Árbók VFÍ/TFÍ - 01.06.2009, Blaðsíða 294

Fyrri vinna við Verkfræðistofnun Háskóla íslands
Árið 1984 gaf Verkfræðistofnun Háskóla íslands út skýrslu eftir Gísla Jónsson, prófessor
í raforkuverkfræði. Hún geymdi niðurstöður athugunar höfundar af rekstri lítils rafbíls.
Bíllinn var af tegundinni Subaru 500 sem breytt var í Bandaríkjunum og fluttur til íslands
sem rafbíll. Hann var með 20 hestafla jafnstraumsmótor og keyrði á 96 V rafkerfi (16 x 6
volta rafgeymar). Hámarkshraðinn var 80 km/klst og drægni á hleðslu 40-50 km. Bíllinn
kom til landsins 1979 en prófunum með hann sem fjölskyldubíl lauk í október 1983.
Helstu niðurstöður Gísla voru að frá tæknilegu sjónarmiði væri hægt að nota rafbíla í stað
stórs hluta smábíla í bæjarakstri. Stóra vandamálið sem Gísli glímdi við var mikill kostn-
aður við rekstur bílsins. Gísla var gert að greiða þungaskatt af bílnum enda giltu þær
reglur að greiða skyldi þungaskatt af öllum bílum sem ekki notuðu bensín. Þetta var sér-
lega óhagstætt og leiddi til þess að notkun rafbíls var miklu dýrari en notkun bensínbíls.
Verkefnið
Búnaðurinn
Misjafnt er hvaða leiðir eru farnar við að breyta bensínbíl í rafbíl.
Sú leið sem valin er fer eftir því hvaða farartæki verið er að breyta
og hve mikið fé menn hafa milli handanna. Þeir eiginleikar sem
menn leita að í rafbílnum ráða mestu um valinn búnað. Mynd 1 gef-
ur almennt yfirlit yfir nokkra helstu þætti breytingarirvnar. í þess-
ari mynd - og umfjöllun um verkefnið hér eftir - er vísað til breyt-
ingar á Toyota Yaris bifreið árgerð 2000 sem fram fór vorið 2009.
í fyrsta lagi þarf að velja bílinn. Velja þarf hentugt ökutæki og
margt ber þar að hafa í huga, til dæmis aldur, ásigkomulag og
stærð. Hér var ákveðið að breyta Toyota Yaris. Ástæðurnar voru
einkum tvær, um er að ræða vinsælan bíl og aðstandendur
verkefnisins hafa sérþekkingu á honum.
Búnaði er hér skipt í þrjá meginþætti, aflyfirfærslu, rafgeyma og stýringar. Undir aflyfir-
færslu falla fjórir meginliðir. Fyrst hleðslutækið, sem tengt er við venjulegan 220V heim-
ilistengil og hleður rafgeyma bílsins á réttri spennu. Næsta eining er sjálfur rafmótorinn
sem knýr bílinn áfram. Hann er tengdur við drifrás bílsins með öflugum búnaði sem þarf
að sérsmíða. Að lokum ber að nefna raflagnir sem tengja saman rafgeyma bílsins og
rafmótorinn. Annar af þremur meginþáttum íhluta eru sjálfir rafgeymarnir. Velja þarf
rafgeymatækni og fjölda rafgeyma - og þar með þá spennu sem rafmótorinn keyrir á.
Framfarir í geymslu á rafmagni hafa verið umtalsverðar, m.a. með tilkomu Li-Ion raf-
geyma. Hins vegar er sú tækni ennþá mjög dýr og því eru hefðbundnir blýsýrugeymar
raunhæfari kostur. Mikilvægt er að velja rafgeyma sem þola endurtekna afhleðslu og geta
gefið frá sér mikinn straum í stuttan tíma, þegar bílnum er gefið inn. Valdir voru 12V
rafgeymar og ákveðið að notast við sex slíka og er því aflspennukerfi bílsins 72V. Þriðji
meginþátturinn eru stýringar og þeirra veigamest mótorstýringin. Ökumaður rafbíls
gefur inn með pedala og sendir merki á mótorstýringu sem stýrir afli mótorsins. Undir
stýringar fellur einnig aflgjafi fyrir stýrispennukerfi bílsins, en svo nefnist 12V kerfið sem
allur notendabúnaður bílsins byggir á, til dæmis ljós. Aflgjafinn er svokölluð DC/DC
breyta sem breytir 72V spennu af rafgeymum bílsins í 12V spennu. Einnig er lítill 12V
rafgeymir í bílnum í öryggisskyni. Að lokum ber að nefna raflagnir fyrir lágspennukerfið,
til dæmis tengingu á milli inngjafar ökumanns og mótorstýringar.
Til viðbótar við þetta má nefna fleiri þætti sem tengjast breytingunni, til dæmis aflstýri
og -bremsur. Aflbremsur eru yfirleitt útfærðar þannig að komið er fyrir loftdælu sem
knýr bremsurnar. Erfiðara er að eiga við aflstýrið. Stundum er það gert með sérstökum
2 9 2 i Árbók VFl/TFÍ 2009