Experimental Study on Applicability of Certain Batteries to Elcat Electric Vehicle

Abstract

Sähköautojen suosiota rajoittavat tällä hetkellä lähinnä korkeat käyttökustannukset. Laajamittainen yleistyminen edellyttäisi käyttökustannusten laskemista vertailukelpoiselle tasolle polttomoottorikäyttöisten autojen kanssa. Käytössä olevien akkujen lyhyen käyttöiän vuoksi akkukustannukset muodostavat suurimman osan käyttökustannuksista.

Valmistajien ilmoittaman käyttöiän perusteella tehdyn perusteellisen kustannusvertailun jälkeen useita potentiaalisia akkuja hankittiin testiohjelmaa varten, jonka tarkoituksena oli arvioida akkujen suorituskykyä sekä niiden soveltuvuutta sähköautokäyttöön. Testeihin valittiin kahdeksan erilaista lyijyakkua, yksi NiCd-akku ja yksi NiZn-akku. Suorituskykymittausten ohella tutkittiin sähköajoneuvon akustoissa esiintyviä ongelmia ja selvitettiin auton akkujenhallintajärjestelmässä mahdollisesti tarvittavia muutoksia.

Testiohjelmassa oli kaksi erillistä osaa: yksittäisten akkujen ominaisuuksien määrittäminen akkutestilaitteiston avulla sekä suorituskykymittaukset akustona ELCAT Cityvan -sähköautossa. Yksittäisten akkujen tunnusluvut, kuten ominaisenergia, ominaisteho, jänniteprofiili purkutestissä, lämpötilakerroin sekä soveltuvuus pikavaraukseen, määritettiin käyttämällä USABC:n testistandardin mukaisia testejä sekä muita menetelmiä. Akuston suorituskykyyn sähköautossa vaikuttavat kuitenkin myös muut tekijät, kuten akkujen laatu ja soveltuvuus akkujenhallintajärjestelmään. Tämän vuoksi akustojen ominaisuuksia tutkittiin dynamometrillä kaupunkiajoa simuloivan Basic Urban -syklin sekä tehotestin avulla.

Arviointikriteerit sekä niiden merkitys teknisiä ja myös taloudellisia näkökohtia tarkasteltaessa riippuvat käyttösovelluksen asettamista vaatimuksista. Sähkökemialliseen teoriaan perustuen kehitettiin akkujen suorituskyvyn vertailemiseksi testimenetelmiä, jotka vastaavat akuille Cityvan-autoissa asetettavia vaatimuksia. Työssä selvitetään perusteellisesti todellisen sähkökemiallisen kennon reaktiot ja ominaisuudet.

Saatujen tulosten perusteella neljä akkua valittiin jatkotutkimuksiin. Koska käyttökustannusten kannalta ratkaisevan tärkeää tekijää, akun käyttöikää, ei voitu mitata projektin aikataulun puitteissa, näiden akkujen seurantaa jatketaan käytännön ajossa. Seuranta toteutetaan GSM-puhelinverkon kautta tarkoitusta varten kehitettävällä kaukoseurantajärjestelmällä.

Potentiaaliset uudet akkutekniikat ovat ajoneuvokokoluokassa vielä prototyyppivaiheessa. Lyijyakku on toistaiseksi taloudellisin vaihtoehto, kunnes seuraavan sukupolven akkuja on kaupallisesti saatavilla. Tällä hetkellä lupaavimpia ovat NiMH-akut sekä Li-pohjaiset akut.