä: kesälomamatka diesel-Mersulla paljasti sivuääniä ja lisää auton hyvistä ja huonoista puolista 17.7.2024 Yleinen ADACin tiepalveluraportti: pienempi ja isompi keskiluokka – nämä autot jättävät eniten tielle 20.7.2024 Huutokauppahelmet Huutokauppahelmet – Ford Escort RS Cosworth ja aikakauden ikoni 23.7.2024 Uutinen Vanha, savuttava ja tehoton Volvo vietiin korjaamolle – korjaamo rikkoi auton moottorin ja veloitti tonnin 2.7.2024 Ajoneuvot Lataushybridiksi muuttunut BMW M5 löysi Suomen autoverojärjestelmän porsaanreiän - peräti 60 000 euroa edeltäjäänsä halvemmalle häviää hinnassa myös M3 24.7.2024 Nimi muutettu Nimi muutettu: Tämä neuvostojohdon Urho Kekkoselle lahjoittama ZIS-110 on salaa amerikkalainen 17.7.2024 Yleinen ADACin tiepalveluraportti: pienempi ja isompi keskiluokka – nämä autot jättävät eniten tielle 11.7.2024 Uutinen Hallitus suunnittelee matkailuautojen autoverotuen poistamista asteittain – alan toimijat ovat huolissaan