Paku

Reissupakun rakentaminen: Sähköt

Matti tässä ja ensimmäinen vierailuposti, kohdelkaa hellästi.

Sähkökomponenttien paikkojen mallailua lattialla

Haluttiin Hetan kanssa alusta asti autoon jääkaappi, jotta aamupalaksi saisimme jogurttia ja iltapalaksi kylmää vissyä. Pienetkin jääkaapit ovat aika energiasyöppöjä, useampia kymmeniä watteja, joten liittämällä jääkaappi suoraan auton pääakkuun on iso riski saada käynnistysakku tyhjäksi, jos akkua ei lataa muutaman päivän välein.

Niinpä päädyimme lisäämään autoon hupiakun. Akun kooksi arvottiin 100Ah (ampeerituntia) josta turvallisesti voi käyttää nyrkkisäännön mukaan 50% eli 50Ah. Jos akkua tyhjentää enempi, on suuri vaara että akku vaurioituu ja menettää latautumiskykynsä. 50Ah akku riittää karkeasti laskettuna pitämään sähköjä päällä noin kaksi päivää, tarkemmat laskelmat alla.

Hupiakun lataus

Sähkölaatikko suojaa elektroniikkaa kuljetettavilta kamoilta ja kuljetettavia kamoja akkuhapolta

Hupiakun lataus tapahtuu helpoiten liittämällä hupiakku suoraan auton laturiin/käynnistysakkuun. Suoralla kaapelilla on kuitenkin se huono puoli, että nyt käynnistysakkukin purkautuu samaan aikaan jolloin vaarana on edelleen käynnistysakun tyhjennys. Laittamalla hupiakun ja käynnistysakun väliin kytkimen saadaan hupiakku erotettua käynnistysakusta kun auto ei ole käynnissä ja auton laturi ei lataa akkuja.

Halusimme kuitenkin automatisoida kytkimen toiminnan, joten korvasimme mekaanisen kytkimen ns. akkuerottimella/releellä, joka automaattisesti erottaa akut toisistaan kun järjestelmän jännite laskee riittävän alas ja kytkee ne jälleen yhteen kun käynnistysakun jännite nousee riittävän ylös. Saimme Hetan isältä omamme, joka on Bilteman jo markkinoilta poistunutta mallia. Harmillisesti Bilteman rele ei ole aivan speksien mukainen, joten akkujen erotus tapahtuu hieman turhan matalalla jännitteellä, mutta hoitaa kyllä hommansa.

Aurinkopaneeli

Aurinkopaneelin lataussäädin ja johdotusta

Aluksi olimme ajatelleet pitävämme sähköjärjestelmän simppelinä ja lataavamme akkua vain auton käynnissä. Juteltuamme Tuukan kanssa ja todettuamme ettei aurinkopaneelin lisäys maksaisi tavattomasti, päätimme kuitenkin hankkia auton katolle pienen paneelin tuottamaan lisäenergiaa ja pidentämään hupiakun riittävyyttä pitkään paikallaan ollessa.

Paneeliksi valitsimme melko pienen 85W paneelin Hong Kongista. Paneeli on kooltaan 856mm x 675mm x 30mm ja painaa 8900g. Asensimme paneelin katolle pienillä kulmaraudoilla jotka ruuvasimme suoraan kiinni kattoon sekä paneeliin. Paneelin johdon läpivienti on peneelin alla jolle porasimme reiän niin että johto päätyy katon “kouruun”. Läpiviennit ja kaikki ruuvinreiät on tilkitty Sikaflex 11FC+:lla.

