TU fikk prøve den eksperimentelle S60-en på testbanen ved Volvo-fabrikken i Torslanda. (Bilde: Roger Lundsten/BLR)
Svinghjulet og girsystemet stikker litt opp i bagasjerommet på testbilen. (Bilde: Per Erlien Dalløkken)

Volvo Flywheel KERS

Svinghjul skal gjøre ny Volvo mer effektiv

Med et svinghjul på bakakselen er Volvo S60-en blitt mer drivstoffgjerrig og klarer null til hundre på 5,5 sekunder.

Svinghjul

  • Svinghjul er betegnelsen på et hjul som roterer, gjerne med et stort antall rotasjoner per tidsenhet. Det krever energi å sette igang rotasjonen.
  • I enkelte kjøretøyer benyttes et svinghjul som lager for bevegelsesenergi. Ved oppbremsing settes svinghjulet i rask rotasjon.
  • Denne rotasjonsenergien benyttes igjen når kjøretøyet skal starte eller øke hastigheten.

Kilde: Wikipedia

TORSLANDA: Volvo Flywheel KERS heter eksperimentbilen som Volvo har jobbet med i to-tre år.

Målet er å kunne redusere forbrenningsmotorene og forbruket, men bevare ytelsene.

På veien dit er det mange veivalg. Ett av dem er altså en mekanisk hybridløsning der et svinghjul gir akselerasjonsassistanse.

KERS

Kers står for «kinetic energy recovery system», og er i grunn en sekkepostbetegnelse på flere metoder som handler om å ta vare på bremseenergien i stedet for at den går tapt i varme.

Der elbiler og hybrider ved nedbremsning bruker elmotoren som genererer strøm tilbake til batteriet, er det i Volvo-prototypen et svinghjul som brukes som energilager.

Teknologien er langt fra ny. Heller ikke hos Volvo, som faktisk jobbet med svinghjul også på slutten av 1970-tallet og begynnelsen av 1980-tallet.

Da var svinghjulet laget i stål som ble montert i en Volvo 260 og hele enheten veide til sammen 127 kilo.

– Utviklingen i materialteknologi har gjort det mulig å ta fram igjen prinsippene i en mer kompakt applikasjon. Sammenlignet med en del andre hybridsystemer, er dette meget kompakt, sier dr. Tomas Hannebäck, direktør for girutvikling i Volvo Cars.

Les også: Også S60 kan bli plug-in-hybrid

Dr. Tomas Hannebäck er director transmission engineering i Volvo Cars.
Dr. Tomas Hannebäck er director transmission engineering i Volvo Cars. Per Erlien Dalløkken

95 gram

Forskningsprosjektet fortsetter nå, og vil forsøke å gi svar på hvor hensiktsmessig det vil være å serieprodusere slike personbiler.

Så hvor stor er sannsynligheten for at det senere dette tiåret er mulig å kjøpe en Volvo med svinghjul på bakakslingen? Vanskelig å si, mener girsystemsjefen.

– Dette er en kostnadseffektiv løsning som kan være én av mulighetene for å redusere det gjennomsnittlige utslippet fra bilene våre til 95 gram CO2 per kilometer innen 2020. Ved siden av ladbare hybrider og helelektriske biler. Vi ser også på tilsvarende løsninger som det PSA har presentert med sin luft/hydraulikkhybrid, forteller Hannebäck.

Les også: Om tre år kommer hybridbilen som kjører på luft

60 000 rpm

Selve svinghjulet i karbonfiber har en diameter på 200 mm og veier seks kilo. Hele svinghjulsystemet vier 60 kilo. Inkluderes drivakslingen i regnestykket, er den ekstra vekten et sted mellom 70 og 80 kilo.

Når svinghjulet går for fullt ved 60 000 omdreininger, har det 540 kJ/150 Wh energi lagret. Det snurrer i et vakuum og vil kunne stå i cirka en halvtime når det er fulladet.

S60-en, som i utgangspunktet er forhjulsdreven, får her firehjulsdrift ved at svinghjulet er koblet til bakakslingen via et trinnløst girsystem (se illustrasjoner og sprengskisser).

I testbilen, som det altså kun finnes én av, aktiveres svinghjulet kun i hastigheter over 40 km/t. I en eventuell serieproduksjon vil bidraget komme fra stillestående.

I testbilen er det to kjøremodi: Økonomi og ytelse.

I sistnevnte modus drar bensinmotoren svinghjulet med seg og sørger for å opprettholde minst 50 prosent kapasitet for å hele tiden ha akselerasjonshjelp. Dette vil med andre ord føre til høyere og ikke lavere forbruk.

Les også: Denne bilen skal kjøre i 1600 km/t

Volvos svinghjul-system.
Volvos svinghjul-system. Volvo

25/10 prosent

En allerede sterk I5 turbo-motor, som yter 254 hk, klarer med selskap av svinghjulets 80 hk å akselerere S60-en fra 0-100 km/t på 5,5 sekunder. Det er cirka halvannet sekund raskere enn turbomotoren klarer uten assistanse.

Når det gjelder utslipp og forbruk, har Volvo i pressemeldingene annonsert en potensiell reduksjon på hele 25 prosent.

I disse tallene har bilprodusenten sammenlignet en firesylindret turbomotor som yter 240 hk, som sammen med svinghjul vil gi tilsvarende ytelser i en S60 som en sekssylindret 304 hk-motor uten kers.

– Sammenligner du utslippene fra testbilen med og uten kers, vil de gå fra 203 til 183 gram CO2 per kilometer, altså en reduksjon på ti prosent, sier Hannebäck.

Les også: – Elbilen kan ikke dekke alle behov

Volvo

Formel 1-teknologi

I svinghjul-kers-prosjektet har Volvo støtte fra svenske myndigheter og SKF med på laget.

Selve svinghjulet er produsert av Flybrid Automotive i Storbritannia og baserer seg på deres teknologi som ble tatt fram til Formel 1-sesongen 2009 (og senere forkastet i F1-sammenheng).

Det er også årsaken til at systemet lager mye lyd når TU får prøve bilen noen runder på Volvos testbane i Torslanda.

På racingkomponenter er det mindre fokus på støydemping enn når delene skal monteres på biler for massemarkedet.

Andre som i nyere tid har jobbet en del med svinghjul, er Porsche i sin GT3 R hybrid. I denne driver svinghjulet en generator som forsyner to elmotorer med strøm.

Volvo
Flybrid Automotive produserer selve svinghjulet.
Flybrid Automotive produserer selve svinghjulet. Volvo
Les også:

Ny superhybrid fra Porsche

Racing-suksess for Porsche-hybriden