Briggs & Stratton entra en el negocio de las baterías

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Siendo uno de los mayores proveedores mundiales de motores refrigerados por aire para aplicaciones comerciales y de consumo, sería comprensible que Briggs & Stratton considerara la electrificación con algo menos que entusiasmo.

Pero como parte de su determinación de evolucionar de compañía de fabricante de motores a compañía de aplicaciones de potencia, Briggs & Stratton está tomando una de las medidas de desarrollo de productos más importantes en sus 110 años de historia con el lanzamiento de una línea de baterías comerciales de iones de litio diseñadas para una amplia gama de aplicaciones de equipos.

Las primeras unidades serán presentadas en GIE+Expo en Louisville, Ky, este mes, con una unidad de 10 kWh y 48V que debutará a principios del próximo año.

Las baterías de iones de litio existen desde la década de 1980 y en general son la base de la mayoría de los sistemas de máquinas electrificadas que se están desarrollando y lanzando hoy en día. Sin embargo, al examinar el mercado, la empresa se dio cuenta de que había un vacío en la oferta de productos que podía dar lugar a oportunidades, según Dave Schulenberg, gerente de productos de Energía Alternativa de Briggs & Stratton.

“Hablamos del tamaño de las baterías en kWh pero esencialmente se trata de la capacidad de la batería”, dijo Schulenberg.

“En un extremo, el pequeño, se tiene herramientas eléctricas, seguidas por los productos portátiles y de mano. En el otro extremo, se ven el EV (vehículo eléctrico) y los híbridos. Pero en el medio, hay un mercado gigante de productos no servidos. Vemos eso desde medioi kWh hasta del tamaño de 20 kWh. Ese es el océano azul de las oportunidades.

Si usted mira todos los productos en esas áreas que no son servidos por el litio, hay dos cosas que nota:
Los productos de hoy en día son en su mayoría baterías de plomo-ácido.
Todos esos productos están dentro del rango de potencia de los motores existentes que fabricamos. Hay una gran alineación allí y nadie sirve a estos mercados excepto el plomo ácido.
Pero la investigación de la compañía también determinó que para que Briggs & Stratton se convirtiera en un actor importante en el sector de las baterías, no podía ofrecer simplemente una gama de baterías estándar, disponibles en el mercado.

“Una vez que determinamos que queríamos hacer baterías, la pregunta fue: ¿qué tipo de batería queremos hacer? dijo Schulenberg. “Típicamente, quieres empezar con la oportunidad más grande. Desafortunadamente, no hay muchos datos buenos por ahí, así que estudiamos el mercado y examinamos el número de máquinas y su capacidad y voltaje, y nos dimos cuenta de que están en todo el mapa.

“También empezamos a hablar con algunos clientes de baterías de plomo-ácido, preguntándoles:¿qué es lo que quieren? Uno dijo que querían 48 V, 5 kWh y que tenía que ser en forma de cubo pequeño con cuatro baterías que pudieran conectarse en paralelo; un fabricante de ascensores quiere dos baterías de 1,2 a 3,6 kWh, de 24 o 36 V y quiere el diseño con forma de panqueque más disponible. A continuación, un fabricante de cortadoras de césped está interesado en una de forma de cubo de 48 V, 7,2 kWh.

“Hablamos con tres clientes y obtuvimos tres requisitos distintos. Ninguno de ellos puede permitirse el lujo de adaptar su máquina a un paquete de baterías único. Y si les damos más batería de la que necesitan, es muy caro”.

Schulenberg dijo que después de hacer la investigación, “nos dimos cuenta de que si empezamos por diseñar cualquier batería de tamaño fijo, sin importar el tamaño, sabíamos que estaríamos equivocados porque cada cliente tiene necesidades muy especiales. Una batería de un tamaño o voltaje sólo funcionaría para el cliente exacto para el que fue diseñada y no ayudaría al siguiente cliente, lo que nos obligaría a rediseñar la batería completa cada vez. ”

Para alcanzar el nivel necesario de versatilidad, Briggs & Stratton basó sus baterías en un concepto de diseño modular que utiliza células de iones de litio procedentes de los principales proveedores, entre los que se incluyen Murata, SDI y LG. Las células se empaquetan en un conjunto de módulos celulares (CMA) diseñado para cada aplicación.

Las baterías de iones de litio que estamos usando son una pequeña célula cilíndrica que parece una batería de célula “C””, dijo Schulenberg. “Los construyes en un brick, ese es el CMA, y puedes tomar estos CMAs y apilarlos de diferentes maneras”.

“Es muy importante que trabajemos con los clientes para ayudarles a calcular sus necesidades reales de uso de energía para que podamos construirlas con el tamaño exacto de la batería que necesitan”

“Esa es la economía de este tipo de potencia frente a un motor”, añadió Jeff Coad, vicepresidente de Marketing Global y Gestión de Productos. “Con un motor, todo el mundo lo mira y dice, bueno, por unos cuantos dólares más puedo conseguir 40 hp en lugar de 37 hp. Pero nadie quiere pagar 3 kWh más si no tienen que hacerlo, por el costo del litio. Tienes que saber lo que necesitas y sólo comprar eso”.

