Elektroniktidningen September 2023

Utges av Elektroniktidningen

Sverige AB

adress: Persuddevägen 50A, 135 52 Tyresö

telefon: 0734-17 10 99 www.etn.se

bankgiro: 5456-3127

redaktion:

Jan Tångring (ansv. utg.)

Per Henricsson

medverkar i detta nummer:

Göte Andersson

Mats Udikas

grafisk formgivning och layout: Joakim Flink, typa jocke.flink@typa.se

annonser: Anne-Charlotte Lantz, 0734-17 10 99 | e-post: ac@etn.se

prenumeration:

webb: www.etn.se/pren

e-post: pren@etn.se

Jan Tångring

Bevakar inbyggda system, mjukvara, processorer, kort och skärmar. jan@etn.se | 0734-17 13 09

Per Henricsson

Bevakar test & mät, rf och kommunikation, produktion, FPGA, EDA och passiva komponenter. per@etn.se | 0734-17 13 03

Anne-Charlotte Lantz

Ansvarar för sälj- och marknadsföring. ac@etn.se | 0734-17 10 99

© Elektroniktidningen 2023

upplaga: 13 000 ex.

Allt material lagras elektroniskt.

issn 1102-7495

Organ för SER, Svenska Elektrooch Dataingenjörers Riksförening, www.ser.se

Tidningen trycks på miljövänligt papper av Stibo Complete.

omslagsbild:

Svart batterimassa på Stenas anläggning i Halmstad. foto: Mats Udikas

4

Tre testbäddar för elfordon I början av september invigdes testbäddarna i Göteborg, Borås och Nykvarn där Seel ska hjälpa fordonsbranschen med elektrifieringen.

10

5G gav sågverket bredband utomhus

Fiskarheden kombinerar sitt fasta bredbandsnät med ett eget privat 5G-nät. Därmed får företaget realtidskommunikation i hela sågverket.

14

Hudiksvall: Här ska bilarna ladda elnätet En bostadsförening i Hudiksvall experimenterar med ombytta roller – åtta stycken ID4-bilar ska extraknäcka som ett batterilager på 43,5 kW.

24

EXPERT: Tar tempen på batteriet när laddeffekten ökar

EXPERT: Intelligent strömdelning i nästa generations USB-laddare Traditionellt har laddare med flera portar haft begränsad eller ingen förmåga att fördela strömmen dynamiskt, vad händer när man adderar det? undrar Ahsan Zaman på Silanna Semiconductor. 26

Alla vill ha snabbare elbilsladdning vilket innebär mer värme och risk för skador på batterisystemet. Jérémie Piro från LEM berättar om nya sensorer som adresserar problemet – och löser några andra på köpet.

28

EXPERT: Lärdomar av GaN i ett kraftaggregat GaNSTar är en design med 400V DC på ingången och 48V på utgången som svarar på de viktigaste frågorna som uppstår när man använder GaN-komponenter, skriver David Woodcock på Future Electronics.

INVIGDA:

Tre testbäddar för elfordon

I början av september invigdes testbäddarna i Göteborg, Borås och Nykvarn där Seel, Swedish Electric Transport Laboratory, ska hjälpa företag från hela världen med elektrifieringen.

Här kan tunga fordon prova sin drivaxel:

Kontinuerligt vridmoment: 30 000 Nm

Maximalt vridmoment: 32 000 Nm

Rotationshastighet: 3600 varv/minut

Maximal bromskraft: 2x1200 kW

DC spänning (batteriemulering): 1000 V

DC ström (batteriemulering): ±1200 A

Maximal elektrisk effekt: ±1200 kW

Konfigurationer: Elektrisk axel, simulering av hybriddrivlina, drivlina med högt vridmoment och test av förluster.

Redan hösten 2017 lanserades planer på en svensk testbädd för elfordon men ingen hade en tanke på att det kinesiska ägandet i tre av bolagen bakom förslaget skulle kunna utgöra ett problem. Det tog EU över två år att fundera på om det var ok att använda 575 statliga miljoner till projektet.

Pandemin har därefter bidragit ytterligare till förseningen, men 1 september invigdes lokalerna i Göteborg och under veckorna därefter även Nykvarn och Borås.

– Det är den enskilt största investeringen som Rise gjort och en internationellt konkurrenskraftig anläggning där det yttersta målet är att stärka svensk

konkurrenskraft, sade forskningsinstitutets vd Pia Sandvik i samband med invigningen av verksamheten i Nykvarn.

Seel ägs gemensamt av Rise och Chalmers via ett separat bolag. Från start finns 17 deltagare från sju medlemsstater.

– Seel gör det möjligt att testa idéer i stor skala, sade testlabbets vd Henrik Svenningstorp.

TOTALT KOSTAR SATSNINGEN

1,6 miljarder kronor där industrin står för större delen genom att redan före start boka upp sig för testning i labben under hela tio år, ett åtagande som gjort det möjligt att ta upp lån för att finansiera de delar som de statliga pengarna inte räcker till.

Även om fokus är att erbjuda industrin testning av allt från celler, moduler och batteripack till kompletta fordon finns även en del pengar till att bedriva egen verksamhet. Det handlar framförallt om att utveckla testmetoder som sedan kan användas i labben.

Huvudkontoret och den största anläggningen med en yta på 13 000 kvadratmeter finns i Göteborg vid Gateway Säve. Här går det att prova komponenter till personbilar, bussar och anläggningsmaskiner, men även flygplan, fartyg och alla typer av batterisystem.

I NÄROMRÅDET FINNS bland annat personbilstillverkaren Volvo, dotterbolaget Polestar, lastbilsoch busskoncernen AB Volvo liksom Nevs.

Anläggningen i Nykvarn är inriktad mot forskning och provning inom batteriteknik, och dynamisk provning av elektriska drivlinor för tunga fordon. Här finns exempelvis en kraftig utrustning för provning av elektriska axlar.

Avståndet till Södertälje och

Scania är kort och på aningen längre håll – i Eskilstuna – finns Volvos verksamhet inom tunga fordon.

– Över 50 procent av vår utvecklingsbudget handlar om elektrifiering, sade Claes Erixon på Scania, som också uppmanade regeringen att satsa på laddinfrastruktur för tunga fordon och fossilfri el under invigningen i Nykvarn.

LABBET FÖR SÄKERHETSKRITISK provning av batterier ligger i Borås och är världsunikt. Här provas batterier och batteripack för att undersöka att de tål att utsättas för bland annat vibration, extrem temperatur, kortslutning, mekanisk chock och brand.

Verksamheten är under uppbyggnad och har idag 29 anställda i Göteborg och Nykvarn, medan enheten i Borås drivs med personal från Rise. Seel har dock ett antal platsannonser ute och siktar på att växa till lite drygt 40 personer inom något år.

PER HENRICSSON per@etn.se

Det största urvalet av halvledare och elektroniska komponenter i lager, redo att skickas™

Northvolts batterilagerfabrik växlar upp

Fabriken Dwa i Polen har enligt ett pressmeddelande inlett volymproduktion av energilager. Samtidigt passar Northvolt på att meddela att Kanada organiserat ett lån på 1,2 miljarder dollar.

Northvolt producerade batterilager långt innan det producerade elbilsbatterier. Det har bland annat pågått i en småskalig anläggning kallad Dwa (två) i Gdańsk ända sedan 2019. Dwa monterar battericeller, styrsystem, mekanik, säkerhet och gränssnitt till batterisystem för energilagring och industriella tillämpningar. Och nu kan produktionen ta ett steg upp i skala. Fabriken har byggts ut med 25 000 kvadratmeter och de första ESS:erna (energilagringssystemen) har nu producerats, i samband med driftsättningen.

I takt med att valideringen slutförs förväntas kundleveranserna kunna påbörjas senare under året.

När elbilsrevolutionen startade och litiumjonbattericellsfabriker började byggas betydligt större, trodde alla att battericeller för batterilager skulle bli en

rännil vid sidan av produktionen för elbilar.

Idag är frågan öppen. Batterilagren blir fler och större och får fler tillämpningar. Proportionerna kan bli de omvända.

Lånet – som Northvolt valt att berätta om i samma pressmeddelande – har ingen explicit koppling till Dwa eller batterilagerproduktion.

Lånet är ett konvertibelt skuldbrev (convertible note) som ska gå till fortsatt expansion i Europa och Nordamerika, där Northvolt idag främst bygger cellfabriker.

Pengarna kommer från Kanada. Enligt trovärdiga rykten planerar Nortvolt en battericellsfabrik utanför Montreal.

En av långivarna gjorde sig känd redan i somras, Imco (Investment Management Corporation of Ontario). Ytterligare två kanadensiska fonder är med i den nya investeringen: CPP (Canada Pension Plan Investment Board) och Omers (Ontario Municipal Employees Retirement System). Dessutom deltar amerikanska BlackRock.

Också i somras, i juli, tecknades ett konvertibelt lån från Goldman Sachs, svenska AP-

fonder, Folksam, ATP, Volkswagen, AMF, med flera – ett par dussin namn bidrag med 1,1 miljarder dollar.

Alexander Hartman, finanschef på Northvolt, hyllar finansiärerna för att de förstått den här investeringens enorma finansiella potential. Han säger även att det är en lång väg kvar tills 1,5-gradersmålet är hemma och att det nu krävs resurser i ”aldrig tidigare skådad omfattning” från både den privata och den offentliga sektorn.

Enligt uppgifter i Financial Times planerar Northvolt under detta år att ta in 5 miljarder dollar. Så fler finansieringsnyheter ska vara att vänta utöver dessa 1,2.