Paneelia ei voi kiinnittää suoraan akkuun vaan paneelin tuottama jännite on laskettava akulle sopivaksi lataussäätimellä. Lataussäätimiä on nykyään kahta tyyppiä, ns. PWM- ja MPPT-säätimiä. PWM-säätimet ovat noin puolet MPPT:n hinnasta, mutta niillä paneelista ei saa kaikkea tehoa irti. Esimerkiksi meidän tapauksessamme paneelille on ilmoitettu “Pmax jännite (Vmp) 17,2V” ja “Pmax sähkövirta (Imp) 4,94A”. MPPT säätimellä hyötysuhde on melkein 100%, joten paneelista irtoaa noin 17.2V*4.95A=85.1W. PWM säätimellä jännite joudutaan pudottamaan akulle sopivaksi maksimivirran kasvamatta, jolloin meidän tapauksessamme saamme paneelista irti enimmillään vain ~13.5V*4.95A=66.9W (latausjännitettä voisi kasvattaa jolloin teho nousisi, mutta akun elinikä voisi kärsiä).

Katsoimme kuitenkin että PWM säätimelläkin saamme paneelista riittävästi lataustehoa joten MPPT säädin ei ole hintansa väärti. Jos myöhemmin tarvitsemme lisätehoa voimme vaihtaa pelkän lataussäätimen ja saada hieman lisää tehoa vaihtamatta itse paneelia.

Kaapelointi

Konepellin alle lisättiin piuhaa ja sulake

Akuista sähkö tuodaan 16mm² kaapelilla sähköpaneeliin. Tämä kaapeli ei taida olla aivan riittävää akkujen yhdistämiseen toisiinsa kaikissa tilanteissa, mutta peruskäytössä häviöt ovat riittävän pienet.

16mm2 kaapel kuljettajan puoleisen kynnyslistan alla

Halusimme jakaa 12V järjestelmän pistokkeilla auton eri kulmiin helppoa käyttöä varten, niinpä nyt 12V pistokkeita on yksi edessä oven vieressä ja kaksi takana. Jälkiviisaana voi todeta että takana olevia pistokkeita ei ole vielä tullut kertaakaan käytettyä ja toinen sängyn vieressä olevista on liian matalalla jolloin pistoketta on mahdollista potkia yön pimeydessä. Oven vieressä oleva on ollut jääkaappikäytössä, mutta jääkaapin johdon muutosten myötä sekin on enää puhelimenlaturin käytössä. Lataussäätimen kaksi USB-porttia ovat olleet riittävät moneen käyttöön.

Noh, kaapeloimme kuitenkin sähkön joka nurkkaan 4mm kaapelilla. Samaa kaapelia on käytössä lataussäätimen, akun ja paneelin välissä. Paksumpi kaapeli tuottaa vähemmän häviöitä ja energiaa säästyy.

Käytimme lähes kaikkiin kaapelointeihin kaksinapaista monisäikeistä kaapelia. Myös yksinapainen kaapeli olisi ollut soveliasta, mutta tällöin maadoituspisteitä olisi pitänyt lisätä laitteiden lähettyville. Hyvät puolensa molemmissa tavoissa.

Ostin vahingossa myös yhden kelan jäykkää yksisäikeistä kaapelia joka on tarkoitettu sisätilakaapelointeihin. Tätä piuhaa tuli käytettyä vain tuulettimen sähköissä eikä sitä voi suositella.

Muutamaan matalatehoisen laitteen kaapelointiin käytimme ohutta, noin 1.5mm paksuista monisäikeistä, yksinapaista kaapelia. Tämä lähinnä kustannusten kohoamisen estämiseksi, kun piuhaa löytyi valmiiksi kaapista ja järeämpi kaapeli oli päässyt loppumaan.

Lisäkytkimillä lisämahdollisuuksia

Entäpä jos akkujen erotusrele rikkoutuu matkalla jolloin hupiakku ei enää lataudu tai jostain syystä käynnistysakku tyhjeneekin? Lisäämällä vahvatekoinen kytkin erotusreleen rinnalle voidaan erotusrele ohittaa ja yhdistää akut väkipakolla vaikka silloin, kun käynnistysakku on uuvahtanut valojen jäädessä päälle.

Entäpä jos erotusrele hajoaa niin, että se jää jatkuvasti päälle? Nyt akut ovat jatkuvasti kytkettynä ja käynnistysakku voi tyhjentyä vahingossa. Lisäämällä kytkimen erotusreleen perään voidaan käynnistysakku erottaa kokonaan.

