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 23.4.2024 Uutinen Nuoret hirvieläimet etsivät nyt elinpaikkojaan – ja voivat poukkoilla liikenteessä 23.4.2024 Ajoneuvot 350 000 uutta kotia vuodessa – tätä kaikkea sopii odottaa bestseller BMW X3:n pian koittavalta uudistukselta 21.4.2024 Ajoneuvot Ford Mustang 60th Anniversary Package kunnioittaa alkuperäistä ja ainoaa muskeliautoa 19.4.2024 Ajoneuvot Suomen presidentin käyttöön ensimmäistä kertaa koskaan Audi – mutta onko 1,1 miljoonan euron A8 L Security suhteessa edes kallis? Meillä on keinoja selvittää 19.4.2024 Ajoneuvot 24 senttimetriä ja yksi kokonainen istuinrivi lisää: uuden C3 Aircrossin myötä Citroën C3:n käsite venyy ja paukkuu 17.4.2024 Liikenne Veroaikeet: Autoilulle keppiä ja porkkanaa 17.4.2024 Ajoneuvot Uudistunut Nissan Qashqai leikittelee muun muassa valoilla, väreillä ja isompien autojen herkuilla 16.4.2024 Ajoneuvot Tesla Model Y sai myös Suomessa houkuttelevan uuden version – Long Range RWD nostaa toimintamatkaa mutta laskee hintaa 16.4.2024 Uutinen Dacia Duster alkaen 24399 euroa – eikä muitakaan hintoja tarvitse muistaa kuin kaksi Jaa artikkeli: Facebook Jaa facebookissa X Jaa X:ssä LinkedIn Jaa LinkedInissä Luetuimmat Vuorokausi Viikko Kuukausi 23.4.2024 Käyttötesti käytetyllä Käyttötesti käytetyllä: Mercedes-Benz S124 tyylikkäämmäksi tummennuskalvojen poistolla 23.4.2024 Ajoneuvot 350 000 uutta kotia vuodessa - tätä kaikkea sopii odottaa bestseller BMW X3:n pian koittavalta uudistukselta 22.4.2024 Moottoripyörät Tiesitkö, että amerikkalaiset Indian-moottoripyörät suunnitellaan Ruotsissa? 22.4.2024 Käytetyt erikoisuudet Käytetyt erikoisuudet: Simca Chambord V8 - ”kaunis mutta voimaton” 23.4.2024 Koeajo Maistiainen: täyssähköinen Porsche Macan alle 85 000 eurolla 17.4.2024 Nimi muutettu Nimi muutettu: tältä olisi näyttänyt ainutlaatuinen Porschen versio Lada 2103:sta, jota VAZ ei lopulta hyväksynyt 16.4.2024 Käyttötesti käytetyllä Käyttötesti käytetyllä: ”onko teillä edes oikeita työkaluja autoonne?” 22.4.2024 Käytetyt erikoisuudet Käytetyt erikoisuudet: Simca Chambord V8 - ”kaunis mutta voimaton” 17.4.2024 Ajoneuvot Uudistunut Nissan Qashqai leikittelee muun muassa valoilla, väreillä ja isompien autojen herkuilla 19.4.2024 Ajoneuvot Suomen presidentin käyttöön ensimmäistä kertaa koskaan Audi - mutta onko 1,1 miljoonan euron A8 L Security suhteessa edes kallis? Meillä on keinoja selvittää 24.3.2024 Ajoneuvot Et ollutkaan ainoa, joka ei ymmärtänyt Audin numeropohjaista mallimerkintäpolitiikkaa - siksi se siirtyy historiaan 1.4.2024 Nimi muutettu Nimi muutettu: Toyota Yariksen avolavaversio ei ole ollenkaan hassumpi 14.4.2024 Koeajo Maistiainen: Dacia Duster on nyt kokonaan uusi ja osoittaa tietä koko merkille 17.4.2024 Nimi muutettu Nimi muutettu: tältä olisi näyttänyt ainutlaatuinen Porschen versio Lada 2103:sta, jota VAZ ei lopulta hyväksynyt 9.4.2024 Autoilu Auton kilometrimittaria rukattu – mistä huijaus paljastuu?