La otra ventaja significativa del diseño de CMA, añadió Schulenberg, es que permite el mantenimiento de las baterías.

“Imagina que acabas de gastar mucho dinero en una batería y sales al campo y algo sale mal”, dijo. “Una de esas pequeñas células se quema o hace algo inesperado. En otras baterías, todo está unido permanentemente. Nuestra batería es reparable a nivel de CMA, por lo que podemos sacar el brick Lego con el problema, y reemplazarlo por uno nuevo. Es una gran ventaja de servicio”.

Las de 5 kWh y 10 kWh están diseñados para ofrecer una larga vida útil, hasta 2000 ciclos. “Después de 2000 ciclos, no está muerto”, dijo Schulenberg. “El estándar de la industria establece la duración del ciclo de las baterías y es el número de ciclos hasta que la batería tenga el 80% de su capacidad original.

Por ejemplo, la batería de 5 kWh que estamos lanzando ahora todavía tendrá 4 kWh de capacidad utilizable después de 2000 ciclos. Es una batería muy saludable que pueden usar por mucho tiempo”.

Tanto las baterías de 5 kWh (o,36 x 0,56 x 0,26 m y con un peso de 45 kg) como las de 10 kWh (0,36 x 0,56 x 0,47 m y con un peso de 90 kg) están diseñadas para ser compactas y están empaquetadas dentro de una carcasa sellada IP66 con un diseño de jaula antivuelco que facilita su instalación y montaje. Pueden soportar los rigores del lugar de trabajo y pueden ser lavados a presión, un requisito clave en mercados como el de los equipos para césped, dijo Schulenberg. “Entendemos que va a entrar en aplicaciones en las que podría ser en el exterior. Puede que no esté protegido, así que tiene que ser duro”.

La batería de litio Vanguard incluye un sistema de gestión de baterías (BMS) y un cargador hechos a medida. El cerebro del sistema, el BMS, controla el rendimiento de la batería y se empareja con el cargador para ofrecer un rendimiento personalizable en función de la aplicación.

Junto con la primera batería de 5 kWh, Vanguard lanzará un controlador de vehículo Vanguard, que está afinado para operar las funciones de los motores u otros componentes eléctricos según se requiera para la aplicación y proporcionar capacidad de diagnóstico a través de los protocolos de comunicación CAN J1939 y CAN 2.0. Se pueden integrar hasta tres controladores en un único módulo de aluminio fundido de 0,35 x 0,26 x 0,12 m, también con clasificación IP 66.

“El Controlador de Vehículos de Vanguardia es el dispositivo que realmente definirá el comportamiento del sistema”, dijo Schulenberg. “Para replicar el comportamiento al que los clientes están acostumbrados en sus máquinas, se necesita una capacidad muy sofisticada en el hardware y expertos en aplicaciones que sepan cómo sacar el máximo partido de dicho hardware porque es algo realmente difícil de hacer. Intentar reproducir el comportamiento de una segadora de giro cero, por ejemplo, es mucho más difícil de lo que parece. Pero la aplicación del poder es una de nuestras fortalezas. Lo hemos hecho con motores durante años y nos estamos beneficiando de esa experiencia”.

¿Cuánto tiempo durará la carrera?

Como parte del proceso de especificación para los clientes, los ingenieros del Centro de Aplicación de Energía (PAC) de Briggs & Stratton analizan cómo se utilizan realmente las máquinas en la aplicación y el tamaño, y configuran las baterías para que proporcionen la energía necesaria para realizar el trabajo, pero no más.

“Otra de las razones de los recintos de fundición a presión es que uno de los puntos clave de un controlador de motor es la gestión del calor. Estás enviando la potencia necesaria para realizar todo el trabajo del vehículo a través del controlador y cuando pones esa cantidad de potencia a través de cualquier cosa, genera calor. El truco para hacer un controlador de alto rendimiento y larga duración es mantenerlo fresco. Ahí es donde entra en juego la experiencia de Briggs y Stratton en motores refrigerados por aire. Hemos usado ese mismo conocimiento para diseñar las aletas de aluminio de la carcasa para maximizar el enfriamiento de los componentes internos”.

Cada cargador de batería puede suministrar 1050 W de potencia de carga desde una fuente de 110 o 230 V. El tiempo de carga estándar de la batería de 5 kWh es de seis horas y de 12 horas para la batería de 10 kWh. Los cargadores también pueden configurarse en modo de carga rápida para reducir el tiempo de carga a dos horas tanto para las baterías de 5 kWh como para las de 10 kWh.

La producción inicial de las baterías Vanguard se lleva a cabo en una planta de ensamblaje dentro de la sede central de Briggs & Stratton en Milwaukee, Wisconsin, apodada “IonWorks”, el sitio altamente automatizado a nivel de sala limpia ISO incorpora procesos automatizados de ensamblaje y pegado, y puede ensamblar y probar 5000 paquetes de baterías al año por línea.

“Cuando miramos a Europa y al resto del mundo, tenemos la capacidad de replicar este tipo de instalaciones de fabricación, lo que nos permitirá estar más cerca del cliente, mejorar la velocidad de comercialización y no tener que hacer frente a grandes costos de envío”, dijo

10/Noviembre/2019
www.newpowerprogress.com

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