Batteries au lithium modulaires pour dumpers électriques et engins de chantier

L’évolution électrique des engins de chantier dans le secteur de la construction

Les chantiers urbains et l’attention envers le développement durable demandent toujours plus souvent des machines silencieuses, à basses émissions et avec un impact environnemental faible. L’électrification des dumpers, des excavatrices, des chargeuses sur pneus et d’autres engins de chantier devient donc une priorité stratégique pour les fabricants.

Pourtant, ces véhicules opèrent souvent dans des conditions extrêmement difficiles : environnements poussiéreux, cycles de travail intenses et lieux isolés ou temporaires, où l’accès au réseau électrique est limité, voire absent. Pour garantir la continuité opérationnelle, il faut des solutions énergétiques flexibles, modulaires et qui s’adaptent facilement aux différents besoins des chantiers.

Les principaux avantages de l’électrification sont :

• la réduction d’émissions et du bruit
• la réduction du TCO (coût total de possession)
• la réduction de la maintenance
• une plus grande fiabilité opérationnelle

C’est pour répondre à ces besoins que Flash Battery a développé une solution modulaire en mesure d’alimenter des machines de différentes dimensions, en réduisant les versions au minimum et en simplifiant l’intégration. Flash Battery peut compter sur son expertise dans l’électrification des chantiers et sur une approche conceptuelle fortement personnalisée.

Batteries modulaires pour engins 100 % électriques et hybrides : le défi des chantiers sans réseau

Un défi fondamental est apparu dès les premiers échanges : garantir l’autonomie et la continuité opérationnelle même sur des chantiers sans réseau électrique. D’où la nécessité de développer une solution compatible autant avec des engins 100 % électriques qu’avec des versions hybrides dotées d’un générateur à bord.

Le client a défini ses exigences essentielles :

• seulement deux niveaux de tensions : 51,2 V et 102,4 V
• une architecture modulaire de 1 à 4 batteries en parallèle
• la compatibilité avec des engins 100 % électriques et hybrides
• la possibilité de recharger par le biais d’un générateur de bord

Ce dernier point était le plus complexe. Sur les chantiers sans réseau électrique, la batterie ne peut pas être rechargée avec une borne : il faut donc un groupe électrogène intégré à l’engin. Ce qui induit des conditions très différentes par rapport à la recharge sur réseau. Dans ces situations, un équilibrage à haute puissance pour garantir l’égalisation des cellules et la bonne indication de l’état de charge est fondamental.

Pour répondre à ces exigences, une solution entièrement personnalisée, modulaire et intégrée, a été développée, dans laquelle notre technologie propriétaire a joué un rôle fondamental, pour garantir l’autonomie, la fiabilité et la continuité opérationnelle des engins 100 % électriques comme de ceux hybrides.

Batteries au lithium LFP modulaires : une solution évolutive pour les engins de chantier

Le projet a permis de développer deux modèles de batterie au lithium avec chimie LFP (phosphate de fer et de lithium). Les deux batteries peuvent être utilisées séparément ou configurées en parallèle jusqu’à quatre unités, permettant d’adapter facilement la capacité énergétique aux différentes dimensions et applications des engins.

• 51,2 V de 11 à 47 kWh
• 102,4 V de 23 à 94 kWh

Le choix de la chimie LFP a été dicté par les exigences de sécurité, de stabilité thermique et de durabilité, des caractéristiques fondamentales pour des engins opérant dans des contextes difficiles comme les chantiers.

L’architecture modulaire est conçue pour utiliser les mêmes modules comme éléments de base. Ils peuvent être combinés entre eux en parallèle pour créer des configurations différentes tout en conservant une seule plateforme technologique.

Les caractéristiques conceptuelles les plus importantes sont :

• firmware personnalisé pour la gestion de la recharge par générateur
• logiques avancées d’équilibrage des cellules
• intégration CANbus avec le système de contrôle du véhicule
• boîtier avec protection IP65
• systèmes de sécurité HV et MSD
• possibilité de recharge sur réseau avec chargeur embarqué ou non pour des recharges plus rapides  

L’approche structurée de Flash Battery : de la consultation à la co-conception de batteries au lithium pour les OEM du secteur de la construction

Dans un projet comme celui-ci, la batterie n’est pas un simple composant, mais un élément structurel de l’architecture de l’engin.

C’est pourquoi Flash Battery a accompagné le client dès le début, en adoptant une approche de co-conception en mesure de transformer les exigences et les besoins en une solution concrète, fiable et industrialisable.

Partant d’une véritable « feuille blanche », le travail commun entre les équipes techniques de Flash Battery et du fabricant a donné naissance à la définition du système énergétique de la nouvelle gamme d’engins, en établissant les tensions opérationnelles, les logiques de modularité et les critères de dimension des batteries.

Pendant cette phase, la contribution de Flash Battery a été surtout déterminante pour :

• définir l’architecture modulaire de la batterie, évolutive et adaptable aux différentes configurations machine
• optimiser l’intégration entre la batterie et le système de contrôle
• développer des logiques firmware dédiées à la gestion des différentes modalités opérationnelles
• garantir la sécurité et la fiabilité de l’ensemble du système

Une attention particulière a été consacrée à la gestion de la version hybride, qui nécessite une interaction constante entre la batterie, le générateur et le système de contrôle de l’engin. C’est à cette fin qu’a été développée une logique firmware dédiée, qui permet au Battery Management System (BMS) de dialoguer directement avec la machine et de bien gérer les cycles de recharge même dans des conditions opérationnelles particulières.

Cette approche intégrée et pionnière a renforcé la relation et la collaboration : Flash Battery n’était pas un simple fournisseur de batterie, mais un partenaire stratégique dans le parcours d’électrification de la nouvelle gamme d’engins.

Les avantages des batteries au lithium pour les dumpers électriques et les engins de chantier

L’introduction des nouvelles batteries a permis au client de lancer sur le marché non pas un seul modèle électrique, mais une gamme entière d’engins électrifiés, avec un retour commercial immédiat et significatif.

Les principaux bénéfices étant :

• accès à des chantiers et à des appels d’offres qui demandent des machines à basses émissions
• grâce au passage de la transmission hydrostatique à la transmission électrique, l’efficacité du véhicule augmente considérablement, réduisant ainsi le TCO par rapport à un engin endothermique

• des cycles de travail complets garantis par les batteries, sans compromis sur les performances
• une plus grande flexibilité dans la configuration des engins, grâce à la modularité du système énergétique

Un élément particulièrement intéressant apparu dès les premiers retours du marché concerne la version hybride qui connaît une forte demande. Cette configuration représente un véritable « pont technologique » : les opérateurs peuvent bénéficier des avantages de la transmission électrique tout en ayant la garantie de pouvoir recharger la batterie avec le générateur quand il n’y a pas de réseau électrique.

Aujourd’hui, ce projet est un exemple concret de la manière dont l’électrification des engins de chantier peut être affrontée avec succès grâce à un parcours de co-conception entre l’OEM et son partenaire technologique, transformant un défi technique complexe en un système énergétique adaptable et prêt pour la future évolution des engins de chantier.