Hotet mot Audi: Utmanaren har längre räckvidd – till halva priset

Premium Vi går igenom tekniken bakom räckviddssiffrorna.

Hotet mot Audi: Utmanaren har längre räckvidd – till halva priset
Audi e-tron kostar över 800 000 kronor, har två elmotorer och ett stort batteripaket. Hyundai Kona kostar bara hälften så mycket, har bara en motor och ett mindre batteri. Men den kommer längre. Hur kan det komma sig? Vi går igenom tekniken bakom räckviddssiffrorna.

Energimässigt är elbilar nästintill motsvarigheten till snabbmatens "extra allt".

När det kommer till förbränningsmotorer är förhållandet mellan kraft och energiförbrukning en komplicerad historia. Det är en termodynamisk soppa av bränsle och hästkrafter. Men när det kommer till elbilar är det desto simplare: kör man konstant med 95 kilowatt i en timme, går det åt 95 kilowattimmar i energi från batteriet.

Betyder det alltså att en Audi e-tron med ett litiumjonbatteri på 95 kWh kan leverera 95 kW i en timme ute på vägarna, eller en Hyundai Kona 64 kW i en timme? Det korta svaret blir emellertid ett nej. Det visar sig uppenbarligen att förhållandet mellan kraft och förbrukning inom e-mobilitet är mer komplicerat än vi trodde.

"Hela batteriets energimängd går aldrig att använda till fullo"

Ett batteris totala energimängd går aldrig att utnyttja till fullo. För att skydda batteriet har även olika system byggts in, en buffert som skyddar vid laddning och urladdning, som även bidrar till en ökad livslängd hos batteriet. Dessutom har batteriet i e-tron har en laddningsförlust på tolv procent, och fulladdat är egentligen "endast" upp till cirka 96 procent av dess totala kapacitet.

I praktiken betyder det att el-Audin förbrukar omkring 84 procent, eller 80 kWh, av batteriets ursprungliga kapacitet. Men det är inga nyheter, så här funkar elbilar. Det här är specifikationer som tillverkarna gärna håller för sig själva.

Precis som för Hyundai. Men det går att göra en grov uträkning: Kona electric förbrukar 14,3 kWh per 100 km enligt WLTP-cykeln, med en beräknad räckvidd på 482 km. Totalt sett borde det innebära en elförbrukning på 69 kWh. Och det med ett batteri som är relativt blygsamt storleksmässigt.


Audi e-tron: 417 kilometer, 95 kWh batteri

Priset för e-tron börjar på 885 000 kronor. Den har två elmotorer och ett stort batteri. Hyundai Kona Electric kostar ungefär hälften så mycket, har en enda motor och ett medelstort batteri. Hur pass energieffektiva är dessa två elsuvar i jämförelse?

Ingen uppladdning är hundraprocentig. De officiella förbrukningssiffrorna refererar till den totala effekten som når bilens uttag, vilket inte är detsamma som den slutliga lagrade energin.

En betydande del av strömmen under uppladdning omvandlas till värme i kablar, elektronik och i batteriets interna motstånd. Förlusten där ligger på omkring 15 procent – beroende till viss del även på vilken typ av laddning som sker.

Skulle vi försöka kalkylera förbrukningen hos en Kona, med laddningsförlusten med i beräkningen, ligger den enligt WLTP på 12,4 kWh. Totalt sett betyder det ungefär 60 kWh och en räckvidd på 482 kilometer – enligt färddatorn. Den lilla skillnaden mellan användbar och verklig kapacitet kan emellertid vara något högre än vad som anges.

Det 700 kg tunga batteriet i e-tron ligger i underredet.

Och Audin då? Enligt WLTP är förbrukningen 22,5 kWh per 100 kilometer. Tar vi bort laddningsförlusten, vi säger 15 procent, är siffran 19,5 kWh per 100 km. Multiplicerar du sedan 19,5 med den officiella räckvidden på 417 km, blir resultatet 81 kWh energi. 

Trots sitt stora batteri är räckvidden kortare än hos Hyundai Kona. Låt oss försöka bena ut detta. Elbilar är energieffektiva i grunden och drivlinan är mindre känslig för dynamiska skillnader. Men här har körmotstånd en större påverkan. Hos förbränningsmotorer har körmotstånd mindre effekt, och döljs oftast av motorns lägre energieffektivitet. 

