Fransk-kinesiskt samarbete utvecklar rekordeffektiv hybridmotor

Ett gemensamt företag mellan Frankrike och Kina påstår sig ha tagit fram den mest effektiva elmotorn hittills – specialdesignad för hybriddrivlinor. Siffrorna bakom påståendet är svåra att bortse från.

I en tid där biltillverkare kämpar om varenda procentenhet presenterar Horse – det gemensamma drivlineföretaget som ägs av Renault och Geely – en ny elmotor som enligt egna mätningar omvandlar 98,2 procent av den använda energin till framdrivning. Det kan låta tekniskt, men konsekvenserna för bränsleförbrukning, ekonomi och lagstiftning kan bli betydande.

Amorfo-motorn: ett effektivt arbetsdjur för vardagsbilen

Den nya motorn bär namnet Amorfo och är konstruerad för hybrid- och range extender-användningar. Det handlar alltså inte om en gigantisk kraftkälla till superbilar, utan om ett effektivt maskineri för vanliga personbilar – från laddhybrider till modeller där förbränningsmotor fungerar som generator.

Medan konkurrenterna främst försöker överträffa varandra inom batteriteknik och mjukvara riktar Horse uppmärksamheten mot ett något mindre glamoröst, men avgörande element: motorns elektromagnetiska kärna. Och här visar det sig förvånande nog att det fortfarande finns betydande förbättringar att hämta.

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

Motorn levererar 190 hästkrafter och 360 Nm vridmoment. Det placerar den väl i segmentet av medelstora personbilar och SUV:ar, som ofta säljs som hybridversioner i Europa och Kina. Fokus är tydligt inte på rå kraft, utan på maximal effektivitet.

Hemligheten gömmer sig i ultratunn stålplåt

Den tekniska knutpunkten i denna motor är statormaterialet: en amorft ståltyp med en oordnad atomstruktur. Uttryckt på vanlig svenska är det inte klassiskt kristallinskt stål, utan ett slags metalliskt glas som reagerar annorlunda på magnetfält.

Tunnare än ett hårstrå

I en elmotors stator sitter 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 tunnare än ett mänskligt hårstrå.

Tjocklek på statorlameller: 0,025 mm
Typisk tjocklek i vanliga motorer: ca 0,25 mm
Minskning av interna förluster: upp till 50 procent enligt Horse
Påstådd total verkningsgrad: 98,2 procent

De ultratunga lamellerna reducerar de så kallade virvelströmmarna i metallen markant. Just dessa virvelströmmar är en väsentlig källa till värmeutveckling och därmed energiförlust i elmotorer. Färre förluster innebär att en större andel av den elektriska energin faktiskt når fram till drivaxeln.

Genom att halvera virvelströmsförlusterna skjuter Horse motorns verkningsgrad ett gott stycke förbi vad som idag är standard i massproduktion.

Laboratorierekord är imponerande – men vardagen blir det verkliga provet

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

I riktiga bilar spelar faktorer som uppvärmning, kylning, belastning vid dellast, omformare och transmission alla in. Den totala drivlinans verkningsgrad kommer därför alltid ligga lägre än motorns toppprestation ensam. Tillverkare lyfter gärna fram toppvärden, medan bilägare i praktiken märker beteendet över tiotusentals kilometer.

Därtill kommer att Horse ännu inte har avslöjat i vilken serietillverkad modell Amorfo-motorn debuterar. Det finns inget lanseringsdatum, ingen specifik Renault- eller Geely-modell är nämnd, och det finns heller inga uppgifter om produktionsvolym. Motorn figurerar dock redan i Horse katalog och är därmed tillgänglig för varumärken inom Renault- och Geely-koncernen – inkluderat Renault själv, Dacia, Volvo och möjligen även olika kinesiska bilmärken.

Bara 1 procents besparing – är det verkligen värt att jaga?

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

I stor skala börjar bilden förändras markant. Föreställ dig ett bilmärke som säljer två miljoner hybridbilar om året, och att dessa bilar kör i genomsnitt 200 000 kilometer under sin livstid. Då pratar vi om hundratals miljoner liter bränsle och enorma mängder elektricitet som inte förbrukas. För tillverkarna räknas dessutom något annat: varje liten procentenhet lägre CO₂-utsläpp hjälper till att uppfylla allt strängare utsläppsnormer – utan att de behöver montera mycket dyrare batteripaket.

För bilisten känns 1 procents skillnad knappast spektakulär, men för bokföringen och lagstiftningens krav kan det vara precis det som gör en modell kommersiellt livskraftig.

Därför tävlar tillverkare nu så intensivt om effektivitet

Kapplöpningen om effektiva drivlinor har accelererat kraftigt de senaste åren. Kinesiska märken investerar massivt i förbränningsmotorer med nästan 50 procents termisk verkningsgrad, medan andra lanserar nya elmotorkoncept. Renault och Geely väljer via Horse primärt att förfina själva elmotorn och arbeta med materialinnovation framför att enbart satsa på mjukvarutrick i energistyrningen.

För hybriddrivlinor är detta särskilt relevant. I en helt elektrisk bil avgör batteriet primärt räckvidden. I en hybridbil arbetar elmotorn oftare under skiftande förhållanden – den ska smidigt kunna växla mellan assistans, rekuperation och korta elektriska turer. Varje vinst i effektivitet hjälper direkt till att sänka förbrukningen och minska värmeutvecklingen i drivlinan.

Vad betyder det för bilköpare och marknaden?

Den som snart överväger en ny Renault-hybrid eller ett märke knutet till Renault- eller Geely-koncernen kan mycket väl få denna motor monterad utan att veta om det. Marknadsföringen kommer sannolikt fokusera på lägre utsläpp, bättre effektivitet eller en modern hybridplattform – snarare än amorft stål och lamellernas tjocklek.

För marknaden som helhet pekar denna utveckling på en tydlig trend: stora språng i förbrukning eller räckvidd blir allt ovanligare, och förbättringarna kommer i allt högre grad från många små optimeringar. Exempel är:

Smartare kylning av elmotor och omformare
Lägre internt motstånd i batteri och kablar
Lättviktsmaterial i kaross och chassi
Mjukvara som minimerar energislöseri vid dellast

För dem som inte är insatta i elektroteknik: verkningsgrad anger hur stor andel av den tillförda energin som faktiskt omvandlas till nyttigt arbete. Vid 98,2 procent går endast 1,8 procent förlorat som värme och andra förluster i själva motorn. Det låter nästan perfekt – men i den totala kedjan från eluttag eller bensintank till de roterande hjulen ackumuleras flera förluster. Just därför jagar ingenjörerna varje litet framsteg.

I praktiken kan en mer effektiv motor också arbeta tystare och svalare, eftersom det helt enkelt finns mindre värme att transportera bort. Det sparar plats i kylsystemen och kan på sikt leda till mer kompakta drivlinor. Samtidigt uppstår nya utmaningar: extremt tunt stål är svårare att tillverka, mer känsligt för toleranser och kräver anpassade produktionslinjer. Det slutliga försäljningspriset på bilen kommer i slutändan avgöra om dessa innovationer verkligen slår igenom i massproduktionen.