Vertailussa VW-konsernin pistokehybridit

16.12.2013 | Alexander Bloch / AMS
Vertailussa VW-konsernin pistokehybridit

VW-konserni oli Audi Duolla 90-luvun lopussa jo kertaalleen aivan hybridimallien kehityksen eturintamassa. Nyt asioiden pitäisi kääntyä taas samaan suuntaan, kun konsernin kolme merkkiä panostavat pistokehybrideihin. Esittelemme Audi A3 E-Tronin, Porsche Panamera e-Hybridin sekä VW Golfin pistokehybridimallin ja XL1:n tekniikkaa.

Polttokenno, range extender, akku-, ilma- ja pistokehybridi, asynkroni- ja synkronimoottori – ei voida ainakaan väittää, että julkisuudessa ei käytäisi tarpeeksi monipuolista keskustelua tulevaisuuden voimanlähteistä. Meitä odottaa lähivuosina niin monimutkainen ja monimuotoinen vaihtoehtojen kirjo, että sellaista ei ole aiemmin nähty auton historiassa. Tämän vuoksi olisi houkuttelevaa keskittyä vain yksinkertaisiin päätöksiin, kuten siihen, onko tulevaisuuden autossa sähkö- vai polttomoottori. Akku tulee olemaan kuitenkin vielä pitkään liian painava ja kallis pitkien toimintamatkojen kannalta.

Tästä syystä olisi kohtalokasta, jos asioiden liiallisen mustavalkoisuuden vuoksi yksi olennainen seikka jäisi taka-alalle. Sähkö- ja polttomoottori eivät nimittäin ole toistensa vihollisia, vaan erinomaisia voimanlähdekumppaneita, jotka yltävät huippusuorituksiin nimenomaan yhdessä. Seinästä ladattava pistokehybridi yhdistää ne molemmat tällä hetkellä ihanteelliseksi yleispäteväksi voimanlähteeksi. Ja kun jotkut jaksavat edelleen syyttää Saksan autoteollisuutta hybridien unohtamisesta, VW-konserni teki vuoden 2013 IAA:ta varten ainoan oikean ratkaisun ja kuittasi kritiikin ainutlaatuisen laajalla pistokehybridien rintamalla.

Ihanteellinen yleispätevä voimanlähde

Pistokehybridin idea on täysin looginen. Sähkömoottori rakastaa paikaltaan lähtöä, koska se tarjoaa heti täyden väännön. Sähkömoottorissa on myös äärimmäisen hyvä hyötysuhde, ja se toimii lähestulkoon äänettömästi. Tämä tekee sähkömoottorista optimaalisen kaupunkialueiden lisäksi lyhyiden matkojen epätasaiseen ajamiseen. Saksassa selvästi suurin osa ajomatkoista on alle 40 kilometrin pituisia. Jos pistokehybridin akkujen energia riittää tuolle matkalle, kuskin tarvitsee useimmissa tapauksissa vain ladata akut kotipistorasiastaan. Jos työpaikan pysäköintialueellakin on latauspiste, yhden päivän toimintasäde jopa kaksinkertaistuu käytännössä.

Polttomoottori rakastaa puolestaan lentävää lähtöä. Se on parhaimmillaan, kun kone on päässyt jo vauhtiin alakierrosten vääntö- ja hyötysuhdekuopan ylitse. Polttomoottori on parhaimmillaan pitkillä matkoilla kovemmillakin nopeuksilla tapahtuvassa lipumisessa tasaisena pysyvillä kierroksilla. Siihen voi tankata muutaman minuutin aikana energiaa sadoille kilometreille. Tämä on niin nopea suoritus, että mikään sähköauto ei tule todennäköisesti koskaan yltämään samaan yhdellä latauskerralla. Polttomoottori ei kuitenkaan pysty tallentamaan rullaus- tai hidastuvuusenergiaa, jolloin sähkömoottorin täytyy tulla taas hätiin. Pelkästään sen kyky tallentaa generaattorina jarrutusenergiaa tekee sähkömoottorista oikeastaan jokaisen tulevaisuuden voimanlähdevaihtoehdon välttämättömän kumppanin. Se tasoittaa myös vaihtokohtia ja turboviivettä sekä tasoittaa etenemistä salamannopeilla voimanpurkauksillaan.

Täynnä säästötekniikkaa oleva VW XL1 näyttää, kuinka matalalle tällä tavalla optimoitu energiankulutus voi laskea. Auto kuluttaa kaksisylinterisellä poltto- ja 20 kW:n tehoisella sähkömoottorillaan NEFZ-normin mukaan ainoastaan 0,89 litraa dieseliä 100 kilometrillä. Tässä täytyy tosin huomioida, että ECE-normi R101:n mukaan pelkkä polttoaineenkulutus pienenee laskennallisesti auton sähköisestä toimintamatkasta riippuvan kaavan mukaan. Tämä kaava pohjautuu keskiarvokuskin suorittamiin ajoihin, joissa lyhyiden matkojen osuus on suuri. 25 kilometrin sähköinen toimintasäde tuottaa normin mukaan jo kulutuksen vähenemisen kertoimella kaksi, ja XL1:n 50 km tarkoittaa kerrointa kolme.