Northvolt har hittills totalt säkrat över 9 miljarder dollar i eget kapital och lån, samtidigt som orderstocken är uppe i hela 55 miljarder dollar, alltså mer än en halv biljon kronor.

Batterikunderna är bland annat BMW, Fluence, Scania, Volvo Cars och Volkswagen Group. Fluence är en energilagertillverkare tillhörande Siemens och AEC.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Svenska fingeravtrycket öppnar dörrar

Cionlabs ska använda svenska Fingerprint Cards biometriska sensorer i sina smarta dörrlås och IoTprodukter för att öka deras säkerhet och användarvänlighet.

Det säger ett pressmeddelande från Fingerprint.

Cionlabs riktar sig till tillverkare av smarta lås och inbyggda system i Indien och globalt. Nu kan det byggas produkter som ger åtkomst via fingertoppsberöring.

Partnerskapet mellan Fingerprint och Cionlabs betyder enligt pressmeddelandet att det går snabbare – och blir billigare – att sätta sådana produkter på marknaden.

Svenska Fingerprint Cards utvecklar sensorer, algoritmer och processorer för fingertrycksautentisering i bland annat telefoner, surfplattor, persondatorer och smarta kort.

Företaget grundades 1997. JAN TÅNGRING jan@etn.se

Scania startar batterimonteringen

Den 5 september invigdes fordonstillverkaren Scanias fabrik för tillverkning av batteripackar i Södertälje. Cellerna kommer från Northvolt och är speciellt designade för tunga fordon.

– Övergången till elektrifierade lösningar är den största förändringen i vår transporthistoria och 2023 är det år då detta verkligen tar fart. Detta visas tydligt av de initiativ som avlöser varandra, och investeringen på 1,5 miljarder kronor i den nya batterimonteringen utgör

ett sådant, säger företagets koncernchef Christian Levin i ett pressmeddelande.

Företaget har som ambition att hälften av alla fordon som säljs år 2030 ska vara eldrivna.

I APRIL BERÄTTADE Scania och Northvolt att de gemensamt tagit fram en battericell optimerad för tunga transporter med ett lågt klimatavtryck. Scania backade redan 2018 upp Northvolt genom att göra en mindre investering.

Scania har också ett eget testlabb för att utvärdera cellerna

och förbättra algoritmerna som styr uttag och laddning av batterierna. De flesta tester som görs runt om i världen är anpassade för personbilarnas användningscykel men batterier slits på olika sätt när de självurladdar respektive driver en motor.

BATTERICELLERNA TILLVERKAS i Skellefteå och monteras till batteripack i den nya 18 000 kvadratmeter stora fabriken i Södertälje. Därmed kan serietillverkningen av Scanias elektrifierade premiumlastbilar

för regional transport starta. Genom att ha batterimonteringen intill chassimonteringen – som under sommaren anpassats för storskalig produktion av elfordon – finns förutsättningarna för snabba och effektiva tillverkningsflöden på plats, skriver Scania i pressmeddelandet.

Batterimonteringen sysselsätter 550 personer men är högt automatiserad från inkommande gods genom hela produktionen till leverans.

PER HENRICSSON per@etn.se

12-Bit High-Definition

Oscilloscopes

from 20 GHz to 65 GHz

WaveMaster 8000HD is the only high-bandwidth oscilloscope designed for all stages of product development. No other oscilloscope supports more engineering tasks with more tools.

● Up to 65 GHz Bandwidth at 320 GS/s

● 12 bits at full Bandwidth and Sample rate

● 8 Gpts – the industry’s longest acquisition Memory

● Unrivalled validation and debug capabilities

● Built-in serial data expertise

I tekniska sammanhang är det ofta viktigt att vara tydlig och konsekvent i sitt språkbruk.

SEK Svensk Elstandard har därför tagit fram en svensk vokabulär med cirka 50 IoTtermer som harmoniserar med de internationella IoT-termerna från IEC.

SEK Svensk Elstandard har genom sin tekniska kommitté

SEK TK IoT genomfört två remissrundor till utvalda organisationer, experter och expertgrupper för att få in synpunkter och mer underlag för arbetet. Inkomma kommentarer och synpunkter har sedan använts för att slutligen fastställa de cirka 50 IoT-termerna med synonymer. Sedan remissrundorna har även några av termerna justerats eller plockats bort för att listan ska stämma överens med nuvarande termer i IEV.

Nu finns termerna i den första officiella versionen fritt tillgängliga på webbsajten Electropedia.

Välj ”Swedish” i rullgardinsmeny ”index language” för att se de svenska termerna.

SEK TK IoT kommer fortlöpande bevaka ändringar i IEV och uppdatera de svenska termerna vid behov.

PER HENRICSSON per@etn.se

Grafen ger madrassen

Textila trycksensorer med tillsatt grafen kan skapa framtidens sjukhusmadrasser, rullstolsdynor och andra smarta möbler. Resultatet kommer från ett projekt som forskningsinstitutet Rise genomfört med teknik från Linköpingsföetaget Grafren.

– Genom att övervaka trycket mellan användare och kontaktytan blir farliga eller obehagliga tryckförhållanden lättare att upptäcka och förhindra. Grafenbaserade sensorer ger flera potentiella fördelar jämfört med alternativa sensormaterial som designflexibilitet, kostnadseffektivitet och miljövänlighet, säger projektledaren Ting Yang Nilsson på Rise enhet i Mölndal i ett pressmeddelande.

PROJEKTET HAR FINANSIERATS inom innovationsprogrammet SIO Grafen.

Trycksår skapar lidande, förlängda vårdtider och medför höga kostnader inom sjukvården.

Tillsammans med Linköpingsföretaget Grafren har Rise jobbat

känsel

med trycksensorer baserade på grafenbelagda textilier, där tillsatsen av grafen skapar ett tryckkänsligt tyg. Flera företag, inklusive Etac, Järven Health Care och NEP har sedan deltagit i processen.

– En stor fördel är att vid rätt applikation behövs inga extra materialkomponenter eller lager, förutom elektroder och ledningar, eftersom det ursprungliga textilmaterialet förvandlas till ett avkänningsmaterial med grafenbeläggning, säger Valter Dejke på Rise.

DE GRAFENBASERADE textilsensorerna känner av tryck eller inte på ytan, och kan indikera rörelse. Prestandan undersöks för mer krävande applikationer med hög precision.

– Tack vare projektet har vi god förståelse för potentialen av en framtida kommersialisering och har koll på produktionsvolym, kostnad och mervärde för slutanvändarna, säger Ting Yang Nilsson i pressmeddelandet.

PER HENRICSSON per@etn.se

ABB får ny robotfabrik i Västerås

De nya lokalerna blir på hela 65 000 kvadratmeter och ska rymma utveckling, tillverkning och kundcenter. Kostnaden är beräknad till 280 miljoner dollar.

Anläggningen på Finnslätten i Västerås ska stå klar år 2026. Den kommer att dubblera tillverkningskapaciteten samtidigt som den ersätter nio nuvarande byggnader där 1300 anställda arbetar.

Förutom fabrik ryms bland annat utvecklingsverksamheten, ett kundupplevelsecenter liksom utbildningscenter på de 65 000 kvadratmeter som byggs.

ABB tillverkar 95 procent av de robotar som företaget säljer i Europa i Västerås. Bolaget har även robotfabriker i Shanghai, Kina, och Auburn Hills, USA.

Cybersäkerhetshandboken nu på engelska

I våras lanserades en handfast handbok om hur man cybersäkrar uppkopplade IoT-produkter. Nu finns den i en engelskspråkig version.

Cybersäkra IoT-produkter kan låta som en självklarhet men det finns alltför många exempel på motsatsen. För att förenkla utvecklingsarbetet – och bistå alla andra som arbetar med uppkopplade IoT-produkter – gjorde innovationsprogrammet Smartare elektroniksystem gemensam sak med ett annat av Vinnovas innovationsprogram, IoT Sweden, liksom branschföreningen Svensk Elektronik, för att ta fram handboken.

Den bygger vidare på Elektronikhandboken – som ska få allt från konstruktörer till de som tillverkar elektronik att förstå varandra.

– Den första handboken, Smartare Elektronikhandboken, har laddats ned över 2 300 gånger och vi håller kurser om den. Den här framgången gjorde att vi såg behovet i branschen av enkla hjälpmedel, i kombination med den enormt ökande hotbild som vi ser i vår omvärld. Vi har alla gamla hackare men också nationella hot, sade Maria Månsson i samband med att handboken lanserades på branschmässan i Göteborg i mars.

Även Elektronikhandboken ska komma i en engelsk version.

PER HENRICSSON per@etn.se

Företaget har investerat 450 miljoner dollar i anläggningarna sedan 2018. PER

Du kan ladda ned handböckerna kostnadsfritt här.

NeXt level för alla

vardagshjältar

Upplev den nya Push-X-tekniken

Den nya Push-X-tekniken från Phoenix Contact gör anslutningen av kretskortskontakter till en ny upplevelse: direkt, enkel, verktygsfri och med möjlighet till automatiserad bestyckning.

Tack vare kompatibilitet med befintliga grunddelar ger XPC nu en extremt snabb, alternativ anslutningslösning.

Beställ ett gratis prov nu: phoenixcontact.com/push-x

För att Fiskarheden skulle kunna digitaliserar sitt sågverk i Transtrand krävdes ett privat 5G-nät. Det ger realtidskommunikation med produktionsprocessen även utomhus.

