Batteries au lithium sur mesure pour la manutention aéronautique à usage intensif

Qu’est-ce qu’une batterie au lithium sur mesure pour l’aérospatiale ?

Une batterie au lithium sur mesure est un système énergétique conçu selon les besoins réels de la machine et de son cycle de fonctionnement.

À la différence des solutions standard, elle est développée en prenant en compte la puissance demandée, l’autonomie, la place disponible, la distribution des poids, les exigences de sécurité, les logiques de contrôle et l’intégration avec le chargeur, les moteurs et l’électronique de bord.

Dans les applications aérospatiales et à usage intensif, cette approche permet d’obtenir une meilleure fiabilité, une continuité opérationnelle et des performances constantes même dans les conditions de travail les plus difficiles.

Des plateformes multidirectionnelles pour le secteur aéronautique : pourquoi nécessitent-elles des batteries sur mesure

L’application développée concerne une plateforme multidirectionnelle élévatrice, conçue pour fonctionner au sein de lignes d’assemblage aéronautique dédiées à la manutention de composants structurels de grandes dimensions.

La machine a été conçue sur mesure pour garantir :

• une manutention précise de charges à très grande valeur
• l’intégration dans les flux de production aérospatiale
• des standards élevés au niveau de la sécurité et de la fiabilité
• une continuité opérationnelle durant les cycles de fonctionnement les plus intensifs.

Dès les premières étapes du projet, Flash Battery a accompagné le fabricant dans la conception du système énergétique avec l’objectif de développer une solution en mesure de soutenir dans le même temps plusieurs axes moteur, des pics élevés de puissance et des cycles opérationnels continus.

Grâce à l’intégration verticale de l’ensemble du processus de production, de la conception électronique au développement du logiciel, de l’assemblage des modules jusqu’à l’essai final, chaque batterie est configurée en fonction des besoins spécifiques d’application de l’OEM.

Cette approche d’ingénierie sur mesure permet d’optimiser la capacité énergétique, les performances et la fiabilité du système, transformant la batterie de simple composant d’alimentation en élément stratégique de toute la machine.

Un système de batterie adaptable et redondant pour des applications essentielles

L’une des exigences clés du projet était la redondance du système.

Dans des applications à haute intensité opérationnelle, un arrêt machine peut ralentir l’ensemble du processus de production et entraîner des coûts élevés. C’est pourquoi Flash Battery a développé une architecture énergétique adaptable et redondante, conçue pour garder la plateforme opérationnelle même en cas de panne partielle d’un ou de plusieurs batteries, permettant un fonctionnement à puissance réduite sans interrompre le cycle de travail.

La solution réalisée par Flash Battery prévoit :

• 4 batteries au lithium LFP reliées en parallèle à 47 kWh
• une énergie totale du système de 188 kWh
• une architecture adaptable conçue pour garantir redondance et continuité opérationnelle.

La conception du système de batterie ne se contente pas de définir la capacité énergétique, mais prend en compte toute l’architecture de la machine. Le système énergétique est conçu pour s’intégrer au véhicule et répondre aux besoins spécifiques d’application : les masses déplacées, la distribution des poids, les espaces disponibles, les logiques de manutention et les exigences de sécurité influencent directement le développement de la solution, permettant une intégration parfaite entre batterie, véhicule et groupe motopropulseur.

Le résultat est une plateforme énergétique conçue pour garantir une grande robustesse opérationnelle et une gestion stable des conditions de travail les plus difficiles.

Batteries au lithium LFP et Master Controller intégré pour des applications à usage intensif

Le cœur du système est incarné par une solution adaptable basée sur des batteries au lithium avec chimie LFP, choisie pour garantir sécurité élevée, stabilité thermique et longue durée de cycles. Des caractéristiques fondamentales dans des applications industrielles à haute criticité opérationnelle comme celles du secteur aéronautique.

Un élément distinctif de l’architecture est l’intégration d’une unité de distribution d’énergie (PDU - Power Distribution Unit) qui comprend une unité logique Master Controller développée en interne par Flash Battery pour gérer de manière centralisée l’ensemble du système énergétique.

