48 V:n sähkökäytöt sähkö- ja hybridiajoneuvoissa

Abstract

Sähkö- ja hybridiajoneuvojen määrä on kasvanut valtavasti viime vuosina. Liikenteessä näkyy päivittäin sähkö- ja hybridiajoneuvoja. Samoin sähkökäyttöisiä työkoneita on tullut markkinoille. Tämän hetken trendi on ollut kasvattaa sähkökäyttöjen jännitteitä 300–800 V:iin. Korkeat jännitteet voivat aiheuttaa turvallisuusongelmia erityisesti onnettomuustilanteissa. Tämän takia on esitetty matalalla 48 V:n jännitteellä toimivia sähkökäyttöjä, joissa ei ole korkeiden jännitteiden tuomia turvallisuusriskejä.

Työ on kirjallisuuskatsaus. Työn tavoitteena on tarkoitus selvittää 48 V sähkökäyttöjen nykytilanne erilaisissa sähkö- ja hybridiajoneuvoissa. Työssä esitellään hybridiajoneuvojen voimansiirtojärjestelmien arkkitehtuurit. Työssä tutustutaan henkilöajoneuvoihin, kevyisiin työkoneisiin sekä näissä käytettyihin komponentteihin. Vertaillaan eri tekniikoita toisiinsa. Työn loppupuolella pohditaan 48 V sähkökäyttöjen tulevaisuutta sähkö- ja hybridiajoneuvoissa.

Tuloksena oli, että 48 V:n sähkökäytöt ovat suosittuja kevythybridiajoneuvoissa sekä kevyissä työkoneissa. Tällä hetkellä liikenteessä ei ole 48 V:n sähkökäytöllä toimivaa sähköautoa. Myös kevyet 48 V:n sähköajoneuvot ovat harvassa. Tämän takia työssä keskitytään tarkemmin 48 V hybridijärjestelmiin ajoneuvoissa. Kevyissä työkoneissa erityisesti sähkötrukeissa 48 V:n sähkökäytöt ovat suosittuja. Tällä hetkellä 48 V sähkökäyttöjen teho on riittävä kevyisiin työkoneisiin. Tulevaisuudessa 48 V:n sähkökäytöt mahdollisesti korvaavat korkeajännitteisten hybridiajoneuvojen sähkökäytöt.

The amount of electric and hybrid vehicles has grown exponentially in recent years. Every day electric and hybrid vehicles can be seen in traffic. A lot of electric work machines have come to the market. State of the art trend has been increasing the voltage of the electric drives to 300-800 V. High voltages can cause safety hazards, especially in emergency situations. For this reason, there has been a proposal to use 48 V low voltage electrical drives. These drives don’t have the same safety hazards as high voltage electrical drives.

This thesis is a literature review. In this thesis the aim is to investigate the state of the art 48 V low voltage electrical drives technologies used in electrical and hybrid vehicles. The different architectures of hybrid vehicle drive systems are represented. Also, different electrical vehicles, work machines and their components are looked at. Different 48 V electrical drive technologies are compared. The last parts of the thesis discuss the future of 48 V low voltage drives in electrical and hybrid vehicles.

The result is that 48 V electrical drives are used in mild hybrid vehicles and in light work machines. At this moment there is not a high-power low voltage electrical passenger vehicle in traffic. Also, light electric utility vehicles are uncommon. For this reason, 48 V hybrid systems are closely looked at. Light work machines, especially electrical forklifts use 48 V electrical drives. State of the art 48 V electrical drives are suitable for light duty applications. In the future 48 V electrical drives might replace high voltage electrical drives of hybrid vehicles.