Ett tydligt körmotstånd är vikten, som gör sig påmind vid varje acceleration. Och en Kona Electric väger 1,7 ton – det är ändå 800 kilo mindre än Audi e-tron. Men den högre generella vikten hos elbilar är av mindre betydelse tack vare regenereringseffekten. Och en tyngre elbil omvandlar mer kinetisk energi än en lättare.

En elmotor kan återhämta sig som ett slags generator, även om det aldrig är till 100 procent. Enligt Audi är regenereringen kring 87 procent. En siffra som naturligtvis sjunker vid lägre hastigheter. 

Inuti asynkronmotorn syns den stillastående statorn (som känns igen via koppartråden), som kapslar in rotorn med aluminiumledarslingor.

Både Kona och e-tron har en mer effektiv och smartare regenereringsprocess än flera av sina konkurrenter. Hos en elbil är den renodlade elektriska inbromsningseffekten kring 0,1–0,2 g. Hos en Kona är den effekten 0,23 g och hos Audin är den uppåt 0,3 g. Hängde ni med?

För att omvandla det till bilkörning innebär det att en inbromsning för en e-tron, från 100 till 0 km/h går på 9,4 sekunder, enbart via den elektriska inbromsningseffekten (under 10 km/h träder bromsen in). För Hyundai Kona är siffran 12,3 sekunder.

Dessa siffror speglar vad som händer utöver den vanliga inbromsningen, där cirka 90 procent av energin sparas, energi som annars hade försvunnit som värme i bilens skivbromsar. Regenereringen är markant, vi pratar om över 200 kW i Audin, och om ungefär hälften hos Kona Electric, som också är den lättare av bilarna. Regenereringen bidrar även till att lindra den totala energiförlusten vid acceleration.


Hyundai Kona: 482 kilometer, 64 kWh batteri

Även Kona med sin suvdesign kommer undan med ett cW-värde under 0,3.

Den största energitjuven för en elbil är luftmotståndet – dessutom ökar mängden förlorad energi i kvadrat. Vid 100 km/h är förlusten alltså fyra gånger så hög som vid 50 km/h.

För att motverka förlusten har ingenjörerna hos Audi försökt optimera aluminiumkarossen i e-tron. Ytterbackspegelkamerorna, som är tillval (på marknader där de är tillåtna), står för ungefär 2,5 kilometer i ökad räckvidd gentemot de traditionella backspeglarna, tack vare det lägre luftmotståndet. 

De optimerade detaljerna i utformningen ska i siffror totalt sett stå för cirka 30 kilometer extra räckvidd. Luftmotståndskoefficienten (cW-värdet) hos e-tron ligger på 0,27 (0,28 med traditionella backspeglar), vilket är fina värden för en stadsjeep. Kona ligger på 0,29, trots en nättare framdel.

En stor del av massan i litiumpolymerbatteriet har placerats baktill.

Här har elmotorerna en betydande del i ekvationen. Till skillnad från förbränningsmotorer blir inte energieffektiviteten sämre vid ökat kraftpådrag – den kan till och med bli bättre.

Bilarna har dock vissa skillnader: e-tron och Kona använder sig, liksom alla elbilar, av elmotorer med en statisk komponent, en så kallad stator, med trefas strömförsörjning. Kona har emellertid en roterande synkronmotor på 150 kW, med en rotor av neodymmagneter (supermagneter).

Produktionen av dessa väcker vissa miljömässiga frågor, men som konstruktion är den speciellt effektiv under partiell belastning (alltså när föraren gasar en del, men inte fullt). Audi e-tron förlitar sig på två asynkronmotorer på totalt 300 kW. Rotorerna innehåller inga fasta magneter, utan har istället spolar som skapar en elektromagnetism. 

Allt som allt är Kona mer ekonomisk i sin strömförbrukning. Och i verklig trafik har Audin en räckvidd på drygt 300 kilometer, och Hyundai Kona ytterligare nästan 80 kilometer. 

Det går inte att komma ifrån att energieffektivitet är en viktig faktor när det kommer till elbilar. 

I Hyundai Kona electric sitter en synkronmotor
med neodymmagnet med en effekt på 150 kW.

Av Alrik Söderlind & Alexander Bloch
Bearbetning: John Sempil

Foto: MPS-TV