Så funkar en laddhybrid – få stenkoll på tekniken

Premium Varför spelar elmotorns placering roll för hybridbilens körkänsla och vad har 26 stycken stavmixrar med batteriladdning att göra? Kim Brolin Fellving guidar oss genom tekniken som ska kombinera det bästa från förbränningsbilarna med framtidens elbilar.

Historien upprepar sig. Elektrifiering var en del av bilismens vagga, men den dog ut i takt med att fossila bränslen blev alltmer lättillgängliga. 100 år senare gör den starkt intåg igen, nu driven av politik, miljömedvetenhet och inte minst en sinande oljeskatt. Idag finns elektrifierade alternativ hos nästan alla biltillverkare, elbilar som hybrider. 

Vi kommer här fokusera på den senare av de två. Vi ska räta ut frågetecken och funderingar, prata räckvidd och laddning, elmotorer och batterier. Låt oss börja bena ut de olika hybridbegreppen som florerar idag.


VAD ÄR EN HYBRID?

En hybridbil är en bil som har mer än en drivkälla, till exempel bensinmotor och elmotor. På ingenjörssvenska heter det att bilen ska "vara försedd med mer än en typ av energiomvandlare och energilagringssystem för sin framdrivning". Hybridbilar delas in i tre grenar – mild, full och laddhybrid – där det elektrifierade ingreppets storlek avgör hybridbilens benämning. 

Det är möjligheten att ladda bilen hemma som har gjort att laddhybrider totalt brädat systerkonstruktionerna när det gäller försäljning. Konsumenterna har sagt sitt och biltillverkarna har börjat agera. Det finns idag laddhybrider från de flesta biltillverkare, alla med samma grundidé.

Bilmärkenas slutprodukter skiljer sig däremot markant från varandra vad gäller utförande och egenskaper. Vi ska förklara varför. 

LADDHYBRIDER

Till skillnad från många elbilar börjar inte laddhybridens resa mot färdig produkt med ett tomt ark utan med en "donatorbil". Utgångsbilen har en förbränningsmotor, i de flesta fall driven av bensin.

Förbränningsmotorns placering blir avgörande för vilken typ av laddhybrid som kommer tillverkas. Flera tyska tillverkare har – i sina större segment – förbränningsmotorn placerad i bilens längdled med växellådan mellan framsätena. De mindre bilarna – och Volvo – vrider motorn 90 grader i linje med framaxeln.

De olika grundkonstruktionerna ger olika stuvningsmöjligheter. Volvos större modeller – som driver elektriskt på bakaxeln – har därför fyrhjulsdrift utan kardandrivning. Det medför att den nu tomma kardantunneln kan husera ett batteri. 

BMW:s och Audis större modeller har längsmonterad motor, och därmed en kardanaxel. Elmotorn flyttar in i växellådan och batteriet tvingas ner under bagagerumsgolvet som därmed inskränker på lastvolymen. Den lösningen påverkar alltså bilens egenskaper på ett dåligt sätt.

KONSTRUKTIONSURVAL


EFFEKTUTTAG

Varför stämmer inte effektsiffrorna? Det har du kanske undrat när du räknat ihop effekten från elmotorn med den fossilmotorns effekt. Matematiken går ihop ibland, och ibland inte.

Det beror på hybridens grundkonstruktion och att effektkurvorna för förbränningsmotor och elmotor har stora skillnader. Förbränningsmotorn börjar svagt och bygger stadigt upp hästkraftsantalet tills det börjar dala igen norr om 5.000 r/min. Elmotorn är å andra sidan en riktig vridmomentsmästare med fullt vrid redan från stillastående. Effekten kommer dock långt mycket senare än förbränningsmotorns toppregistrering.


ELEKTRISKA STORHETER

Hela våra liv kretsar kring elektricitet, trots det är det ett ämne som få behärskar. Elektricitet kan brytas ner till beståndsdelar och storheter, något som krävs om man ska förstå laddning och dess risker.

Elektricitetens egenskaper kan likställas med hur våra vattenförsörjningssystem fungerar, det gör det enklare att greppa då vi normalt sett inte kan se elektronerna i ledningen.

Om vattnet i tornet börjar ta slut kommer också mindre vatten att tryckas mot kranen. Resultatet blir reducerad mängd vatten i slangen och vattenspridaren.

Ett batteri fungerar på liknande sätt. Volvo V90 T8 har ett batteri som vid full laddning kan leverera 400 volt. När indikatorn visar noll procent batteri finns bara 270 volt kvar. Då klarar ofta inte batteriet att ge full effekt till elmotorn.

Det blir extra påtagligt i helt eldrivna bilar som Tesla Model S, vars acceleration kraftigt reduceras i takt med att batterispänningen sjunker.


Strömmen (elektronerna) rör sig från minussidan i batteriet till plus. När elektronerna passerar en förbrukare – exempelvis en lampa – börjar den lysa. Antalsskillnaden på elektroner mellan minus och plussidan skapar en potentialskillnad.

Ju större skillnad, desto snabbare vill elektronerna ta sig mot plussidan – större skillnad ger starkare ljus.  Om batteriet skulle vara helt slut – noll volt – skulle potentialskillnaden också vara obefintlig.

En glödlampa lyser för att elektronerna som går genom kabeln bromsas i glödtråden. Bromsningen skapar friktion, friktion ger värme och glöd.

Flera svenska hem har idag vägguttag som suttit utsatta för väder och vind i över 30 år. Ingen skulle montera 26 stavmixrar i det uttaget och köra dem på full effekt i 25 timmar nonstop, men det motsvarar energiåtgången som en Tesla P100D med batteritorsk kräver när den laddas med 16 ampere till fullt batteri. Våra uttag är inte anpassade för det, därför reduceras strömstyrkan nu för laddning – ett klokt beslut ur säkerhetssynpunkt. 

Vårt tips är att be en certifierad elektriker granska vägguttaget och dess kopplingar innan den nya laddhybriden eller elbilen anländer till carporten. Ännu hellre, installera en fast monterad laddbox. Det är en billig försäkring för familj och hem samtidigt som det ger snabbare laddning.


Induktionsladdning ska komma som extrautrustning till BMW 530e.

SLADDLÖST

Trådlös laddning sker genom något som kallas induktion. Induktion fungerar genom att magnetism skapas från en spole, en annan tar emot och omvandlar till ström. Parkera bilen ovanför plattan i garaget och kör iväg fulladdat på morgonen. BMW kommer bli först ut med trådlös laddning till laddhybriden 530e.