SE2130191A1 - System för tillförsel av elektrisk energi till lantbruksmaskiner - Google Patents

Abstract

Uppfinningen minskar problemet med tillförseln av energi till elektriskt drivna lantbruksmaskiner, såväl autonoma (1) som manuellt drivna (23). Enligt uppfinningen tillförs energi genom att en elektriskt driven lantbruksmaskin utrustas med en dockningsanordning (7) gentemot lösa lasthållare (6) som kan bäras av, eller kopplas till, maskinen. Den batterikapacitet som behövs för den elektriskt drivna lantbruksmaskinen separeras så att en del av den, i form av batteri (12), placeras i maskinen medan en annan del av den, i form av ett eller flera batterier (8), integreras i den lösa lasthållaren (6). Maskinens batteri (12) laddas av det eller de batterier (8) som finns på lasthållaren via en DC-DC-omvandlare.Överföringen av elektricitet från lasthållare (6) till lantbruksmaskin sker genom dockningsanordningen (7). Efter att en lasthållare (6) är avlastad eller frånkopplad från lantbruksmaskinen (1) laddas dess batterier genom laddningsstationer (19). Lasthållaren far flera funktioner och man undviker separat tidsödande laddningsprocedur av maskinen.

Description

System för tillförsel av elektrisk energi till lantbruksmaskiner Uppfinningens tekniska område Föreliggande uppfinning innefattar ett system för tillförsel av elektrisk energi till manuellt drivna respektive autonoma lantbruksmaskiner (fältrobotar) där vi med manuellt drivna avser att lantbruksmaskinen sköts av en människa som befinner sig på eller i maskinen.

Bakgrund till uppfinningen Det råder idag stort intresse att utveckla klimatvänligare teknik. Inte minst lantbruket har varit föremål för riktade blickar inom detta område. Lantbruket är energikrävande verksamhet, t.ex. genom torkning av spannmål, produktion av mineralgödsel och arbetet ute på fälten.

Lantbrukets fältmaskiner och fältarbete kännetecknas av flera skillnader mot t.ex. vägtrafikfordon eller maskiner som nästan alltid brukas nära samhällen med den infrastruktur som samhällen innebär. Det gör att det kan krävas andra lösningar för landbruket än vad som är möjligt för exempelvis stadsbussar eller bilar. F ältmaskiner som används inom lantbruket kräver ofta mycket energi för sin framdrift, inte minst för att de används vid sidan om vägar på mark med hög friktion och för att de ofta har påkopplade redskap som bearbetar eller på annat sätt interagerar med jorden. Energi behövs också för att driva olika typer av system ombord såsom hydraulik, roterande tallrikar på gödselspridare, fläktar till såmaskiner eller kraftöverföringsaxel kopplad till roterande jordbearbetningsredskap.

I historien finns många lösningar på hur energi tillförs lantbrukets fältmaskiner och dessa lösningar är relaterade till olika typer av motorer. Det följande är främst baserat på Frankelius & Lindahl (2021). Ängmaskiner, motorer med intem förbränning (såsom bensin och dieselmotorer) och elektriska motorer är exempel. Världens första sanna traktor, introducerad av John Froelich 1892, gick på bensin. Den första dieseltraktom, och faktiskt även världens första serietillverkade dieselmotorfordon, var Benz-Sendling S 6, som introducerades 1923. Det finns också exempel på maskiner som drivs genom wirespel eller med elektricitet via kabel men i dessa fall är maskinerna inte självständiga. Ett tidigt exempel är F. Zimmermann som 1894 demonstrerade ett elektriskt plöjningssystem där el tillfördes via kablar till en motor som drev ett kedjespel i vilket sedan en lantbruksmaskin drogs fram och tillbaka över fälten. 1920 demonstrerade E.A. Grafström från Electro-Agricultur Aktiebolag i Stockholm en anordning för att överföra elkraft till elektriska maskiner som kunde hålla en kabel fritt hängande i luften med hjälp av regulatorer och kabeltrummor. I modem tid har John Deere presenterat sitt projekt GridCON research. Det är en elektrisk robottraktor som drivs inte av batteri utan av ström från en kabel som hanteras automatiskt via kabelrullare mm. Maskinen testades i fält för första gången 2018 vid John Deere European Technology Innovation Center i Kaiserslautem (Tyskland).

