En elmotor i varje hjul

Idag har alla kommersiella hybridbilar en förbränningsmotor medan en elmaskin finns där enbart för att hjälpa till. Det stora teknikskiftet kommer när man kan vända på detta, menar Mats Jonasson, industridoktorand på Volvo Personvagnar och KTH. Då kan varje hjul få en egen elmaskin.

Man ska inte uppfinna hjulet igen, sägs det. Fast för Mats Jonasson, som forskar kring att förstå hur bilars chassisystem och chassifunktioner förändras när förbränningsmotorn inte längre dominerar i bilen, stämmer inte den klichén fullt ut.

– Det kommer att ta lång tid, omkring 10 år, tills det riktiga teknikskiftet kommer, då elmaskinen tar över som den enskilt viktigaste drivkällan i bilar. Och i ett ännu längre perspektiv kan autonoma hjulhörn bli verklighet, säger Mats Jonasson.

Han menar att mycket av forskningen hittills byggt på den traditionella bilden av bilen – alltså att man tar bort förbränningsmotorn under huven och ersätter den med en elmaskin. Benämningen elmaskin kommer av att den både kan fungera som motor och generator.

– Men övergången till elmaskiner ger helt nya förutsättningar. Elmaskiner kan delas upp och distribueras ut till bilens fyra hjul. En sådan lösning ger många fördelar, som att köregenskaperna blir bättre, motorn tar mindre utrymme och tillverkningen blir enklare, säger Mats Jonasson.

Franskt med motor i hjulet

På höstens bilsalong i Paris passade det franska specialfordonsföretaget Venturi på att visa upp en konceptbil, Venturi Volage, med fyra aktiva hjul utvecklade av Michelin. De aktiva hjulen innehåller en elmaskin för drivning, en motor för som styr fjädring och dämpning – allt för att ge optimal markkontakt – samt skivbromsenhet.

Konstruktionen ska utvecklas ytterligare och Venturi planerar att starta produktion, där varje fordon byggs för hand, om fyra år.

I en bil med autonoma hjulhörn förändras både bilens uppbyggnad och funktion radikalt. Bilen kan agera utan koppling mellan de olika hjulen eller mellan kraftkälla och hjul. Det ger helt andra styrbara frihetsgrader hos hjulet. Det går att skapa nya rörelsemönster, exempelvis mindre vändradie, och inbyggd kursstabilitet, som förarassistans och felhantering.

Även energiförbrukningen kan minska, bland annat genom att bilens vikt blir lägre och elmaskinen kan ta vara på bromsenergin i respektive hjul. Aktiva säkerhetsfunktioner kan också vidareutvecklas genom att friktionsutnyttjandet hos däcket kan bli bättre. Detta innebär att det finns potential att utveckla bilar som både är energisnåla och säkra, menar Mats Jonasson.

– Här kommer även moduläritetstanken in, där varje hjul blir en modul som kan återanvändas mellan olika bilmodeller. Hårdvaran blir statisk, medan egenskaperna ändras med programvara. Det skulle göra det betydligt billigare att utveckla bilar och att köpa bilar i framtiden, säger han.

Kommersiella bilar med autonoma hjulhörn ligger åtminstone 15 år framåt i tiden och då är styrningen helt elektrifierad. Med denna teknik kommer i princip hela dagens drivlina att förändras, eftersom motor och styrning bildar ett paket i respektive hjul.

– Det är inte heller säkert att man kommer att behöva en växellåda, eftersom elmaskinens varvtal kan regleras med styrelektronik. En elmaskin klarar varvtalsändringar på ett helt annat sätt än förbränningsmotorer. Kanske kan det behövas ett växelsteg, säger Mats Jonasson.