Sähkötekniikkaa kaikille asentajille

6.8.2009

Hybridiautojen huolto ja korjaus tuo oman mielenkiintoisen lisän automekaanikkojen työhön ja koulutukseen.

Toyotan Ammattioppilaitoksen rehtorin Tuomas Martansaaren mukaan sähkömoottoreiden ilmestyminen autojen konepeltien alle on tuonut autoasentajien koulutukseen mielenkiintoisen lisäpuolen, mutta itse työn sisältöön tämä ei ole ainakaan vielä olennaisesti vaikuttanut.

– Jos hybridiautojen korkeajännitepuolelle tulee vikoja, saamme me korjata ainoastaan mekaanisia vikoja, mutta emme saa koskea esimerkiksi ajomoottoriin. Jännitteen lisäksi se on erittäin tarkkaan tasapainotettu, sehän pyörii noin 6 000 kierrosta minuutissa, Martansaari kertoo.

Tuomas Martansaari on työskennellyt Toyotan Ammattioppilaitoksessa sen perustamisesta, vuodesta 1977 lähtien. ”Kyllä tässä saa olla koko ajan itsekin opettelemassa asioita. Hybriditkin muuttuvat koko ajan. Tässä mallissa on 500 voltin jännite, ja seuraavassa tulee olemaan 650 volttia.”Korkeajänniteakut voidaan tarvittaessa ainoastaan irrottaa Suomessa, minkä jälkeen ne lähetetään Belgiaan korjattavaksi. Ennen akkuun koskemista asentajien on irrotettava 12-voltin akun miinuskaapeli sekä näkyvästi merkitty korkeajänniteakun huoltoerotin. Korkeajänniteakun virta kulkee kolmen releen kautta, joita ohjataan 12 voltin jännitteellä.

– Ohjeiden mukaan Priuksissa pitää odottaa tämän jälkeen vähintään viisi minuuttia ja Lexuksissa vähintään kymmenen minuuttia, jotta inventterin kotelon alla olevat kondensaattorit ovat varmasti purkautuneet.

Tämän jälkeen korkeajänniteakun johtoliitäntöjen jännitteettömyys tulee varmistaa vielä yleismittarilla. Työturvallisuuden varmistamiseksi akkua ja sen liitäntöjä käsiteltäessä on käytettävä 1000 voltin jännitetyöhansikkaita.

– Auto voi olla esimerkiksi kolaroitu, ja järjestelmä on saattanut vaurioitua kolarissa, tai akustoon on saattanut joutua vettä, Martansaari listaa mahdollisia riskitekijöitä.


Generaattori käynnistää polttomoottorin

Priuksessa ei ole lainkaan perinteistä vaihtovirtalaturia, vaan 12 voltin sähkölaitteiden tarvitsema virta otetaan muuntajan kautta korkeajänniteakun virtapiiristä. Auton tehonsiirtoyksikössä on kaksi käämitettyä yksikköä, joista toista kutsutaan puhekielessä ajomoottoriksi ja toista generaattoriksi.

– Generaattori on vähän harhaanjohtava nimi, sillä se toimii myös sähkömoottorina. Kestomagneettiroottorilla varustetun sähkömoottorin staattorikäämitykseen saadaan invertterin avulla pyörivä magneettikenttä, joka edelleen roottorin välityksellä "veivaa" kampikoneistoa ja käynnistää polttomoottorin.

Vuoden Ekoautoksikin valitun Priuksen kuljettaja ei voi kokonaan estää polttomoottorin käynnistymistä, mutta erillisellä valintapainikkeella auto sallii varovaisen ajon pelkällä sähkömoottorilla.

– Tämä on bensiinikäyttöinen auto, ja niin se ladattavakin malli tulee olemaan. Priuksen polttomoottori käynnistyy aina kun olosuhteet niin edellyttävät, eli jos kaasua painaa riittävän voimakkaasti, akun varaustaso putoaa tiettyyn tasoon, jäähdytysneste ei ole tarpeeksi lämmintä ja niin edelleen, Martansaari kertoo.


Oskilloskooppi asentajien työkalupakkiin

Tuomas Martansaaren mukaan Priuksen akku on suhteellisen pienikokoinen, eikä tavaratilan koko käytännössä eroa ”tavallisen” Toyotan tavaratilasta.Pienjännitepuolen osaaminen korostuu nykyisin autojen huolto- ja korjaustoiminnassa. Autosähköasentajia ei kouluteta enää juurikaan erikseen, vaan sähkötekniikan perusopinnot kuuluvat nykyisin kaikkien autoasentajan ammattitutkintoa suorittavien opinto-ohjelmaan.