Då lantbruksmaskiner kräver mycket energi och dessutom agerar över stora ytor har batterilösningar inte slagit igenom, trots många försök genom historien. En av de första elektriska och batteribaserade traktorema utvecklades av South Dakota State University i USA 1983 genom deras Choremaster-traktorprojekt. Där användes två 32-celliga batteriblock för att producera en 43,5 kWh elförsörjning med två motorer. Den ena motom styrde hydraulsystemen, inklusive servostymingen plus kraftuttaget, och den andra drev en hydrostatisk växellåda med tre intervall med fyrhjulsdrift. På grund av begränsningama av batterikraften på 1980-talet var Choremaster utformad främst som en trädgårdstraktor som bara fungerade på nära avstånd från en laddningsstation. Konceptet nådde aldrig marknaden. Åren gick och det föga hände inom området elektriskt drivna lantbruksmaskiner. Men 2007, under mässan Agritechnica, presenterade John Deere konceptet E-Premium 7430 och 7530. Traktorema hade dieselmotorer men även vevaxelgeneratorer, som drivs direkt av motom, vilket kunde ge cirka 20 kW elektrisk energi. Från generatom konverterades den elektriska energin till önskad spänning och distribuerades vidare till den valda destinationen, såsom fläktdrivning, luftkonditionering eller tryckluftskompressor - eller för den delen, uttag till olika redskap. Det var delvis en elektrisk traktor, men som sagt inte batteribaserad. Även detta koncept hade en föregångare i historien i form av Intemational Harvester som redan 1954 lanserade F armall 450 Electrall. Det var en traktor med en dieselmotor som också var utrustad med en generator på 10 kW, tillräckligt stor för att driva redskap. Generatom användes för att driva en elektrisk balpress, men det var också den ända applikationen. Marknaden var inte redo för att ändra mekaniskt kraftuttag till el.

Flera koncept med batteridrivna traktorer har visats i modem tid. Företaget Kharkiv i Ukraina presenterade 2015 den elektriska traktom Edison (på 40 kW) och den drevs av ett batteri. 2017 presenterade F endt prototypen e100 Vario och 2018 visades schweiziska Rigitrac SKE 50 på Agrama-mässan. Energin till Rigitrac kom från ett 80 kWh litiumjonbatteri med vilket man kunde köra upp till fem timmar på en laddning. Den traktom innehöll fem elmotorer, en för kraftuttag fram och bak, en för framaxeln och en för bakaxeln. Den femte motorn drev hydraulsystemet. Ingen av dessa maskiner har i skrivande stund nått marknaden, vilket visar hur svårt det är för batterier att slå igenom i lantbrukets maskiner.

Ett annat teknikspår har varit bränsleceller där elektriciteten inte lagras utan genereras i realtid med hjälp av en gas (såsom vätgas) eller annat energimedium som finns med ombord. Det första fordonet med bränslecellsmotorer just en traktor, från Allis Chalmers, och presenterades den 15 oktober 1959 i Milwaukee, USA. Dess bränsleceller, 1008 i antal, drevs av en hemlig propangasblandning. Effekten var 15 kilowatt, vilket motsvarade cirka 20 hästkrafter. Idag har CNH (Fiat Power Train) modema bränslecellkoncept men tekniken har inte fått genomslag på marknaden.

Visionen om batterier som drivkälla har fått ny elektrisk energi genom ökat fokus på klimatvänlig teknik i samhället. De flesta är ense om att dieselmotom i kombination med fossil diesel inte är ett hållbart alternativ. Några tror på biogas, andra på biodiesel och det finns visioner kring allt från ammoniak till vätgas som drivmedel för lantbrukets maskiner. Men många är också övertygade om att elektriska motorer i kombination med batterier är en del av framtidens mer hållbara teknik. Det förutsätter att energin som laddar batteriema är producerad på ett klimatvänligt sätt och att batteritekniken inte medför för stora negativa effekter på miljön eller klimatet. Vidare förutsätter det att koncepten har tillräcklig kapacitet för tunga fältarbeten och att de ekonomiskt är acceptabla för lantbrukama.

