Kennovalinta ratkaisee sähköisen kilpa-auton suorituskyvyn
Sähköisen kilpa-auton suorituskyky ei määräydy pelkästään moottorista. Kilpakäytössä ratkaiseva tekijä on akusto – erityisesti kennovalinta. Tässä työssä osoitetaan, miten kennovalinta voi muuttaa akuston suorituskykyä rajoittavasta tekijästä sen mahdollistajaksi.
Tarkasteltu ajoneuvo on e-rallicross-käyttöön suunniteltu sähköinen kilpa-auto, jossa alkuperäinen akusto perustui energiapainotteiseen kennoratkaisuun. Vaikka ajoneuvon sähkömoottori oli mitoitettu tuottamaan suurta tehoa, akuston rajallinen purkukesto esti moottorin täysimääräisen hyödyntämisen käytännössä.
Sähköajoneuvossa akusto toimii sekä energianlähteenä että tehon mahdollistajana. Jos akusto ei kykene tuottamaan riittävää virtaa, moottorin suorituskyky jää väistämättä alle sen suunnitellun tason. Tämä korostuu erityisesti kilpakäytössä, jossa kuormitus on nopeaa ja tehopiikit suuria.
Kennovalinta määrittää tehon, ei pelkkä kapasiteetti
Akkukennon keskeinen ominaisuus kilpakäytössä on sen purkukesto, jota kuvataan C-kertoimella. Se määrittää, kuinka nopeasti kennon varastoima energia voidaan vapauttaa käyttöön.
Aiemmin käytetty kennoratkaisu mahdollisti noin 161 ampeerin maksimivirran, mikä rajoitti akuston tehon noin 62 kilowattiin. Tämä vastasi moottorin jatkuvaa tehoa, mutta jäi selvästi alle 140 kilowatin huipputehovaatimuksen.
Uudessa ratkaisussa kennoteknologia vaihdettiin korkean purkukeston kennoon, jonka C-kerroin on viisinkertainen aiempaan verrattuna. Rinnankytkennän avulla akuston maksimivirta kasvoi noin 490 ampeeriin.
Tämän seurauksena akuston laskennallinen huipputeho nousi noin 169 kilowattiin, mikä ylittää moottorin vaatimuksen. Akusto ei siten enää muodosta ajoneuvon suorituskykyä rajoittavaa tekijää.
Suorituskyky paranee ja massa pienenee samanaikaisesti
Kennovalinta vaikutti merkittävästi myös akuston rakenteellisiin ominaisuuksiin. Uuden kennoratkaisun myötä pelkkien kennojen massa pieneni noin 50 kilogrammaa verrattuna aiempaan ratkaisuun. Massan väheneminen parantaa ajoneuvon kiihtyvyyttä, ajodynamiikkaa ja energiatehokkuutta. Samalla suurempi purkukesto vähentää jännitealenemaa kuormitustilanteissa, mikä parantaa tehon saatavuutta ja ajoneuvon vasteaikaa.
Tuloksena on akusto, joka on sekä kevyempi että kykenee tuottamaan enemmän tehoa – yhdistelmä, joka on keskeinen suorituskykytekijä kilpakäytössä.
Akusto ei saa olla järjestelmän heikoin lenkki
Tulokset osoittavat, että sähköisen kilpa-auton suorituskyky ei määräydy pelkästään moottorin perusteella. Ratkaiseva tekijä on akuston kyky tuottaa riittävä virta kaikissa käyttötilanteissa.
Kilpakäytössä akuston tulee täyttää kolme keskeistä vaatimusta:
- riittävä virrankesto huipputehotilanteissa
- hallittu lämpötilakäyttäytyminen
- mahdollisimman pieni massa
Jos jokin näistä ei toteudu, akusto muodostuu suorituskykyä rajoittavaksi tekijäksi.
Tässä työssä esitetty ratkaisu osoittaa, että oikealla kennovalinnalla akuston rooli voidaan kääntää rajoittavasta komponentista suorituskyvyn mahdollistajaksi.
Kohti käytännön toteutusta
Työssä esitetty akkumoduulikonsepti perustuu suunnitteluun ja laskennalliseen tarkasteluun, mutta se muodostaa suoran lähtökohdan prototyypin valmistukselle. Jatkokehityksessä keskeisiä tarkastelukohteita ovat erityisesti lämpötilanhallinta, virtausilmiöt ja rakenteellinen kestävyys.
Kennovalinnan merkitys ei kuitenkaan muutu: se määrittää koko akuston suorituskyvyn lähtötason.
Lähteet
Ilchev, A. 2026. Sähköisen e-rallycross-ajoneuvon akkumoduulin rakenteen ja jäähdytysjärjestelmän suunnittelu ja kehittäminen. Opinnäytetyö. Turun ammattikorkeakoulu. Theseus. Viitattu 13.05.2026. https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2026051110848
eRallycross (ei pvm.). https://erallycross.turkuamk.fi/arkisto/index.html