– Vanhassa Corollassa sähköjohto meni pisteestä A pisteeseen B, mutta nyt näissä on tiedonsiirtoväyliä. Mekaanikon ei tarvitse tietää ulkoa auton jokaista johtoa, mutta eri järjestelmien toimintaperiaatteet täytyy olla tiedossa. Ei se kuitenkaan ihan niin vaikeaa ole, kuin jossakin annetaan ehkä ymmärtää, Martansaari sanoo.

Sähkö- ja elektroniikkatekniikan peruskurssien lisäksi oppisopimuskoulutettavien opinto-ohjelmaan kuuluu erillinen testerikurssi, missä harjoitellaan esimerkiksi oskilloskoopin käyttöä.

– Yleismittari voi tuntua vanhanaikaiselta vehkeeltä, mutta sillä on helppo tarkistaa esimerkiksi oikosulut. Oskilloskooppi on jännitemittaria parempi, sillä digitaalisella volttimittarilla kaikki voi äkkiä katsottuna näyttää hyvältä, mutta se ei kerro koko totuutta.

Martansaaren mukaan eniten mekaanikoille tuntuu aiheuttavan ongelmia, jos he olettavat, että kyse on sähköviasta, vaikka näin ei olisikaan. Testerit antavat helposti erilaisia vikakoodeja, mutta näihin ei saa suinpäin luottaa, eikä testereistä ole aina apua.

– Jos johdot tai virransyötöt ovat poikki, ei testeri voi muodostaa yhteyttä ajoneuvoon. Tai jos testeri vaikka väittää, että happitunnistin on rikki, niin silloin mekaanikon pitää miettiä, onko kyseessä syy vai seuraus.

Opetusministeriön tukema Toyotan Ammattioppilaitos järjestää koulutusta paitsi maahantuojan tiloissa Vantaan Korsossa, myös ns. kummikoulujen tiloissa Rovaniemellä, Oulussa, Jyväskylässä, Seinäjoella, Kuopiossa, Mikkelissä, Tampereella ja Turussa. Suurin osa koulun opiskelijoista on saanut autoalan ammatillisen pohjakoulutuksen. Oppisopimuskoulutukseen hakeudutaan pääasiassa Toyota-korjaamoiden kautta.


Ladattavat hybridit tulevat ennen sähköautoja

Toyota ja Lexus ovat esitelleet viime vuosina koko joukon sähkö- ja polttomoottorin yhdistäviä hybridimalleja, ja myös näiden ladattavia versioita odotetaan lähitulevaisuudessa markkinoille. Hybridiautot ovat yleistymässä suhteellisen nopeasti myös Suomessa.

Toyotan suunnittelee FT-EV -sähköautoa kaupunkiauto iQ:n pohjalta.Toyota esitteli Priuksen vuonna 1996 ensimmäisenä sarjavalmisteisena hybridiautona maailmassa. Priuksen kolmas, Suomessakin tällä hetkellä myynnissä oleva versio esiteltiin vuonna 2003. Uudesta, tämän vuoden lopulla myyntiin tulevasta mallista on tulossa myös ladattava plug-in -versio. Ladattava Prius tulee eroamaan ”tavallisesta” mallista lähinnä tehokkaampien akkujen osalta. Kun tavallisessa Priuksessa käytetään nikkelimetallihybridiakkua, tulee ladattavaan versioon todennäköisesti tehokkaampi litiumioniakku.

Uuteen Priukseen tulevaa 60 kilowatin sähkömoottoria voi pitää suhteellisen tehokkaana. Uudella ladattavalla mallilla pitäisi pystyä ajamaan pelkästään sähköllä mahdollisesti jopa 100 km/h nopeudella, mutta akkujen luvataan riittävän vain noin 15 kilometrin ajoon. Toisaalta jo Priuksen nykyiseen malliin on tarjolla tarvikevalmistajien valmistamia suurempia lisäakkuja, joiden avulla sähköistä toimintasädettä on suhteellisen helppoa, joskin vielä varsin arvokasta pidentää.

Varsinaista sähköautoa Toyota suunnittelee kaupunkiauto iQ:n pohjalta. Markkinoille tätä odotetaan viimeistään vuonna 2012. Toyotan lisäksi esimerkiksi Chevrolet, Honda, Mini, Mitsubishi, Nissan, Smart, Subaru ja Volkswagen ovat kertoneet julkisuudessa sähköautosuunnitelmistaan. Lisäksi markkinoilla toimii jo nyt lukuisia pieniä sähköautonvalmistajia. Tyypillisesti sähköautojen prototyyppien on ilmoitettu saavuttaneen testiajoissa 150–200 kilometrin toimintamatkan yhdellä latauksella.

Mikko Arvinen, teksti ja kuvat