En ny typ av elmotor till hybridfordon sparar energi tack vare ett speciellt stålmaterial i statorn. Testerna visar nästan inga förluster av ström under drift.

Om resultaten håller i praktiken kan tillverkarens konkurrenter få det svårt att hänga med. Den nya motorn har utvecklats av Horse, ett gemensamt företag mellan Renault och den kinesiska koncernen Geely.

Under varumärket Horse har man skapat en elmotor för hybridbilar som i tester uppnår en verkningsgrad på 98,2 procent. Det är ett bättre resultat än de flesta motorer som tillverkas idag. Nyckeln finns i en ny typ av stål som används i statorn.

Det handlar inte bara om ett marknadsföringsknep, försäkrar företaget. De fysiska egenskaperna hos det amorfa stålet gör det möjligt att minska förluster kopplade till magnetfält, särskilt vid höga frekvenser. För dig som bilist innebär det mindre energislöseri och potentiellt längre räckvidd.

Motorn Amorfo använder stål med kaotisk atomstruktur

Horse är ett bolag grundat av Renault och den kinesiska koncernen Geely. Det ansvarar för att utveckla moderna drivlinor. Det senaste resultatet från ingenjörernas arbete är motorn Amorfo, som främst är tänkt för hybridbilar och fordon med så kallad range extender.

Namnet är inte slumpmässigt. Det syftar på statorns material, där man har använt amorft stål med oordnad atomstruktur. I klassiska motorer använder man kristallint stål, där atomerna är arrangerade i ett regelbundet mönster.

Motorn Amorfo har enligt Horse hälften så stora interna förluster som en typisk elektrisk drivlina. Det motsvarar en verkningsgrad på 98,2 procent, vilket är markant högre än standardmotorer i moderna elbilar och hybrider.

Det amorfa stålet begränsar de så kallade virvelströmmarna i metallen. Dessa strömmar omvandlar energi till värme och skapar onödiga förluster. Med tunnare skikt blir fenomenet minimerat, och motorn kan konvertera ström till rörelse mer effektivt.

Statorns plattor är tunnare än ett människohår

Det mest spektakulära med konstruktionen är tjockleken på de element som statorn är byggd av. Varje platta mäter endast 0,025 millimeter. Det är ungefär tio gånger tunnare än i typiska elmotorer monterade i bilar.

Så tunna skikt hjälper till att begränsa virvelströmmar. Det är ett fenomen där det induceras oönskade strömmar i metallen, som omvandlas till värme och skapar energiförluster. Ju mindre tjocklek, desto mindre förluster och desto mer effektivt omvandlar drivlinan ström till rörelse.

Horse förklarar en minskning av förluster i själva motorn på cirka 50 procent jämfört med en referenskonstruktion, samtidigt som prestanda och vridmoment bevaras. Enligt tillgängliga data utvecklar Amorfo 190 hästkrafter och 360 newtonmeter. Det är värden som fullt ut kan täcka behovet i hybrida SUV:ar, kompaktbilar eller större sedaner med elektrisk assistans.

Tillverkarens ingenjörer har fokuserat på att hitta den optimala balansen mellan materialets fysiska egenskaper och motorns samlade prestanda. Statorns tunna plattor är tillverkade med hjälp av specialiserade tekniker som säkerställer precision och hållbarhet.

Hur ser detta resultat ut jämfört med andra motorer

Moderna elektriska drivlinor i personbilar uppnår vanligtvis en verkningsgrad mellan 93 och 97 procent. Skillnaderna beror på belastning, temperatur, varvtal och den specifika konstruktionen.

På pappret gör en ökning med 1-2 procentenheter inte samma intryck som exempelvis en fördubbling av effekten. Men när det gäller energieffektivitet betyder varje procent verkliga besparingar, särskilt när vi talar om stora bilflottor och miljontals körda kilometer.

Forskning visar att även små förbättringar i verkningsgrad kan ha stor betydelse över tid. När du kör tusentals kilometer om året kommer även marginella besparingar att ackumuleras. För biltillverkare kan varje bråkdel av en procent göra det lättare att uppfylla allt strängare normer för energieffektivitet.

Specialister inom elmotorer påpekar att språng i verkningsgrad ofta kommer från kombinationen av flera små förbättringar. Amorfo-motorn samlar flera av dessa tekniker i en konstruktion.

