Sähkökäyttöinen kottikärry
Kettunen, Eemeli (2020)
Kandidaatintyö
Kettunen, Eemeli
2020
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020082061160
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020082061160
Tiivistelmä
Sähköiset voimansiirtojärjestelmät ovat yleistymässä kovaa vauhtia ja korvaavat perinteisiä polttomoottorikäyttöisiä voimansiirtotekniikoita. Erityisesti sähköiset voimansiirtotekniikat ovat näkyneet teollisuuden ja liikenteen käyttökohteissa, mutta viime vuosina niiden osuus myös kevyen liikenteen kulkuneuvoissa, kuten polkupyörissä ja potkulaudoissa, on alkanut kasvaa.
Työ selvittää, millä edellytyksillä sähköistä voimansiirtojärjestelmää voisi hyödyntää tavallisessa kottikärryssä ja millaisilla komponenttivalinnoilla voimansiirtojärjestelmä olisi mahdollista tällöin toteuttaa. Selvityksessä perehdyttiin sähköisten kottikärryjen markkinatilanteeseen, sähköisen voimansiirtojärjestelmän teknisiin vaatimuksiin sekä voimansiirron eri komponenttien tekniikoihin. Työ toteutettiin soveltavana tutkimuksena.
Tutkimuksessa selvisi, että sähköisiä kottikärryjä on jo myynnissä muutamien valmistajien toimesta. Sähköisen voimansiirron suunnittelun perusta luotiin valitsemalla tekniset vaatimukset, jotka suunniteltavan järjestelmän tuli toteuttaa. Tekniset vaatimukset perustuivat realistisiin arvioihin normaaleista kottikärryn käyttöolosuhteista sekä jo olemassa oleviin toteutusratkaisuihin. Teknisiä vaatimuksia apuna käyttäen voitiin laskea järjestelmän maksimitehontarve, jonka avulla voitiin valita sopivat järjestelmän komponentit.
Sähköisen voimansiirron moottoriksi valikoitui vaihteistoon yhdistetty harjaton tasavirtamoottori ja energiavarastoksi litiumioniakku sekä näiden komponenttien vaatimat lisäjärjestelmät, kuten moottorinohjausjärjestelmä. Tutkimuksessa havaittiin lisäksi, että teknisten vaatimusten merkitys suunniteltavan järjestelmän toteutuksessa on merkittävä. Electric drivetrains are becoming common at a fast pace and are replacing traditional internal combustion engine drivetrain technologies. Electric drivetrain technologies have become common in the use of industry and transportation. During the past few years, their share has increased also within light traffic, such as in bicycles and scooters.
The paper investigates the requirements how an electric drivetrain could be utilized in a common wheelbarrow and what kind of component selections should be made to engineer such a powertrain. The process of investigation included an overview on the market situation of electric powered wheelbarrows, the technical requirements for the electric drivetrain as well as study on different component technologies of the drivetrain. The work was carried out as an applied research.
The study found that there already exist some electric powered wheelbarrows on the market by a few different manufacturers. The design process of the electric wheelbarrow was set up by selecting technical requirements that were to be fulfilled by the designed system. The technical requirements were based on a realistic estimate on the use of a normal wheelbarrow and on existing implementation solutions. Based on the selected technical requirements the maximum power requirement of the system could be calculated and therefore suitable components could be selected.
The motor of the electric powertrain was chosen to be a brushless direct current motor and lithium-ion battery was chosen as the energy storage of the system. These components also required some additional systems, such as motor control system. The study also concluded that the significance of the technical requirements played a remarkable part in the design of the electric powertrain.
Työ selvittää, millä edellytyksillä sähköistä voimansiirtojärjestelmää voisi hyödyntää tavallisessa kottikärryssä ja millaisilla komponenttivalinnoilla voimansiirtojärjestelmä olisi mahdollista tällöin toteuttaa. Selvityksessä perehdyttiin sähköisten kottikärryjen markkinatilanteeseen, sähköisen voimansiirtojärjestelmän teknisiin vaatimuksiin sekä voimansiirron eri komponenttien tekniikoihin. Työ toteutettiin soveltavana tutkimuksena.
Tutkimuksessa selvisi, että sähköisiä kottikärryjä on jo myynnissä muutamien valmistajien toimesta. Sähköisen voimansiirron suunnittelun perusta luotiin valitsemalla tekniset vaatimukset, jotka suunniteltavan järjestelmän tuli toteuttaa. Tekniset vaatimukset perustuivat realistisiin arvioihin normaaleista kottikärryn käyttöolosuhteista sekä jo olemassa oleviin toteutusratkaisuihin. Teknisiä vaatimuksia apuna käyttäen voitiin laskea järjestelmän maksimitehontarve, jonka avulla voitiin valita sopivat järjestelmän komponentit.
Sähköisen voimansiirron moottoriksi valikoitui vaihteistoon yhdistetty harjaton tasavirtamoottori ja energiavarastoksi litiumioniakku sekä näiden komponenttien vaatimat lisäjärjestelmät, kuten moottorinohjausjärjestelmä. Tutkimuksessa havaittiin lisäksi, että teknisten vaatimusten merkitys suunniteltavan järjestelmän toteutuksessa on merkittävä.
The paper investigates the requirements how an electric drivetrain could be utilized in a common wheelbarrow and what kind of component selections should be made to engineer such a powertrain. The process of investigation included an overview on the market situation of electric powered wheelbarrows, the technical requirements for the electric drivetrain as well as study on different component technologies of the drivetrain. The work was carried out as an applied research.
The study found that there already exist some electric powered wheelbarrows on the market by a few different manufacturers. The design process of the electric wheelbarrow was set up by selecting technical requirements that were to be fulfilled by the designed system. The technical requirements were based on a realistic estimate on the use of a normal wheelbarrow and on existing implementation solutions. Based on the selected technical requirements the maximum power requirement of the system could be calculated and therefore suitable components could be selected.
The motor of the electric powertrain was chosen to be a brushless direct current motor and lithium-ion battery was chosen as the energy storage of the system. These components also required some additional systems, such as motor control system. The study also concluded that the significance of the technical requirements played a remarkable part in the design of the electric powertrain.