Sähköauton moottori: Toimintaperiaate ja osat

Sähköauton moottori: Toimintaperiaate ja osat

Sähköauton moottori on useista osista koostuva kokonaisuus. Auton sähkömoottorit ovat kehittyneet huimasti viimeisten 15 vuoden aikana ja nykyään yhä useampi kuluttaja valitsee sähköauton perinteisen polttomoottoriauton sijaan hankintatuen ja ekologisten syiden kannustamana.

Tässä artikkelissa kerromme, minkä tyyppisiä auton sähkömoottoreita on olemassa, mikä on auton sähkömoottorin toimintaperiaate, mitkä ovat sähkömoottorin osat ja mitkä ovat tällaisten moottoreiden yleisimmät viat. Vastaamme myös eräisiin usein kysyttyihin kysymyksiin.

Auton sähkömoottorin toimintaperiaate ja tyypit

Vaikka sähköautoista puhutaan tällä hetkellä enemmän kuin koskaan, sähköauto on itse asiassa jo hyvin vanha keksintö. Ensimmäistä sähkömoottoria autoon sovitteli jo 1800-luvun alkupuolella unkarilaiskeksijä Ányos Jedlik, ja 1900-luvun alkuvuosina koettiin ensimmäinen pienimuotoinen sähköautobuumi, kun sekä autonvalmistajat että kuluttajat olivat kiinnostuneita sähköautoilun tarjoamista mahdollisuuksista. Kehitystyö seisahtui kuitenkin useiksi vuosikymmeniksi, kunnes 2000-luvulla alkoi ilmastonmuutoksen ja muiden ympäristötekijöiden siivittämä sähkö- ja hybridiautobuumi, joka jatkuu aina vain kiihtyvällä tahdilla.

Sähköautoja on nykyään olemassa kahta tyyppiä: täyssähköisiä, joissa ei ole lainkaan polttomoottoria sekä hybridejä, joista löytyy sekä sähkö- että polttomoottori. Tässä artikkelissa käsittelemme täyssähköisiä autoja.

Sähköautoissa voidaan käyttää joko tasa- tai vaihtovirtamoottoreita. Nykyään käytössä ovat useimmiten vaihtovirtamoottorit, joiden säätötekniikka on edistyneempi, joilla on suuri vääntömomentti, jotka kaipaavat vähemmän huoltamista ja jotka eivät tarvitse erillistä vaihteistoa. Ladattaessa sähköauton akkuun syötetään tasavirtaa (DC), jonka taajuusmuuttaja muuntaa vaihtovirraksi (AC). Vaihtovirralla tarkoitetaan sähkövirtaa, jonka suunta ei muutu vaan joka kulkee virtapiirissä samansuuntaisesti, vaihtovirralla taas tarkoitetaan sähkövirtaa jonka suunta vaihtelee.

Moottori voi olla induktio- tai kestomagneettimoottori, ja sen toiminta perustuu magnetismiin: moottorin paikallaan pysyvään osaan eli staattoriin luodaan magneettikenttä, joka saa pyörivän osan eli roottorin liikkumaan.

 Tarkalleen ottaen induktio- eli oikosulkumoottorin prosessi on seuraavanlainen. 
  1. Auton akku ladataan. Akun voi ladata latauspisteellä tai sopivasta kodin pistorasiasta.
    Tarkalleen ottaen induktio- eli oikosulkumoottorin prosessi on seuraavanlainen
  2. Kuljettaja käynnistää auton ja painaa kaasua. Akun sähkövirta syötetään staattorille, jonka käämit on järjestetty sen ytimen vastakkaisille puolille ja jotka toimivat magneetteina.
  3. Staattorin käämit muodostavat pyörivän magneettikentän, joka vetää oikosuljetun häkkikäämin eli roottorin ulkopuolella olevia tankoja perässään. Tämä pyörivä roottori luo mekaanista energiaa, joka saa pyörät pyörimään.
  4. Kun kuljettaja nostaa jalkansa kaasupolkimelta, magneettikentän pyöriminen seisahtuu ja roottori alkaa pyöriä nopeammin, sillä staattorin käämien muodostama magneettikenttä ei enää vedä sitä.

Toisin kuin polttomoottorilla varustetuissa autoissa, sähköautoissa ei ole akkulaturia. Sen sijaan sähköauton moottori hoitaa myös akun latauksen yllä kuvaillun prosessin 4. vaiheessa. Sähköautoissa ei myöskään yleensä tarvita vaihteistoa. Lisäksi sähkömoottorin vääntömomentti eroaa polttomoottoreista siten, että sähkömoottorin vääntömomentti on vakio, kun moottorin kierrosnopeudet ovat pienet. Kun kierrosnopeudet taas kasvavat, sähkömoottorissa ilmenevät magneettikentän häviöt heikentävät vääntömomenttia.

Auton sähkömoottorin osat

Auton sähkömoottori voi vioittua monin tavoin.

 Alla kerromme, mitkä ovat tällaisten moottorien yleisimpiä vikoja ja niiden oireita. 
  • ! Akun ehtyminen. Akun tyhjentyminen on tärkein mahdollinen riskitekijä. Parhaillakin sähköautoilla toimintamatka on pääsääntöisesti alle 600 km, joillain autoilla paljon lyhyempi. Kun akku on tyhjentynyt, auto ei enää käynnisty.
    Akun ehtyminen
  • ! Akun vika tai latausongelma. Kulunut akku voi tyhjentyä nopeasti tai se ei enää lataudu täyteen. Akku voi myös latautua hitaasti. Aina vika ei ole akussa vaan syypää voi olla myös viallinen latauskaapeli. Ikävä kyllä sähköauton akun vaihto on suuri operaatio verrattuna polttomoottorilla varustetun auton akun vaihtoon.
  • ! Liittimien tai johtojen vauriot. Nämä ovat mahdollisia, joskin melko harvinaisia.
  • ! Sulakkeiden palaminen. Tämä ongelma on tuttu myös polttomoottorilla varustetuista autoista. Sulakkeiden vaihtaminen on onneksi yksinkertaista.
  • ! Käynnistysmoottorin tai -solenoidin häiriö. Jos näissä esiintyy vikoja, moottori ei käynnisty. Saatat kuulla nakuttavaa ääntä.
  • ! Liian alhainen nestetaso. Myös auton sähkömoottori kaipaa jäähdytysnestettä ja lisäksi sähköauton jarrut tarvitsevat jarrunestettä.

