En helt ny typ av stålförbindelse och extremt tunna plattor möjliggör minskade energiförluster i hybridbilar med nästan hälften. Tekniken kommer från det gemensamma företaget Horse, som ägs av Renault och Geely.

Kinesiska bilkoncerner har under det senaste året investerat massivt i drivlineteknik, ett område som traditionellt dominerats av japanska och europeiska tillverkare. Förbränningsmotorer med verkningsgrader nära 50 procent har dykt upp, och nu presenterar det gemensamma företaget Horse, ägt av Renault och Geely, en elmotor som sätter nya standarder.

Den nya elmotorn kallas Amorfo och är i första hand designad för hybridbilar. Hela konstruktionen underordnas ett enda syfte: att minimera energiförluster som i vanliga elmotorer sprids som värme. Enligt tillverkaren uppnår Amorfo en verkningsgrad på 98,2 procent, vilket är högre än de flesta nuvarande motorer som typiskt ligger mellan 93 och 97 procent.

Amorft stål gör skillnaden i statorn

Nyckeln ligger i materialet som används för statorns konstruktion. Istället för klassiskt kristallinskt stål har ingenjörerna valt amorft stål. I denna typ av stål är atomerna arrangerade på ett oordnat sätt, vilket markant förändrar materialets elektromagnetiska egenskaper.

Elmotorer arbetar i kraftiga magnetfält. I vanligt stål uppstår virvelströmmar som omvandlar en del av energin till värme. Amorft stål begränsar dessa fenomen så att mindre energi går till spillo. Forskare har länge känt till amorfa legeringars fördelar, men först nu är tekniken redo för massproduktion i bilindustrin.

Det andra spektakulära elementet är tjockleken på de plattor som statorn byggs av. Varje enskild platta mäter endast 0,025 millimeter. Det är cirka tio gånger tunnare än i typiska elmotorer som används i bilar idag.

Plattor tunnare än människohår reducerar förluster drastiskt

De extremt tunna lagren begränsar virvelströmmar i metallen, som är en av huvudorsakerna till energiförluster i elektriska maskiner. Färre virvelströmmar betyder mindre värme och mer användbar kraft på motoraxeln. Ingenjörerna hos Horse har beräknat att denna konstruktion minskar interna förluster med upp till 50 procent.

De viktigaste tekniska uppgifterna ser ut så här:

plattornas tjocklek i Amorfo: 0,025 millimeter
typisk tjocklek i seriemotorer: cirka 0,25 millimeter
deklarerad reduktion av interna förluster: 50 procent
total verkningsgrad: 98,2 procent
maximal effekt: 190 hästkrafter
maximalt vridmoment: 360 newtonmeter

Med 190 hästkrafter och 360 newtonmeter är Amorfo inte bara en laboratorieuppvisning. Det är en fullvärdig drivlina som passar laddhybridbilar, men även bilar där förbränningsmotorn fungerar som generator medan hjulen uteslutande drivs av elmotorn.

Laboratoriedata kontra verkligheten på vägen

Man ska dock vara ärlig: alla de siffror som Horse idag skryter med kommer från mätningar under laboratorieförhållanden. Det är en ideal situation med konstant temperatur, kontrollerad belastning, färska material och varken slitage eller smuts.

Skillnaden mellan en sådan miljö och daglig användning är norm i bilindustrin. Motorer arbetar i frost och värme, under varierande belastning, med plötsliga accelerationer och inbromsningar, och material förlorar över åren sina ursprungliga egenskaper. Först när mätningar utförs på färdiga bilar kommer det vara möjligt att bedöma om 98,2 procent inte främst förblir ett marknadsföringsbudskap.

I praktiken kommer du som förare inte se texten ”98,2 procent verkningsgrad” på instrumentbrädan. Skillnaden kommer att spridas över tid: lite lägre bränsleförbrukning i hybridbilen, något mindre energiförbrukning i elektriskt läge, mindre värme genererad i drivlinan. Experter understryker att skillnaden mellan laboratorieprestation och daglig användning ofta är betydande.

