Võidusõit elektri jõul

Tesla Roadster engine

Sportlik elektriauto

Viimasel ajal on suuri pingutusi tehtud, et Eestis elektriautodele mõistlikke kasutustingimusi arendada ja igati nende levimist soodustada. Praegu on neil veel liiga palju puudusi tavaautode oluliseks asendamiseks, kuid see võib peagi muutuda.

Hetkel toodavad mitmed autotootjad null-emissiooni sõidukitena siiski ainult väga väikeseid ja golfikärulaadsed sõidukeid, mitte “normaalseid autosid”. Vahest vaid Nissan Leaf meenutab enim tavaautot. Ökonoomsus on põhiline, võimsus ja kiirus üldjuhul mitte, kuigi Tesla Roadster on suutnud seda juba kummutada. Tekib siiski küsimus, kas võiks juba praegu valmis ehitada näiteks sellise spetsiaalse ainult elektrijõul liikuva sõiduki, mille tähtsaim omadus oleks suur kiirendus? Kas elektrimootoriga auto suudaks sirgjoonelise kiirenduse poolest võistelda ka üüratute töömahtudega V8-te või purunemise piirini kruvitud turbomootoritega?

Vähemalt USA-s on elektriautodega kiirendamist juba ammu harrastatud. Alates 1996. a on elektrijõul kiirendajatel seal isegi oma katuseorganisatsiooni: National Electric Drag Racing Association (NEDRA). Veerandmiilil on ka kereautod alistanud juba 10 sekundi piiri. Tehnilised reeglid on loomulikult erinevad sisepõlemismootoritest – klassidesse saab võistlejad jagada toitepinge suuruse, akude tüübi või mootori konfiguratsiooni alusel. Võib arvata, et elektriauto puhul kaob palju kiirendusspordi atraktiivsusest ära. Jääb küll kiirus ja rehvisuits, kuid mitte kõrvulukustav lärm ja leegid.

Akud on kõige alus

Sõiduki kere, selle veermiku ja vedrustuse geomeetria on analoogne traditsiooniliste kiirendusautodega, sest nii võistlusrada kui füüsikaseadused jäävad samaks. Erinevus tuleb jõuallikast – kuhu ja kuidas paigaldada elektrimootor või -mootorid ning mahutada akude virn. Siit tuleb põhiline häda – elektrimootor on küll palju kergem sisepõlemismootorist, kuid kaasa tuleb vedada raskeid akusid.

Tehnoloogia täiustumise tõttu langeb akude mass ja suureneb energiamahutavus õnneks pidevalt. Toiteallikatena kasutati varem traditsioonilisi raskeid happeakusid nende hea kättesaadavuse pärast. Kahjuks need kipuvad suure voolutarbe korral plahvatama. Nüüd on valdavad palju suuremat energiatihedust massi kohta võimaldavaid Liitium-ioon polümeerakud nagu Tesla Roadsteril. Algselt küll üsna lühikese elueaga, täiustatakse seda tehnoloogiat pidevalt ja saavutatakse juba kümnete aastate pikkuseid kasutusigasid. Oodata on ka, et tehnoloogia arenedes saab kasutada varsti ka superkondensaatoreid, mis sobivad eriti hästi äkiliseks kiirenduseks. Nende mahtuvus jääb veel maha akudest, kuid seevastu on võimelised ülikiirelt väga suure voolu andmiseks ilma ise kahjustumata.

Mootorile piitsa

Mootoritena kasutatakse võidusõidus enamasti harjadega alalisvoolumootorit, mitte efektiivsemat vahelduvvoolumootorit nagu moodsamad linnasõidukid. Alalisvoolu elektrimootor toodab teatavasti suurimat pöördemomenti pöörlemiskiirusel 0 p/min, mistõttu on sellel mõnevõrra äkilisem paigaltvõtt ja kiirem 60 ft aeg võrreldes sisepõlemismootoriga või muu elektrimootoriga. Seda muidugi juhul, kui rehvidel pidamist jätkub ja jõuülekanne vastu peab. Viimane peab olema märksa tugevam kui sama kiirel kütust põletaval konkurendi. Kiiruse suurenedes pöördemoment väheneb võrdeliselt, millepärast on vaja ka elektrimootori otsa käigukasti.

USA-s kasutatakse kiirenduses jõuallikatena näiteks WARP mootoreid. Sageli pannakse neid 2-3 tk jadamisi üksteise otsa, sest väiksemad mootorid ja samuti nende kontrollerid on odavamad kui üks suur. Kui algusaegadel oli keskmise elektrisõiduki toitepinge 100 V ringis, siis nüüd ehitatakse võimsamad autod juba 400 V kandis toitepingega (akud jadamisi) ja mootori mähistesse lastakse mõneks hetkeks paartuhat amprit voolu. Alalisvoolumootor vajab kiiruse reguleerimiseks kontrollerit, spetsiaalselt selliste suurte voolutugevuste jaoks on mõeldud vesijahutusega Zilla 2K. Ka mootorit on vaja kindlasti jahutada, sest harjad ja kommutaator kuumenevad väga kiiresti üle.

Paratamatult suudavad akud mootorit väga suure tarbe korral toita ainult lühikest aega. Kuid ka tavapärased spetsiaalselt ehitatud võistlusmootorid käivad korraga täiskoormusel ainult kümmekond sekundit ja niisama linnavahel kruiisides tehnikat ei kulutata. Siin on elektrimootoril suur eelis mõlemaks otstarbeks, sellega saab mõne äkilise kiirenduse asemel läbida samahästi ka 150 km, nagu näiteks tänavalegaalne rekordiauto White Zombie suudab.

The Black Current VW Beetle