Sähköhybridien energiatehokkuus ja sovelluskohteet raskaissa kuorma-autoissa

Abstract

Sähköhybridivoimansiirron käyttö henkilöautoissa on yleistynyt parin viimeisen vuosikymmenen aikana paljon, ja ne ovat kehittyneet valtavasti henkilöautosovelluksissa. Raskaan liikenteen ajoneuvoissa kuten kuorma-autoissa sähköhybridit kuitenkin loistavat vielä poissaolollaan, vaikka niiden käytöllä voisi ajatella olevan saavutettavissa samoja etuja kuin henkilöautokäytössäkin. Tämän työn tarkoituksena oli selvittää kuinka energiatehokkaita sähköhybridivoimalinjat ovat verrattuna mekaaniseen voimansiirtoon sekä selvittää mihin raskaan liikenteen sovelluskohteisiin mitäkin hybridivoimalinjoja voitaisiin soveltaa. Työssä esitellään kahden yleisimmän sähköhybridivoimansiirtoratkaisun sekä perinteisen mekaanisen voimansiirron toimintaperiaatteet. Jokaisen voimansiirtoratkaisun energiatehokkuutta arvioitiin komponenttitasolla sekä muodostettiin arviot jokaisen ratkaisun kokonaisenergiatehokkuudelle. Lopuksi kaikkia kolmea voimansiirtoa vertailtiin keskenään ja arvioitiin, mihin raskaan liikenteen ajoneuvoihin mikäkin voimansiirto soveltuisi ja mitä hyötyjä ja haittoja eri ratkaisuista voisi olla kyseisissä sovelluskohteissa. Tulosten perusteella rinnakkaishybridi tarjoaa monipuolisemmat hyödyntämismahdollisuudet tarkastelluista ratkaisuista, mutta sarjahybridillä voi myös olla käyttöä tietynlaisissa sovelluksissa. Molemmat kuitenkin tarjoaisivat oikein hyödynnettyinä merkittäviä säästöjä energian ja polttoaineen kulutuksessa verrattuna mekaaniseen voimansiirtoon. Ympäristö- ja energiakriisin ollessa huipussaan ja polttoaineen hintojen ollessa nousussa, tällaisten säästöjen voisi ajatella olevan erittäin tervetulleita kuorma-autoliikennöitsijöille. Työ toteutettiin kirjallisuuskatsauksena, jossa pääasiallisina lähteinä toimivat tieteelliset artikkelit sekä raportoidut tutkimukset, joita etsittiin tietokannoista kuten Andor, ScienceDirect, IEEE Xplore sekä lisäksi internetistä Google Scholarin avulla. Lähteinä toimii myös joitain ajoneuvo- tai komponenttivalmistajien internet-julkaisuja sekä Traficomin julkaisemia tietokantoja. Pääosa lähdemateriaalista on englanniksi sen laajemman saatavuuden vuoksi verrattuna suomenkielisiin lähteisiin aiheesta. Tärkeimpiä hakusanoja lähteiden haussa olivat ”truck”, ”hybrid powertrain”, ”diesel engine” ja ”efficiency”.