Horse har ännu inte avslöjat när och i vilka modeller vi kommer att se den nya motorn. Den naturliga första kunden verkar vara Renault-gruppen, alltså märkena Renault, Dacia eller Alpine, men andra företag från Geely-gruppen, däribland Volvo, har också tillgång till Horse-katalogen.

En procents besparing låter lite men betyder mycket

Tillverkaren uppskattar att användningen av Amorfo i en komplett hybriddrivlina kommer att minska energiförbrukningen med cirka en procent. För en förare som tittar på bränsleräkningen eller kostnaderna för laddning är det inte ett stort tal. I skalan av en enskild tank eller en månads körning kan intrycket vara nästan omärkligt.

Låt oss se på det bredare. Om en sådan drivlina kommer i hundratusentals, och på längre sikt i miljoner bilar, börjar varje procent översättas till enorma mängder oanvänt bränsle och elektricitet som tidigare helt enkelt slösades bort som värme. Forskare och ingenjörer från europeiska universitet påpekar att små optimeringar i verkningsgrad är avgörande för att uppfylla framtidens utsläppsnormer.

Fördelar med högre motorverkningsgrad omfattar:

lägre bränsleförbrukning i flottfordon som tjänstebilar och taxibilar
mindre belastning på elnätet vid laddning av laddhybridbilar
lättare uppfyllande av utsläppsnormer för hela modellserier
mindre värme i drivlinan vilket kan förbättra komponenters hållbarhet
reducerade driftskostnader över bilens livstid
bättre möjligheter att kombinera starka motorer med stränga miljökrav

Just sådana små optimeringar avgör om en tillverkare kan uppfylla stränga CO₂-normer utan att höja priserna dramatiskt eller begränsa effekten i sina modeller. För dig som konsument betyder det potentiellt lägre driftskostnader utan att gå på kompromiss med köregenskaper.

Blir amorft stål den nya standarden i bilindustrin

Det mest intressanta med hela historien är teknikens skalningspotential. Om amorft stål som statormaterial visar sig i massproduktion kommer andra företag mycket snabbt att följa efter. I åratal har biltillverkare sökt varje tiondels procent verkningsgrad genom att ändra lindningar, magneter, styrelektronik eller kylning. Här kommer själva kärnmaterialet i spel, vilket öppnar ett nytt område för optimering.

De centrala frågorna är: hur mycket kostar produktionen av så tunna amorfa plattor i skalan av hundratusentals motorer årligen, och hur komplicerad är formning och montering. Om processen visar sig dyr och känslig för fel kan tekniken förbli domänen för dyrare modeller eller versioner fokuserade på maximal verkningsgrad.

För dig som genomsnittlig bilist kommer de tre viktigaste konsekvenserna vara: Hybridbilar och bilar med räckviddförlängare kommer att uppnå flera procentenheter längre räckvidd på bränsle eller energi under ett års körning. Tillverkare får en extra marginal för att kombinera kraftfulla motorer med stränga utsläppsnormer. Högre motorverkningsgrad kan minska kraven på kylsystem, vilket underlättar designen av kompakta drivlinor.

Det är också värt att skilja mellan två saker: motorns verkningsgrad och hela bilens verkningsgrad. Även den mest raffinerade elmotorn kan inte kompensera för en mycket tung kaross, ogynnsam aerodynamik, rullmotstånd eller en ineffektiv växellåda. Först en samordnad uppsättning med lättkonstruktion, välkalibrerad hybrid och effektiv motor ger verkliga besparingar på vägen.

Vad betyder det konkret för svenska bilister

Renault och Geely visar att kampen om varje procent i drivlinor ännu inte är slut. För svenska bilister kommer det mest intressanta vara när och i vilka modeller som säljs hos svenska återförsäljare vi ser enheter som använder en lösning som Amorfo. Om priserna inte skjuter i höjden och tillförlitligheten förblir hög kan det hårfina amorfa stålet bli en av de tysta hjältarna i vardagens bilism. Experter förväntar sig att tekniken först kommer att dyka upp i premiummodeller innan den sprider sig till massmarknaden.