Sähköhybridi vanhasta Saabista

Esittele oma(t) projektisi täällä. Projektiin liittyvät kysymykset sallittuja, muut kysymykset mallikohtaisiin foorumeihin.
oju
"Hirsch"
Viestit: 704
Liittynyt: Ma Elo 29, 2005 08:44
Paikkakunta: Turku
Viesti:

Sähköhybridi vanhasta Saabista

Viesti Kirjoittaja oju »

Alustus

Teknisesti suuntautuneena taivaanrannanmaalarina minua on kiehtonut ajatus tehdä vanhasta Saabista sähköauto jenkkien tapaan. Netissä on esimerkiksi Golfiin myynnissä bolt-on muunnossarjoja ihan toimivaksi sähköautoksi. Jos joku epäilee sähköautojen potentiaalista suorituskykyä niin voi katsoa sikäläistä meinikiä esimerkiksi täältä http://www.nedra.com/. Record holders-lista on erityisen suositeltava.

No, minulla ei kuitenkaan ole latauspaikkaa joten pelkkä sähkö ei riitä. Hybridivaihtoehto eli sekä polttomoottori ja sähkömoottori vaikuttaa tähän parhaalta ratkaisulta. Ajatus on siis että sähköllä kiihdytetään vauhtiin ja polttomoottori tuottaa voiman suurilla nopeuksilla ja pitkillä matkoilla joilla akku tyhjenee. Sähkömoottorin ominaisuudet kuten täysi vääntömomentti nollakierroksilta ja puutttuva joutokäyntikulutus ovat omiaan kaupunkiajossa.

Viimeistään matka Prius-taksin kyydisä vakuuttaa skeptikot :D Taksikuski väitti pääsevänsä noin 5-6 litralla kaupungissa kun entinen auto vei samassa ajossa noin 12 litraa. Dieselitkään eivät hänen mukaansa pääse alle kymmenellä siinä käytössä, miten lie asia mutta testeissä painavat katumaasturitkin ovat päässeet 8 litralla kaupunkiajossa.

Maantiekulutukseen tekniikka ei tuo helpotusta ohituksia lukuunottamatta.

Kansantajuisesti aiheesta kirjoittaa mm. http://auto.howstuffworks.com/ford-escape.htm

Projekti

Jos päämääränä olisi taloudellinen voitto/säästö kannatta homma jättää tekemättä, samahan pätee moneen muuhunkin harrasteprojektiin. Oppiminen on ykköspäämäärä ja kaupunkiajon kulutuksen vähentäminen toinen. Jos projetki onnistuu voisi siitä väsätä jonkinlaisen DIY-sivuston nettiin tms.

Useimmiten sähköautot ja hybridid pilataan sillä että niille tehdään 200km ajoon mitoitettu akusto. Minulla työmatka on 20 km edestakaisin joten miksi mitoittaa homma sellaiseksi joka ei ole järkevää.

Vaihtoehdot

1. Sähkömoottorit takapyöriin taka-akselille, perinteinen tekniikka jää eteen. Tätä käytetään suurissa nelivetokaupunkimaastureissa. Ehkä asiallisin vaihtoehto.

Edut:
+Erillään muusta tekniikasta, siistin paketin voisi vaikka irrottaa toiseen autoon.
+Neliveto talvella :D
+Tarvittaessa lisätehoa esimerkiksi kiihdytykseen.
-Hallintajärjestelmä saattaa monimutkaistua paljon mikäli jarrutusenergiaa halutaan hyödyntää.
-Tehon jakaminen akseleiden kesken?

2. Startin tapainen ratkaisu tehokkaammalla ja paremmalla tekniikalla.Startillakin saa auton liikkeelle, hieman enemmän tehoa niin voimme kuvitella pääsevämme esim. 20km/h nopeuteen ja saamme tuon pahimman kiihdytyksen poistettua polttomoottorin työtaakasta. Muistaakseni (Boschin) ehdotus 48-voltin sähköjärjestelmästi autoihin oli ajateltu juuri tällaiseen käyttöön, laturi vetäisi auton liikkeelle ja käynnistäisi sen kuin myös lataisi akut jarrutettaessa.