– Vi kombinerar vårt fasta bredbandsnät med ett eget privat 5G-nät. Därmed klarar vi bredbandskommunikation i realtid för hela vårt sågverk, säger Jugås Sven-Erik Andersson, som är IT-chef på Fiskarheden Trävaru i Transtrand som ligger i Sälens kommun i Dalarna.

Nätet togs i drift i oktober 2022 och bolaget är bland de första i Sverige med ett lokalt 5G-nät i egen drift.

– Vårt privata 5G-nät fungerar enligt våra krav och vi är idag nöjda.

Jugås Sven-Erik Andersson började arbeta på Fiskarheden år 2019 och tog då fram en plan för digitaliseringen av sågverket.

BOLAGET ANSER SIG vara ett av Europas fem mest digitaliserade sågverk samtisigt som det är ett av Sveriges tio största sågverk med en årlig produktion av cirka 400 000 kubikmeter sågade trävaror. Omsättningen var nära 1,4 miljarder kronor år 2022.

Som leverantör av 5G-nätet valdes Radtonics. Företaget har ett förenklat core-nät från Linux Foundation kallat Magma som

5G gav sågverket bredband utomhus

en del av den lösning som lanserades i fjol.

– Jag kontaktade Radtonics så fort jag såg att de lanserade sitt nya privata 5G-nät. Jag hade väntat på privata 5G-nät skulle bli tillgängliga för oss.

Nyttan med det lokala 5G-nätet blir tydlig när Jugås Sven-Erik Andersson beskriver produktionsprocessen på sågverket.

– Tack vare 5G kan vi styra transporterna på vårt industri-

område i realtid. Wifi klarar inte kommunikationen med truckarna tillräckligt bra. Det blev hela tiden avbrott på grund av bristande täckning och störningar, säger Jugås.

VARJE STOCK får ett ID-nummer, skannas och densitetsmäts innan de mellanlagras inför sågningen. Styrsystem bestämmer sedan vilka stockar som ska sågas och när det sker.

Sågade brädor med samma egenskaper samlas i ett paket och går sedan till torkning. Slutligen görs en individuell kvalitetskontroll av varje planka innan de går till slutkund.

Utomhus kan 5G-nätet användas även för att ansluta alla typer av utrustning till bredbandsnätet, både mobil och fast utrustning. Det blir billigare än att dra fram fiber.

– Jag ser också ett behov av att använda 5G-nätet inomhus. Det kan bli billigare än att dra fram nya kopparkablar. Produkter som kan använda 5G SA (stand alone) är nu på väg, säger Jugås.

HAN PÅPEKAR att införandet av 5G-nätet inte var problemfritt. Integrationen mellan det fasta bredbandsnätet och 5G-nätet var svårast. I princip all fast produktionsutrustning är ansluten till ett fast nät via fiber och koppar. Det innebär att gigabitkapacitet finns i industribyggnaderna.

Vidare finns ett lokalt datalager med en kapacitet på 250-300 Terabyte och 20 beräkningsdatorer.

Var för sig fungerar de olika näten men när de skulle integreras visade det sig att modifieringar måste göras, till exempel

FISKARHEDEN

FISKARHEDEN

hur man hanterar omstart av modem vid avbrott. Eller vilken fördröjning som är acceptabel och så vidare.

– Efter det att vi identifierat problemen tog det tre-fyra månader och en testperiod på två månader innan allt var löst, säger Jugås.

ELEKTRONIKTIDNINGEN har bett SCA Bollstabruk, ett av landets största sågverk, om en kommentar till Fiskarhedens digitalisering.

– SCA har också CT-skanner för att kunna göra analys av enskilda stockar. Vi gör skiktröntgen av varje stock. Vi har samma leverantör som Fiskarheden av CT-skanner. Det är det italienska företaget Microtec, säger Johan Olofsson, teknisk chef på Bollstabruks sågverk.

– Vi anser att vårt justerverk är mer avancerat, jämfört med alla andra sågverk i Sverige. Vi har ett omfattande kamerasystem, robotar, IoT-system och AI-funktioner i vårt justerverk. Jag har inte hört talas om något

sågverk som har en motsvarande lösning i sitt justerverk, säger Johan Olofsson.

– Vi använder inte 5G-nät för kommunikationen med våra truckar på industriområdet, säger Olofsson.

Elektroniktidningen har också pratat med Joakim Eriksson om Fiskarhedens digitalisering. Han är enhetschef på statliga forskningsinstitutet Rise.

– Det är superintressant information för mig som ju besökte sågverk i höstas – det är exakt samma problem just på grund av att en timmerplan alltid är för stor för att ha någon enstaka wifi-accesspunkt vilket gör att man hela tiden behöver byta mellan accesspunkter vilket sällan fungerar problemfritt. Det är värdefullt – för många sågverk – att se att Fiskarheden validerar hypotesen att ett eget 5G-nät kan lösa det problemet och skapa en pålitlig uppkoppling även på timmerplan utomhus, säger Joakim Eriksson.

GÖTE ANDERSSON gote@etn.se

Största pappersmaskinen valde kablar

SCA har gjort en mycket stor investering på 7,5 miljarder kronor i världens största pappersmaskin som togs i drift i oktober 2022 i Obbola, strax utanför Umeå. Den kallas PM2.

– Det blev kablar och inte 5G i kommunikationsnätet för vår nya pappersmaskin, säger Peter Brunesson, IT-chef vid pappersbruket.

Pappersmaskiner är stora, PM2 är 15 meter bred, 250 meter lång och 15 meter hög. Det finns totalt 16 000 anslutningspunkter för kommunikation mellan det centrala styrsystemet och alla delar i pappersmaskinen, för styrning, mätning och övervakning.

SCA valde 2019 den tyska leverantören Voith för den nya pappersmaskinen. Det är Voith som valt kablar för kommunikationsnätet i pappersmaskinen. Det handlar om 90 mil kopparkabel.

– Om vi någon gång i framtiden byter ut PM2 får vi se om radionät kan konkurrera med fasta nät, säger Peter Brunesson.

SCA Obbola har samtidigt valt Telia som leverantör för ett 4G-nät avsett för lokal mobil kommunikation, både utomhus och inomhus. I princip är det ett privatnät avsett för SCA Obbola där trafiken huvudsakligen går i det lokala nätet utan att lämna industriområdet.

– Med detta lokala 4G-nät ersätter vi Wifi. 4G-nätet kommer att uppgraderas till 5G och jag bedömer att det skulle kunna bli aktuellt 2025-2026, säger Peter Brunesson.

PM2 har kapacitet att producera 725 000 ton kraftliner per år. Kraftliner är ytskiktet på wellpappkartonger. Kunderna tillverkar wellpapplådor.

GÖTE ANDERSSON gote@etn.se

Kvarnen i Halmstad mal

Metaller som kobolt, nickel och litium från förbrukade elbilsbatterier ska återanvändas i nya batterier. Det kräver EU i det nya batteridirektivet som antogs i augusti. Stena Recycling har nu öppnat en åter vinningsanläggning i Halmstad där gamla elbilsbatterier mals ner för att materialet sedan ska kunna återanvändas.

Stena Recyclings återvinningsanläggning ligger i en rätt anonym industrilokal vid den södra infarten till Halmstad. Anläggningen är Europacentrum i företagets stora satsning på återvinning av litiumjonbatterier. Den håller just nu på att köras in och produktionen ökas stegvis. Den första etappen av satsningen är värd drygt 400 miljoner, varav satsningen på Halmstadsanläggningen i runda tal har kostat en kvarts miljard.

Energimyndigheten har delfinansierat anläggningen med 70 miljoner kronor, eftersom Stena Recycling har investerat i en ny återvinningsteknik som

minskar koldioxidutsläppen kraftigt jämfört med de etablerade återvinningsmetoderna av litiumjonbatterier. De äldre metoderna bygger på så kallade pyrolösningar i smältugnar.

Idag har anläggningen en kapacitet på 10 000 ton per år. Det motsvarar batterier från 30 000 – 40 000 elektriska personbilar. Bemanningen är liten, fyra personer per skift är tillräckligt för själva produktionen. Kapaciteten kan öka betydligt genom att processutrustningen utökas och genom att man inför fler skift.

– Vi satsar på batteriåtervinning och kommer att växa på området säger Per Hellberg som har titeln Industry sales manager

på Stena Recycling. Han visar runt i anläggningen. Det som driver på intresset för litiumjonbatterier är naturligtvis den snabbt ökande tillverkningen av elbilar. Dessutom innehåller EU:s nya batteridirektiv, som började gälla i augusti i år, krav på att nya batterier ska innehålla en viss andel återvunnet material. (Se ”EU anpassar batteridirektivet för elektriska fordon) Per Hellberg återkommer till den frågan flera gånger under rundvandringen.

I ANLÄGGNINGENS avdelning för inkommande material lagras skrotade batterier i pallställ i väntan på att hanteras. Batterihöljen, anslutningar och elektronik är bortmonterade. På batterierna finns en tråd som kortsluter plus- och minuspolerna – det är en extra säkerhetsåtgärd. Per Hellberg pekar på två huvudtyper av batterier och celler som ligger upplagda på pallar med pallkrage. Det är

prismatiska batterier och så kallade pouch-celler. – Än finns inga stora volymer av uttjänta batterier på marknaden. De som finns kommer främst från Norge, de var ju tidiga med elbilar. Batterierna kommer också från bilar som varit med i olyckor, och så finns här en del garantiärenden. Dessutom kommer material från batterifabrikerna, till exempel produktionsspill, säger Per Hellberg.