John Deere tillhör de företag som tror på elektrifiering och batterier, även om de också har koncept innefattande kablar mm. I ett tal den 19 april 2016 beskrev professor Peter Pickel vid John Deere European Technology Innovation Center SESAM-konceptet. Senare samma år presenterade hans team en stor 6R-serie traktor, där dieselmotom och bränsletanken hade ersatts av ett extremt stort batteri. Konceptet visades för utomstående under SIMA i Paris året därpå, 2017. Den elektriska traktom hade ett litiumjonbatteri, motsvarande en kapacitet på 150 kWh, och var utrustad med två 150 kW motorer (totalt cirka 400 hk). Tanken var att en motor skulle driva traktorhjulen, medan den andra motorn skulle driva kraftuttag eller andra funktioner. Om motom arbetar med full kapacitet, som vid t.ex. plöjning, kunde traktom dock bara gå i 30 minuter. Det tog sedan tre timmar att ladda batteriema.

Inom ett område har det dock hänt en hel del under senare år och det är elektriskt drivna mindre robotar för fältarbete i lantbruket. Åtskilliga koncept har visats av universitet, företag och institut. Ett exempel kan nämnas det EU-finansierade projektet Mars (Mobile Agricultural Robot Swarms) som startade runt 2015 och drevs i samarbete mellan AGCO och Hochschule Ulm. Projektet ledde till en robot som heter Mars, som bestod av fyra pneumatiska hjul och en enda såbill. Grundidén var att använda svärrnar av sådana små robotar. År 2017 genomgick vissa Mars-robotar test i Tyskland. Efter att Fendt (AGCO) tog över projektet döptes roboten om till Xaver och i september 2020 avslöjades flera framsteg hos konceptet. Andra exempel på elektriska lantbruksrobotar som drivs av batterier är: - Monarch, Kalifomien - Drever, Sweden - Ekobot, Sweden De flesta fältrobotar inom jordbruket är små och använder elektrisk energi och batterier. Men vad gäller större maskiner har batterier visat sig ha svårt att nå insteg på marknaden. Ett grundläggande problem är energitäthet. Från 1 kg diesel är det möjligt att få 45 MJ under perfekta förhållanden. Om vi anser att en dieselmotors typiska verkningsgrad är 33%, betyder det 15 MJ mekanisk energi per kg diesel. Det kan jämföras med 1 kg av ett modemt litiumbatteri som bara ger 0,2 MJ. Det finns mer avancerade batterier under utveckling, till exempel litiumsulfid, som kan ge upp till 1,5 MJ per kilo (eller litium tionylkloridbatterier anges att ge 2,5 MJ / kg). Även om en elektrisk drivlina ger 90% effektivitet ligger batterílösningen långt efter diesel i energitäthet. Dessutom är naturligtvis kostnaden ett problem. Prisema faller, men håller sig ändå fortfarande på en hög nivå. Några företag försöker lösa problemet genom att nyttja solenergi under gång. Danska F armdroid är ett sådant exempel.

Inom ramen för de maskiner som drivs av elmotorer och har batterier som energilagring så tillförs ny elektrisk energi hos dom antingen genom att de ansluts till en laddstation eller att man byter batteriema. Då maskinema i lantbruket ofta används i fält långt bortom samhällen och gårdscentrum föreligger att problem. Om maskinen måste fraktas hem till gården för att laddas tar det mycket tid. Om laddstationerna ska flyttas ut till fälten kostar ledningsdragning m.m. mycket pengar. En variant är att frakta laddade och urladdade batterier fram och tillbaka till maskinema (mellan maskinen och laddningsstation på gårdscentrum). Det förutsätter att batterierna lätt och snabbt kan bytas ut, men lösningar för det är känd teknik, inte minst inom truckbranschen. Oavsett vilken metod man väljer av dessa nämnda så innebär tillförseln av ny elektrisk energi ett avbrott och det är inte önskvärt då lantbruket har höga produktivitetskrav och att aktiviteter måste gå undan vissa tidpunkter för att exempelvis ta vara på väderluckor.