+Halpa
+Helppo
-Tuskin niin suurta hyötyä. Ladattaessa polttomoottori jarruttaa turhaan, kiihdytettäessä se on taakkana sähkömoottorille..
-Kiinnitys. Vauhtipyörän hampaat tuskin kestävät tätä, mikä ratkaisuksi? Laturin paikalle tuon voisi laittaa jolloin se olisi kaikin puolin fiksumpaa.. Remmit pitäisi vaihtaa järeämpiin ja jättää vesipumpun laakerit yhtälöstä pois.

Esimerkiksi tässä 4,5kW lennokkimootttori (aivan oikein!) 8 mm akselilla:
http://www.torcman.de/ valise TM 685 - Monster
Katsokaa mittoja ja tehoa.

4,5 kW ei vaikuta paljolta mutta noiden postin sähköautojen maksiteho on 22 kW ja niillä mennään liikenteen mukana aina 90km/h saakka.

Ja näitä voi itsekin tehdä eri kokoisina, tämä on aika hyvin dokumentoitu netissä:
http://www.aerodesign.de/peter/2001/LRK ... o_eng.html
11kW taitaa olla suurimpien itsetehtyjen kokoluokka tällä hetkellä.

Tekniikka

Elcatin käytetyt sähköautot, pahimmassa tapauksessa tekniikan saa tuollaisesta, akut olisivat minulla vain paljon pienemmät:
http://www.elcat.fi/fin/kaytetyt/index.html

Golf muunnossarja sähkölle:
http://www.electroauto.com/catalog/kits ... oltsrabbit

Yleisiä ongelmia
-Sähkömoottorin ja säätimen hyötysuhteen on oltava hyvä. Esimerkiksi 90% tarkoittaa että 5kW tehosta 500W menee lämmöksi, Jos sitä ei saa pois niin savu nousee.
-Jännitteen tulee olla korkea jotta tehoa saa ulos ilman suuria virtoja. Mielummin 100V ja 10A kuin 10V ja 100A. Lyjyakuilla tätä on ikävä toteuttaa mutta mikäli laitteisto toimiin niin voihan sitä harkita muitakin vaihtoehtoja.


Ajatuksia? Kommentteja?
Hullua ja tyhmäähän tämä on sekä vaikeaa. Tekniset argumentit ovat kuitenkin enemmän kuin tervetulleita.

Ja tiedän että lähtökohdan tulisi olla mahdollisimman kevyt ja muuten täysin kunnossa.

Jussi
"Hölösuu"
Viestit: 2663
Liittynyt: Pe Heinä 25, 2003 12:02
Paikkakunta: Tampere

Re: Sähköhybridi vanhasta Saabista

Viesti Kirjoittaja Jussi »

Mielenkiintoinen juttu, mutta kauheasti ei ehdi kommentoimaan...
oju kirjoitti:1. Sähkömoottorit takapyöriin taka-akselille, perinteinen tekniikka jää eteen. Tätä käytetään suurissa nelivetokaupunkimaastureissa. Ehkä asiallisin vaihtoehto.
Muuten hyvä, mutta ei taida ihan helpolla onnistua katsastus.


oju kirjoitti:-Hallintajärjestelmä saattaa monimutkaistua paljon mikäli jarrutusenergiaa halutaan hyödyntää.
Jarrutusenergian hyödyntäminen on koko jutun kulmakiviä.
oju kirjoitti:2. Startin tapainen ratkaisu tehokkaammalla ja paremmalla tekniikalla.
Näitä on ollut, muistaakseni PSA:lla on suunnilleen tuotantovalmis proto.
oju kirjoitti:Muistaakseni (Boschin) ehdotus 48-voltin sähköjärjestelmästi autoihin oli ajateltu juuri tällaiseen käyttöön, laturi vetäisi auton liikkeelle ja käynnistäisi sen kuin myös lataisi akut jarrutettaessa.
Menee ehkä saivartelun puolelle, mutta 48V järjestelmäehdotus tulosta SAE:n symposiumeista ja sen tarkoitus on lähinnä helpottaa esim sähköisten ohjaustehostimien yms käyttöä. Virtahan putoaa tuolla neljäsosaan, mutta silti varsinaisessa ajovoimansiirrossa puhutaan vielä liian isoista virroista.