Anläggningen i Halmstad har utsetts till centrum i det europeiska återvinningsnät för litiumjonbatterier som Stena Recycling håller på att bygga upp i Norge, Danmark, Finland, Tyskland, Polen och Italien. I varje land finns ett eller flera av Stenas battericentrum som tar emot förbrukade batterier. Där registreras alla batterier, id-märks och höljet monteras bort. Sedan laddas de ur helt och hållet i ett förslutet kabinett. Polerna kortsluts med en led-

MATS UDIKAS

Batterierna mals ner i en helt sluten process med kvarnar, torkutrustning och sorteringsmaskiner.

De uttjänta batterimodulerna lyfts upp på ett transportband som leder in till kvarnen.

Nya batteridirektivet anpassat för elfordon

EU:s nya batteriförordning som började gälla i augusti i år innehåller flera viktiga nyheter. Batterier ska innehålla en viss andel återanvänt material. En annan nyhet är att industribatterier och batterier för elektriska vägfordon ska förses med batteriövervakningssystem, id-nummer och produktpass.

Att sluta kretsloppet och öka återvinningen är fokus i den nya EU-regleringen som ersätter det tidigare batteridirektivet som funnits i 17 år. Det ska nu införas på nationell nivå. Den snabbt ökande användningen av elfordon är ett viktigt skäl för förändringen av lagstiftningen. I den nya förordningen införs en ny batterikategori för elektriska vägfordon (EV). I det tidigare batteridirektivet fanns tre batterikategorier: portabla batterier, bilbatterier och industriella batterier av olika klasser. EU kommer att stegvis skärpa kraven på belastningen av koldioxid på miljön från EV-batterier och industriella batterier. Bland annat ska de från och med mitten av 2024 vara försedda med en deklaration om beräknad koldioxidbelastning över batteriernas livscykel.

Från och med 2027 ska batterimärkningen innehålla uppgifter om hur stor andel återvunnet material som batterierna innehåller. Den regeln gäller EV-batterier, industribatterier och bilbatterier som innehåller kobolt, bly, litium eller nickel.

Det nya direktivet bygger vidare på det tidigare producentansvaret som innebär att tillverkarna ansvarar för att det finns insamlingssystem för uttjänta batterier. Direktivet innehåller regler för

att underlätta återbruk (”second use”) av uttjänta batterier för vägfordon och för industriellt bruk. Om vissa kriterier uppfylls kommer därmed batterier som är uttjänta i sitt första liv att upphöra att vara avfall.

Direktivet anger också miniminivåer för mängden återvunnet material år 2030 och år 2035. För återvunnen kobolt gäller nivåerna 12 procent år 2030 och 20 procent år 2035. För bly är nivån 85 procent. I EU-parlamentets underlag till batteridirektivet konstateras att återvinningen av blybatterier redan idag fungerar väl i Europa eftersom merparten av materialet i blybatterier återanvänds. Men man vill ytterligare öka återvinningsgraden av bly i batterier till 80 procent 2035. Batteridirektivet kräver också att företag som placerar Industriella batterier och EV-batterier på marknaden ska kunna redovisa sin produktionsoch leveranskedja. Syftet är att garantera att råvaruförsörjningen sker på ett ansvarsfullt sätt och att angivelserna av koldioxidbelastning och återvunnet material är korrekta. Verifieringen ska ske av tredje part.

Från och med 2027 ska batterier vara märkta exempelvis med en QR-kod som anger identitet och huvudsakliga karaktäristika. Det kan vara uppgifter om livslängd, laddkapacitet, förekomst av farliga ämnen och säkerhetsrisker.

Batteriövervakningssystem (Battery Management System) i industribatterier och EV-batterier blir obligatoriskt och det ska lagra uppgifter om batterihälsa och förväntad livslängd hos batterier för att underlätta återvinning och återbruk av batterier.

ner elbilsbatterierna

ning och batterierna görs klara för transport till Sverige.

Stenas svenska battericentrum kommer att byggas upp i anslutning till återvinningsanläggningen. Idag tas batterierna som ska återvinnas emot och förbereds på en annan av Stenas anläggningar i Halmstad.

I ena hörnet av hallen för inkommande material lastas batterierna från truck upp på ett transportband. Därefter sker återvinningen helt automatiskt inne i en sluten processanläggning med kvarnar, torkutrustning och sorteringsmaskiner. Idag släpps ingen In till processhallen utan skyddsutrustning. Där inne är det krav på helmask och andningsapparat tills Stena har tillräckligt med data för att verifiera att arbetsmiljön är säker.

Första processteget är en stor kvarn där malningen sker i en atmosfär med 100 procent kväve. Därmed förhindrar man att gnistor i processen kan leda till brand. I nästa steg behandlas materialet i

en vakuumtork i 150 °C. Därefter kyls materialet ner.

I SISTA STEGET sorteras det fasta materialet i fraktioner. Fraktionerna är plast, aluminium, stål, koppar, och så ett granulat med hög halt av grafit men som också innehåller olika metaller. Materialet kallas oftast ”black mass” och lastas i storsäckar. Ur processen kommer också en sjätte fraktion, det är dimetylkarbonat (DMC) som är ett lättantändligt lösningsmedel. DMC ingår i elektrolyten och utvinns under torkprocessen.

Per Hellberg säger att Stena ganska lätt kommer att kunna öka kapaciteten i anläggningen när inflödet ökar. Idag är vakuumtorkningen en flaskhals i processen. Man har förberett för att installera ytterligare en tork och på det viset kunna öka produktionen, tillsammans med att utöka antalet arbetsskift i anläggningen.

– Det mesta av det som kommer ut ur processen är kända

grafithaltigt granulat som innehåller de värdefulla batterimetaller som ska återanvändas i nya batterier, enligt Batteridirektivet.

material för oss. Vi är vana att hantera dem och vi vet att var avsättningen finns. Nytt för oss är däremot ”black mass”, men här har vi redan flera partners som vi börjat jobba med, säger Per Hellberg.

”Black mass” består av 40–50 procent grafit. Dessutom innehåller det batterimetaller som litiumföreningar, kobolt, nickel

och mangan. Granulatet har olika sammansättning beroende på batterikemi och vilket företag som gjort batterierna.

PÅ STENA RECYCLING i Halmstad återvinner man främst litiumjonbatterier med katodmaterialen NMC (nickel-mangankobolt), LFP (litium-järn-fosfor) och LMO (litium-mangan-syre). För att hålla en enhetlig sammansättning av det återvunna materialet blandas inte olika typer av batterier i samma processomgång. Man använder också mätinstrument för att göra analyser av sammansättningen det återvunna materialet.

Särskilt efter de nya kraven i batteridirektivet är intresset stort för att utvinna batterimetall ur använda batterier. Utmaningen är att metallerna som utvinns ur det grafithaltiga granulatet får så hög renhet att det verkligen kan användas i nya litiumjonbatterier.

”Black mass” är ett svart

MILSTOLPE:

Tvåvägsladdning i Hudiksvall

På en gård i Hudiksvall öppnas just nu fönster in i framtidens elnät.

Åtta stycken VW ID4 i bostadsrättsföreningen Stenberg kopplas in på det allmänna elnätet och levererar upp till 43,5 kW.

Om några år har kanske ytterligare tiotusentals svenska bilar, sedan hundratusentals – och i sinom tid miljoner – kopplat in sig och arbetar som stationära batterier i elnätet när de är parkerade, vilket bilar oftast är.

Så kallade virtuella kraftnät av elbilar kan bli en betydelsefull komponent i framtidens elnät. Elbilar skulle då kunna bli en effektresurs i stället för ett energibekymmer, som det ibland presenteras som idag.

Skulle det fungera? Vi får se vad experimentet i Hudiksvall säger. Det ligger i startgroparna och elbilarna kan vara installerade när denna tidning når prenumeranterna.

Sliter det på batteriet? Det vet man inte. Färsk statistik på Teslabilar säger att inte ens snabbladdning sliter. Ett lätt puttrande på 3–11 kW kanske till och med är lite nyttigt? Det finns statistik på det också. Det berättar föreningens ordförande Klas Boman, som är den som driver projektet.

– Det är rena massagen, enligt studien.

Likriktarna är placerade så det går att ladda elbilarna direkt från solcellerna. Det är ovanligt och en av många optimeringar. Det gör bostadsrättsföreningen lite mer off-grid, elnätsoberoende, i den utsträckning det möjligt över säsongerna.

Volkswagen är samarbetspartner med åtta VW ID4 – en per lägenhet – med stöd för dubbelriktad laddning. Här finns även ett komplett ekosystem inklusive växelriktare från tyska E3DC.

BILARNA KOMMER att användas som vanligt av de boende, men det finns ett schema för hur och när bilarna ska vara uppkopplade.

– Bilen är en intäkt. Total cost of ownership kommer att sänkas. Hur mycket vet vi inte än, berättar Klas Boman.

– Vi kommer att kunna kapa effekttoppar – det är klart. Vi kommer att kunna fylla batterier med

lågprisenergi – det är klart. Exakt hur mycket allt detta kommer att påverka våra energikostnader och bilkostnader totalt – det vet vi först tidigast om ett år.

För tillfället går det i Sverige att tälja guld på att sälja frekvenstjänster, vilket fått både folk och företag att investera i stationära batterier. Och här på gården finns alltså åtta lediga batterier – extremt stora jämfört med normala hembatterier – och dessutom ytterligare 52 kWh hembatterier.

Klas Boman började utforska dubbelriktad laddning år 2020. Det gick lite trögt att väcka intresset hos VW till en början. Men när Tysklandskontoret kopplades in tog det fart.

– De sade ja på en gång. Projektet passade bra med deras image. Tidigare koncernchefen Herbert Diess var tidigt ute med att kalla bilar för ”batterier på hjul”.