Cette solution permet de coordonner le fonctionnement des batteries, d’optimiser la distribution de la puissance et de simplifier l’intégration entre système de batterie, chargeur et véhicule, garantissant une gestion intelligente de l’énergie.

Le Master Controller permet de :

• gérer de manière coordonnée les 4 batteries, soit au niveau du système soit séparément
• centraliser les logiques de contrôle et la distribution de la puissance
• simplifier l’intégration entre la batterie, le véhicule et le chargeur
• surveiller constamment le fonctionnement du système
• isoler des anomalies éventuelles, en préservant la continuité opérationnelle.

En outre, le système intègre une connectivité avancée et un router propriétaire de Flash Battery qui permet la connexion continue avec le Flash Data Center, la plateforme cloud développée pour le suivi et le diagnostic à distance des batteries installées sur le terrain.

Intégrant les algorithmes les plus récents d’intelligence artificielle et de machine learning, le système analyse en temps réel les principaux paramètres opérationnels, identifiant les anomalies éventuelles et soutenant les activités de maintenance prédictive.

Cette approche permet d’intervenir avant qu’un problème potentiel se transforme en arrêt machine, améliorant la fiabilité de l’application et contribuant à optimiser le coût total de possession de l’ensemble du système.

Co-ingénierie et développement commun pour des applications à usage intensif

Étant donné la complexité de l’application, le projet a été développé selon une logique de co-ingénierie qui a impliqué le fabricant européen, l’équipe d’ingénieurs de Flash Battery et Atech, un intégrateur de systèmes allemand avec lequel nous collaborons depuis 2021 pour concevoir des solutions d’électrification complètes destinées au marché international. Cette collaboration a abouti à la création d’un groupe de travail technique multidisciplinaire, où chaque partenaire a apporté ses compétences spécifiques pour définir la solution la plus efficace. Le processus s’est basé sur une analyse approfondie des besoins d’application et sur les propositions conceptuelles successives visant à identifier la meilleure solution.

Ce modèle d’ingénierie sur mesure représente la valeur distinctive de la collaboration : développer des solutions conçues autour de l’application réelle, des contraintes opérationnelles et des besoins spécifiques de l’application, au lieu d’adapter la machine à une solution standard.

Les principaux défis affrontés au cours du projet furent :

• le développement interne du Master Controller et des logiques de contrôle correspondantes
• la gestion du logiciel pour des batteries et des chargeurs multiples
• l’optimisation de l’agencement dans des espaces réduits
• la définition de traitements de protection pour des environnements opérationnels complexes

Un nouveau paradigme pour la manutention industrielle

Le projet a été validé à l’issue de tests internes et d’une mise en service finale chez le client, ce qui a permis de confirmer que les objectifs fixés, au niveau des performances, de la fiabilité et de la conformité aux exigences de sécurité rigoureuses du secteur aéronautique, avaient été atteints. L’un des facteurs déterminants du succès fut l’approche de système adoptée par Flash Battery, qui a permis de fournir une solution énergétique complète et intégrée, basée sur une architecture adaptable, conçue pour dialoguer avec le véhicule, le chargeur et les logiques de contrôle, garantissant la continuité opérationnelle et une fiabilité maximale.

La flexibilité de l’architecture représente l’un des principaux points forts de la solution développée. Le même système peut être configuré avec un nombre variable de batteries, de 2 à 6 unités, ce qui lui permet de s’adapter à des machines de tailles et d’exigences différentes, rendant cette approche facilement reproductible sur de futures plateformes de manutention spécialisée.

Ce projet représente un exemple concret de la manière dont l’électrification peut être appliquée avec succès même dans les applications les plus complexes de la manutention industrielle. Il ne s’agit pas simplement de remplacer une source d’énergie, mais de repenser l’ensemble du système de la machine, dans lequel la batterie devient un élément clé qui influe directement sur les performances, la sécurité et la fiabilité opérationnelle.

La collaboration entre l’OEM, l’intégrateur de systèmes et le partenaire technologique a permis de transformer un défi extrêmement technique en une solution concrète, adaptable et évolutive. Un modèle de développement qui démontre comment la co-ingénierie et la conception de batteries au lithium sur mesure peuvent accélérer l’innovation et soutenir l’évolution des applications industrielles les plus complexes.