Deras förarlösa eltraktor byter batteri själv – i terräng

2022-11-22 06:00  

Hur ska man elektrifiera stora maskiner, som jobbar ute i terrängen där inga laddstolpar finns? Ett flyttbart svenskt batteribytarsystem ska bana väg för elektrifieringen av terrängmaskiner. ”Hoppas på ny standard".

En förarlös traktor kan förstås byggas mindre än en konventionell, men den här svenska prototypen väger sex ton med dubbla batteripack ombord.

Det gör Drever till en av världens första autonoma elmaskiner i sin storleksklass.

– Den måste ju väga en del för att få ner kraften i backen och kunna dra redskap på åkern. Tänkta användningsområden är enklare dragarjobb som harvning, kultivering och annat som inte kräver så mycket av föraren, säger Arvid Örde, som i egna företaget Traktorarvid utvecklar prototypen tillsammans med Jonas Engström från Rise.

Batteripacken väger 500 kg tillsammans

Drever drivs av fyra hjulmotorer på sammanlagt 60 kW kontinuerlig effekt.

– Vid kontinuerlig drift motsvarar det ungefär en 100-hästarstraktor, med peakeffekt på 200 kW, säger Arvid Örde.

Prototyptraktorn Drever kan arbeta med full autonomi, men här demonstreras den fjärrstyrd. Med dubbla batteripack väger den sex ton. Foto: Tommy Harnesk

De båda batteripacken, med teknik från Micropower AB, väger 250 kilo styck. De är tänkta att kunna skjutas framåt och bakåt på ramen, för bästa möjliga viktförhållanden utifrån arbetsuppgifter och bogserat redskap.

Det är också här prototypnamnet kommer in – hämtat från hundrasen Drever, med låg mankhöjd i förhållande till sin längd, och med tyngdpunkten nära marken.

Läs mer: Batteribyte är lösningen när skogsmaskiner blir eldrivna

Batteriernas kapacitet är 33 kWh vardera, och de används som ihopskruvade par.

– Vi räknar med en timmes drifttid per dubbelpack, alltså två timmar totalt, och det är förstås inte alls tillräckligt för en arbetsdag. Men kombinerat med batteribytessystemet kan maskinen köras kontinuerligt medan batterier laddas, säger Arvid Örde.

Drever har en dragstång i fronten för att bogseras ut till fältet och släppas ut för att arbeta autonomt. Arbetsredskap och modulär batteribytesrobot ska tas med i ett fordonståg. Foto: Tommy Harnesk

En farhåga är dock att värmeutvecklingen ska begränsa effektuttaget.

– Vi ska testa den som prototyp och se vad den går för. Vi vill att den ska få en grundeffekt som låter dig släppa ut den på åkern och låta den jobba på ett tag, och där har vi en del kvar att göra, säger Arvid Örde.

Byter batteriet uppifrån

Traktorn har en dragstång i fronten för att kunna bogseras ut till åkern, med redskapet påkopplat. Man tänker sig ett fordonståg, som enkelt kan transporteras mellan fälten utan maskintrailer, tillsammans med den mobila batteribytesrobot som ännu är under utveckling i samarbete med Hydraspecma.

”Tänkta användningsområden är enklare dragarjobb som harvning, kultivering och annat som inte kräver så mycket av föraren”, säger utvecklaren Arvid Örde. Foto: Tommy Harnesk

Översiktligt ska den konstrueras som en traverskran i en tjugofots battericontainer, som lyfter ur det tömda batteriet och sänker ner ett nytt, fulladdat. Många befintliga batteribytessystem skiftar batteri underifrån eller från sidan på fordonet, men genom att byta uppifrån ska man få större flexibilitet vad gäller batteri- och maskintyper.

– Normalt kan man tänka sig att rörelserna i containern skulle utföras med hydrauliska cylindrar och motorer, men vi vill tänka lite nytt och underhållsfritt. Så tillsammans med företaget Ewellix har vi försett containern med elektromekaniska aktuatorer. På så vis slipper man även risken för oljespill, säger Jonas Jansson på Hydraspecma.

Läs mer: Airforestrys ”skogsdrönare” hugger ned trädet – och flyger i väg med det

Lyftoket ska bli utbytbart för att klara flera batteristorlekar, och man undersöker möjligheten att använda stödben för att anpassa containerhöjden för olika stora maskiner.

Och batteribytet är en hörnsten i projektet. Eftersom det sällan finns fast laddinfrastruktur ute i markerna, så tanken är att ställa det modulära batteribytessystemet vid kanten av fältet. När Drevers batteri börjar bli urladdat ska traktorn själv köra fram för batteribyte.

Batteriet sätts på laddning efter batteribytet

Containern förses även med laddare. Där anslutningsmöjlighet finns, ska det tömda batteriet sättas på laddning medan Drever återgår till arbetet med nytt fullt batteri. Där nätkoppling saknas, utgör containern ett flyttbart batterilager som transporteras hem till gården för laddning.

Drever med öppna batteriluckor. Batteribytesroboten ska lyfta i och ur batterierna uppifrån. Foto: Tommy Harnesk

Jonas Engström på Rise ser flera fördelar med batteribytessystemet:

– På det här viset kan man använda batterierna i flera olika tillämpningar, både i arbetsmaskiner och stationära applikationer för beredskapssystem, buffring av elnät och annat, säger han.

Och genom att samma batterier kan nyttjas av användare med sinsemellan olika säsongsbetonade arbetstoppar – exempelvis av jordbrukare under vår och sommar, och av snöröjare på vintern – ska man kunna hyra dem vid behov. På så vis kan man höja utnyttjandegraden på batterierna, och sänka användarens kostnader.

Jonas Engström, Rise och Arvid Örde, Traktorarvid AB. Foto: Tommy Harnesk

Därtill är det svårt för enskilda maskintillverkare att ta utvecklingskostnaderna för egen batteriutveckling, eftersom arbetsmaskiner tillverkas i små serier jämfört med exempelvis personbilar.

– Vi hoppas att projektet ska leda fram till en standard, som kan användas brett av flera tillverkare, säger Jonas Engström.

Elektrifierar en kombimaskin för skogsbruk

I projektet ingår även batterielektrifiering av en skogsmaskin, en så kallad kombimaskin som både kan skörda (fälla, kvista och kapa träd) och skota (lasta och transportera stockar till avlägg vid vägen).

Malwa Forests batterielektriska skogsmaskinsprototyp. Den ska få samma kapacitet som den dieseldrivna standardmaskinen – kunna lasta 5,5 ton och kapa träd upp till 42 centimeter i diameter. Foto: Tommy Harnesk

Den kommer från svenska Malwa Forest, och utgår från en dieseldriven standardmaskin som har 5,5 tons lastkapacitet och klarar trädstammar upp till 42 centimeter i diameter. Målet är att den elektriska varianten ska få samma tekniska kapacitet.

Läs mer: Den motvilliga entreprenören: Ingenjören som byggde upp ett maskinföretag

Till skillnad från traktorn använder skogsmaskinen ett batteripack åt gången, och batteribytet ska föraren sköta med hjälp av maskinens befintliga kran. Tanken är att skogsarbetarna, som vanligtvis kör pickup eller liknande, ska ta med sig extrabatterier på flaket på samma sätt som de idag ofta har med sig extra dieseldunkar.

Skogsmaskinen använder samma batteri som den autonoma traktorn, men här ska föraren byta batteri med hjälp av Malwans befintliga kran. Foto: Tommy Harnesk

Rise, som är koordinator för projektet, räknar med att kunna demonstrera ett fullständigt system till våren. Inklusive det automatiska batteribytessystemet.

Det är dock svårare att bedöma, när lösningar av den här typen kan tas i skarp drift i jord- och skogsbruket.

– Men vi möter stor positiv respons från näringarna. Jordbruket anses lite missvisande som en konservativ bransch, men när det kommer ny teknik som funkar och är ekonomiskt bärkraftig i den sektorn så kan det slå igenom väldigt fort, säger Jonas Engström.

Projektet ska leda till tre innovationer

• Utveckling av ett modulärt batteribytessystem för eldrivna arbetsmaskiner.

• Färdigställande av en prototyp till autonom eldriven jordbruksmaskin. För denna storlek på autonom eldriven maskin är den bland de första i världen.

• Elektrifiering av en skogsmaskin (kombimaskin) från Malwa Forest. Maskinen blir den första kända elektrifierade skördaren i världen.

Medverkande företag är Hydraspecma AB, Micropower, Regal Components, Traktorarvid och Malwa Forest. Rise är koordinator för projektet, och står även för bland annat jordbrukstraktorns styrsystem med öppen källkod.

Projektet finansieras av parterna och av FFI - Fordonsstrategisk forskning och innovation genom Vinnova.

Tommy Harnesk

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt