Tesla talvella – Tiepalvelutilastot, 16 V akku ja Lapin pakkastestit

Kuvittele tammikuinen pakkasaamu Suomen Lapissa. Mittari painuu yli 30 pakkasasteeseen, kaamos pitää maiseman pilkkopimeänä ja revontulet loimuavat taivaalla, kun kävelet mökistä kohti autoa.

Jos avaat iltapäivälehden kommenttikentän tällaisena aamuna, törmäät välittömästi tuttuun väitteeseen. Sen mukaan sähköautot hyytyvät tienposkeen heti pakkasen kiristyessä yli parinkymmenen asteen, ja vain vanha diesel pelastaa suomalaisen talvella.

Pohjoismaiden suurimmat tiepalvelutilastot kertovat täysin päinvastaista kieltä. Kun elohopea painui Pohjolassa ennätyslukemiin ja hinausautoille sateli kymmeniätuhansia hälytyksiä yhden kuukauden aikana, lähes 90 prosenttia pihaan jääneistä autoista oli perinteisiä polttomoottoriautoja. Fysiikka, kemia ja kenttädata paljastavat, miksi moderni Tesla selättää arktisen talven luotettavammin kuin moni osaa odottaa.

Mitä Pohjoismaiden tiepalvelutilastot paljastavat pakkasesta

Kun tammikuinen arktinen korkeapaine jämähtää Suomen päälle, Autoliiton, Redgon ja vakuutusyhtiöiden tiepalvelut ruuhkautuvat moninkertaisesti tavalliseen talvipäivään verrattuna. Hinausautoille kertyy Suomessa tuhansia avustustehtäviä yhden ainoan viikon aikana.

Vielä tarkempi vertailukohta löytyy suoraan rajan takaa Norjasta, missä jo lähes joka kolmas tiellä liikkuva auto kulkee pelkällä sähköllä. Norjan suurin tiepalvelu Viking kävi läpi tammikuun kovimpien pakkasviikkojen jokaisen käynnistysongelman. Kun yhtiö laski jokaisen pakkasaamuna pihaan jääneen ajoneuvon, vain reilu kymmenesosa oli sähköautoja ja loput perinteisiä polttomoottoriautoja.

Kun luvut suhteuttaa suoraan autokantaan, bensiini- ja dieselautot hyytyivät kovassa pakkasessa yli tuplasti useammin kuin täyssähköautot. Entä kuinka moni sähköauto jäi tielle siksi, että suuri ajoakku olisi loppunut pakkasessa? Vain pari prosenttia.

Miksi polttomoottoriauto hyytyy 30 asteen pakkasessa

Miksi nykyaikainen polttomoottoriauto joutuu niin ahtaalle, kun elohopea putoaa lähelle 30 pakkasastetta? Kyse ei ole huonosta tuurista, vaan armottomasta kemiasta ja fysiikasta.

• Dieselin parafiinin kiteytyminen: Jos tankissa ei ole Lapin arktista erikoislaatua tai vedenerottimeen on tiivistynyt kosteutta, tavallisen talvidieselin parafiini alkaa kiteytyä kovassa pakkasessa. Polttoaine muuttuu ensin sameaksi ja muuraa lopulta polttoainesuodattimen tiiviiksi vahatulpaksi, josta ei kulje pisaraakaan läpi.
• AdBlue-järjestelmän jäätyminen: Jokaisessa uudemmassa dieselautossa on päästömääräysten vaatima AdBlue-järjestelmä, jonka urealiuos jäätyy jo 11 pakkasasteessa. Vaikka säiliössä on pieni sähkölämmitin, se ei aina ehdi sulattaa putkistoa lyhyillä pakkasmatkoilla. Jäätyessään laajeneva neste rikkoo herkkiä pumppuja ja antureita, ja vikavalon kilometrilaskurin umpeutuessa auton tietokone estää seuraavan käynnistyksen, kunnes hinausauto vie auton lämpimään halliin sulamaan.
• Jähmettynyt moottoriöljy ja väsynyt lyijyakku: Tavallinen moottoriöljy muuttuu kireässä pakkasessa moninkertaisesti paksummaksi kuin nollakelillä. Voiteluaine jäykistyy kylmäksi siirapiksi. Starttimoottorin pitäisi jaksaa pyörittää tätä jähmettynyttä koneistoa, mutta samaan aikaan auton perinteinen 12 voltin lyijyakku on menettänyt pakkasessa yli puolet tehostaan.
• Polttoainekäyttöisen lisälämmittimen ansa: Tuttu Webasto tai Eber on suomalaisen talviautoilijan yleisin kompastuskivi. Kun kytket lämmittimen pöhisemään puoleksi tunniksi ennen töihin lähtöä, sen vesipumppu ja sisätilan puhallin imevät jääkylmästä lyijyakusta viimeisetkin mehut. Kun istut lämpimään autoon ja painat käynnistysnappia, kuuluu vain hiljainen naksahdus ja aamu alkaa apukaapeleita etsimällä.

