Fransk-kinesiskt samriskföretag gör anspråk på den mest effektiva elmotorn någonsin för hybridbilar

Ett joint venture mellan två bilindustrijättar hävdar att de har tagit fram den mest effektiva elmotorn genom tiderna – specifikt framtagen för hybriddrivlinor. Och siffrorna som stödjer påståendet är svåra att bortse från.

I en tid då biltillverkarna kämpar om varenda tiondels procent i verkningsgrad presenterar Horse – det gemensamma drivlineföretaget ägt av Renault och Geely – en ny elmotor som enligt egna mätningar omvandlar hela 98,2 procent av den tillförda energin till framdrivning. Det kanske låter som en teknisk finess, men konsekvenserna för bränsleförbrukning, ekonomi och lagstiftning kan visa sig bli mycket omfattande.

Renault och Geely siktar på rekordverkningsgrad med ny hybridmotor

Den nya motorn bär namnet Amorfo och är utvecklad för hybridfordon samt så kallade range extender-lösningar. Det handlar alltså inte om en kraftmotor till hypersportbilar – utan om ett effektivt arbetsverktyg för vardagsbilar, från laddhybrider till modeller som använder en förbränningsmotor som generator.

Medan konkurrenterna främst tävlar om batteriteknik och mjukvara har Horse valt att fokusera på ett mindre glamoröst men avgörande element: motorns elektromagnetiska hjärta. Och här döljer sig förvånansvärt nog fortfarande betydande förbättringsmöjligheter.

Amorfo-motorn uppnår enligt Horse en total verkningsgrad på 98,2 procent, medan vanliga elmotorer typiskt ligger någonstans mellan 93 och 97 procent.

Motorn levererar 190 hästkrafter och 360 Nm vridmoment. Det placerar den precis i segmentet för medelstora personbilar och SUV:ar som säljs som hybrider i Europa och Kina. Fokus ligger uppenbarligen inte på ren kraft, utan på maximal effektivitet.

Hemligheten finns i ultratunn stålplåt runt lindningarna

Den tekniska kärnan i denna motor är statormaterialet: en amorf ståltyp med en oordnad atomstruktur. På vanlig svenska: det är inte klassiskt kristallinskt stål, utan ett slags metallglasliknande material som reagerar annorlunda på magnetfält.

Tunnare än ett hårstrå

I en vanlig elmotors stator sitter det normalt staplade stålplåtar som leder magnetfältet. I Amorfo-motorn är dessa plåtar extremt tunna – endast 0,025 millimeter. Det är cirka tio gånger tunnare än i en genomsnittlig elmotor och faktiskt tunnare än ett hårstrå.

Statorplåtens tjocklek: 0,025 mm
Typisk tjocklek i vanliga motorer: cirka 0,25 mm
Minskning av interna förluster: upp till 50 procent enligt Horse
Uppgiven total verkningsgrad: 98,2 procent

De tunnare plåtarna reducerar de så kallade virvelströmmarna i metallen markant. Virvelströmmar är en av de främsta orsakerna till värmeutveckling och därmed energiförluster i elmotorer. Färre förluster innebär att en större andel av den elektriska energin faktiskt når fram till drivaxeln.

Genom att halvera virvelströmsförlusterna pressar Horse verkningsgraden förbi det som idag är standard i massproduktion.

Laboratorierekord är imponerande – vardagsanvändning blir det riktiga testet

De angivna 98,2 procenten kommer från mätningar under kontrollerade förhållanden. Det är branschpraxis, men det berättar inte hela historien om hur motorn klarar sig i kallt vinterväder, i tät stadstrafik eller efter många års intensiv användning.

I verkliga bilar spelar faktorer som uppvärmning, kylning, dellastförhållanden, växelriktare och transmission alla in. Den totala drivlinjans verkningsgrad ligger därför alltid lägre än motorns topprestanda ensam. Tillverkare framhäver gärna topprestationer, medan bilister i praktiken märker beteendet över tiotusentals mil.

