JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
Guidelines for contributing Technical Papers: download PDF
Elektroniktidningen har träffat Volvos elbilschef Johan Konnberg. Vi pratar nästan ingenting om honom själv, utan istället om hans skötebarn C30 Drive Electric, Volvos första elbil.
Johan Konnberg
JOHAN KONNBERG
Född: 1958.
Bor: Hovås strax söder Göteborg.
Familj: Gift, tre tonårsbarn.
Intressen: Matlagning, golf.
Dold talang: Hans gulaschsoppa är en höjdare.
Karriär: Volvo efter maskinteknik på Chalmers.

I ett par decennier har entusiaster byggt om standardbilar till elbilar. Nu tar experterna över. Då räcker det inte längre bara med att elbilen rullar. Den måste kännas som en standardbil, den måste passa in i infrastrukturen, och det måste finnas en användningsmodell som kan locka köpare.

Volvos Johan Konnberg är den som vet kanske mest om hur elbilen kan möta alla dessa krav – vilka man kunnat bocka för och var frågetecken finns kvar.

Elektroniktidningen låter Johan Konnberg önska sig vilken teknisk landvinning som helst för att underlätta elbilens genombrott, utom gudomligt ingripande.

– Men det är det nästan jag hamnar där ändå: jag vill ha högre energidensitet i batterierna.

– För om man ska vara helt ärlig med det som är negativt så är det att när elbilen är fullständigt laddad, så motsvarar den en bensinbil som går in på reservtanken.

Batteriet väger 300 kg, kostar 150 000 kronor och är potentiellt farligt vid olyckor. Dessutom är det en stor teknisk utmaning att övertala batteriet att leverera sin energi effektivt.

Å andra sidan är en reservtank – närmare bestämt 150 kilometer för Volvos elbil – faktiskt nästan alltid tillräckligt.

– Det finns en psykologisk faktor här. Transportbehovet är egentligen bara 40–45 km per dag – vi kör inte mer än så. I USA kör man lite längre, i Japan lite kortare, men det är ungefär samma siffror runtom i världen.

– Så varför säger många att det är för lite?

För att det inte räcker till Sälenresan?

– Det är sant. Det här är fel bil för Sälen. Och den kommer att fortsätta att vara det tills energieffektiviteten i batterierna höjs.

Johan Konnberg föreslår elbilen som familjens förstabil, för de normala korta resorna, medan längre resor görs i en standardbil.

– Man kan till exempel tänka sig ett leasingkontrakt som omfattar en lämplig bil för semester, eller längre resa.

– Det är i alla fall ett bra system i teorin. Men frågan är om vi är beredda att använda det? Det är svårt att ändra på mänskliga beteenden.

De första generationerna elbilar kommer att använda litiumbatterier. Det är vad branschen tror finns under överskådlig tid, det vill säga fem till tio år. En tröst är att vi kan bocka av tillgången på litium.

– Det finns så det räcker i minst ett par tre hundra år, kanske tusen år. Snarare kan ädelmetaller som kobolt möjligen vara ett bekymmer, om efterfrågan blir alltför stor.

Batteriet ska aldrig behöva bytas.

– Vår ambition är att se till att batteriet har samma livslängd som bilen. Men detta vet ingen idag. Det finns bara tyckande och lite labbförsök. Litiumjonbatterier har inte funnits i bilar i mer än ett år.

Användningen är såpass unik att man inte kan generalisera från andra användningsområden. Volvo C30 Drive Electric är en elbil av första generationen som ska lära Volvo hur den andra generationen ska byggas. Bilen öser ur sig mätdata som temperatur, position, hastighet, laddning och strömstyrka – sammanlagt 25–30 parametrar loggas kontinuerligt.

– Vilka parametrar styr åldringen på batteriet? Hur du kör? Hur du laddar? Hur du tar ut energin? Vad du har för temperatur? Batteriets laddningsnivå?

Johan Konnberg har just talat med en grupp på KTH som han hoppas ska vilja vara med och ta fram modeller för livslängden på batterier från dessa data.

Idag är strömpådraget direkt kopplat till gaspedalen. Men om det exempelvis visar sig att en viss körstil tär på batteriet kan man tänka sig att införa någon form av filtrering av förarens fotarbete.

Uppenbarligen finns många parametrar kvar att optimera.

– I ett utvecklingsföretag blir man ju aldrig helt färdig. Men jag tror när det gäller just batteriets åldrande är vi tillräckligt färdiga inom något år.

Det man vet är att temperaturen spelar roll. Det får varken vara för varmt eller kallt. Betydelsen är tillräckligt stor för att Volvo har valt att värma och kyla batteriet med fläktar automatiskt.

Vid laddning kommer värmen via eluttaget. Men under drift använder denna elbil faktiskt en etanolvärmare. Den värmer också kupén.

SÅ FUNGERAR
VOLVOS BATTERIBIL

batteribil
Laddning sker via 220 V. Vid användning växelriktas batterispänningen till trefasmotorn, som laddar batteriet vid motorbromsning. Värmestol, radio och övriga förbrukare i kupén går på 12 V, som i en standardbil. Handbromsen är eldriven. Temperatur och spänning kontrolleras dynamiskt i varje cell i batteriet.
– Just nu har vi prioriterat att få mil på bilen. Och uppvärmning drar ganska mycket energi när det är kallt ute. Det har varit viktigt för oss att inte tulla på säkerhet, klimat och värme bara för att det handlar om en elbil.

Elbilen har en skärm som visar laddstatus i procent och en skattning av hur många kilometer du har kvar. Och kanske var närmaste laddstolpe finns, med hjälp av GPS.

Dessutom visar den vilka förbrukare du använder: körning, stolsvärme, belysning. Plus hur många kilometer varje förbrukare offrar.

Elvärme drar några kW för att ha effekt när det är kallt.

– Och det skulle faktiskt betyda att om du verkligen ville komma fram, så skulle du behöva stänga av värmen. Men det är det här problemet som etanolvärmaren löser.

– I standardbilar har du ett kolossalt stort värmeöverskott från motorn med dess dåliga verkningsgrad, så där finns inte detta problem.

Kommer elbilar att ha tilläggsisolering och treglasfönster?

– I nästa steg är det kanske så. Men det ligger i så fall många år bort i tiden. Mig veterligen har hittills ingen pratat om att de har någon annan typ av isolerande material i karossen.

Lyset är en mindre strömtjuv än värmen. Men genom att byta halvljuset till dioder i C30 Drive Electric adderar ingenjörerna ändå cirka fyra kilometer till körsträckan.

Helljuset fortsätter att vara halogen – det finns inte dioder med tillräcklig effekt.

Batteriet tankas från vanlig hushållsel, 220 V.

Varför inte via trefas?

– Det är tillgängligheten som styr. Majoriteten kommer att ladda hemma. Där finns visserligen trefas, men det skulle krävas en extra installation.

I Sverige finns 600 000 motorvärmaruttag som kan leverera 6 A i 220 V. I villor finns 10 A-uttag medan 16 A-uttag finns på jobb och i industrilokaler.

Snabbladdning då? Den stora frågan är enligt Johan Konnberg om det verkligen behövs.

– Att ladda 230 V på 10 A tar bara tio timmar, utan förluster inräknade. Och det är ju inget problem! Bilar står stilla 23 timmar, hela natten plus hela dagen på jobbet. Det här handlar mest om en psykologisk tröskel.

– Du kan dunka in 30 kW om du vill. Men det blir varmt, så du måste kyla, vilket ger lägre effektivitet. Och vi vet inte vad som händer med batteriet – tar det stryk?

– Men visst, frågan om snabbladdning är intressant och branschen måste utreda den.

En annan fråga som reses ibland är om elnätet är dimensionerat för ett plötsligt tillskott av energihungriga elbilar. Det sägs att en elbil drar lika mycket ström som en villa.

Johan Konnberg avfärdar påståendet med en snabb kalkyl på papper. Batteriet innehåller 22,8 kWh. Det räcker 10–14 mil varav du använder, säg, fem mil om dagen, eller 10 kWh. Det ger 3600 kWh på ett år vilket kan jämföras med Johans villas förbrukning på 25 000 kWh per år – åtta elbilar.

– Det som snarare faktiskt gäller är att elbilen bara drar lite grand på toppen av elnätet. Idag finns 4,5 miljoner bilar i Sverige. Om 100 procent skulle vara elbilar på måndag – vilket ju inte är helt realistiskt – så skulle elbehovet bara öka med åtta procent.

Frågeställningar om infrastrukturen ingår i Johan Konnbergs jobb – det måste finnas en realistisk plan för hur elbilens behov ska mötas.

