En ny type elektromotor til hybridbiler sparer energi takket være et særligt stålmateriale i statoren. Testen viser næsten ingen tab af strøm under drift.
Hvis resultaterne holder stik i praksis, kan producentens konkurrenter få svært ved at følge med. Den nye motor er udviklet af Horse, et fælles selskab mellem Renault og den kinesiske koncern Geely.
Under mærket Horse er der skabt en elektromotor til hybridbiler, som i tests opnår en effektivitet på 98,2 procent. Det er et bedre resultat end de fleste motorer, der produceres i dag. Nøglen ligger i en ny type stål, som er anvendt i statoren.
Det er ikke kun et marketingtrick, forsikrer selskabet. De fysiske egenskaber ved det amorfe stål gør det muligt at reducere tab forbundet med magnetfelter, især ved høje frekvenser. For dig som bilist betyder det mindre energispild og potentielt længere rækkevidde.
Motoren Amorfo bruger stål med kaotisk atomstruktur
Horse er et selskab stiftet af Renault og den kinesiske koncern Geely. Det har ansvaret for at udvikle moderne drivlinjer. Det nyeste resultat fra ingeniørernes arbejde er motoren Amorfo, som især er tænkt til hybridbiler og biler med såkaldt range extender.
Navnet er ikke tilfældigt. Det henviser til statorens materiale, hvor der er anvendt amorft stål med uordnet atomstruktur. I klassiske motorer bruger man krystallinsk stål, hvor atomerne er arrangeret i et regelmæssigt mønster.
Motoren Amorfo har ifølge Horse halvt så store interne tab som en typisk elektrisk drivlinje. Det svarer til en effektivitet på 98,2 procent, hvilket er markant højere end standardmotorer i moderne elbiler og hybrider.
Det amorfe stål begrænser de såkaldte hvirvelstrømme i metallet. Disse strømme omdanner energi til varme og skaber unødvendige tab. Med tyndere lag bliver fænomenet minimeret, og motoren kan konvertere strøm til bevægelse mere effektivt.
Statorens plader er tyndere end et menneskehår
Det mest spektakulære ved konstruktionen er tykkelsen af de elementer, som statoren er bygget af. Hver plade måler kun 0,025 millimeter. Det er omkring ti gange tyndere end i typiske elmotorer monteret i biler.
Så tynde lag hjælper med at begrænse hvirvelstrømme. Det er et fænomen, hvor der induceres uønskede strømme i metallet, som omdannes til varme og skaber energitab. Jo mindre tykkelse, jo mindre tab og jo mere effektivt omdanner drivlinjen strøm til bevægelse.
Horse erklærer en reduktion af tab i selve motoren på cirka 50 procent sammenlignet med en referencekonstruktion, samtidig med at ydeevne og drejningsmoment bevares. Ifølge tilgængelige data udvikler Amorfo 190 hestekræfter og 360 newtonmeter. Det er værdier, som fuldt ud kan dække behovet i hybride SUV’er, kompaktbiler eller større sedaner med elektrisk understøttelse.
Producentens ingeniører har fokuseret på at finde den optimale balance mellem materialets fysiske egenskaber og motorens samlede ydelse. Statorens tynde plader er fremstillet ved hjælp af specialiserede teknikker, der sikrer præcision og holdbarhed.
Hvordan ser dette resultat ud sammenlignet med andre motorer
Moderne elektriske drivlinjer i personbiler opnår typisk en effektivitet mellem 93 og 97 procent. Forskellene afhænger af belastning, temperatur, omdrejningshastighed og den specifikke konstruktion.
På papiret gør en stigning på 1-2 procentpoint ikke samme indtryk som eksempelvis en fordobling af effekten. Men i energieffektivitet betyder hver procent reelle besparelser, især når vi taler om store bilflåder og millioner af kørte kilometer.
Forskning viser, at selv små forbedringer i effektivitet kan have stor betydning over tid. Når du kører tusindvis af kilometer om året, vil selv marginale besparelser akkumulere sig. For bilproducenter kan hver brøkdel af en procent gøre det lettere at opfylde stadigt strammere normer for energieffektivitet.
Specialister inden for elmotorer påpeger, at spring i effektivitet ofte kommer fra kombinationen af flere små forbedringer. Amorfo-motoren samler flere af disse teknikker i én konstruktion.
Laboratoriet kontra virkeligheden på vejen
Hele billedet kompliceres af målebetingelserne. Den angivne effektivitet på 98,2 procent stammer fra tests udført af virksomheden under nøje kontrollerede forhold. I daglig brug kommer der faktorer til, som er svære at genskabe perfekt på en testbænk:
- Temperaturændringer fra vinterfrost til varm asfalt om sommeren
- Drift ved delvis belastning i stedet for i ét optimalt punkt
- Ældning af materialer, herunder isolering og selve stålet
- Udsving i spænding og ydeevne fra traktionsbatteriet
- Varierende kørestile og trafikforhold i virkelige køresituationer
- Indflydelse fra hjælpesystemer som aircondition og opvarmning
- Slid på komponenter over tid og mange tusinde kilometer
Producenter angiver som regel den maksimale effektivitet opnået i et bestemt arbejdsområde, ikke gennemsnittet over hele kørecyklussen. Uafhængige laboratorier opnår ofte lavere resultater end reklamebrochurerne lover. Horse har endnu ikke angivet, i hvilke biler og i hvilken konfiguration denne motor vil blive anvendt, så det er svært at vurdere, hvordan den vil opføre sig i et færdigt køretøj.
Forskere fra tekniske universiteter understreger vigtigheden af testdata fra virkelige køreforhold. Først når motoren er monteret i serieproducerede biler, kan man fuldt ud evaluere dens præstation.
Reel energibesparelse omkring 1 procent i hele systemet
Selskabet bag projektet vurderer, at når hele det hybride system medregnes – sammen med batteri, inverter, gearkasse og resten af udstyret – når energibesparelsen op på cirka 1 procent. Det er en værdi, som relaterer sig til faktisk drift af køretøjet.
En reduktion i energibehovet på 1 procent i en hybrid kan virke uanselig for én enkelt bil. Men i en skala på tusindvis af eksemplarer bliver det til enorme mængder sparet strøm eller brændstof. Ved en årlig kørsel på 20.000 til 30.000 kilometer, i firmabiler og over lang brugstid, begynder sådan en gevinst at få betydning både for chauffører og for CO₂-balancen.
For producenterne tæller hver brøkdel af en procent. Det kan lette opfyldelsen af stadigt strengere normer for energieffektivitet. Selskaber som Renault og Geely investerer millioner i forskning og udvikling for at finde selv små forbedringer, der giver konkurrencemæssige fordele.
Institutter og eksperter i bilindustrien bekræfter, at jagten på bedre effektivitet ikke kun handler om tal. Det påvirker hele køretøjets design, fra batteristørrelse til software og termisk styring.
Hvem får den nye motor først
Motoren Amorfo står allerede i Horse-kataloget. Det betyder, at selskabets kunder kan bestille den til deres projekter når som helst. Den første modtager bliver sandsynligvis Renault selv sammen med tilknyttede mærker.
Andre virksomheder under Geely-koncernen, som Volvo, kan også komme i betragtning. Denne type motor passer især til den nye generation af plug-in-hybrider, hvor prioriteten er lavt energiforbrug frem for rekordeffekt.
Kinesiske bilmærker præsenterer stadig mere avancerede konstruktioner, fra forbrændingsmotorer med rekordhøj effektivitet til innovative eldrivlinjer. Europæiske og japanske firmaer, der i årevis har domineret inden for drivlinjer, er nødt til at reagere.
Introduktionen af en motor med meget høj effektivitet er en måde at fastholde positionen på og vise, at de stadig har meget at byde på teknisk set. Eksperter fra bilindustrien følger nøje med i, hvordan disse fremskridt påvirker markedet og forbrugernes valg.
Hvad får du som bilist ud af det
Hvis erklæringerne bekræftes i produktionsbiler, vil du især bemærke lavere energiforbrug i daglig kørsel. I tilfældet med en hybrid kan det betyde færre tanke op i løbet af året eller længere rækkevidde på én opladning af traktionsbatteriet.
En anden fordel er mindre varmeudvikling i selve motoren. En mere effektiv drivlinje varmer mindre op, så kølesystemet kan arbejde med lavere belastning. Det gør det muligt at forenkle hele køretøjets konstruktion eller reducere vægten af visse komponenter.
Det er også værd at huske, at udviklingen af motorer påvirker hele bilens arkitektur. Sammen med forbedret effektivitet kommer der ofte ændringer i styresoftwaren, strategien for energigenvinding ved bremsning eller valget af gearkasse. Slutresultatet mærker du som mere jævn drift af drivlinjen og bedre respons på speederen.
For mange bilister er procentsatser for effektivitet ret abstrakte data. Det er let at få indtryk af, at forskellen mellem 96 og 98,2 procent ikke betyder noget. Men i virkeligheden betyder hvert tab af energi i drivlinjen ekstra kilowattimer, som skal hentes fra batteriet eller brændes i en forbrændingsmotor, der arbejder sammen med elmotoren. Tænker du på det samlede billede, giver selv små forbedringer mening over tid.