No mitäs jos halutaan irroittaa hupiakku väliaikaisesti järjestelmästä? Lisätään ennen hupiakun kytkemistä aurinkopaneelin lataussäädintä oma kytkimensä.

Näin saadaan nätti kolmen kytkimen viidakko, jota kukaan ei osaa käyttää.

Yksittäiset komponentit on kiinnitetty vanerilevyyn

Sulakkeet

Sähkölaitteet sijoiteltiin lähelle väliseinää

Jotta Murphyn laki ei polta koko autoa, on sähköjärjestelmiin hyvä lisätä sulakkeita. Lisäsimme 100A sulakkeet melempiin päihin hupisähköjä ja käynnistysakkua yhdistävään kaapeliin. Nyt jos kaapeli vioittuu ja kytkeytyy auton runkoon, palavat molemmat sulakkeet ja molemmat akut/hupisähköt irtoavat viallisesta kaapelista.

Myös hupiakun edessä on oma 100A sulakkeensa, joten jos vaikka kytkintaulusta irtoaa piuhoja, ei toivottavasti tulipaloa pääse syntymään.

Jokaisella sähkölaitteella (valot, tuuletin, kaasuvaroitin, pistokkeet, peruutuskamera, perutuuskameran näyttö, dashcam, jääkaappi) on oma sulakkeensa. Näin jos jokin laitteista rikkoontuu ja alkaa puskea savujaan ulos tai jos laitteen sähköpiuha vaurioituu ja kytkeytyy auton runkoon, pitäisi sulakkeen palaa ennen isompia vahinkoja. Peruutuskameran, sen näytön ja dashcamin sulakkeet ovat erillään muista niiden hankalan paikan vuoksi.

Sähköpaneeli / -laatikko

Sähkölaatikkoon mahtuu magneettien lisäksi akku ja muita roippeita

Koska päädyimme lyijyakkuun on hyvä varautua akun hajoamiseen ja mahdolliseen hapon roiskumiseen rikkinäisestä akusta. Sijoitimme akkumme muoviseen haponkestävään akkulaatikkoon jonka vielä ympäröimme vanerilla. Näin toivottavasti akun mahdollisesti hajotessa hyppykamat ainakin säästyvät. Jotta sähköasennuksesta tulisi ulkoisesti siisti, sijoitimme sulakkeet ja isoimmat kytkimet vanerilaatikon sisään erilliseen irtoinaiseen vanerilevyyn kiinnitettynä. Nyt sulakkeen pystyy vaihtamaan hieman hanakalasti sängyn alle ryömimällä ja irtonaisen vanerilevyn laatikosta nostamalla.

Hiustenkuivaajat ja imurit autoon

Auton sähköjärjestelmä on 12 voltin järjestelmä, joten mikään kodinkone joka syö 230V jännitettä ei tule toimimaan. Halusimme kuitenkin ladata ainakin läppäriä (vaikka meillä olikin myös 12V läppärilaturi), joten päätimme hankkia pienen invertterin joka muuttaa 12V tasavirran 230V vaihtovirraksi. Läppärin lataamiseen riittää ~100-200W invertteri, joten päätin tietenkin hankkia 1500W invertterin, jotta riittää. Invertteri on kiinnitetty suoraan hupiakun napoihin.

1500W (kanttiaalto)invertterimme riittää mukavasti kahvinkeittimille, pienille mikroaaltouuneille, joillekin imureille, osalle sähkötyökaluille jne. Eipä tarvitse miettiä miten kuumaliimapistoolin saa toimimaan verhoja korjaillessa.

Mutta täytyy myöntää, että invertteri on ollut todella kevyellä käytöllä.

Valot, kamerat, käytännönkojeet

Valojen, tuulettimen ja invertterin ohjauspaneeli heti oven vieressä

Valoiksi tilasimme ebay:stä noin 8€ maksaneen 5m pitkän ledinauhan. Ledit on liitetty ebay:stä tilattuun 3€ arvoiseen himmentimeen, joka itse asiassa onkin aika näppärä, koska täydellä kirkkaudella ledit tekevät sisätiloista kirurgisalimaisen valoisan. Illalla ledejä tulee käytettyä vain himmeimmällä asetuksella.