Teslan 16 voltin älykäs litiumioniakku ja puolijohdekytkimet

Mikä sitten hyydyttää ne harvat sähköautot, jotka kutsuvat hinausauton kovalla pakkasella? Syyllinen ei ole auton pohjassa lepäävä suuri korkeajänniteakku, vaan täsmälleen sama perinteinen 12 voltin lyijyakku konepellin alla kuin polttomoottoriautoissakin.

Sähköautossa tuo pieni apuakku herättää tietokoneet ja kytkee suuren ajoakun päävirtareleet päälle. Jos pieni lyijyakku kyykkää pakkasessa, auto ei herää, vaikka varsinainen ajoakku olisi täynnä virtaa.

Tesla ratkaisi ongelman luopumalla vanhasta lyijyakkutekniikasta. Yhtiö korvasi raskaan lyijymöhkäleen omalla 16 voltin älykkäällä litiumioniakulla sekä Model 3- että Model Y -malleissa. Uusi pienjänniteakku painaa vain vajaat kaksi kiloa ja kestää käytännössä koko auton eliniän, kuten sähköauton akun kestoa käsittelevä tutkimusdata osoittaa.

Toisin kuin passiivinen lyijyakku, Teslan 16 voltin litiumioniakun sisällä toimii oma piirikortti, akunhallintajärjestelmä (BMS) ja suora digitaalinen yhteys auton päätietokoneeseen. Järjestelmä vahtii akun varausta ja lämpötilaa jatkuvasti, myös silloin kun Tesla seisoo viikon parkissa Lapin hiihtolomalla kovassa pakkasessa.

Heti kun pikkuakun varaus lähestyy alarajaa, se lähettää herätyskäskyn auton pääakulle. Suuri ajoakku kytkeytyy äänettömästi päälle, lataa pienjänniteakun hallitulla virralla täyteen ja palaa lepotilaan, kunhan pääakussa riittää virtaa. Lisäksi Tesla korvasi perinteiset palavat sulakkeet elektronisilla puolijohdekytkimillä, jotka katkaisevat mahdollisen virtasyöpön automaattisesti ennen akun tyhjenemistä. Auto herää pakkasaamuna yhtä varmasti kuin älypuhelin taskussasi.

Octovalve-lämpöpumppu ja moottorien 7 kilowatin käämilämmitys

Mistä sähköauto taikoo lämpöä kovalla pakkasella, kun keulalla ei ole polttomoottoria tuottamassa jatkuvaa hukkalämpöä? Vastaus löytyy Teslan etutavaratilan alta. Sen nimi on Octovalve eli kahdeksantieventtiili.

Kun vanhemmat sähköautot lämmittivät sisätiloja pelkällä sähkövastuksella kuin leivänpaahtimella, Teslan lämpöpumppu ja kahdeksantieventtiili muodostavat 12 erilaista lämmitystilaa. Järjestelmä toimii kuin lämmön kierrätyslaitos. Se kerää talteen jokaisen watin hukkalämpöä sähkömoottoreista, tehoelektroniikasta, tietokoneista sekä jäisestä ulkoilmasta ja ohjaa sen suoraan matkustamoon.

Entä kun pakkanen kiristyy äärimmäiseksi ja koko auto on umpijäässä? Silloin Tesla hyödyntää fysiikkaa. Järjestelmä syöttää sähkövirtaa suoraan ajomoottorien kuparikäämeihin niin, ettei roottori pyöri milliäkään, vaan moottori toimii sisäisenä kiukaana ja tuottaa jopa 7 kilowattia lämpöä.

Arjessa ero tuntuu tiistaiaamuna kello seitsemän. Perinteisellä autolla joudut muistamaan jo edellisenä iltana jäykän lohkolämmittimen johdon kytkemisen tolppaan tai polttamaan puoli litraa dieseliä lisälämmittimessä samalla, kun jännität akun riittävyyttä. Teslalla napsautat puhelinsovelluksesta lämmityksen päälle samalla, kun kaadat aamukahvin kuppiin.

Koska lämpöpumppu ja moottorien käämilämmitys puskevat lämmintä ilmaa tuulilasille välittömästi, matkustamo nousee kovasta pakkasesta huonelämpöön 5–10 minuutissa. Ratinlämmitin, istuinlämmittimet ja pyyhkijöiden sulatusalue sulattavat jään itsestään, ja koko esilämmitys maksaa edullisella kotisähköllä vain noin 20 senttiä.

Viiden kilometrin päiväkotimatka ja kylmäkäynnistyksen nollakuluma

Tavalliselle polttomoottoriautolle tai lataushybridille kaikkein raskainta ajoa Suomen talvessa on arkiaamun 5 kilometrin pätkämatka päiväkotiin ja lähikauppaan. Moottori-insinöörien mukaan suurin osa polttomoottorin koko eliniän sisäisestä kulumasta syntyy nimenomaan kylmäkäynnistyksissä.

Kun moottorinohjaus syöttää kylmään koneeseen rikkaampaa polttoaineseosta pakkasella, palamaton polttoaine ja kondenssivesi tiivistyvät kylmiin sylinteriputkiin ja valuvat öljypohjaan. Lyhyessä pätkäajossa moottoriöljy ei koskaan ehdi lämmetä tarpeeksi haihduttaakseen kosteuden pois. Silloin öljykorkin alle kertyy keltaista vesiöljymajoneesia ja hiukkassuodatin tukkeutuu herkästi.

Sähkömoottorissa tätä ilmiötä ei esiinny lainkaan. Teslan roottori pyörii magneettikentässä ilman männänrenkaita, pakoventtiileitä tai laimentuvaa moottoriöljyä. Voit ajaa kovassa pakkasessa lyhyen reissun lähikauppaan joka ikinen päivä, ja voimalinjan kylmäkäynnistyskuluma pysyy pyöreässä nollassa.

Tekniikan Maailman Lapin talvitestit ja millisekunnin neliveto

Miten sähköautot pärjäävät oikeissa Lapin olosuhteissa, kun Suomen arvostetuin autolehti Tekniikan Maailma asettaa sähköautot, hybridit ja polttomoottoriautot Ivalon pakkasissa samalle viivalle?

Tulokset puhuvat puolestaan. Jo edellisessä suuressa talviautovertailussa täyssähköautot ottivat puhtaan neloisvoiton ennen yhtäkään polttomoottoriautoa. Kun Tekniikan Maailma ajoi tuoreimman talviautotestinsä Ivalon 37 asteen ennätyspakkasessa, täyssähköauto voitti koko vertailun ja sähköautot nappasivat kolme neljästä kärkisijasta. Samaan aikaan yksi testin polttomoottorihybrideistä jäätyi ja hyytyi tielle jo ensimmäisessä maantiekokeessa. Sekä nelivetoinen Model 3 että takavetoinen Model Y ovat menestyneet Lapin testeissä erinomaisesti, ja takavetoinenkin malli loisti liukkaassa rullakokeessa.

