Litiumbatterier driver elektrifieringen av mobila arbetsmaskiner

Batterivalet påverkar hela maskinens konstruktion

Elektrifiering kan göra mobila arbetsmaskiner mer energieffektiva, ge snabbare respons och minska underhållsbehovet. För att uppnå dessa fördelar behöver hela systemet utformas utifrån maskinens användningsområde och faktiska driftförhållanden. Det gäller allt från drivsystem och batteri till styrning och laddning.

För maskintillverkaren börjar valet av batteri med en analys av hur maskinen ska användas. Hur länge behöver den kunna arbeta mellan laddningarna? Hur stora är de tillfälliga effektbehoven? Finns det naturliga tillfällen att ladda under arbetsdagen?

Det är också utgångspunkten när Flash Battery utvecklar ett kundanpassat batterisystem. Genom att analysera maskinens arbetscykler och verkliga driftförhållanden går det att ta fram en batterikonfiguration som är anpassad till den specifika applikationen. Temperatur, tillgängligt installationsutrymme och viktbegränsningar är andra faktorer som påverkar utformningen. Tillsammans avgör de hur mycket energi och effekt batteriet behöver leverera för att uppfylla maskinens krav med rätt storlek, vikt och kostnad.

Här har litiumjontekniken flera viktiga fördelar jämfört med traditionella blybatterier. Den gör det möjligt att lagra mer energi till en lägre vikt, samtidigt som snabbare laddning och möjligheten att ladda vid kortare uppehåll ger större flexibilitet i den dagliga driften.

För maskiner med intensiva arbetscykler är litiumjärnfosfat, LFP, ofta ett bra alternativ. Tekniken kombinerar god termisk stabilitet med lång livslängd och jämn prestanda. Det bidrar till säker drift och hög, förutsägbar tillgänglighet över tid.

Batteriet är en del av ett större system

Batteriets kapacitet är en av flera faktorer som avgör maskinens prestanda. För att helheten ska fungera behöver batteriet samverka och kommunicera med bland annat elmotorn, växelriktaren, laddaren, maskinens styrsystem och systemet för temperaturreglering. Spänningsnivåer, strömgränser, kommunikation och skyddsfunktioner måste vara anpassade till varandra. Felaktig dimensionering kan leda till onödigt hög vikt och kostnad, begränsad prestanda eller för kort drifttid.

Batteriet är i sig ett avancerat tekniskt system med flera samverkande funktioner. Flash Battery utvecklar sina kundanpassade litiumbatterisystem genom att kombinera batterikonstruktion anpassad till applikationen med egenutvecklad elektronik och teknik för batterihantering, BMS. Det ger förutsättningar för att integrera batteriet och säkerställa kommunikationen med maskinens övriga system.

Här spelar en erfaren systemintegratör en avgörande roll. Genom att ta ett helhetsansvar för systemet kan ETP samordna olika leverantörer och hantera de tekniska gränssnitten mellan komponenterna. Komponenter väljs, dimensioneras och testas utifrån hur de ska fungera tillsammans, vilket gör det möjligt att upptäcka och åtgärda eventuella problem tidigt i utvecklingen.

Det minskar riskerna i utvecklingsarbetet, effektiviserar testning och verifiering och hjälper maskintillverkaren att snabbare få ut sin produkt på marknaden.

Ett nära samarbete redan i ett tidigt skede är därför viktigt. Beslut som fattas under konceptfasen påverkar bland annat komponenternas placering och installation, laddning, kylning, mjukvara och funktionssäkerhet. De har också betydelse för hur smidigt utvecklingen kan gå från prototyp till serieproduktion.

Genom att involvera ETP och Flash Battery från början får maskintillverkaren tillgång till både systemintegrationskompetens och specialistkunskap inom batteriteknik. Det skapar förutsättningar för att utveckla och verifiera hela lösningen på ett samordnat sätt, med en enklare utvecklingsprocess och kortare väg till en färdig, verifierad maskin.

Allt viktigare att se till batteriets hela livscykel

Utöver den tekniska prestandan behöver maskintillverkare ta hänsyn till energiförbrukning, laddinfrastruktur, underhåll, livslängd och total ägandekostnad, TCO.

EUs batteriförordning innebär också ökade krav inom områden som klimatavtryck, spårbarhet, tillbörlig aktsamhet, återvinning och digitala batteripass. De batterilösningar som väljs i dag behöver därför ge förutsättningar för både tillförlitlig drift under lång tid och efterlevnad av kommande regelkrav.

I de följande artiklarna fördjupar vi oss i skillnaderna mellan litium- och blybatterier, EUs batteriförordning, systemintegration, total ägandekostnad och säker transport av litiumbatterier. Tillsammans ger artiklarna maskintillverkare ett praktiskt och tekniskt kunskapsunderlag för att fatta välgrundade beslut om elektrifiering.