Innan vi går in på vår uppfinning som löser delar av nämnda problem vill vi nämna att lantbruket inte bara handlar om sådant som jordbearbetning. Det handlar minst lika mycket om logistik då stora mängder utsäde, skördad spannmål, gödsel, grönmassa eller gödning ska fraktas hem till gården eller ut för spridning över fälten. I dessa sammanhang används vagnar, tankar eller behållare som bärare. Dessa kan dras efter traktorer, ha egen drivkälla (ifr lastbilar) eller utformas som lastväxlaranordningar. Vi har i tidigare patent beskrivit ett autonomt lastväxlarsystem för t.ex. hantering av skördade grödor (SE 543 093 C2). Även andra har presenterat patent som berör detta område. Känd teknik sedan 2008 är autonoma fordon som kan lasta tankar eller containers vilka fylls på av en tröska under fältarbetet. Exempel är EP1513389(B1) från John Deere som illustrerar en autonom containerbärare och en väntande lastbil. Detta koncept innebär stora containrar som placeras på ett släp. Konceptet innebär också att en stor container tas emot av väntande lastbil.

En annan typ av känd teknik som kommer att integreras i vår uppfinning är DC/DC- converters. Sådan teknik omvandlar spänningen hos likström och ska inte förväxlas med transformatorer (Kristofer Thoresson, 2021). Elektriska system, inte minst av hybridkaraktär, nyttjar sådana exempelvis inom Formel-l-sporten och har demonstrerats av Williams Engineering, ett bolag sprunget ur Williams Forrnel-1-stall (Williams, 2020).

Känd teknik är också att fordon utrustas med batterier som kan bytas på ett smidigt sätt. Exempelvis förekommer det som sagt sedan länge i truckar och patent finns också för applikation på bilar (jfr US8517l32B2 eller US5760569A). Det handlar då om ett batteri och bytet av batteri sker som separat process.

Sammanfattning av uppfinningen Föreliggande uppfinning är, tack vare dess särdrag som presenteras i patentkraven, en lösning för att minimera problemet med tillförsel av energi till elektriskt drivna lantbruksmaskiner.

Enligt uppfinningen löses tillförsel av energi genom att en elektriskt driven lantbruksmaskin utrustas med en dockningsanordning mellan maskinen och lösa lasthållare som kan bäras av eller kopplas till maskinen. Med dockningsanordning avses här elektriska kontaktdon som automatiskt kopplas samman under det att en lös lasthållare fysiskt hamnar i ett visst läge så att dess del av dockningsanordningen möter den andra delen som finns på maskinen. Den för maskinen behövda batterikapaciteten separeras så att en del av den, i form av batteri, placeras i den elektriskt drivna lantbruksmaskinen medan en annan del av den, i form av ett eller flera batterier, integreras i den lösa lasthållaren, som kan utgöras av flak, tankar, containrar eller behållare. Maskinens batteri laddas av det eller de större batteriema i den lösa lasthållaren och det sker via en DC-DC-omvandlare. Överföringen av elektricitet från lasthållares batterier till lantbruksmaskinens batteri sker genom dockningsanordningen. Efter att en lasthållare är avlastad eller frånkopplad från lantbruksmaskinen kan dess batterier laddas med ny elektrisk energi genom laddningsstationer. Den lösa lasthållaren får därmed tre funktioner - bärare av nyttolast såsom gödning eller spannmål, bärare av elektrisk energi genom sina batterier samt funktionen transportmedel av den elektriska energin till och från den elektriska lantbruksmaskinen. Genom uppfinningen undviks separat och tidsödande laddningsprocedur av maskinen.

Kort beskrivning av rítningarna Uppfinningen ska nu förklaras närmare genom beskrivning av olika utförandeformer och med hänvisning till de bifogade ritningama.