Laboratoriet kontra verkligheten på vägen

Hela bilden kompliceras av mätbetingelserna. Den angivna verkningsgraden på 98,2 procent kommer från tester utförda av företaget under noggrant kontrollerade förhållanden. I dagligt bruk tillkommer faktorer som är svåra att återskapa perfekt på en testbänk:

Temperaturförändringar från vinterfrost till varm asfalt på sommaren
Drift vid delbelastning istället för i en optimal punkt
Åldrande av material, inklusive isolering och själva stålet
Variationer i spänning och prestanda från traktionsbatteriet
Varierande körstilar och trafikförhållanden i verkliga körsituationer
Påverkan från hjälpsystem som luftkonditionering och uppvärmning
Slitage på komponenter över tid och många tusen kilometer

Tillverkare anger som regel den maximala verkningsgraden uppnådd i ett visst arbetsområde, inte genomsnittet över hela körcykeln. Oberoende laboratorier uppnår ofta lägre resultat än reklambroschyrerna lovar. Horse har ännu inte angett i vilka bilar och i vilken konfiguration denna motor kommer att användas, så det är svårt att bedöma hur den kommer att bete sig i ett färdigt fordon.

Forskare från tekniska universitet understryker vikten av testdata från verkliga körförhållanden. Först när motorn är monterad i serietillverkade bilar kan man fullt ut utvärdera dess prestation.

Verklig energibesparing omkring 1 procent i hela systemet

Företaget bakom projektet uppskattar att när hela det hybrida systemet medräknas – tillsammans med batteri, inverter, växellåda och resten av utrustningen – når energibesparingen upp till cirka 1 procent. Det är ett värde som relaterar sig till faktisk drift av fordonet.

En minskning i energibehovet på 1 procent i en hybrid kan verka obetydlig för en enskild bil. Men i en skala på tusentals exemplar blir det enorma mängder sparad ström eller bränsle. Vid en årlig körning på 20 000 till 30 000 kilometer, i tjänstebilar och över lång brukstid, börjar en sådan vinst få betydelse både för förare och för CO₂-balansen.

För tillverkarna räknas varje bråkdel av en procent. Det kan underlätta uppfyllandet av allt strängare normer för energieffektivitet. Företag som Renault och Geely investerar miljoner i forskning och utveckling för att hitta även små förbättringar som ger konkurrensfördelar.

Institut och experter i bilindustrin bekräftar att jakten på bättre effektivitet inte bara handlar om siffror. Det påverkar hela fordonets design, från batteristorlek till mjukvara och termisk styrning.

Vem får den nya motorn först

Motorn Amorfo står redan i Horse-katalogen. Det betyder att företagets kunder kan beställa den till sina projekt när som helst. Den första mottagaren blir sannolikt Renault själva tillsammans med anknutna märken.

Andra företag under Geely-koncernen, som Volvo, kan också komma i fråga. Denna typ av motor passar särskilt till den nya generationen av plug-in-hybrider, där prioriteten är låg energiförbrukning framför rekordeffekt.

Kinesiska bilmärken presenterar allt mer avancerade konstruktioner, från förbränningsmotorer med rekordhög verkningsgrad till innovativa eldrivlinor. Europeiska och japanska företag, som i åratal har dominerat inom drivlinor, måste reagera.

Introduktionen av en motor med mycket hög verkningsgrad är ett sätt att behålla positionen och visa att man fortfarande har mycket att erbjuda tekniskt sett. Experter från bilindustrin följer noga hur dessa framsteg påverkar marknaden och konsumenternas val.

Vad får du som bilist ut av det

Om påståendena bekräftas i produktionsbilar kommer du främst att märka lägre energiförbrukning i daglig körning. I fallet med en hybrid kan det innebära färre tankning under året eller längre räckvidd på en laddning av traktionsbatteriet.

En annan fördel är mindre värmeutveckling i själva motorn. En mer effektiv drivlina värms upp mindre, så kylsystemet kan arbeta med lägre belastning. Det gör det möjligt att förenkla hela fordonets konstruktion eller minska vikten på vissa komponenter.

Det är också värt att komma ihåg att utvecklingen av motorer påverkar hela bilens arkitektur. Tillsammans med förbättrad effektivitet kommer det ofta förändringar i styrprogramvaran, strategin för energiåtervinning vid bromsning eller valet av växellåda. Slutresultatet märker du som jämnare drift av drivlinan och bättre respons på gaspedalen.

För många bilister är procenttal för verkningsgrad ganska abstrakta uppgifter. Det är lätt att få intrycket av att skillnaden mellan 96 och 98,2 procent inte spelar någon roll. Men i verkligheten betyder varje förlust av energi i drivlinan extra kilowattimmar som måste hämtas från batteriet eller brännas i en förbränningsmotor som arbetar tillsammans med elmotorn. Tänker du på helhetsbilden ger även små förbättringar mening över tid.