ERA esiteltiin teknologiamessuilla Helsingissä lokakuussa. Auton takana Hannu Saren (TkT, LUT, taajuusmuuttajien toimittaja) (vas,), Ralf Kelleners ja Juha Pyrhönen.
Metropolia ammattikorkeakoulun ERA (Electric RaceAbout) sähköurheiluauto saavutti sähköautojen rataennätyksen kuuluisalla ja vaativalla Nürburgringin Nordschleife-moottoriradalla. Auton ratissa istui saksalainen kilpa-ajaja Ralf Kelleners. Hän ajoi 20,8 kilometriä pitkän radan ajassa 8,42,72. Kyseessä on virallinen sähköautojen rataennätys. ERA:n moottorien sähkömagneettisen suunnittelun toteuttivat pääasiassa Lappeenrannan teknillisen yliopiston LUT Energian professori Juha Pyrhönen ja akatemiatutkija Janne Nerg.
ERA on sähköllä käyvä kaksipaikkainen, hiilikuitukorinen urheiluauto. Auto kiihtyy nollasta sataan alle viidessä sekunnissa. Autossa on neljä moottoria; yksi jokaista pyörää varten, ja ne edustavat poikkeuksellista suoravetotekniikkaa. - Sähköauton moottorit eivät sähkökoneena ole ihmeellisiä. Poikkeuksellisia niistä tekee se, että moottorit piti soveltaa juuri kyseiseen tarkoitukseen. Sellaisia moottoreita ei kaupasta saa, toteaa Pyrhönen.
Metropolian projektipäällikkö Sami Ruotsalaisella oli tiukat vaatimukset siitä, minkälaisia koneiden pitää olla kooltaan ja ennen kaikkea massaltaan. Pienellä massalla piti saada mahdollisimman paljon vääntömomenttia.
- Pohdimme asiaa aikamme ja päätimme rakentaa reluktanssivääntömomenttiavusteisen kestomagneettitahtikoneen, naurahtaa Pyrhönen. Suomeksi sanottuna se tarkoittaa, että moottori pystyy tuottamaan paljon vääntöä pienillä nopeuksilla, mutta sillä pystytään ajamaan myös suurilla nopeuksilla. Kyseessä oli paras mahdollinen kompromissi.
Pikkupoikuus tallella
Pyrhönen ja Nerg lähtivät suunnittelutyöhön mukaan lyhyen harkinnan jälkeen, koska molemmissa on tallella aimo annos pikkupoikuutta.
- Pikkupoikia kiinnostaa enemmän moottorin suunnittelu urheiluautoon kuin golfkärryyn, kuvailee Pyrhönen. Hän ja Nerg tekivät moottorit hyvin pienellä budjetilla, käytännössä pelkästä innostuksesta asiaan.
Urheiluauton moottorin suunnittelussa saatua oppia on sittemmin hyödynnetty myös muissa LUT Energian hankkeissa.
- Pääasiallinen kokemuksemme meillä liittyy teollisuussähkökoneisiin, mutta nyt opimme ymmärtämään myös ajomoottoreita. Niitä käytetään aivan eri tavalla kuin teollisuuden moottoreita.
Teollisuudessa sähkömoottorit mitoitetaan jatkuvalle, tietylle kuormalle.
- Jos teollisuusmoottorin teho on esimerkiksi 110 kW, voidaan moottoria ajaa kyseisellä teholla vaikka maailman tappiin. Auton moottori ei toimi samoin. Nürburgringin testiajossa moottorit toimivat vakiopisteessä vain pääsuoran ajan, selvittää Pyrhönen.
Hän korostaa, että sähköurheiluauto ja sen nopeusennätys ovat erikoisjuttu. Nopeuksilla, joita Nürburgringissä ajettiin, sähköauton akku tyhjenee 11 minuutissa. Normaaliajossa pystytään ajamaan satasen vauhdilla 200 – 300 kilometriä.
Urheiluautossa on moottori jokaiselle pyörälle erikseen, tavallisessa autossa on yksi moottori ja mekaaninen voimansiirto.
- Neljän moottorin avulla vältetään painava mekaaninen voimansiirto. Tavalliseen henkilöautoon ei ole varaa laittaa kuin yksi moottori. Sillä ajetaan tasaista normaalia ajelua kaupungissa, eikä se tarvitse kuin kaksipyörävedon, Pyrhönen selvittää ja paljastaa, ettei ole osunut tilaisuuteen astua ERAn rattiin, vaikka intoa ehkä olisi.
Moottori ilman autoa on seksitön
LUT Energialla voidaan rakentaa auton moottori, mutta ei urheiluautoa.
- Moottori yksinään ilman autoa ei ole seksikäs juttu, Pyrhönen huokaa ja jatkaa, ettei pelkästä auton rakentamisesta synny tiedettä. Yliopistossa jokaisen hankkeen täytyy tuottaa tieteellinen tulos, niin tämänkin. Kilpa-auton moottorin suunnittelemisesta, mittaamisesta ja optimoinnista saatiin tieteellisiä tuloksia ja mittausdataa, eli tiedejulkaisumateriaalia syntyi roppakaupalla.
Pyrhösestä moottoreiden rakentaminen on hauskaa, vaikka niistä ei saadakaan seksikkään näköisiä purkkeja, kuten urheiluautosta. Koko yliopistolla kyllä riittäisi tietämystä kokonaisen autonkin mallittamiseen ja miksei valmistamiseenkin.
- Professori Aki Mikkolan ryhmä voisi tehdä virtuaalimallin autosta, ja siihen voitaisiin yhdistää sähköiset funktiot ja niiden vuorovaikutukset. LUT Metallin Juha Varis ryhmänsä kanssa voisi pohtia auton valmistettavuutta, Pyrhönen miettii mutta tömähtää takaisin maan pinnalle.
- Nyt tutkimme muun muassa sähköverkossa tapahtuvaa tasajännitejakelua.
Metropolia on luvannut tuoda ERA-urheiluauton Lappeenrantaan 4.11. yliopiston Tieteiden iltaan. Ehkäpä Pyrhösen haave viimein toteutuu, ja hän pääsee kruisailemaan autolla pitkin kampusta.
Teksti: Anna-Liisa Pirhonen
Kuva: Markku Lempinen, Metropolia