Figur 1 visar en elektriskt driven lantbruksmaskin i utförandeformen robot Figur 2 visar samma elektriskt driven lantbruksmaskin som figur 1, fast i vy från ovan Figur 3 visar lös lasthållare i en utförandeform innefattande plats för nyttolast såsom spannmål eller gödning samt två batterier Figur 4 visar en vägtransportvagn anpassad för att kunna lasta på och av de lösa lasthållama Figur 5 visar principen för det elektriska systemet ombord på den elektriskt drivna lantbruksmaskinen Figur 6 visar en laddníngsstation ansluten till elnätet eller lokal elförsörjning såsom solceller Figur 7 visar en mobil laddningsstation som i denna utförandeform genererar el genom en motordriven generator varvid motorn drivs av en gas eller vätska såsom biogas, biodiesel eller etanol Figur 8 visar en elektriskt driven lantbruksmaskin i utförandeformen förardriven och med bogserat redskap anpassat för lös lasthållare Figur 9 visar en elektriskt driven lantbruksmaskin i utförandeform skördetröska som i stället för fastinstallerade tankar för skördade produkter är utrustad med lösa lasthållare.

Detaljerad beskrivning Maskiner som används i lantbruket, på fälten eller inomgårds, gör ofta tunga jobb och på underlag såsom åkermark eller bäddar av grönmassa där friktionen är hög och där dessutom olika insatser ska göras som i sig innebär friktion och motstånd. Maskinema kräver dänned förhållandevis mycket energi och dessutom är de ofta verksamma på långt avstånd från laddningsinfrastruktur, vilket innebär en svårighet om målet är elektrifiering av maskinerna. Föreliggande uppfinning är ett system som består av samverkande delar.

En central del av systemet enligt föreliggande uppfinning är en elektriskt driven lantbruksmaskin som i figur 1 visas utförandefonnen robot (1). Denna maskin är i nämnda utförandefonn U-utformad innefattande en anordning för av- och pålastning av lösa lasthållare. Anordningen inkluderar driv- och löprullar (2) för att kunna hantera lösa lasthållare. I denna utförandeform är maskinen (1) också utrustad med en anordning (3) såsom transportskruv eller bandtransportör för överföring av lasten från en pålastad lös lasthållare till ett spridningsredskap i form av gödningsspridare (4). Enligt utförandeformen inkluderas också en trepunktslyft (5) för montering av valfritt redskap såsom harv, vagn, gödseltunna, kultivator, plog eller såmaskin. Maskinen enligt figur 1 är utrustad med hjul, navigationsutrustning m.m. Figur 2 visar samma utförandeform men i vy ovanifrån. Där framgår tydligare den U-formade ramen med dess driv- och löprullar (2).

En viktig komponent i systemet visas i figur 3 i form av lösa lasthållare (6) som i denna utförandeform är utfonnade för att kunna bäras av den elektriskt drivna lantbruksmaskinen (1). Lasthållama har en dockningsanordning (7) som innebär att två ledare på den elektriskt drivna lantbruksmaskinen får kontakt med två ledare på den lösa lasthållaren så fort lasthållaren har lastats på maskinen och låst i ett visst läge. Dockningsanordningen (7) är sammankopplad, via ledare, med batterier (8) som finns integrerade i den lösa lasthållaren (6). I den visade utfórandeforrnen finns två batterier, ett på var sida om de det sluttande golvet i lasthållaren. För att uppnå hög effektivitet och verkningsgrad, och för att undvika för stora strömmar i ledningama, nyttjas batterier med hög spänning, exempelvis 400 volt. Den lösa lasthållaren är utformad för att kunna innehålla olika typer av laster som vid behov kan tömmas genom en lucka i botten (9). Lastema kan utgöras av utsäde, flytgödsel, mineralgödsel (även kallat konstgödsel eller handelsgödsel eller gödning), kalk eller fastgödsel. Ibland vill man köra ut lasten på åkermarken och ibland vill ta om hand last såsom fallet när man tar hand om resultatet från skördetröskning.

Systemet enligt uppfinningen innefattar med fördel en vägtransportvagn (10) enligt Figur 4 anpassad för att kunna lasta på och av de lösa lasthållama som förekommer i ovan nämnda utförandeforrn.

Figur 5 visar den elektriskt drivna lantbruksmaskinen (1) utan huv för att synliggöra centrala delar i det elektriska och mekaniska systemet som innefattas i den. Enligt figur 5 har en lös lasthållare (6) funnit sin plats på den elektriskt drivna lantbruksmaskinen (1). Därmed har dockningsanordningen (7) på lasthållaren (6) fått kontakt med motsvarande dockningsanordning på den elektriskt drivna lantbruksmaskinen. Från dockningsanordningen löper elektriska ledningar till en apparat (1 1) innehållande DC-DC-omvandlare för anpassning av spänning samt reglerdon för kanalisering av ström till laddning respektive drift av olika funktioner på den elektriskt drivna lantbruksmaskinen. DC-DC-omvandlaren i apparaten (11) ser till att omvandla spänningen från lasthållarens batterier (8) så att den är lagom hög för att effektivt ladda det batteri (12) som enligt uppfinningen är integrerat i den elektriskt drivna lantbruksmaskinen (1). Den elektriskt drivna lantbruksmaskinen (1) får alltså ny elektrisk laddning, enligt denna utförandeform, så fort en ny och laddad lasthållare finner sin plats på den elektriska lantbruksmaskinen. Apparaten (1 1) innehåller också reglerdon för reglering av vilken batterikälla (12 eller 8) som ska driva den elektriska maskinens framdrivning och funktioner. I de fall maskinen inte har någon lös lasthållare eller har en sådan men med dåligt laddat batteri kommer maskinens eget batteri (12) ta hand om behövda funktioner. När maskinen har lasthållare med väl laddade batterier kommer kraften hämtas från dessa samtidigt som systemet passar på att ladda upp det i maskinen integrerade batteriet (8). Apparaten (1 1) står i förbindelse med en styrenhet (18) som inkluderar en dator och som styr elektriska funktioner på maskinen samt kommunikationsutrustning och förbindelse till navigationsutrustning som t.ex. GPS. Styrenheten (18) håller också ordning på laddningsgraden i de olika batteriema och kan genom artificiell intelligens också lära sig att prognostisera behövd energi för olika aktiviteter. Vidare kan styrenheten via mobil kommunikation stå i förbindelse med aktiviteter som sker på annat håll men som är relaterade till den elektriska maskinen, exempelvis ta emot information om pågående laddning av lösa lasthållare som befinner sig i gårdscentrum.

På maskinen finns också en apparat (13) som innehåller en converter för omvandling av likström till växelström, en VSD (Variable Speed Drive) samt ställdon. Poängen med converter är att den omvandlar likström från batteriema till växelström som dels kan vara lättare att reglera, dels möjliggör användning av växelströmsmotorer för framdrivning av hjul eller band och sådana är som regel billigare i pris än likströmsmotorer. VSD reglerar tillförseln av energi till exempelvis hjuls drivning för att möjliggöra olika hastigheter.

Ställdonen agerar på signaler från den styrenhet (18) som styr elektriska funktioner på maskinen. Från apparaten (13) går elektriska ledare till de funktioner som behövs på maskinen. I denna utförandeform visas hjulmotorer (14) som i denna utförandeform. Ledare går också till motorer för reglering av styrning på hjulen (15), som i denna utförandeform också drivs av växelström. Vidare finns ledare fram till en motor som driver kraftöverföringsaxel som i sin tur kan driva vissa maskiner såsom gödningsspridare. Vidare finns i denna utförandeform en motor (17) som driver anordningen (3) för överföring av last från en pålastad lös lasthållare till spridningsredskap (4).

Den elektriskt drivna lantbruksmaskinen (1) enligt utförandeformen i figur 1 inkluderar också elektriska aktuatorer och motorer för funktioner såsom trepunktslyft, höj- och sänkning av hjulen vísavi maskinens ram samt övriga system såsom belysning. Det visas dock inte i figuren. Vidare inkluderas uttag för att kunna ladda batteriet (12) i de fall den elektriskt drivna lantbruksmaskinen önskas laddas via laddningsstation. Detta uttag visas dock inte i figuren.

