Renault och Geely avslöjar elmotor med rekordeffektivitet

En liten komponent med stor betydelse

Ett till synes obetydligt tekniskt element med ett svåruttalat namn kan vara på väg att sätta igång nästa generations effektivitetsgenombrott inom hybrid- och elbilar. Den gemensamma drivlineenheten Horse, grundad av Renault och den kinesiska bilkoncernen Geely, har just presenterat en elmotor med en hittills osedd verkningsgrad – tack vare ett material som låter mer som något från ett högteknologiskt laboratorium än från bilindustrin.

Vad som gömmer sig bakom den nya Renault-Geely-motorn

Horse är ett gemensamt företag ägt av Renault och Geely, med ett tydligt syfte: att utveckla mer effektiva drivlinesystem – framför allt till hybridbilar, men även till rent elektriska modeller med räckviddförlängare.

Det senaste resultatet av detta samarbete bär namnet Amorfo. Det ovanliga namnet syftar på motorns centrala element: den så kallade statorn – den fasta delen där magnetfältet byggs upp. I stället för konventionellt elektriskt bandstål använder ingenjörerna här ett amorft stål, vars atomer inte är arrangerade i ett ordnat kristallgitter, utan istället fördelade i oordnat tillstånd.

Tillverkaren uppger en verkningsgrad på 98,2 procent för den nya motorn – en siffra som ligger klart över de nuvarande standardvärdena på 93 till 97 procent.

Amorft stål är krävande att tillverka, men besitter särskilda fysiska fördelar. Det reagerar annorlunda på växlande magnetfält jämfört med klassiskt transformatorstål. Det är just detta som minskar de så kallade magnetiseringsförlusterna – alltså den energi som helt enkelt försvinner som värme i materialet.

Stållameller tunnare än ett hårstrå

Det andra avgörande elementet är den extrema tunna stållamellerna i statorn. Dessa plåtar är bara 0,025 millimeter tjocka – ungefär tio gånger tunnare än i en typisk elmotor till bilar. Ett människohår verkar nästan grovt i jämförelse.

Varför är det viktigt? I varje elmotor uppstår virvelströmmar i metallen när magnetfält byggs upp och bryts ner igen. Dessa strömmar medför energiförluster. Ju tunnare plåtarna är, desto mindre utrymme finns för sådana virvelströmmar – och därmed minskar förlusterna medan verkningsgraden ökar.

• Tjocklek på statorplåtar: 0,025 mm (ca tio gånger tunnare än normalt)
• Verkningsgrad enligt tillverkaren: 98,2 %
• Effekt: 190 hk
• Vridmoment: 360 Nm
• Användningsområde: främst hybridanläggningar och räckviddförlängare

Enligt Horse halveras de interna förlusterna i motorn med denna konstruktionsmetod. Sett från ett laboratorieperspektiv är det en anmärkningsvärd framgång, även om förbättringen på systemnivå är mer dämpad.

190 hk och 360 Nm – optimerad för hybridbilar

Med 190 hk och 360 newtonmeter vridmoment placerar sig motorn klart inom segmentet för aktuella full- och plug-in-hybridanläggningar i kompakt- och mellanklassen. Konstruktörerna siktar inte efter rå sportbilsprestanda, utan snarare mot ett så effektivt arbetsredskap som möjligt till vardagsfordon.

Typiska användningsscenarier kan vara:

• Fullhybridbilar där förbränningsmotorn främst arbetar vid gynnsamma lastpunkter, medan elmotorn hanterar många körsituationer.
• Plug-in-hybridbilar med större batterier, där motorn ofta körs i rent elektriskt läge.
• Räckviddförlängarkoncept där en liten förbränningsmotor fungerar som generator, medan elmotorn driver hjulen.

Just i rent elektrisk drift räknas varje procentenhet verkningsgrad dubbelt: Det sänker förbrukningen och värmeavgivningen och avlastar därmed både batteri och kylsystem.

Vad 1 procent lägre förbrukning betyder i praktiken

På systemnivå – alltså för det samlade hybridfordonet – förväntar sig Horse en energibesparing på cirka en procent. Det låter blygsamt, men har konkreta konsekvenser.