Miksi testaajat kehuvat Teslan etenemiskykyä jäisessä ylämäessä ja liukkailla testirullilla? Salaisuus piilee reagointinopeudessa mustalla jäällä.

• Mekaanisen nelivedon viive: Perinteisessä nelivedossa voima kulkee polttomoottorilta vaihteiston, kardaanin ja mekaanisten kytkinpakkojen kautta pyörille. Kun rengas menettää pidon jäisellä maantiellä, mekaaniselta järjestelmältä kuluu keskimäärin 200 millisekuntia väännön muuttamiseen. Maantievauhdissa auto ehtii liukua tuossa ajassa yli 4 metriä ennen kuin neliveto ehtii mukaan.
• Teslan digitaalinen neliveto: Nelivetoisessa Teslassa etu- ja takamoottorin välillä ei ole raskasta kardaania, vaan molempia akseleita ohjaa oma digitaalinen tehoelektroniikka ja piikarbidi-invertteri. Järjestelmä säätää pyörien vääntöä muutamassa millisekunnissa, eli jopa 100 kertaa nopeammin kuin mekaaninen neliveto. Auto ehtii liikkua maantiellä vain muutaman senttimetrin, kun elektroniikka on jo palauttanut pidon.

Tuhannen kilometrin hiihtolomamatka ja akun esilämmitys

Suomalaisen talven klassinen kuntokoe on 1 000 kilometrin hiihtolomamatka Etelä-Suomesta Rovaniemelle tai Kuusamoon. Kova pakkanen, tiheä ulkoilma ja lämmitys leikkaavat jokaisen sähköauton talvitoimintamatkasta reilun neljänneksen, ja kovimmilla pakkasilla yli kolmanneksen.

Suomen suuri 1 000 kilometrin talvitesti osoitti silti, että modernilla sähköautolla matka taittuu talvikelissä noin puolessa vuorokaudessa. Matka-aika vastaa polttomoottoriauton tahtia, kun mukaan laskee normaalit kahvi- ja ruokatauot.

Kaiken avain on Teslan automaattinen akun esilämmitys. Olipa autossa litiumrautafosfaattiakku (LFP) tai runsasnikkelinen akku (NMC/NCA), jääkylmä akusto ei ota pikalatausta vastaan täydellä teholla. Kun näppäilet Teslan navigaattoriin Supercharger-pikalaturin tai kotimaisen Kempowerin suurteholaturin, auto lämmittää akun moottorien hukkalämmöllä jo ajon aikana. Kun kurvaat laturille pakkasessa, akku on sisäisesti ihannelämpötilassa ja imee virtaa täydellä suurteholla.

Highland- ja Juniper-uudistukset sekä matriisivalot kaamoksessa

Viime vuosien aikana Tesla on vienyt talviominaisuudet uudelle tasolle uudistetussa Model 3 Highland- ja Model Y Juniper -mallistossa.

Jos olet ajanut Suomen loskaisilla kehäteillä marraskuussa, tiedät kuinka nopeasti suolaloska muuraa auton keulan umpeen. Tesla lisäsi uuden Model Y:n etupuskurin kameraan oman lämmitysvastuksen ja korkeapaineisen pesusuuttimen, joka suihkuttaa linssin kirkkaaksi yhdellä napin painalluksella. Lisäksi yhtiö kuunteli pohjoismaisia kuljettajia ja palautti uuteen Model Y -malliin fyysisen vilkkuviiksen, jota on helppo käyttää paksut talvihanskat kädessä.

Molemmissa uusissa malleissa on koko matkustamon kiertävät kaksinkertaiset akustiikkalasit, jotka vaimentavat karkeiden suomalaisten nastarenkaiden jyrinää. Koska kovassa pakkasessa ulkoilma on jopa viidenneksen tiheämpää kuin kesällä, uusien mallien virtaviivainen kori säästää talvimaantiellä suoraan kilowattitunteja jokaisella reissulla.