Tee-se-itse projektissa 48V on hyvä lähtökohta, se kun on vielä huonosähköä, eli saa ranettaa vapaasti :)
oju kirjoitti:-Tuskin niin suurta hyötyä. Ladattaessa polttomoottori jarruttaa turhaan, kiihdytettäessä se on taakkana sähkömoottorille..
Miltä kuulostaisi vapaakytkin?
oju kirjoitti:-Kiinnitys. Vauhtipyörän hampaat tuskin kestävät tätä, mikä ratkaisuksi? Laturin paikalle tuon voisi laittaa jolloin se olisi kaikin puolin fiksumpaa.. Remmit pitäisi vaihtaa järeämpiin ja jättää vesipumpun laakerit yhtälöstä pois.
Tuskin uuden vauhtipyörän tekeminen sellaisella hammastuksella joka kestää on kovin suuri asia tämän suuruusluokan projektissa.
oju kirjoitti:Esimerkiksi tässä 4,5kW lennokkimootttori (aivan oikein!) 8 mm akselilla:
http://www.torcman.de/ valise TM 685 - Monster
Katsokaa mittoja ja tehoa.
DC-moottorin toiminta on jokseenkin erilaista kuin taajuusmuuttajalla käytetyn oikosulkumoottorin. DC-moottorilla ei pääse täyteen momenttiin nollakierroksilla ja hyötysuhde on erittäin voimakkaasti riippuvainen toimintapisteestä.

DC-moottorilla 4.5kW nimellisteho on varsin vähän auton liikuttamiseen.
oju kirjoitti:-Sähkömoottorin ja säätimen hyötysuhteen on oltava hyvä. Esimerkiksi 90% tarkoittaa että 5kW tehosta 500W menee lämmöksi, Jos sitä ei saa pois niin savu nousee.
Lämpö ei ole niinkään suuri ongelma kuin se että koko homman mielekkyys kärsii. 500W häviöteho on varsin pikkuruinen kun puhutaan autoista :)
oju kirjoitti:-Jännitteen tulee olla korkea jotta tehoa saa ulos ilman suuria virtoja. Mielummin 100V ja 10A kuin 10V ja 100A. Lyjyakuilla tätä on ikävä toteuttaa mutta mikäli laitteisto toimiin niin voihan sitä harkita muitakin vaihtoehtoja.
Joka tapauksessa joka tapauksessahan tarvitaan akustolta moottorille päin vaihtosuuntaus ja taajuusmuuttaja ja moottorilta akustolle päin tasasuuntaus ja muuntaja joten akuston jännite ei sinänsä vaikuta mitenkään varsinaiseen moottoriin.
-J-
Saab 9-5 2.0t pappalineaariwagoni

oju
"Hirsch"
Viestit: 704
Liittynyt: Ma Elo 29, 2005 08:44
Paikkakunta: Turku
Viesti:

Re: Sähköhybridi vanhasta Saabista

Viesti Kirjoittaja oju »

Jussi kirjoitti:
oju kirjoitti:1. Sähkömoottorit takapyöriin taka-akselille, perinteinen tekniikka jää eteen. Tätä käytetään suurissa nelivetokaupunkimaastureissa. Ehkä asiallisin vaihtoehto.
Muuten hyvä, mutta ei taida ihan helpolla onnistua katsastus.
Jos tuon saisi toimimaan hyvin, niin tuskin katsastus pilaisi iloa enää siinä vaiheessa. Epäilen vain että liukkaalla olisi ikävää ladata (jarruttaa) takapyörillä joten se vaatisi jotain ABS-tyyppistä tekniikkaa. Ainakin pyörien kierroslukua tulisi seurata ja lopettaa lataus mikäli takapää hidastuisi huolestuttavasti.

Toisaalta olihan 2CV:n saharamallikin jotenkin synkassa 8O
Jussi kirjoitti:
oju kirjoitti:-Hallintajärjestelmä saattaa monimutkaistua paljon mikäli jarrutusenergiaa halutaan hyödyntää.
Jarrutusenergian hyödyntäminen on koko jutun kulmakiviä.
En kiistä, totean vain että ilmankin päästää siihen että polttomoottori lataisi akkua optimaalisella kierrosalueella ja sähköllä tehtäisiin liikkeellelähdöt. Hyöty ei tietenkään olisi niin suuri mutta jostain pitää aloittaa.