Då den elektriskt drivna lantbruksmaskinen (1) enligt en utförandeforrn av uppfmningen har en anordning (3) för hantering av lösa lasthållare (6) och att lasthållare av naturliga skäl kommer att lastas på och lastas av i takt med att maskinen exempelvis gör av med innehållet i den lösa lasthållaren, såsom gödning eller utsäde, så kommer maskinen med jämna mellanrum få nya lasthållare. Dessa har av naturliga skäl hanterats i ett logistiskt flöde som kan innefatta transport mellan åker och gårdscentrum. När lasthållaren är fraktad till gårdscentrum (eller annan plats) för att få påfyllning av last eller för att tömma last finns chans att också ladda upp de i lasthållaren integrerade batterierna (8). Det kan enligt figur 6 göras genom att vägtransportvagnen (10) med lösa lasthållare placeras nära en laddningsstation (19) ansluten till elnätet eller lokal elförsörjning såsom solceller så att laddkablar ( 10) kan anslutas. Vägtransportvagnen (10) är enligt en föreslagen utförandeform utrustad med liknande dockningsenhet (21) som lasthållaren liksom den elektriska lantbruksmaskinen har. Därmed kan lasthållaren laddas utan att manuell koppling sker till varje lasthållare, där vi med manuell avser att kopplingen görs genom insatser av människohänder. Varje lasthållare har enligt denna utförandeform två dockningsstationer som gör att de kan kopplas samman i de fall vägtransportvagnen (10) medger lastning av flera lasthållare.

Figur 7 visar en annan utförandeform där laddningsstationen (22) utgörs av en mobil sådan där el till laddning genereras genom en motordriven generator varvid motom drivs av en gas eller vätska såsom biogas, biodiesel eller etanol. En sådan mobil laddningsstation kan placeras på valfri plats i åkerlandskapet och kräver ingen dragning av elledningar. En fördel med denna utförandeform är att energitätheten hos den energiinnehållande gas eller vätska kan vara hög i förhållande till batterier.

Figur 8 visar en altemativ utförandeform där elektriskt driven lantbruksmaskin är fórardriven (23) och där ett redskap anpassat för lös lasthållare (24) är tillkopplat lantbruksmaskinen i bogserat utförande. Redskapet (24) är i denna utförandeform utrustad med en lös lasthållare (25) i utförandefonn att passa till 24 samt en anordning (26) för snabbt skifte av den lösa lasthållaren (24). Den lösa lasthållaren (25) innefattar ett eller flera batterier (27) och är utrustad med en dockningsanordning (28) anpassad för dockning mellan den lösa lasthållaren och den förardrivna lantbruksmaskinen (23). Dockningsanordningen i sig är känd teknik. Exempel är Siwi-kopplingar från Danmark som innebär snabb automatisk anslutning av såväl el som hydraulik och kraftuttag mellan traktor och redskap. Ett annat exempel är MFC (Multi Function Couplíng) från företaget VBG som används inom lastbilar och som också innebär automatisk koppling av el, pneumatik och hydraulik. Medan sådana används för att överföra kraft från traktor till redskap används dockningsanordningen enligt vårt patent för energiöverföring i andra riktningen, dvs från redskapet och det batteri som finns i redskapets pålastade lasthållare till traktom.

Figur 9 visar ytterligare en utfórandeforin där den elektriskt drivna lantbruksmaskinen är en skördetröska (29). Denna är utrustad med lösa lasthållare (30) i utförandeform att passa till 29. Vidare finns en anordning (31) för snabbt skifte av 30 samt en transportskruv (32) för transport av skördad gröda till 30. Enligt detta koncept behövs ingen separat skruv för tömning av tankama som fallet är på vanliga skördetröskor. När tanken eller tankama (om man har två eller flera) är fulla sker snarare ett byte av hela tanken med innehåll. När en tank inte är ansluten till tröskan, utan är frånkopplad tröskan för att tömmas på innehåll passar man på att också ladda det eller de i tanken inbyggda batteriema, så när tanken åter ska kopplas till tröskan för att ta emot ny skördad gröda är batteriema i tanken laddade och kan ge tröskan och dess inbyggda batteri (12) ny elektrisk energi. Mellan den lösa tanken och skördetröskan finns en dockningsanordning för den elektriska energin, men den visas inte i figuren.

En med figur icke visad utförandefonn är specialgjorda lasthållare där utrymmet för last saknas eller minimeras för att i stället möjliggöra betydligt större batterier. Detta kan vara aktuellt då mycket energi behövs samtidigt som inte någon last i for av t.ex. gödning eller utsäde behövs. Exempel på aktiviteter kan vara plöjning eller kultivering av mark.