Tietokonetuuletin, joka hoitaa koneellisen ilmanvaihdon virkaa, on kiinnitetty napin kautta samaan “minisähkölaatikkoon” oven vieressä kuten ledihimmennin ja jääkaapin alkuperäinen 12V pistoke.

Tuulilasiin on liimattu radioantenni ja dashboard cam

Peruutuskamera ottaa virtansa peruutusvalojen johdosta johon tehtiin pieni haaroitus ja lisättiin sopiva sulake. Näin peruutuskamera on päällä vain jos pakki on kytketty. Peruutuskameran näytön virta ryöstetään edestä sulaketaulusta haaroittavalla sulakepitimellä. Samanlaista haaroitinta on käytetty dashcamin sähköistämiseen niin että se käynnistyy vain, kun auto on käynnissä.

Viimeisenä muutoksena autoon vaihdettiin uusi radion antenni katkennen tilalle. Vanhan antennin poistamiseen käytin enemmän voimaa kuin järkeä, ja jouduinkin maalaamaan ruhjoutunutta peltiä uudelleen vanhan antennin paikalta. Uusi antenni kiinnittyy jonkun mielestä näppärästi tuulilasin sisäpuolelle. Antennissa on pieni vahvistin joten se vaatii oman virtansa, jonka onneksi sai radion omista piuhoista. Antenni myös vaati maadoituksen, joka onnistui kätevästi käyttämällä aurinkolipan kiinnitysruuvia.

Kuinka kauan sähköistämiseen menee aikaa?

Lupailin Hetalle sähköjen valmistumista melkein joka viikko. En ollut kuitenkaan aivan varman minkälaiset sähköt tarvitsisimme, minkälaisia kytkimiä mihinkin, minne pistorasiat, mistä paneelit jne ja tämä lisäsi yllättävän paljon aikaa. Varsinainen sähköjen asennus oli lopulta vain ehkä 8h homma, mutta siinäkin aikaa tuhlautui turhan lyhyiden piuhojen kanssa pihtaamiseen ja liittimien loppumiseen. Paremmalla suunnittelulla ja riittävällä tarvikkeiden hankkimisella olisi säästänyt useita tunteja.

Kuinka laskea hupiakun riittävyys?

Jääkaappi johon päädyimme on Dometic CDF 26, jolle on joku saanut keskimääräiseksi energiankulutuksesi noin 20Ah/24h*12V=10W. Jääkaapin lisäksi jatkuvassa käytössä on 12V tietokonetuuletin, jonka teho on 0.5W. Valaistusta olemme käyttäneet noin 30min päivässä, mutta sen tehoa emme ole mitanneet. Varmaankin noin 5W. Näinpä saamme koko päivän energiankulutuksesi 20Ah + 0.5W/12V*24h + 5W/12V*0.5h = 21.2Ah. Vielä kun mukaan otetaan satunnaista kännykän latausta (~1Ah per kännykän lataus) ja tietokoneen käyttöä invertterin kautta on päivän kulutus noin 25Ah. Saamme siis 100Ah akun riittämään turvallisesti (50% purulla) kaksi päivää pilkkopimeässä.

Aurinkopaneelin lisäämällä toiminta-aikaa saa vaikkapa seuraavasti: aurinkoa 5h päivässä jolloin esimerkiksi 3A lataustehoa (~40W latausteho) = 15Ah. Nyt akusta purkaantuukin enää 10Ah päivässä ja akku kestääkin jo reilut 5 päivää. Tarkkoja mittauksia emme ole tehneet paljonko paneeli on tuottanut päivässä, mutta Sveitsissä neljän vuorokauden paikallaan pysymisen (ja hyvän auringonpaisteen) jälkeen akussa oli edelleen turvallisesti kapasiteettiä jäljellä.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *