Batterie al litio modulari per dumper elettrici e macchine da cantiere off-highway

L’evoluzione elettrica delle macchine off-highway nel settore construction

I cantieri urbani e l’attenzione alla sostenibilità richiedono sempre più spesso macchine silenziose, a basse emissioni e con un ridotto impatto ambientale. L’elettrificazione di dumper, escavatori, pale gommate e altri mezzi off-highway sta quindi diventando una priorità strategica per i costruttori.

Tuttavia, questi veicoli operano spesso in condizioni estremamente gravose: ambienti polverosi, cicli di lavoro intensivi e contesti isolati o temporanei, dove l’accesso alla rete elettrica è limitato o assente. Per garantire continuità operativa, servono soluzioni energetiche flessibili, modulari e facilmente adattabili alle diverse esigenze dei cantieri.

I principali vantaggi dell’elettrificazione includono:

• riduzione di emissioni e rumore
• riduzione del TCO
• riduzione della manutenzione
• maggiore affidabilità operativa

È proprio per rispondere a queste esigenze che Flash Battery ha sviluppato una soluzione modulare capace di alimentare macchine di diverse dimensioni, riducendo al minimo le varianti e semplificando l’integrazione. Forte della propria expertise nell’elettrificazione off-highway e di un approccio progettuale altamente personalizzato

Batterie modulari per mezzi full electric e ibridi: la sfida dei cantieri senza rete

Fin dalle prime fasi di confronto è emersa una criticità fondamentale: garantire autonomia e continuità operativa anche in cantieri privi di rete elettrica. Da qui la necessità di sviluppare una soluzione compatibile sia con mezzi full electric sia con versioni ibride dotate di generatore a bordo.

Il cliente ha definito alcuni requisiti fondamentali:

• due soli livelli di tensione: 51,2V e 102,4V
• architettura modulare da 1 a 4 batterie in parallelo
• compatibilità con mezzi full electric e ibridi
• possibilità di ricarica tramite generatore di bordo

Quest’ultimo punto rappresentava una delle sfide più complesse. Nei cantieri privi di rete elettrica, la ricarica della batteria non può avvenire tramite colonnina, ma deve essere gestita attraverso un gruppo elettrogeno integrato nel mezzo. Questo introduce condizioni molto diverse rispetto alla carica da rete, in queste situazioni diventa fondamentale un bilanciamento ad alta potenza per garantire l’equalizzazione delle celle e la corretta indicazione dello stato di carica.

Per rispondere a queste esigenze è stata sviluppata una soluzione completamente custom, modulare e integrata, in cui la nostra tecnologia proprietaria ha svolto un ruolo fondamentale, capace di garantire autonomia, affidabilità e continuità operativa sia nei mezzi full electric sia in quelli ibridi.

Batterie al litio LFP modulari: una soluzione scalabile per macchine off-highway

Il progetto ha portato allo sviluppo di due modelli di batteria al litio con chimica LFP (litio ferro fosfato). Entrambe le batterie possono essere utilizzate singolarmente oppure configurate in parallelo fino a quattro unità, permettendo di adattare facilmente la capacità energetica alle diverse dimensioni e applicazioni dei mezzi.

• 51,2V da 11 a 47kWh
• 102,4V da 23 a 94kWh

La scelta della chimica LFP è stata dettata da esigenze di sicurezza, stabilità termica e lunga durata nel tempo, caratteristiche fondamentali per macchine che operano in contesti gravosi come i cantieri.

L’architettura modulare è progettata per utilizzare gli stessi moduli come elementi base, combinabili tra loro in parallelo per creare configurazioni diverse mantenendo un’unica piattaforma tecnologica.

Tra le caratteristiche progettuali più rilevanti figurano:

• firmware custom per la gestione della ricarica tramite generatore
• logiche avanzate di bilanciamento delle celle
• integrazione CANbus con il sistema di controllo del veicolo
• cassone con protezione IP65
• sistemi di sicurezza HV e MSD
• possibilità di ricarica da rete con caricabatterie on-board oppure off-board per cariche più rapide  

L’approccio strutturato Flash Battery: dalla consulenza alla co-progettazione di batterie al litio per OEM del settore Construction

In un progetto di questo tipo, la batteria non rappresenta semplicemente un componente, ma diventa un elemento strutturale dell’architettura della macchina.

Per questo motivo Flash Battery ha affiancato il cliente fin dalle prime fasi, adottando un approccio di co-progettazione capace di trasformare esigenze e bisogni in una soluzione concreta, affidabile e industrializzabile.

Partendo da un vero e proprio “foglio bianco”, il lavoro congiunto tra i team tecnici di Flash Battery e di Fiori Group ha portato alla definizione del sistema energetico della nuova gamma di macchine, stabilendo tensioni operative, logiche di modularità e criteri di dimensionamento delle batterie.

In questa fase il contributo di Flash Battery è stato determinante soprattutto per:

• definire l’architettura modulare della batteria, scalabile e adattabile alle diverse configurazioni macchina
• ottimizzare l’integrazione tra batteria e sistema di controllo
• sviluppare logiche firmware dedicate alla gestione delle diverse modalità operative
• garantire sicurezza e affidabilità dell’intero sistema

Particolare attenzione è stata dedicata alla gestione della versione ibrida, che richiede un’interazione costante tra batteria, generatore e sistema di controllo del mezzo. A tal fine è stata sviluppata una logica firmware dedicata, che consente al Battery Management System (BMS) di dialogare direttamente con la macchina e gestire correttamente i cicli di ricarica anche in condizioni operative non standard.

Questo approccio integrato e pionieristico ha consolidato un rapporto di collaborazione profondo, in cui Flash Battery ha operato non come semplice fornitore di batterie, ma come partner tecnologico nel percorso di elettrificazione della nuova gamma di macchine.

Vantaggi delle batterie al litio nei dumper elettrici e macchine da cantiere

L’introduzione delle nuove batterie ha consentito al cliente di lanciare sul mercato non un singolo modello elettrico, ma un’intera gamma di macchine elettrificate, con un impatto commerciale immediato e significativo.

Tra i principali benefici riscontrati:

• accesso a cantieri e tender che richiedono macchine a basse emissioni
• grazie alla conversione da trazione idrostatica a quella elettrica, l’efficienza del veicolo è aumentata drasticamente riducendo il TCO rispetto a una macchina endotermica
• cicli di lavoro completi garantiti dalle batterie, senza compromessi sulle prestazioni
• maggiore flessibilità nella configurazione delle macchine, grazie alla modularità del sistema energetico

Un elemento particolarmente interessante emerso dai primi riscontri di mercato riguarda la versione ibrida, che sta registrando una forte domanda. Questa configurazione rappresenta un vero “ponte tecnologico”: gli operatori possono beneficiare dei vantaggi della trazione elettrica mantenendo la sicurezza di poter ricaricare la batteria tramite generatore quando non è disponibile una rete elettrica.

Oggi questo progetto è un esempio concreto di come l’elettrificazione delle macchine off-highway possa essere affrontata con successo attraverso un percorso di co-progettazione tra OEM e partner tecnologico, trasformando una sfida tecnica complessa in un sistema energetico scalabile e pronto per l’evoluzione futura delle macchine da cantiere.