En annan utförandefonn som heller inte visas med figur är specialgjorda lasthållare som innehåller dels batterier, dels motor och generator där motom drivs av en energität gas eller vätska som också finns i en behållare på lasthållaren.

Ytterligare en utfórandeform är att batteriema på lasthållaren ersätts av bränsleceller som drivs av en gas eller vätska i behållare som integreras i lasthållaren.

Källor Frankelius & Lindahl (2021). "Energy Solutions for Agricultural Machinery - From the Oil Era Towards a Sustainable Bioeconomy", i Koukios, Emmanuel, Sacio-Szymanska, Anna (Red.), Bio#Futures - Foreseeing and Exploring the Bioeconomy, Heidelberg: Springer Nature.

Kristofer Thoresson (2021). Personlig kommunikation.

SE 543 093 C2 Patent, Robotsystem för hantering av nyskördade grödor (2018-12-21) US5760569A Patent, Replaceable battery module for electric vehicle (1997-02-26) US85l7132B2 Patent, Electric vehicle battery system (2008-09-19) Williams (2020). https://www.pesmedia.com/wae-lmdh-programme-24092020/

Claims (1)

1. Ett system för tillförsel av ny elektrisk energi till elektriskt driven lantbruksmaskin som kan vara autonom (l) eller manuellt driven (23), varvid systemet kännetecknas av att den elektriskt drivna lantbruksmaskinen är utrustad med en dockningsanordning (7) och anpassad för att hantera lösa lasthållare (6) genom att de kan bäras av den elektriska lantbruksmaskinen altemativt kopplas till den och varvid batterikapaciteten som behövs för den elektriska lantbruksmaskinen separeras så att en del av den, i form av batteri (12), placeras i den elektriskt drivna lantbruksmaskinen medan en annan del av den, i form av ett eller flera batterier (8), integreras i den lösa lasthållaren (6). Systemet enligt patentkrav l, varvid den elektriskt drivna lantbruksmaskinens batteri (l2) laddas av det eller de batterier (8) som finns integrerade i den lösa lasthållaren (6) och varvid laddningen sker via en DC-DC-omvandlare (ll) och varvid överföringen av elektricitet från batteriema (8) i lös lasthållare (6) till lantbruksmaskin (l) sker genom en dockningsanordning (7). Systemet enligt patentkrav l, varvid den lösa lasthållaren (6) genom sin konstruktion intar tre funktioner, dels att kunna bära nyttolast såsom gödning eller spannmål, dels vara bärare av elektrisk energi genom ett eller flera integrerade batterier (8), dels funktionen som transportmedel av den elektriska energin till och från den elektriska lantbruksmaskinen. Systemet enligt patentkrav l, varvid laddning av batteriema (8) i den lösa lasthållaren (9) sker vid laddningsstation (l9) i samband med att den lösa lasthållaren (9) inte är pålastad eller kopplad till den elektriskt drivna lantbruksmaskinen utan när den är transporterad till annan plats för tömning eller påfyllning av nyttolast, varvid laddning sålunda kan ske medan den elektriskt drivna lantbruksmaskinen fortsätter att göra ett arbete med en annan lastad eller påkopplad lös lasthållare (9). Systemet enligt patentkrav 4, varvid laddning sker vid en mobil laddningsstation (22) som kan placeras på valfri plats i landskapet och drivas av fossilfri energi. Systemet enligt patentkrav l, varvid dockningsanordningen (7) är anpassad så att elektrisk anslutning mellan lös lasthållare och den elektriska lantbruksmaskinen sker när en lös lasthållare är pålastad eller tillkopplad den elektriska lantbruksmaskinen. Systemet enligt patentkrav 6 men där dockningsanordningen (28) är anpassad till ett redskap (24) som är tillkopplat lantbruksmaskinen i bogserat utförande. Systemet enligt patentkrav l, varvid den elektriska lantbruksmaskinen utgörs av en skördetröska (29) som innefattar en eller flera lösa lasthållare (3 0) i utförandeforrn att passa till skördetröskan (29) som kan bytas efter att de fyllts av skördeprodukter Via transportskruv (32) och varvid de lösa lasthållarna (3 0) innehåller batteripaket (8) som laddas medan de lösa lasthållarna inte är anslutna till tröskan.