Gården köpte Klas Boman och hans fru för 43 år sedan. Byggnaderna användes som verksamhetslokaler. Efter ett

Nytt för Europas elnät Bostadsrättsföreningen är en så kallad mikroproducent, och kan mata ut upp till 43,5 kW med en huvudsäkring på 63 A. Bilarna begränsar sig till 11 kW vardera.

Den totala energilagringen i bilarna blir 400 kWh räknat på 50 kWh per bil. På gården finns också stationära batterier på sammanlagt 52 kWh, summa 450 kWh.

Volkswagen kommer att berätta mer om projektet när det tas i drift.

Dubbelriktad laddning och virtuella kraftnät är beprövad teknik. Men den är nästan helt osynlig i Europa idag. Först i modern tid var Japan där Nissan arbetade fram en lösning som svar på strömavbrott efter jordbävningar.

Honda, Ford och BMW – tre jättar från varsin världsdel – startade i mitten av september ett projekt för att hjälpa bilägare, biltillverkare och operatörer att koppla upp elbilarna på elnätet.

USA har ett uselt elnät så där är argumentet till att börja med lika mycket att överleva strömavbrott som att spekulera i timtaxa och leverera elnätstjänster.

Kalifornien kommer från och med år 2030 att kräva att alla personbilar, lätta kommersiella fordon och skolbussar som säljs där, ska klara dubbelriktad laddning.

liv som affärsutvecklare såldes firman år 2017.

Nu är gården ombyggd till bostäder med hundraprocentigt fokus på hållbarhet – med ett oändligt stöd från en tålmodig hustru.

Den dubbelriktade laddningen är bara en av många komponenter. Solceller, tilläggsisolering, material, kök, och så vidare – alla designval härstammar ur livscykelanalyser.

Här planeras fler spännande experiment – ett om långtidslagring av energi. Du kan läsa mer på www.stenberg-hudiksvall.se.

Hur kom ni in på det här?

– Vi hade ångest över hur mycket vi smutsat ner i världen – flugit otroligt mycket, bland annat. Hur skulle vi förklara det för barnbarnen? Det fanns en chans att göra något som kunde rättfärdiga dumheterna.

– Det sista jag gör här i världen ska åtminstone vara något bra.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

FAKTA

ROBUSTA KONTAKTER

FÖR ENERGIHANTERING

ODU-kontakter för alla utmaningar

Pålitliga kontakter för batterier och

andra energitillämpningar

Lågt stabilt kontaktmotstånd

Högspännings- och högströmsversioner

Lång livslängd

Kan levereras med kabelmontering

Från materialforskning till system Svenska storsatsningen på GaN

Effektivare kommunikationssystem och energisnålare kraftelektronik, det är målet för C3NiT. Det Vinnovafinansierade forskningsprogrammet för material med brett bandgap har fått finansiering för ytterligare fem år.

C3NiT fas 2

Tid: November 2022 –december 2027.

C3NiT

eller Center for III Nitride semiconductor technology som det officiella namnet lyder, är ett samarbete mellan akademi och industri med fokus på galliumnitrid även om andra materialkombinationer med indium och aluminium ryms inom samlingsbegreppet III-nitridelektronik. Satsningen ska stärka svensk industri genom att bygga

kunskap i hela kedjan från att växa epitaxiella skikt till att göra komponenter och system för att sedan karakterisera dem. Det enda som inte ingår är att tillverka substraten (wafers).

C3NiT startade redan 2017 och fick efter den första femårsperioden en fortsättning på ytterligare fem år med start i november i fjol. Vinnova satsade 26,9 miljoner kronor på den för-

sta femårsperioden vilket ökade till 39 miljoner för den andra. Räknar man in bidragen från industrin är totalsumman 88,8 respektive 116 miljoner kronor.

PENGARNA DELAS i stort sett jämnt mellan Linköping, Lund och Chalmers som alla har aningen olika inriktningar.

I Linköping finns exempelvis två MOCVD-reaktorer medan

Budget: 116 miljoner kronor varav Vinnova satsar 39 miljoner kronor.

Föreståndare: Professor Vanya Darakchieva

Deltagare: Lunds tekniska högskola, Chalmers tekniska högskola, Linköpings universitet, Epiluvac, Ericsson, Försvarets materielverk, Gotmic, Hexagem, Hitachi Energy Sweden, Saab, SweGaN, United Monolithic Semiconductors och Volvo Personvagnar.

Webbsida: www.c3nit.se

FAKTA

THOR BALKHED, LINKÖPINGS UNIVERSITET

Steffen Richter, forskare på universitetet i Lund.

Lund har en vertikal reaktor och MC2 växer tunna skikt med MBE-epitaxi.

– Arbetet med material är viktigt för att kunna göra nya saker. Det är inte lätt att få från kommersiella leverantörer, säger Niklas Rorsman som är professor i mikrovågselektronik vid Chalmers tekniska högskola.

Hans fokus ligger på snabba kommunikationssystem och radartillämpningar. Det handlar om rf-teknik på millimetervågsområdet.

– För fas två siktar vi på riktigt höga frekvenser på D-bandet upp till 150 GHz. Det handlar om att utveckla kretsar som kan ge förstärkning på dessa frekvenser.

TILLVERKNINGEN SKER i MC2, Chalmers renrum som har en lämplig process för att göra integrerade mikrovågs- och millimetervågskretsar (MMIC).

Men man nyttjar också det tyska foundryt UMS som är partner i C3NiT.

– Vi arbetar med speciella pro-

Doktoranderna Alexis Papamichail och Rosalia Delgado Carrascon på Linköpings universitet.

cessmoduler och hjälper dem att utvärdera dem på olika sätt.

Det handlar bland annat om att undersöka nya sätt att testa komponenterna, att inte bara använda vanliga DC- eller S-parametermätningar, utan testa kretsarna under verkliga driftsförhållanden som i ett radarsystem.

Lund sysslar framförallt med vertikala processer på galliumsubstrat vilket ger högre genombrottsspänning men lägre switchfrekvens än laterala processer som normalt utgår från kisel- eller kiselkarbidsubstrat.

MÅLET ÄR 1200V men det handlar inte om att konkurrera med kiselkarbid i fordonstilllämpningar utan exempelvis för styrning av motorer i robotar eller växelriktare till solcellsanläggningar.

– Det finns inga kommersiella kraftkomponenter i galliumnitrid idag med så hög genombrottsspänning, även om det finns forskningsresultat. Vi ska försöka utveckla och demon-

strera det, säger Erik Lind som är professor i nanoelektronik.

De kommersiella

GaN-komponenter som används i exempelvis mobilladdare är laterala och klarar inte lika höga strömmar som kiseleller kiselkarbidkomponenter.

Förklaringen ligger i substraten som är tillverkade av kisel och sedan belagda med ett tunt galliumnitridskikt, normalt under 10 µm, vilket fungerar för laterala komponenter men inte för vertikala.

Om man vill ha tjockare skikt är det bättre att utgå från GaNsubstrat vilket är dyrare.

Ett av resultaten från fas ett av projektet är en HEMT-transistor för högfrekvenstillämpningar med en gradient i kanalen (graded channel). Genom att ändra materialsammansättningen i transistorns kanal gick det att förbättra linjäriteten.

– Det var mycket arbete och en stor framgång. Det handlar om att verkligen förstå hur man växer materialet på ett kontrol-

lerat sätt, säger Erik Lind.

Ytterligare ett resultat från första fasen är laterala kraftkomponenter för millimetervågsområdet tillverkade på Linköpingsföretaget Swegans substrat. Företagets process baseras på kiselkarbidwafers som beläggs med ett tunt galliumnitridskikt. Dessa passar framför allt som utgångsmaterial för snabba rf-kretsar, men samarbetet med Chalmers har bevisat att det går att addera effektsteg med måttlig effekt i en integrerad rf-krets.

– Det är intressant i exempelvis radartillämpningar och

Från Idé till Produkt

intresset för det är stort, säger Niklas Rorsman.

– En ny sak i fas två är kapsling. Det går inte att använda komponenterna om de inte är kapslade. En annan sak är modellering, att det finns modeller som gör att det går att designa omvandlare, säger Muhammad Nawaz på Hitachi Energy Systems, före detta ABB.

De här delarna av projektet är dock små i jämförelse med resten.

EN ASPEKT som kanske är lätt att missa är att C3NiT även levererar omvärldsbevakning.

– Det händer mycket i USA och Kina, vi hjälper industrin att följa det och ta till sig nya idéer och nya tekniker.

Precis som alltid när det handlar om akademisk forskning sker det en naturlig kunskapsöverföring genom att studenter och doktorer börjar arbeta i industrin när de är klara. PER

COMPACT. EFFICIENT. SILENT. INFUSED BY INNOVATION.

State of the Art Power Modules

The MagI³C FIMM Fixed Isolated MicroModule series combines the features of an isolated power module with those of a classic MicroModule. It is realized in an LGA-7 housing and impresses with its miniaturized dimensions. The 1 W output power can be provided up to an ambient temperature of TA = 100 °C without derating. Features like continuous short circuit protection (SCP) and dynamic power boost up to 300 mA for 500 ms ensures a robust performance for industrial applications. The module complies with EN55032 (CISPR-32) class B conducted and radiated emissions standard and requieres no external components for operation.

www.we-online.com/INFUSEDBYINNOVATION

Highlights

• LGA-7 housing (9 mm x 7 mm x 3.1 mm)

• Ambient temp range from -40 °C to +125 °C

• Typ. 8 pF parasitic coupling capacitance

• Efficiency up to 91 %

• Certified according UL62368-1

• Dynamic and static power boost

Fortsatt svalt intresse i Sverige

I Kina stöder mer än hälften av alla nya elektriska tunga lastbilar batteribyte, och andelen växer. Enligt professor Mike Danilovic finns fungerande affärsmodeller även i Sverige – men intresset är fortsatt svalt, liksom i hela Europa.