Räknar man upp det på miljontals fordon över flera år, summerar sådana effektivitetsvinster sig snabbt till en betydande nivå – både för tillverkarnas energibalans och för nationella CO₂-mål.

Laboratorievärden kontra vardagen: hur tillförlitliga är de 98,2 procenten?

De uppgivna siffrorna härstammar från mätningar utförda under laboratorieförhållanden. Här kan temperaturer, belastningspunkter och varvtal justeras exakt. Ute på vägen är bilens beteende långt mer oförutsägbart: Utetemperaturer varierar, föraren accelererar nu hårt, nu mjukt, och material åldras med tiden.

Erfarenhetsmässigt ligger de verkliga verkningsgraderna i en bil något under de ideala värdena från testbänken. Det gäller för förbränningsmotorer, batterier och likaså elmotorer. Sådana avvikelser är normala och genomgående för hela branschen.

Det avgörande blir hur mycket av laboratoriets effektivitet som faktiskt överförs till vardagskörning – särskilt vid dellast och över många års drifttid.

Oberoende mätserier föreligger ännu inte. Horse har heller inte avslöjat i vilket seriefordon motorn först tas i bruk, eller när den blir tillgänglig för kunder. Det är dock klart att den figurerar i drivlineenhetens katalog och kan användas av alla märken som utnyttjar Horse – främst Renault, men teoretiskt också Volvo och andra märken från Geely-universumet.

Varför varje procentenhet verkningsgrad plötsligt räknas

Många frågar sig: Varför gör sig ingenjörerna allt detta besvär för bara 1 eller 2 procent? Genom årtionden var det relativt enkelt att förbättra drivlinor markant. Idag är de stora sprången emellertid i stor utsträckning uttömda – både för förbränningsmotorer och elektriska drivlinor.

Nya framsteg uppstår istället genom många små steg:

• Bättre material i motor och inverter
• Optimerad kylning för att minska förluster
• Mer intelligent mjukvara för styrning av drivlinan
• Lättare komponenter som kräver mindre energi att röra

Till sist är det summan som avgör alltihop: Två procent här, tre procent där – och plötsligt förbrukar en ny modellårgång markant mindre energi än föregångaren, utan att kunderna kan peka på ett enda avgörande genombrott.

Vad amorft stål egentligen är

Det exotiskt klingande stålet i Amorfo-motorn tillhör gruppen metalliska glas. Annorlunda än vid normalt stål kyler tillverkarna smältan så snabbt att det inte bildas någon ordnad kristallstruktur. Det ger särskilda magnetiska egenskaper som är särskilt intressanta i transformatorer och elmotorer.

Nackdelen är att tillverkningen är komplicerad och bearbetningen krävande. För bilindustrin kan det bara löna sig att använda materialet om det kan produceras tillförlitligt i stora mängder och integreras i de vanliga produktionsprocesserna. Att en stor koncern som Renault tar detta steg visar hur allvarlig konkurrensen om den mest effektiva drivlinan har blivit.

Vad detta betyder för framtidens hybrid- och elbilar

Amorfo-motorn kommer sannolikt inte att bli den enda avgörande faktorn för eller emot en viss modell för hybrid- och elbilsköpare. Den spelar snarare en roll i bakgrunden. Den som kör i ett fordon utrustat med denna motor åtnjuter i bästa fall lite mer räckvidd, mindre värmeavgivning och marginellt lägre driftskostnader.

Det spännande blir att se om sådana högverkningsgrads-motorer sprider sig brett och förbättras ytterligare i kommande generationer. Kombinerat med mer effektiva invertrar, bättre batterier och intelligent termostyrning kan framtida fordonsgenerationer komma betydligt närmare de fysiska gränserna än vad som är fallet idag.

För tillverkarna handlar det inte bara om teknisk stolthet – det handlar också om hård reglering: Varje gram CO₂-besparing och varje kilowattimme reducerad förbrukning hjälper till att undvika böter och uppfylla ambitiösa flottmål. Den nya motorn från Renault och Geely är således ytterligare en pusselbit på vägen mot mer effektiva drivlinor – även om det vid första anblicken ”bara” handlar om en procentenhet.