Auton 0,8-litrainen turbodieselkin kuluttaa toisaalta yksinään vain noin 2,7 litraa 100 kilometrillä. Kymmenen litran tankilla varustetun kaksipaikkaisen hiilikuitusikarin toimintasäde on 500 km, mikä osoittaa, kuinka fiksusti sähkö- ja polttomoottori pelaavat yhteen. Tämä kertoo myös siitä, kuinka aerodynaaminen (cw-arvo 0,189) ja kevyt (795 kg) tämä ekokiituri on.

Käytännön ajossa ulkopeilittömän (kamerat kyljissä) XL1:n kaksisylinterinen kone käynnistyy vain erittäin harvoin, kun 5,5 kWh:n kapasiteetilla varustettujen litiumioniakkujen lataustila on alhainen tai autolla ajetaan lujaa moottoritiellä. Vaikka XL1 on äärimmäisyyksien auto, siinä ei ole hyödynnetty teknisesti vielä kaikkea, mitä VW-konsernilla on takataskussaan.

JUTTU JATKUU MAINOKSEN JÄLKEEN

Uusi sähköinen jarrutehostin, jota kutsutaan konsernin sisällä lyhyesti eBKV:ksi, tulee vasta VW e-Upiin sekä Audi A3:n ja Golfin pistokehybridimalleihin. A3 ja Golf pohjautuvat samalle poikittaismoottorikäyttöön tehdylle MQB-perusrakenteelle, joten ne ovat identtisiä voimanlähteidensä osalta.

Sähköisen jarrutehostimen pitäisi parantaa ennen kaikkea kahta asiaa: jarrutusenergian talteenoton tehokkuutta (jopa 0,3 g) sekä jarrupolkimen tuntumaa. Kuten VW e-Upilla tehty ensimmäinen koeajo osoitti, tämä onnistui vakuuttavasti. Jos on liikkeellä vuoristossa, akun lataustilaa saa kasvatettua tasaisilla laaksopätkillä hämmästyttävän paljon autolla rullaamalla.

Urheilullisuutta

Toisin kuin XL1, A3:n ja Golfin pistokehybridimallit eivät ole ainoastaan äärimmäisiä säästöpossuja, vaan ne ovat myös sporttisia autoja. Hieman alle 1,6 tonnia painavien autojen suorituskyky on 204 hevosvoiman kokonaistehon myötä ainoastaan hieman huonompi kuin Golf GTI:ssä. Kulutuksen pitäisi sitä vastoin olla sensaatiomaista tasoa, eli 1,5 litraa 100 kilometrillä, mikä vastaa 35 gramman hiilidioksidipäästöjä kilometriä kohden. Myös tässä tapauksessa 50 kilometrin sähköisestä toimintasäteestä on apua, kun kulutus vähenee kertoimella kaksi. Kuitenkin myös 4,5 litran normaali hybridikulutus on yhtä huomattava saavutus, etenkin kun se ei ole juuri Toyota Priuksen lukemaa korkeampi, vaikka autojen suorituskyky on sitä paljon parempi.

1,4-litrainen TFSI (tai VW:n tapauksessa TSI) on autoissa 106 kilon painoisena polttomoottorina. Suorasuihkutteisessa turbokoneessa on GTI:n moottorin tapaan sylinterinkanteen integroitu pakosarja. Tällä tavalla jäähdytysvesi saavuttaa nopeammin oikean lämpötilan. Vielä tärkeämpää on kuitenkin se, että tehokkaamman jäähdytyksen kautta saadaan vähennettyä downsizing-koneille tyypillistä bensaa kuluttavaa rikastumista moottoria korkealle rasitettaessa.

Kuusivaihteiseen kaksoiskytkinlaatikkoon lisänä integroitu erottava kytkin yhdistää maksimissaan 80 kW:n (109 hv) tehoisen sähkömoottorin bensakoneeseen. Moottorit siirtävät maksimivääntönsä toisilleen liukuvasti: sähkömoottorin 330 newtonin vääntö on käytössä nollasta kierroksesta 2200:een ja polttomoottorin 1750:stä 4000 kierrokseen. Eri työskentelyalueet ovat syynä siihen, miksi järjestelmäteho on pienempi kuin 252 hevosvoiman teoreettinen kokonaisteho.

Pysyvillä magneeteilla varustettu synkronisähkömoottori on integroitu vaihteiston koteloon. Siksi tämä sähkömoottori eroaa selvästi sähkö-Golfin vastaavasta. Sen sähkömoottorissa on myös enemmän tehoa, koska isommasta akusta saadaan enemmän virtaa. 125 kilon painoinen nestejäähdytetty litiumioniyksikkö tarjoaa 8,8 kWh:n bruttoenergiasisällön. Akun pystyy lataamaan täyteen noin kahdessa tunnissa 230 voltin pistorasiasta.

Kuski voi valita napin painalluksella, kulkeeko pistokehybridiauto sähköllä, hybridinä vai niin sanotussa hold-moodissa. Tässä moodissa varaustila pidetään samana seuraavaa kaupunkia varten. Lisäksi energian talteenottoon voi valita eri tasoja. Myös intohimoisten kuskien, jotka tykkäävät leikkiä eri asioilla, on helppo innostua tästä voimanlähteestä.

Seuraa Tuulilasin tallin ja automaailman tapahtumia Facebookissa

Kommentit

Kommentoi artikkelia

Sinun tulee kirjautua palveluun voidaksesi kommentoida.