– När vi utvecklar standardbilar brukar jag skoja att vi låser in 3 000 ingenjörer i tre år, och så kommer de ut med en bil. Men så kan vi inte göra med elbilen. Vi måste redan från början koppla in elmarknaden.

I framtidens elnät kan batteriet förvandlas från problem till resurs. När elbilen blivit vanlig kommer det som en sidoeffekt plötsligt att finnas myriader av batterier utplacerade runtom i landet. De skulle teoretiskt kunna användas för att jämna ut toppar i elförbrukning. Eller lagra energi som genereras sporadiskt, som vind och sol.

– Med vårt stabila system i Sverige är det definitivt realistiskt att elbilsbatterier skulle kunna bidra till att täcka topparna och spara på energin man får ut när det blåser.

Idéer av detta slag är dock ännu bara på tankestadiet.

– Det finns enstaka projekt. Energibolagen är förstås intresserade av att använda batterier som en stationär produkt, men också av att utnyttja det batteri som sitter i bilen.

Ett problem är här återigen att det saknas data om hur litiumbatterierna slits av den typ av upp- och urladdningar det skulle handla om.

Vad sägs om att byta ut hela batteriet på bensinmacken som en sorts snabbladdning?

Allt talar emot det.

Batteriet väger 300 kg. Hur sköts ett byte på ett säkert sätt, kanske i slask och rusk  Hur monterar man batteriet i bilen på ett krocksäkert sätt om det samtidigt snabbt kan plockas loss  Batteriet kostar 150?000 kronor – vill du byta ditt nya mot någon annans begagnade  Det är ingen frysklamp för kylväskan vi pratar om.

Dessutom har varje professionell bilmodell ett unikt utformat batteri. Och vem betalar alla reservbatterier  

I mitten av november brann en hemmabyggd elbil som stod på laddning på en färja mellan Köpenhamn och Oslo.

– Där ser man! Man ska inte göra hemmabyggen, skrattar Johan Konnberg.

– Oavsett orsaken är incidenter negativa för hela elbilsbranschen. En brand orsakad av en dålig konvertering eller en hemmasnickrare ger hela branschen en knäck.

– Nej, jag tror inte hemmabyggare ska ge sig på att fylla bottenplattan eller bagaget med batterier. Jag tycker att man ska låta bilindustrin ta hand om utvecklingen.

Bensinbilen har haft många år på sig att utvecklas mot säkerhet. Hur långt har elbilen kommit

– Lika långt! Det kan jag säga med säkerhet, för vi kör samma prov på en elbil som vi gör med en standardbil. Vi har krockat fem elbilar, varav några fulladdade. Vi tror för övrigt vi är ensamma om lyckade krocktest – vi hittar i alla fall inga andras filmer på Youtube.

I Volvo C30 Drive är batteriet är utlagt som ett T under bilen. Placeringen ger stabilitet och krockskydd. Det lodräta benet ligger i tunnelkonsolen där det tidigare legat bland annat bromsvajer och avgasrör. T-toppen sitter där bränsletanken satt – ett område redan konstruerat för säkerhet.

C30 Drive Electric består av 3500 delar varav cirka 600 är helt unika för bilen. Några av de nya delarna skyddar batteriet från sidokrock – krockenergin flyttas runt batteriet.

Och strömkretsen bryts med automatik exakt samtidigt som krockkuddarna utlöses. 

– Så bilen kan inte bli strömförande vid krock. Det värsta som kan hända är att batterierna punkteras. Då bildas värme och det kan i värsta fall börja brinna. Eller så kan det bildas knallgas. Det är absolut inte bra. Men jag tror inte det är farligare än 50l bensin, om man ser det krasst.

Det blir förmodligen på företag och myndigheter som elbilarna rullar ut först i Sverige. De ekonomiska möjligheterna är större – innan massproduktionen sätter igång är bilarna extremt dyra.

Är elbilen framtiden? Trots sitt jobb är Johan Konnbergs prognoser försiktigare än andras.

– Det finns ett utspel från bland annat kraftindustrin som talar om 600000 elbilar i Sverige 2020.

– Bilindustrin jobbat mot det här målet, men vi tror inte riktigt på det skulle jag vilja påstå. Det skulle innebära att man redan nu skulle man behöva sälja 1000 bilar. Och där är vi inte.
MER LÄSNING:
 
magasinet

236
elektronik­konsulter

Registrera ditt företag nu!
 
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)