Suomen talvessa pakkanen ei ole ainoa haaste. Vähintään yhtä suuri riski on kuukausia kestävä pilkkopimeä kaamos. Tilastokeskuksen mukaan Suomen teillä sattuu vuosittain yli 13 000 riistaonnettomuutta, ja synkimpänä talvikautena hirviä ja peuroja loikkaa metsästä tielle kymmeniä kertoja päivässä. Perinteisillä ajovaloilla joudut vaihtamaan lähivaloille heti vastaantulijan ilmestyessä suoralle, jolloin pimeä metsänreuna katoaa näkyvistä kriittisellä hetkellä.

Sen sijaan, että Tesla olisi myynyt matriisivalot kalliina lisävarusteena, yhtiö kytki adaptiiviset matriisikaukovalot päälle ilmaisena ohjelmistopäivityksenä satoihintuhansiin jo tiellä liikkuviin autoihin. Yli sadan LED-pikselin ajovalot varjostavat valokeilasta vain vastaantulevan auton kohdan ja pitävät lumipenkat sekä metsänreunat täydessä kaukovalossa. Yhdessä Euro NCAP -turvatestin huippuarvosanan kanssa tämä tekee pimeästä talvitiestä huomattavasti turvallisemman.

Viisi käytännön talviniksiä suomalaiselle Tesla-kuljettajalle

Kokeneilla suomalaisilla Tesla-kuljettajilla on viisi rutiinia, joilla talviautoilu sujuu ilman murheita kovimmillakin pakkasilla.

• Sulatustoiminto ennen lumimyrskyä: Kun luvassa on lumimyrsky tai jäätävä tihku, kytke puhelinsovelluksesta auton sulatustoiminto (Defrost) päälle muutama minuutti ennen lähtöä, jolloin karmittomat ikkunat ja ovenkahvat aukeavat takertelematta.
• Ovensalvan avaus pikakuvakkeisiin: Lisää Teslan puhelinsovelluksen pikakuvakkeisiin ovensalvan avausnappi (Unlatch Door), joka ponnauttaa kuljettajan oven auki suoraan puhelimesta, vaikka kahva olisi paksun jääkuoren alla.
• Pyyhkijöiden automatiikka pois ja huoltotila päälle: Ota talvipakkasella pyyhkijöiden automaattitoiminto pois päältä, etteivät sulat pyyhkäise kuivaa jäistä lasia käynnistyksessä, ja käytä lumisateella pyyhkijöiden huoltotilaa, joka nostaa sulat lämpimälle sulatusalueelle.
• Ajastettu lähtö kotilaturissa ja vartiotila pois lentokentällä: Käytä kotilaturissa aina ajastettua lähtöä, jolloin auto lämmittää sekä akun että sisätilat suoraan talon sähköverkosta, ja pidä vartiotila (Sentry Mode) pois päältä, jos jätät auton viikoksi lentokentän pakkaseen ilman laturia.
• Viikoittainen napakka jarrutus: Paina jarrupoljinta kerran viikossa napakasti, jotta mekaaniset jarrulevyt pysyvät puhtaina tiesuolasta ja auto läpäisee katsastuksen ilman jarruhuolia.

Kun perinteinen polttomoottoriauto taistelee kovassa pakkasessa jähmettyvää öljyä, kiteytyvää dieseliä, jäätyvää AdBlue-nestettä ja väsyvää lyijyakkua vastaan, Tesla kääntää fysiikan puolelleen. Älykäs 16 voltin litiumioniakku, kahdeksantieventtiilin lämpöpumppu, moottorien 7 kilowatin käämilämmitys ja millisekunneissa reagoiva sähköinen neliveto tekevät siitä auton, joka selättää Pohjolan arktisen talven leikiten.