Elektroniktidningen pratade med Halmstadprofessorn Mike Danilovic för ett år sedan. Nu var vi nyfikna på om det börjat röra på sig i Sverige sedan dess?

– Nej, det har det inte, inte på den tunga fordonssidan.

I egenskap av professor på Akademin för företagande, innovation och hållbarhet ägnar sig Mike Danovic åt att räkna på ekonomin i så kallad battery swap, batteribyte, i tunga fordon. Konceptet är att du byter batteri på fem minuter istället för att ladda lastbilen i 1–2 timmar.

Han drar slutsatsen att det finns affärsmodeller som faktiskt fungerar i Europa.

– Vi vet att det går. Vi ser att åkerier kan få en mycket god payoff bara de vågar satsa på nya lösningar.

En av modellerna är att åkeriet köper fordonet, leasar batteriet och abonnerar på laddningstjänsten.

– Kostnaderna sänks med några hundratusen per år per lastbil jämfört med en diesellastbil och även jämfört med kabelladdad ellastbil.

Främst består vinsten i att lönekostnaderna är bortkastade när föraren sitter och laddar fordonet.

– Du hinner med ett andra eller tredje skift när du sparar tid! Tid är pengar.

Andra faktorer är lägre servicekostnader och lägre investerings- och driftskostnader.

Enligt Mike Danovics kalkyler kan 38 bytesstationer täcka hela södra Sverige från Stockholm och försörja 4 500 till 6 000 lastbilar till en investering på cirka

950 miljoner kronor. Svenska och europeiska lastbilstillverkare är nyfikna men verkar inte vara intresserade att ta till sig tekniken fullt ut när han pratar med dem. De annonserar inga planer på modeller som stöder batteribyte. Det gäller såväl nya som gamla tillverkare.

Varför?

– De är fångade i gamla teknologier och har investerat i gammal teknik som man vill ha avkastning på. Tänk på hur Ericsson och Nokia mötte Iphone – de fortsatte använda sina knappsatser.

– Det är kabelladdning som gäller för hela slanten i Sverige och i resten av Europa. De har investerat miljarder i äldre teknik.

Han reserverar sig för att han bara vet vad företagen säger till honom. Deras ingenjörer är ofta intresserade och tongångarna kanske är annorlunda på styrelsemötena?

Ingen europeisk lastbilstillverkare stöder batteribyten än så länge. I USA finns Ample för lätta lastbilar och skåpbilar. Och Iveco – men där tar bytet två timmar och är snarare en konfigurering.

Mike Danilovic kämpar vidare för att väcka intresse. Han initierar forskningsprojekt – senast i mars med VTI och Linköpings universitet för att undersöka om batteribyten för lastbilar är en skalbar realistisk lösning i Sverige.

Och han fortsätter att följa utvecklingen i Kina där batteribyte i tunga fordon är etablerat och växande – på väg mot en andel på sjuttio procent i nya ellastbi-

lar inom några år, enligt Mike Danilovic. Nya studieresor till Kina stundar och en studieresa med logistik och transportföretag till Kina är på gång i slutet av november.

Så kunskap växer fram i Sverige. Men ännu inga riktiga initiativ. Ett pilotprojekt vore en utmärkt start. Men Mike Danilovic hittar helt enkelt inget intresse bland svenska lastbilstillverkare.

Han och kollegorna från VTI och Liu har en ansökan inne hos Energimyndigheten för att bygga en demonstrator över Linköping, Norrköping, Stockholm, men är skeptisk till att den kommer att beviljas.

– Jag utgår från att det blir ett nej.

Varför?

– Det är svårt att våga ta nya steg utan att den svenska industrin är med. Den har redan sagt till

politikerna att de kommer att klara av elektrifieringen med befintlig teknik.

Men han är övertygad om att det bara är en tidsfråga innan batteribyte för tunga fordon kommer till Sverige och Europa.

– Det kommer att hända stora saker snart. Det blir samma chock som nu när de kinesiska elbilarna invaderar Europa.

I Sverige är snabbladdning det spår som följs. Detta trots att det hörts flera röster på sistone att elnätet kräver uppgradering för att lastbilstrafiken ska kunna elektrifieras.

Effekten i nätet är en bristvara, särskilt när megaladdare ska installeras utmed vägarna och i depåerna. En laddplats med snabbladdstationer för lastbilar kan behöva lika mycket effekt som en mindre stad eller en större industri.

Batteribyte är snällare mot elnätet. Det sprider belastningen över längre tid. Med lägre effekt sjunker även laddpriset per kWh.

En lösning på effektproblemet – för personbilar – ska testas på en rastplats på E4:an mellan Norrköping och Stockholm. Stationen ska använda ett jättebatteri som mellanlager för att sprida ut belastningen på elnätet.

Det ger sänkt belastning på elnätet. Och batteriet kan extraknäcka med att leverera tjänster

I Kina finns bytesstationer i alla storlekar. Den här dessutom mobil.

för batteribyte

till elnätet. Utöver det skulle batteribyte dessutom spara in överföringen mellan bilens och stationens batteri, som sänker verkningsgraden och sliter på båda batterierna.

Mike Danilovic är inte ensam. Ett upprop för att tekniken ska testas i Sverige publicerades i Svenska Dagbladet i mars undertecknat av Mike Danilovic och 18 forskare, företag och åkare.

Alla svenska åkare är mycket intresserade av batteribyteskonceptet.

Alla?

– Alla 25 som jag har pratat med. När de förstår hur swap fungerar och att flexibiliteten finns kvar att du själv kan bestämma om du vill byta batteriet eller snabbladda.

För åkaren är effekten av batteribytesmodellen att den förlänger den realistiska räckvidden för fraktuppdrag. Efter en paus på fem minuter kan ett ekipage rulla vidare – som diesellastbilar gör. Det kan jämföras med att köra 2–3 timmar och ladda i 1–2 timmar.

De enda som skulle kunna svara på intresset från svenska åkare idag, är kinesiska företag. Så ett kinesiskt samarbete med ett svenskt åkeri skulle teoretiskt sett kunna bli svaret på hur batteribyte i tunga fordon till sist introduceras i Sverige.

Minst ett kinesiskt företag är intresserat av Europa och ska ha Europacertifierat en lastbil som stöder batteribyte innan årets slut.

Det var Kina som introducerade batteribyte för personbilar i Europa.

– Jo, på personbilssidan händer det mycket. Nio har

etablerat fem stationer i Sverige och räknar med att bygga cirka 20 stationer enbart i Sverige.

Nio placerar ut batterimackar som byggs i Ungern. Det finns hittills 32 bytesmackar i Europa.

I Kina finns 1800 från Nio.

Batteribytesmodellen kräver fler batterier. Inte i det långa loppet, men vid varje given tidpunkt. 20 procent fler uppskattar Mike Danilovic. Men han menar att det vägs upp av att batterikapaciteten per batteri kan krympas och fordonen inte behöver bära en fast överkapacitet.

En annan fördel är att det är slutgrubblat om batteriernas livslängd. De är inte i samma livscykel. De som åldrats för mycket tas ur ruljansen och går vidare till sitt nästa liv.

Standardisering kan vara en fördel. I Kina finns en statlig standard men den är inte obligatorisk – och heller inte så populär som en annan standard som är ett samarbetsprojekt.

I Kina finns ekosystem kring dessa standarder, exempelvis företag som enbart bygger batterimackar. Det finns även adaptersystem mellan olika batteriformat som ger dem samma yttre skal.

En stark kandidat till de factostandard är Evogo – ett modulärt format från världens överlägset största batteritillverkare, CATL.

Mike Danilovic tror att en vinnande standard kommer att utkristalliseras, som skedde efter kampen mellan Betamax- och VHS-video, eller när EU till sist nyligen tvingade Apple att byta till USB-C.

– Alla åkerier använder ju samma bränsle. Det finns inte olika diesel för Mercedes och Scania. Kunden bryr sig inte. Kunderna är intresserade av affärer och effektivitet, bilarna måste rulla, inte stå i timmar och ladda. Det är bara när fordonet rullar som åkerierna kan tjäna pengar.

Den svenska industrin skulle kunna sätta sig vid ett bord och ta initiativet föreslår han.

– Det vore ett sätt för Sverige att ta täten i utvecklingen av laddinfrastrukturen i Europa.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Kraftmodulerna från Kalmar ger AI-boomen kraft

Efter tio månader byggde de en helt ny sajt, vi flyttade in i nya lokaler helt anpassade och skräddarsydda för vår utveckling. Redan där visade Flex att de ville ha den här verksamheten i Sverige.

Det säger Henrik Borgengren som är chef för utvecklingskontoret i Kalmar, och fortsätter:

Det är faktiskt så till och med, att sajten har byggts ut i år med ytterligare 400 kvadratmeter.

Vid köpet fanns cirka 30 personer på Kalmarkontoret, idag är de 40 och planen är att de ska öka till 50 inom tre år.

Alla som försökt hitta ingenjörer på en mindre ort vet att det inte är helt enkelt.

Det vi lyckats med, när personer kommit utifrån, är att när de väl fått komma innanför dörrarna och titta så ser de att Flex har investerat i labb och utrustning. Om man brinner för elektronik och tycker sånt är roligt, får de designa och utveckla häftiga grejor här.