Ja olisihan tuo neliveto kivaa kikkailua, arvo sinänsä :D
Nimenomaan sähkömoottorilla toteutettuna neliveto on halpa eikä aiheuta kulutuslisää normaaliajossa. Toki metsään silläkään ei mennä mutta ei mennä uudella katumaasturillakaan. En siis ajattele mitään aktiivista luistonestoa vaan sitä että takapää avustaisi etenemistä liikkeelle lähdettäessä liukkaalla.
Jussi kirjoitti:
oju kirjoitti:Muistaakseni (Boschin) ehdotus 48-voltin sähköjärjestelmästi autoihin oli ajateltu juuri tällaiseen käyttöön, laturi vetäisi auton liikkeelle ja käynnistäisi sen kuin myös lataisi akut jarrutettaessa.
Menee ehkä saivartelun puolelle, mutta 48V järjestelmäehdotus tulosta SAE:n symposiumeista ja sen tarkoitus on lähinnä helpottaa esim sähköisten ohjaustehostimien yms käyttöä. Virtahan putoaa tuolla neljäsosaan, mutta silti varsinaisessa ajovoimansiirrossa puhutaan vielä liian isoista virroista.
Lukemani taisi olla jokin propagandapläjäys mutta idea oli varmaankin vähän samanlainen kuin FIATin 80-luvun kaupunkiautoissa (esim. Ritmo/Regatassa lisävaruste). Auto sammuu liikennevaloihin (siis tarkoituksella vaikka on FIAT ;-) ) ja käynnistyy kun jalka siirtyy jarrulta. Nyt 48 voltilla auton saisi vielä nytkähtämään hieman eteenpäin kaasulla ennen moottorin käynnistymistä jolloin mitään viiveitä ei olisi takanaolijoiden harmiksi.
Jussi kirjoitti:Tee-se-itse projektissa 48V on hyvä lähtökohta, se kun on vielä huonosähköä, eli saa ranettaa vapaasti :)
Melkeinpä pelkään enemmän suuria virtoja tässä tapauksessa. Yksinhän tällaisesta ei kuitenkaan selviä joten eri asiantuntijoita tarvitaan ratkaisemaan kaikenlaisia rajoituksia.

48-volttia on autossa ihan hyvä ellei pyritä suuriin tehoihin, tässäkin lähinnä sellaiseen joka riittäisi punaisen aallon kulutuslisän kumoamiseen.
Jussi kirjoitti:
oju kirjoitti:-Tuskin niin suurta hyötyä. Ladattaessa polttomoottori jarruttaa turhaan, kiihdytettäessä se on taakkana sähkömoottorille..
Miltä kuulostaisi vapaakytkin?
Hyvältä, toinen vaihtoehto olisi laittaa sähkömoottori kytkimen etupuolelle. Latausjarrutus olisi aktiivinen kytkimen ollessa pohjassa pari sekuntia.
Jussi kirjoitti:
oju kirjoitti:-Kiinnitys. Vauhtipyörän hampaat tuskin kestävät tätä, mikä ratkaisuksi? Laturin paikalle tuon voisi laittaa jolloin se olisi kaikin puolin fiksumpaa.. Remmit pitäisi vaihtaa järeämpiin ja jättää vesipumpun laakerit yhtälöstä pois.
Tuskin uuden vauhtipyörän tekeminen sellaisella hammastuksella joka kestää on kovin suuri asia tämän suuruusluokan projektissa.
Ei, mutta suorahampainen vauhtipyörä avoimessa tilassa ei vältttämättä ole optimaalinen ratkaisu muutenkaan. Toisaalta, eihän sen varassa ollut tarkoitus ajaa kuin hetkittäin.
Jussi kirjoitti:
oju kirjoitti:Esimerkiksi tässä 4,5kW lennokkimootttori (aivan oikein!) 8 mm akselilla:
http://www.torcman.de/ valise TM 685 - Monster
Katsokaa mittoja ja tehoa.
DC-moottorin toiminta on jokseenkin erilaista kuin taajuusmuuttajalla käytetyn oikosulkumoottorin. DC-moottorilla ei pääse täyteen momenttiin nollakierroksilla ja hyötysuhde on erittäin voimakkaasti riippuvainen toimintapisteestä.
Perinteinen halpisratkaisu on harjallinen DC-moottori yksinkertaisella PWM-säätimellä (se Golf). Tässä olisi ainakin harjaton vaihtoehto.

Tällaisen LRK-tyyppisen moottorin etuja on
+Helppo rakentaa omiin tarpeisiin sopiva koko. Käämitys onkin sitten oma lukunsa, varmaan menee useamman kerran uusiksi.
+Suhteellisen hyvä hyötysuhde ja koko hintaisekseen.
+Valtava vääntö jos niin halutaan mootttori toteuttaa. Esimerkiksi tietokoneen korppuaseman hihnapyörästä (olisikos jotain 10 cm halkaisijaltan?) on tehty sähköhelikopterin moottori. Suoravedolla, ilman vaihteistoa! Tämä tarkoittaa että esimerkiksi vauhtipyörän kokoisena tuollaisella saisi jo jotain aikaiseksi, tai ainakin rikki. Eikä se kierrosaluekaan ole mikään ongelma.
+Tämäntapaisia ratkaisuja käytetään vaihteettomissa tee-se-itse tuulivoimaloissa -> lataus olisi suhteellisen helppo toteuttaa jakamalla käämit akkujen kesken siten että kukin saa sopivan latausjännitteen virran muuttaessa suuntaa. Ilman kuormaa moottori pyörii suhteellisen kevyesti.
Jussi kirjoitti: DC-moottorilla 4.5kW nimellisteho on varsin vähän auton liikuttamiseen.
En väittänytkään lopputulosta tehokkaaksi. Tuossa on vain kooltaan erittäin pieni moottori ja se tarkoittaa monia mahdollisuuksia esimerkiksi niiden asentamiseksi vauhtipyörän kehälle tai vaikkapa yksi jokaiseen pyörään.

Yhdellä voisi jo varmaan toteuttaa tuon järjestelmän joka sammuttaisi moottorin pysähdyttäessä ja vetäisi auton eteenpäin ja käyntiin kun painetaan kaasua. Ja tuollaisessa käytössä sen 4,5kW nimellistehon voisi ylittää koska tarve on hetkellistä. Tästä tosin hyötysuhde kärsisi hieman.
Jussi kirjoitti: Lämpö ei ole niinkään suuri ongelma kuin se että koko homman mielekkyys kärsii. 500W häviöteho on varsin pikkuruinen kun puhutaan autoista :)
Ei se olekaan, koska jäähdytysjärjestelmäkin jää paikalleen ja tilaa on. Tilanne on kuitenkin toinen mikäli moottori on kompakti ja sieltä ei saa johdettua lämpöä pois. Kauhuesimerkkinä olisi vakiostartilla ajelu, se ei kauaa sulamatta kestäisi.

Toisaalta, kuten totesit, mielekkyys kärsii jos hyötysuhde on huono.
Jussi kirjoitti:
oju kirjoitti:-Jännitteen tulee olla korkea jotta tehoa saa ulos ilman suuria virtoja. Mielummin 100V ja 10A kuin 10V ja 100A. Lyjyakuilla tätä on ikävä toteuttaa mutta mikäli laitteisto toimiin niin voihan sitä harkita muitakin vaihtoehtoja.
Joka tapauksessa joka tapauksessahan tarvitaan akustolta moottorille päin vaihtosuuntaus ja taajuusmuuttaja ja moottorilta akustolle päin tasasuuntaus ja muuntaja joten akuston jännite ei sinänsä vaikuta mitenkään varsinaiseen moottoriin.
Akkujen käyttöikä kärsii ja kapasiteettia ei saa välttämättä ulos jos otetaa kovia virtoja, mielummin kovempi jännite. Johdotuskaan ei tällöin ole ranteenpaksuista.