Därtill kommer att Horse ännu inte har avslöjat i vilken produktionsmodell Amorfo debuterar. Det finns inget lanseringsdatum, ingen specifik Renault- eller Geely-modell är nämnd, och heller ingen information om produktionsvolym. Motorn finns dock redan med i Horse katalog och är därmed tillgänglig för märken inom Renault- och Geely-koncernen – inklusive Renault själv, Dacia, Volvo och möjligen ett flertal kinesiska märken.

Endast 1 procents besparing i förbrukning – är det verkligen värt att jaga?

Enligt Horse egna beräkningar ger Amorfo-motorn i ett komplett hybridsystem en energibesparing på cirka 1 procent. På individuell bilnivå låter det blygsamt: en bil som normalt förbrukar 6,0 liter per 100 km sjunker till omkring 5,94 liter.

I stor skala ser bilden annorlunda ut. Föreställ dig ett märke som säljer två miljoner hybrider per år, och dessa bilar körs i genomsnitt 20 000 mil under sin livstid. Då handlar det plötsligt om hundratals miljoner liter bränsle och enorma mängder elektricitet som aldrig förbrukas. För tillverkarna räknas dessutom något annat: varje bråkdel av en procent lägre CO₂-utsläpp hjälper till att uppfylla allt strängare utsläppskrav, utan att man nödvändigtvis behöver montera markant dyrare batteripaket.

För bilisten känns 1 procents skillnad knappast spektakulär, men för redovisningen och lagstiftningen kan det vara precis det som håller en modell säljbar.

Därför jagar tillverkarna verkningsgrad så hårt just nu

Kapplöpningen om effektiva drivlinor har accelererat kraftigt de senaste åren. Kinesiska märken kastar sig över förbränningsmotorer med nästan 50 procents termisk verkningsgrad, medan andra lanserar nya elmotorkonstruktioner. Renault och Geely har via Horse valt att främst förfina själva elmotorn och arbeta med materialinnovation istället för att enbart lita på mjukvarutricks i energistyrningen.

För hybriddrivlinor är detta särskilt relevant. I en helt elektrisk bil är det primärt batteriet som avgör räckvidden. I en hybridbil arbetar elmotorn ofta under skiftande förhållanden – den ska smidigt kunna växla mellan stöd, rekuperation och kortare elektriska körningar. Varje effektivitetsvinst hjälper direkt till att sänka förbrukningen och minska värmeutvecklingen i drivlinan.

Vad betyder det för bilister och marknaden?

Den som snart överväger en ny Renault-hybrid eller ett märke kopplat till Renault- eller Geely-koncernen kan mycket väl få denna motor under motorhuven utan att veta om det. Marknadsföringen kommer snarare att tala om lägre utsläpp, bättre effektivitet eller en modern hybridplattform än om amorft stål och plåttjocklekar.

För marknaden pekar denna utveckling framför allt på en övergripande trend: stora språng i förbrukning eller räckvidd blir mer sällsynta, och vinsten ligger i allt högre grad i många små optimeringar. Det kan till exempel vara:

Smartare kylning av elmotor och växelriktare
Lägre internt motstånd i batteri och kablar
Lättviktsmaterial i kaross och chassi
Mjukvara som begränsar energispill vid dellast

För den som inte är hemmastadd i elektroteknik: verkningsgrad anger hur stor del av den tillförda energin som faktiskt utför nyttigt arbete. Vid 98,2 procent går bara 1,8 procent förlorat som värme och andra förluster i själva motorn. Det låter nästan perfekt – men i den totala kedjan från eluttag eller bränsletank till de roterande hjulen läggs olika förluster på varandra. Just därför förföljer ingenjörer varje litet framsteg med stor iver.

I praktiken kan en mer effektiv motor också köra mer ljudlöst och svalare, eftersom mindre värme behöver ledas bort. Det sparar på kylsystem och kan på sikt leda till mer kompakta drivlinor. Samtidigt uppstår nya utmaningar: extremt tunn stålplåt är svårare att tillverka, mer känslig för toleranser och kräver anpassade produktionslinjer. Det slutliga försäljningspriset på bilen avgör i slutändan om dessa innovationer verkligen slår igenom i massproduktionen.