I Kista finns också ett mindre kontor med knappt tio personer. Men större delen av de runt 300 anställda vid köpet hösten 2017 fanns i Shanghai där företaget hade både utvecklingsverksamhet och tillverkning.

INTRESSANT ATT NOTERA är att Shanghaifabriken finns kvar trots att verksamheten förvärvades av en av världens största kontraktstillverkare med fabriker runt om i världen. Många är visserligen inriktade på volymprodukter som mobiltelefoner och bärbara datorer men Flex har också en division som fokuserar på det som kallas high-mix lowvolume, många produkter i små volymer.

– Jag skulle uppskatta att vi har 1 200 till 1 300 olika produkter med både små och stora volymer. Att bygga ihop en modul är inte så lätt som man tror. Det är ganska

mycket special och unikt vilket inte minst visades av att det var en ganska lång resa att få till den nya fabriken i Penang trots att Flex redan hade en fabrik där.

Det har gått 40 år sedan Ericsson började utveckla kortmonterade DC/DC- och POL-omvandlare i källaren hos dåvarande kondensatortillverkaren tillika dotterbolaget Rifa i Kalmar. Större delen av produktionen hamnade i telekomjättens egna produkter, men med tiden tillkom allt fler externa kunder inom framförallt industri, flyg, tåg och medicinska tillämpningar.

Det som hände när vi klev över i Flex var att de hade en strategi att bredda kundbasen, att ta oss an ytterligare flera stora kunder och få fler ben att stå på, säger Henrik Borgengren och fortsätter:

– Det ledde till alla de större kunderna i Kiseldalen, väldigt stora kunder i Asien och en del stora kunder i Europa.

– En fördel med Flex som vi kanske inte riktigt förstod från början, men som vi växt in i, är att när vi vänder oss mot lite större kunder – och då pratar vi väldigt stora produktionsvolymer – vill kunden ha en stabil leverantör med kapacitet.

FOKUS DE SISTA två, tre åren har legat på AI-kort och idag jobbar alla anställda på orten med det.

– Det är brutal matning till dessa med tvåstegsmatning från 48 V ner till 0,6 V. Kraftmodulerna sitter på kort för maskininlärning.

– Vi kör strömmar på en bra bit över 1 000 ampere i en modul med en storlek som en tändsticksask och åtta millimeter hög.

Förutom att det krävs mer avancerade byggsätt med nya material så förutsätter det också aktiv kylning, antingen med en fläkt eller vätska.

För riktigt extrema tillämpningar har företaget utvecklat omvandlare till kort som sänks ned i vätska, så kallad immersion cooling. Vätskan kan exempelvis bestå av fluorkarboner som kyler men inte är elektriskt ledande.

– Toppeffekten i vissa produkter kan vara upp till 3 000 W trots att de inte är mycket större än två tumnaglar, säger Henrik Borgengren.

DE HÖGSTA STRÖMMARNA behövs framförallt när en krets ska starta. Då handlar det om millisekunder. Samtidigt drar AI-kretsar väldigt höga effekter när de jobbar, och det kan handlar om förhållandevis långa perioder.

Idag används galliumnitridkomponenter för att både krympa storleken och sänka förlusterna, men också exklusiva ferritmate-

rial liksom kortmaterial. Allt för att kunna hantera effekterna utan att omvandlaren brinner upp.

En funktion som inte är särskilt känd är att det går att få modulerna med en svart låda likt den som finns i flygplan. Om kraftaggregatet mot förmodan kraschar går det att läsa ut inspelade data från tiden precis före kraschen för att försöka förstå varför det hände. – Sedan har vi en kontinuerlig utveckling när det gäller att bygga så små produkter som möjligt. Vi skapar nya designregler för hur tight och nära vi kan bygga saker.

EN DEL I ARBETET är att verifiera konstruktionerna mot olika standarder i det egna labbet.

Väldigt mycket handlar om materialkunskap och där försöker vi hela tiden ta nästa steg.

En del i det arbetet som tillkommit de senaste åren är att ta fram virtuella prototyper tidigt i utvecklingsskedet. Det handlar om prototyper med alla möjliga egenskaper –från elektriska och mekaniska till termiska.

– Vi simulerar produkten innan vi byggt den. Sedan är frågan hur nära verkligheten man kommer. Analoga fenomen har haft ett rykte om sig att vara svårt att simulera.

– Vi har lagt många år och mycket tid på det och vi har en väldigt bra designmiljö. Så även om vi får det exakt kan man använda det för att optimera produkten och se vad svagheterna är.

Här är det en fördel att vara en del av ett stort företag. I stället för att bygga upp egen kompetens om precis allt går det att ta hjälp av specialister i andra delar av världen. Exempelvis har Flex ett testlabb i Taiwan som anlitas flitigt, liksom kunnande i USA kring kapsling och mekanik.

FÖRETAGETS MJUKVARA för att programmera modulerna, FlexPowerDesign, lanserades 2007 och utvecklas även den i Kalmar. Där gäller även firmware och en del administrativa program.

FlexPowerDesign täcker egentligen alla digitala produkter. Över 97 procent av de vi släpper idag har digital kommunikation med PMBus-kommunikation.

Ju fler spänningsnivåer kortet ska ha, desto mer uppskattat är designverktyget. I extremfallen kan det handla om så mycket som 50 till 60 stycken rails på ett kort.

– Man vill ha automatkonfigurering på alla rails, att bara kunna ladda ner och få synkningar, få faskompenseringar. Allt med en knapptryckning som hanteras av avancerade algoritmer, säger Henrik Borgengren.

I labbet finns allt som behövs för att utveckla och testa DC/DC-omvandlare.

Intelligent strömdelning i nästa generations USB-laddare

Laddare med flera portar gör att flera apparater kan laddas eller drivas samtidigt. Traditionellt har dessa begränsad eller ingen förmåga att fördela strömmen dynamiskt, utan alla anslutna enheter får samma maximala uteffekt oavsett typ av enhet och laddnivå på batteriet. Till exempel kommer en 2C-laddare på 40 W att leverera 20 W till varje enhet.

Låt oss titta på en konventionell laddare med fyra portar (tre stycken Typ-C, en Typ-A, totalt 100 W). Strömförsörjningen från varje port beror vid varje tidpunkt på de individuella anslutningarna och när de gjordes. Portarna har diskreta maximala effektsteg beroende på vilka portar som har en anslutning.

Till exempel:

• C1 kan vara 100 W eller 65 W eller 45 W

• C2 kan vara 100 W eller 30 W eller 65 W

• C3 kan vara 30 W

• A1 kan vara 30 W eller 18 W

En ny generation multiportladdare erbjuder möjlighet att dynamiskt styra strömmen mellan de olika portarna beroende på faktiska effektbehov.

Strömadaptrar med strömdelning kommer vanligtvis med olika laddningstekniker, såsom USB Power Delivery (USB-PD) eller Qualcomm Quick Charge, vilket ger snabbladdningsmöjligheter för enheter som är kompatibla. De kan också ha ytterligare säkerhetsfunktioner såsom överspänningsskydd, överströmsskydd och kortslutningsskydd för att skydda de anslutna enheterna från potentiella strömrelaterade risker.

Det bekväma i att ha flera utgångsportar i en strömadapter med strömdelningskapacitet gör att användarna kan minska röran och förenkla laddningsinställningen, vilket gör den ideal för användning i hemmet, på kontoret eller på resor. Det kan också vara en kostnadseffektiv lösning för att driva flera enheter samtidigt utan behov av individuella strömadaptrar för varje enhet.

Att utveckla den nya generationens multiportsladdare har blivit enkelt tack vare de systemkretsar som tagits fram för med intelligent strömdelningsfunktionalitet inte -

Av Ahsan Zaman, Silanna Semiconductor

Ahsan Zaman har en doktorsexamen från universitet i Toronto, Kanada. Han är medgrundare till Appulse Power som utvecklar AC/DC-omvandlare och som 2018 förvärvades av Silanna Semiconductor.

grerad. Ett exempel är SZPL3002A från Silanna Semiconductor. Denna synkrona buck-omvandlare har en effektivitet upp till 98 procent, har en valbar switchfrekvens som sträcker sig från 667 kHz till 2 MHz och erbjuder en valbar mjukstartstid. Dessutom stödjer den kommunikation via I2C-bussen. Ingångsspänningen kan vara 7 V till 27 V vilket ger 3,3 V till 21 V på utgången vid 3,25 A. Det räcker för att klara kraven för Power Delivery och Programmable Power Supply.

En unik egenskap hos SZPL3002A är dess integrerade PD-kontroller med stöd för både typ A- och C-portar. Genom att integrera buck-omvandlaren och styrenheten för PD i samma kapsel förenklas designen av snabbladdare på 65 W med upp till fyra portar. Samtidigt säkerställer den effektiv strömdelning mellan anslutna enheter.

PD-kontrollern har adaptiv strömdelning över två, tre eller fyra portar med automatisk balansering och strömreglering vid förhöjda

Figur 1. SZPL3002A är en buck-omvandlare med integrerad styrning för USB PD/FC.

Figur 2. Adaptiv och intelligent effektdelning.

temperaturer. Detta innebär att när flera enheter laddar, kommunicerar PD-kontrollern med varje enhet för att fastställa dess strömbehov och dynamiskt justera uteffekten.

Power Re-Balancing

När du laddar en batteridriven enhet behöver den mest effekt vid start för att när den är fulladdad bara behöva en rännil eller tillräckligt mycket för att fungera i aktivt läge. Till exempel kan en telefon dra 20 W initialt men behöver mindre än 5 W när den är fullladdad. En bärbar dator kan till att börja med dra 60 W men behöver mindre än 5 W efter full laddning och en surfplatta kan dra 45 W när den pluggas in men behöver mindre än 5 W efter full laddning.

