Tampereen ammattikorkeakoulu TAMK on toiminut toteuttavana osapuolena projektissa, jossa aura-autona toimiva dieselkuorma-auto muutetaan sähköllä kulkevaksi. Ajon ja aurauskäytön aikana auto tulee keräämään dataa, jota voidaan jatkossa hyödyntää vastaavia muunnostöitä suunniteltaessa.
Vuonna 2020 alkanut projekti, jossa Helsingin Staran omistama aura-auto muutetaan sähköllä kulkevaksi, on päässyt loppusuoralle.
Sähköistä ajomoottoria on koekäytetty, vaikkakaan ei täysillä kierroksilla, ja ensimmäinen koeajo pyritään suorittamaan lähiviikkoina.
Projektityöntekijä, insinööri Tuomo Leppäkoski on toteuttanut käytännössä auton sähköisen voimalinjan rakentamisen.
– Työ alkaa olla hyvällä mallilla, mutta tehtävää riittää edelleen. Ajankohtainen homma on esimerkiksi paineilmakompressorin sähkömoottorin ja moottorinohjainyksikön toiminnan yhteensovittaminen, Leppäkoski kertoo.
Hankkeessa useita osapuolia
Hankekokonaisuudesta ja sen ohjauksesta on vastannut Helsingin kaupungin innovaatioyhtiö Forum Virium.
– Projektin taustalla vaikuttaa EU:n tasoinen direktiivi, joka vaatii julkista sektoria hankkimaan puhtaalla energialla kulkevia ajoneuvoja, Leppäkoski kertoo.
Kun kuorma-auto saapui TAMKin tiloihin keväällä 2020, Helsingin Stara oli jo poistanut dieselmoottoriin liittyvän tekniikan sekä polttoainetankit.
TAMKin osaamista tarvittiin hankkeen käytännön toteutukseen.
– Valtion teknillinen tutkimuskeskus VTT oli tehnyt Staralta saadun datan pohjalta mallinnuksen, jonka avulla määriteltiin moottorin ja akuston mitoitus. Suunnittelutyö oli siis jo pitkällä siinä vaiheessa, kun auto tuli meille.
Parametrit kuntoon
Leppäkosken mukaan projektin käytännön toteutukseen on vaikuttanut globaali komponenttipula. Suurin haaste on ehdottomasti ollut muunnostöiden vaatima tietotekniikka. Parametrit on pitänyt saada täsmäämään ja auton sähköiset järjestelmät toimimaan oikein keskenään.
– Kun toimivat ratkaisut on löydetty tietotekniikan puolella, tuloksia voidaan kopioida ja hyödyntää myöhemmin vastaavanlaisissa muutostöissä.
Rungon 3 D-mallinnusta tarvittiin siinä vaiheessa, kun alettiin hankkia fyysisiä osia ja tehdä mekaanisia muutostöitä.
– Kaikki uudet järjestelmät oli sovitettava valmiiseen autonrunkoon, eikä tietenkään voitu käyttää esimerkiksi minkä tahansa mallista akkua tai sähkömoottoria.
– Useille osille on jouduttu tekemään uusia kiinnikkeitä. Esimerkiksi sähkömoottorille on tehty kokonaan uudet sivulaipat runkoon pulttaamista varten, Leppäkoski kertoo.
Vaihdelaatikko säilytettiin
Auton painopiste on pyritty saamaan normaaliksi, eli mahdollisimman eteen, jotta ajo-ominaisuudet eivät muuttuisi liikaa. Aura asennetaan pelkästään eteen, ei keskelle, mikä osaltaan helpottaa sopivan painopisteen löytymistä.
Auton kokonaispaino nousee muutoksessa noin tuhat kiloa. Akusto sisältää 216 kennoa ja painaa noin 1200 kg.
Ilman vaihdelaatikkoa auto painaisi saman verran kuin alkuperäinen. Raskaasta työkoneesta vaihdelaatikkoa ei kuitenkaan voi noin vain jättää pois. Tarvittavien välitysten saamiseksi autoon onkin jätetty alkuperäinen vaihdelaatikko.
– Henkilöautoissa ja jakeluautoissakin sähkömoottoria voisi käyttää ilman vaihdelaatikkoa, mutta jos esimerkiksi meidän aura-autosta otettaisiin vaihdelaatikko pois, niin tarvittavan tehon saamiseksi moottorin pitäisi olla niin iso, ettei se enää mahtuisi runkoon.
Alkuperäisessä dieselmoottorissa teho on ollut 240 kW. Sähkömoottorista tehoa saadaan 218 kW.
– Aivan samaan huipputehoon kuin dieselmoottorilla ei siis päästä, mutta sähkömoottorin hyötysuhde on parempi. Eräs tärkeimmistä muutostyön tavoitteista onkin, että ajosta selvitään pienemmällä energialla, Leppäkoski sanoo.
Leppäkosken mukaan on mielenkiintoista seurata, miten auton sähköinen voimalinja tulee toimimaan auraustehtävissä. Ajon aikana pilveen kerättävä data tulee antamaan tähän vastauksia.
– Dieselin kulutus nousee kymmeniä prosentteja aurauksen alkaessa ja jää nähtäväksi miten sähköinen voimalinja reagoi vastukseen.
Vaativa muutoskatsastus
Ennen käyttöönottoa ajoneuvolle vaaditaan vielä muutoskatsastus, mikä tulee olemaan haasteellista, sillä Suomessa ei ole vielä koskaan tehty muutoskatsastusta vastaavalle hyötyajoneuvolle.
– Muutoskatsastusta varten pitää ottaa huomioon monia säädöksiä ja määräyksiä.
Lähtökohtaisesti laitteet ovat hyvin häiriösuojattuja ja niillä on tarvittava roisketiiviys. Erityistä huomiota on kiinnitetty johtoon, joka yhdistää moottorinohjainyksiköt keskenään.
– Tämä johto on erittäin herkkä muiden johtojen synnyttämälle elektromagneettiselle säteilylle. Jos häiriösäteilyä syntyy, niin se pyritään johtamaan auton runkoon, jotta se ei vaikuta johtoihin, Leppäkoski selventää.
Muutoskatsastuksessa huomiota kiinnitetään varmasti akuston kiinnikkeisiin. Sähkövoimapuolelta tarkistetaan laitteiden yhteensopivuus. Ennen varsinaista katsastusta konttorille toimitetaan todennäköisesti nippu asiantuntijalausuntoja ja dokumentteja.
– Katsastuksen suorittajalle tultaneen lähettämään etukäteen iso pinkka papereita tarkistettavaksi. Epäilen, että monella katsastajilla saattaa olla kynnys lähteä katsastamaan, koska katsastus tulee vaatimaan erityisosaamista, Leppäkoski sanoo.
Teksti ja kuva: Arto Kotilainen