Bilprodusentene og hele verdikjeden deres står foran store omveltninger etter hvert som elektromotoren overtar for stempelmotoren.
Mens en stempelmotor og transmisjon består av intrikat mekanikk med hundrevis eller tusenvis av deler består elektromotoren av en roterende del supplert med noen tannhjul for å få kraften til drivhjulene.
Bygge selv eller sette bort
Dette er selvfølgelig gode nyheter fra de fleste sider, men fagforeningene i bilindustrien, som sysselsetter et enormt antall bilarbeidere er bekymret. Hva skal de som bygde motorer og transmisjoner gjøre nå?
Med et par unntak har ikke bilindustrien noen lange tradisjoner på elektrifisering. Skal de henvende seg til utstyrsleverandører som kan det, eller skal de bygge selv?
Mye tyder på at flere vil velge å bygge seg opp på elektrifisering selv, både for å tilfredsstille egen arbeidsstyrke, men også for å inneha kompetansen som blir så viktig i årene fremover.
Det kan omfattet motor og inverter (som modulerer strømmen fra likestrøm fra batteriet til variabel vekselstrøm til motoren), men det kan også omfatte batteriet, slik som Tesla som sammen med Panasonic har bygget sin Gigafactory i Nevada og vil bygge flere.
Fremtidens elektriske drivlinje
Mange elbiler i dag har elektromotoren og inverteren som separate komponenter. Det er ingen god ide for fremtiden mener dr. Jan Lichtermann i Bosch.
– Dette er den elektriske drivenheten vi utvikler for fremtiden, sier han og viser oss en plastmodell. Ved å bygge sammen motor, inverter og reduksjonsgir kan vi gjøre hele enheten mellom 10 og 20 prosent billigere enn når de er separate. Når vi lanserer dette systemet i 2020 skal vi også øke den elektromekaniske virkningsgraden, sier han.
Han peker på at en elektrisk drivlinje i dag kan være opptil 92 prosent effektiv etter batteriene. Men den kan også falle helt ned til 70 prosent når forholdene ikke er gunstige.
- Forbrenningsmotor: Slik skal de øke virkningsgraden
Mange frihetsgrader
– Dette med strøm kan høres enkelt ut, men det er veldig mange frihetsgrader vi må ta hensyn til når vi skal optimalisere de enhetene vi utvikler slik at de har høy virkningsgrad det meste av tiden. Fra vi lanserte den første generasjonen elektriske drivlinje i 2010 har vi gjort mange forbedringer med tilhørende hopp i virkningsgrad, sier han.
Tapene i en elektrisk drivlinje er grovt sett de tapene som oppstår i de elektromagnetiske kretsene i selve elmotoren, de tapene som oppstår når strømmen skal moduleres fra likestrøm til riktig vekselstrøm som motorene trenger, og de rene mekaniske tapene som oppstår i transmisjonen.
En av de store forbedringene Lichtermann ser for seg i den kommende integrerte drivlinjen er å bruke såkalte wide bandgap halvledere i kraftelektronikken som former strømmen elmotoren trenger.
- CO2 fra batteriproduksjon: En e-Golf kan måtte kjøre 2,3 år før den har spart inn utslippene fra batteriproduksjonen
Direktemating
Ved å bygge alt sammen i en enhet kan de mate strømmen direkte fra inverteren til motoren uten å måtte ta hensyn til at de store strømstyrkene det er snakk om skal kobles til tykke kabler i hver sin ende.
– De svitsjetapene som oppstår i inverteren er betydelige, og med disse nye materialene er det mulig å halvere tapene. Det høres greit ut, men denne utviklingen er ikke enkel, sier han. Dette krever det vi kaller domenekunnskap. Vi må ha erfarne eksperter på en lang rekke tilgrensende teknologier om vi skal lykkes i å redusere kostnader og øke virkningsgraden, sier han.
Kjøre lengre
Lichtermann tror alle forbedringene de jobber med vil kunne gi elbiler mellom 5 og 10 prosent lenger kjørelengde enn i dag, men så er det ikke mye mer igjen å gå på. Det er grenser for hvor mye mer som kan hentes ut av det elektriske drivsystemet.
Utviklingen de neste årene vil nærme seg det som er teoretisk mulig. Videre kjørelengde må hentes fra andre komponenter og her er det selvfølgelig batteriet som har hovedrollen.
- Les flere artikler om elbil.