Sähköauton moottorin etuihin polttomoottoriautoihin verrattuna kuuluu varsinkin se, että sähköauton moottorissa ei ole vastaavia liikkuvia osia kuin polttomoottoriautossa. Niissä ei myöskään tarvitse huolehtia polttoainejärjestelmästä tai moottori- tai vaihteistoöljyistä. Kun sähköautossa on vikaa, syypää löytyykin useammin renkaista, jarruista tai akusta.

 Usein kysyttyä sähköauton moottoreista 

Vastaamme nyt eräisiin usein kysyttyihin kysymyksiin sähköautoihin ja niiden moottoreihin liittyen.

⚠ Miten sähköauton akun lataus tapahtuu?

Sähköauto ladataan yhdistämällä latauskaapeli sähköauton pistokkeeseen ja toinen pää latauspisteen pistorasiaan. Latauspisteitä voidaan asentaa vaikkapa autotallin seinään ja niitä löytyy myös huoltoasemilta, kaduilta ja kauppakeskuksista. On suositeltavaa ladata sähköauto aina soveltuvasta latauspisteestä. Myös tavallinen kotitalouden pistorasia kuitenkin kelpaa, mikäli pistorasia on kunnossa. Tällöin lataustehoa tulee kuitenkin laskea ylikuumenemisen ehkäisemiseksi.

⚠ Miten sähköauto toimii?

Lue tarkka selostus artikkelistamme Miten sähköauto toimii.

⚠ Mitä sähköauton toimintamatkalla tarkoitetaan?

Merkittävä ero sähköauton ja polttomoottoriauton välillä on toimintamatka (joskus myös ”toimintasäde”): etenkin täyssähköautoissa se jää huomattavasti lyhyemmäksi kuin polttomoottoriautoissa, minkä vuoksi autoa on ladattava pidemmällä matkalla. Toimintamatkan pituuteen vaikuttavat muun muassa auton paino ja koko, akun koko, sähkömoottorin kehittyneisyys, toimintaolosuhteet ja muut tekijät.

⚠ Missä sähköautossa on paras moottori?

Parhaisiin sähköautoihin voit tutustua AUTODOCin artikkelissa Parhaat sähköautot.

⚠ Mikä on sähköauton moottorin hyötysuhde?

Sähköauton moottorin hyötysuhde voi yltää jopa 90 %:iin. Hyötysuhde on siis huomattavasti korkeampi kuin bensiini- tai dieselkäyttöisellä polttomoottorilla.

⚠ Kuinka ekologinen sähköauton moottori on?

Sähköauton moottorin ympäristöystävällisyyden määrittely ei ole täysin suoraviivaista. Polttomoottoriautojen puolustajat viittaavat yleensä akkuvalmistuksesta ja akkuun tarvittavien materiaalien louhinnasta aiheutuvat ympäristöongelmat, mutta tämä ei ole koko totuus. Ympäristöystävällisyyteen vaikuttaa myös käytetyn sähkön tuotantomuoto. Sähköautojen ekologisuutta arvioidaan yleensä elinkaaripäästöjen kautta, ja erään tutkimuksen mukaan tavallinen pieni sähköauto tuottaa elinkaarensa aikana 27 % vähemmän päästöjä kuin vastaavassa käytössä oleva uusi polttomoottoriauto.

⚠ Miten kylmä sää vaikuttaa sähköauton moottorin toimintaan?

Moni epäröi sähköauton hankkimista Suomen kylmän ilmaston vuoksi. Sähköauto toimii kuitenkin kylmälläkin ilmalla, joskin sen toimintamatka lyhenee ja matkustamoon tarvitaan erillinen lämmitin, sillä auton sähkömoottori ei tuota matkustamoa lämmittävää hukkalämpöä. Sähköautoa kannattaa kuitenkin säilyttää lämmitetyissä sisätiloissa talvisaikaan – näin varjelet akkua tyhjentymiseltä.

Yhteenveto

  • i Sähkömoottorin toimintaperiaate perustuu akusta saatavaan virtaan, joka staattorin muodostaman magneettikentän avulla pyörittää roottoria saaden auton näin liikkumaan. Akku, staattori ja roottori ovatkin sähköauton kaikista tärkeimmät osat.
  • i Auton sähkömoottorin yleisimmät ongelmat liittyvät akkuun tai sulakkeisiin. Mekaanisista liikkuvista osista, polttoainejärjestelmästä tai moottori- tai vaihteistoöljystä johtuvia ongelmia ei ole, toisin kuin polttomoottoriautoissa.
  • i AUTODOC-verkkokaupasta löydät nyt osia myös sähköautoihin. Etsi osan nimellä, OEM-numerolla tai automerkin ja -mallin mukaan ja osta tarvitsemasi osa edullisesti jo tänään!
    Profiilisi on sinun henkilökohtainen assistenttisi

    Se voi seurata kuluja, pitää lokia ja vaihtoaikataulua sekä tallentaa korjausoppaita, muistiinpanoja ja asiakirjoja