Jussi
"Hölösuu"
Viestit: 2663
Liittynyt: Pe Heinä 25, 2003 12:02
Paikkakunta: Tampere

Viesti Kirjoittaja Jussi »

Nopea aivopieru vielä ennen lomalle lähtöä:

Oletkos ajatellut vaihtoehtoa jossa alkuperäisellä moottorilla ja suurimmalla osalla vaihteistoa heitettäisiin vesilintua. Vaihteistoa käytettäisiin ainoastaan alennusvaihteena sähkömoottorille... mahdollisesti pari nopeusaluetta jos sähkömoottorin hyötysuhteen optimointi sen vaatii. Vaihteistoon kytkettäisiin jäykästi n. 30kW sähkömoottori ja sähkön tuotanto hoidettaisiin erillisellä pienen dieselin pyörittämällä generaattorilla ja jarrutusenergiaa talteenottamalla. Akusto tarjoaisi reservin piikkikuormien kompensointiin, elikkäs kiihdytyksiin.

Laskeskelussa pitäisi lähteä liikkeelle suunnitellun käyttötarpeen toimintasyklistä ja tehontarpeista siinä ja toisaalta suunnitellun maksiminopeuden tehontarpeesta matka-ajossa jossa jarrutuksia ei esiinny.

Jos Saabista pitää tehdä hybridi niin 96 tai 95 olisi oivia lähtökohtia, ne lienevät kevyimmät saatavilla olevat aihiot.
-J-
Saab 9-5 2.0t pappalineaariwagoni

oju
"Hirsch"
Viestit: 704
Liittynyt: Ma Elo 29, 2005 08:44
Paikkakunta: Turku
Viesti:

Viesti Kirjoittaja oju »

Jussi kirjoitti: Oletkos ajatellut vaihtoehtoa jossa alkuperäisellä moottorilla ja suurimmalla osalla vaihteistoa heitettäisiin vesilintua. Vaihteistoa käytettäisiin ainoastaan alennusvaihteena sähkömoottorille... mahdollisesti pari nopeusaluetta jos sähkömoottorin hyötysuhteen optimointi sen vaatii. Vaihteistoon kytkettäisiin jäykästi n. 30kW sähkömoottori ja sähkön tuotanto hoidettaisiin erillisellä pienen dieselin pyörittämällä generaattorilla ja jarrutusenergiaa talteenottamalla. Akusto tarjoaisi reservin piikkikuormien kompensointiin, elikkäs kiihdytyksiin.
Olen ajatellut tätäkin, tällöin kävisi ensisijaisesti mielessä ostaa tuollainen käytetty ELCAT ja pistää konttiin pieni dieselgenu. Akkuja olisi vain tarpeellinen määrä, ei alkuperäistä määrää. Kauniimpihan siitä toki tulisi Saabin kuorissa, mitenköhän katsastus suhtautuisi tekniikanvaihtoon?

Off-topic: Muistaakseni Ruotsissa kävi jollain järvellä niin että kun polttomoottoriperämoottorit kiellettiin niin sähköperämoottorit yleistyivät. No, ei kestänyt kauaa kun veneistä repesi löytymään suuria tehoja ja generaattori josta saatiin tarvittava sähkö :D Tämä oli lehdessä selityksenä sille että Espoossa oli myös sähköperämoottorit kiellettyjen listalla.
Jos Saabista pitää tehdä hybridi niin 96 tai 95 olisi oivia lähtökohtia, ne lienevät kevyimmät saatavilla olevat aihiot.
Näinhän se olisi. Ja kun mitoittaa akut pieniksi ei kantavuutta tarvita pikkupakun verran vrt. ELCAT. Suunnittelun päämäärähän olisi erilainen.

Avatar
eegas
"Hirsch"
Viestit: 835
Liittynyt: Pe Heinä 21, 2006 13:10
Paikkakunta: Kauhava / Liperi

Re: Sähköhybridi vanhasta Saabista

Viesti Kirjoittaja eegas »

SAABeilla ajoa vuodesta -72 alkaen
rapakaari(at)gmail piste com, 0viisi04917511
Käyttis: Saab 9-5 2.3TA Aero sedan -07 ja Saab 9-5 2.0t wagon -04
MR-Saab 96L -77, Laikka-avo 99 -76 ja Kawasaki ZZR 1100 -93
Dacia Logan Van 1.5 dCi -12
Jäsen #6056

Vastaa Viestiin