Silannas SZPL3002 övervakar det faktiska laddningsbehovet på portarna genom att mäta det med jämna mellanrum. Om efterfrågan är mindre än det som avtalats sänks värdet till ett lägre. I en strömdelningsmiljö erbjuds den frigjorda effekten till de andra portarna.

Som exempel tar vi en multiportadapter på 65 W. När bara en enhet är ansluten kommunicerar PD-kontrollern med enheten för att ta reda på dess strömbehov. Om enheten har en laddningsnivå på 20 procent eller lägre får den 100 procent av tillgänglig ström.

När en andra enhet läggs till kontaktar PDkontrollern den för att ta reda på dess strömbehov. Om denna andra enhet är en mobil med en batterinivå på 30 procent minskar PD-kontrollern effekten som allokerats till den första enheten till 57,5 W och allokerar 7,5 W till mobilen.

När en tredje enhet läggs till upprepas kommunikationsslingan för att fastställa nya effektkrav. Effekten som allokeras till den första och andra enheten kan justeras ytterligare baserat på batterinivåerna för alla anslutna enheter. Denna adaptiva strömdelningsalgoritm ser till att den maximala effekten från multiportadaptern fördelas så att de som behöver mest också får det.

I takt med att batterinivån för den första enheten ökar kan effektkretsen balansera om effekten utan att upprätta ett nytt kon-

trakt. Till exempel kan den effekt som allokeras till den första enheten minskas med 10 W som kan styras om till den andra enheten.

Proaktiv effektbegränsning

Många tillverkare kräver NTC-mätningar nära utgångskontakten, men Typ-C-kontakter kan bli resistiva på grund av smuts. Det medför att det skapas höga temperaturer vid kontakten och därmed höga temperaturer som i värsta fall leder till att hela systemet stängs ned. Med hjälp av en extern ingång för en NTC-termistor kan SZPL3002A mäta temperaturen på höljet eller själva kontakten. Om temperaturen når en förutbestämd nivå, omförhandlar SZPL3002A med den anslutna enheten till en lägre effektnivå. Detta upprepas ett antal gånger under hela laddningsprocessen. Om temperaturen fortsätter att öka förbi en programmerbar kritisk nivå kopplas portarna bort.

Integrerad om omvandlare för VCONN

Signalledare på Typ-C-kontakter ger VCONNströmförsörjning som driver kabelelektroniken. Ledarna byter funktion beroende på vilket håll kabeln förs in. Alla PD3.0-kompatibla

Våra högströmskontakter från Stäubli är konstruerade för krävande industriella miljöer. De är utrustade med den beprövade MULTILAM-tekniken som innebär lägsta övergångsmotstånd och extremt hög strömtäthet.

Kontaktdonen är lämpliga för en mängd olika applikationer såsom kraftgenerering och distribution, rack- och panelmontage, maskinstyrningssystem, mobila transformationer m.m.

Kontakta oss för ytterligare information.

08-97 00 70

info@elproman.se www.elproman.se

kablar av typen C-till-C har e-Marker-chips som kommunicerar med porten och överför vissa kabelspecifikationer och kapabiliteter, till exempel strömhanteringskapacitet, tillverkare, resistans och datahastighet. e-Marker-chipet behöver en matningsspänning på 3,3~5,0 V. De flesta enheter saknar antingen utrustning för VCONN eller överlåter till konstruktören att förse VCONN och omkopplingsmatrisen ut till kontaktstiften. SZPL3002A har dock en integrerad VCONN som inte bara levererar 100 mW till e-Markerkretsen utan också integrerar switchmatrisen.

Slutsats

Figur 3 visar hur kombinationen av den senaste kontrollern med aktiva omvandlare av typen clamp-flyback och kretsar som SZPL3002A avsevärt kan förenkla designen av snabbladdare.

Ett sådant system i form av en produktionsfärdig referensdesign från Silanna Semiconductor med flera SZPL3002-kretsar ger en kompakt, lätt och adaptiv lösning som optimerar energidelningen mellan anslutna enheter baserat på deras faktiska laddningsbehov. ■

Figur 3. En 65 W-laddare med två portar av Typ-C och en port av Typ-A.

Nya sensorer kommer att öka bilens räckvidd och säkerhet

Sensorer i BMS-system skyddar inte bara effektivt mot motorbränder utan gör också en insats för att mildra den räckviddsångest som ligger som en våt filt över många bilförares intresse för att växla till elektriskt. Nästa generation sensorer kommer att göra ännu mer för att lugna dem.

När man diskuterar elfordon är det en fråga som alltid kommer upp – hur långt rullar den på en laddning? För den som köper bensin- eller dieselbil ligger frågan om full tank sällan högt på checklistan. Men för elbilar är den i topp.

Det är lite märkligt med tanke på att en genomsnittlig bilresa ligger kring ynka 16 km. Trots det insisterade deltagarna i en färsk undersökning på att de ansåg att en fulladdad elbil borde ha en räckvidd på 600 km.

Verkligheten – i skrivande stund – är förstås att det inte går att pressa i närheten av en sådan körsträcka ur ett fulladdat litiumjonbatteri.

Kontrasten belyser ett tydligt dilemma för fordonsbranschen: teknik för elfordon (EV) skiljer sig totalt från den teknik köparna är vana vid – det fungerar inte att jämföra EV med förbränningsmotorer.

Ytterligare ett kriterium styr i allt högre grad valet av elfordon: säkerhet. Ämnet väntas få växande betydelse under kommande år.

Hur kommer det sig att just säkerhet blivit en så viktig fråga?

Helt enkelt därför att moderna elfordon måste byggas för att klara allt snabbare laddning för att kunna möta nyss nämnda förväntningar.

Av Jérémie Piro, LEM

Jérémie Piro är global produktchef inom batterilagring.

Han föddes i Frankrike men bor i Japan sedan tre år.

Han har studerat elektroteknik i Grenoble, Edinburgh och Lyon och har arbetat i branschen i fyra år, med tillämpningar för strömsensorer i BMS:er som ett av sina expertområden.

Han ledde själv projektet med CAB 1500 som nämns i artikeln.

Därmed måste fordonssystemen kunna hantera högre strömmar och spänningar vilket kommer kräver bättre isolering. Det finns en genuin oro i fordonsbranschen – bland OEM:er såväl som bland laddartillverkare och laddoperatörer – att det visserligen är viktigt att kunna leverera de förbättringar som kunderna explicit efterfrågar, men att den absoluta högsta prioriteten är att minimera risk för läckage och bränder i fordonen.

Den stora utmaningen i branschen kommer att vara att få ihop pusslet med prestanda, noggrannhet, koldioxidavtryck och säkerhet.

Hälsa och laddnivå

Huvudpersonen i dramat är det BMS, Battery Management System, som sitter i alla batterifordon.

BMS:et är huvudkomponenten i batteripaketet. Det fyller två funktioner. För det första utvärderar det batteriets laddstatus (SoC, State of Charge) vilket är förhållandet mellan laddnivå och kapacitet, vilket bestämmer kvarstående körsträcka.

För det andra övervakar det batteripaketets hälsotillstånd (SoH, State of Health) med hjälp av en säkerhetsfunktion som förhindrar läckage och brand. Ju exaktare utvärderingar – de måste förstås vara så exakta som möjligt – desto lugnare kan motoristen vara över alla frågor kring räckvidd och säkerhet.

För att ett BMS ska kunna göra sitt jobb ordentligt behöver det ha tillgång till tillförlitliga sensorer. De är nyckelkomponenten i ett BMS och det är inte konstig att dagens sensorer har en historia bakom sig av stegvisa förbättringar i takt med att kraven ökat.

För att hjälpa sina kunder har LEM nyligen utvecklat en tredje generation CAB-givare som rapporterar mycket exakta SoC-värden.

Den tillhör premiumfamiljen som lanserades för BMS-system för 12 år sedan och har utvecklats i takt med att kundernas krav har förändrats.

Första generationen CAB gjorde det möjligt att uppnå mer exakta strömmätningar genom att eliminera magnetisk offset. Samtidigt bidrog den med den stora förbättringen att göra strömmätningen kontaktlöst.

Nästa generation kännetecknades av ett högre strömområde (från 300 A till 500 A) och förbättrade säkerhetsnivåer.

Nyheten för dagen är CAB 1500. Den har ett utökat strömområde på upp till ±1500 A. När det gäller funktionssäkerhet uppfyller den ASIL-C (Automotive Safety Integrity Level) enligt ISO26262.

Den möjliggör redundant strömmätning med bara en enda strömsensor i BMS-systemet istället för ett par, genom två interna oberoende kanaler.

Den har inbyggda elektriska funktioner för säkerhetshantering, bland annat över-

CAB 1500 – den nya medlemmen i LEM CAB-familjen.

strömsdetektering med en intern felflagga som sätts till 1 när strömmen är över 1600 A. En annan flagga reagerar på överträdelse av säkerhetsvillkor (efter en rimlighetskoll mellan de analoga och digitala kanalerna).

Andra funktioner är en sekvensräknare och en CRC-kontroll för skydd av end-toend-kommunikation (E2E).

CAB 1500 är plug-and-play-anpassad och ger möjlighet att tredubbla strömområdet på samma yta. Den levererar en noggrannhet på 0,5 procent för temperaturområdet –40 °C till +85 °C. Förutom ett mycket lågt offset, som möjliggör noggrann coulombräkning för SoC-beräkningar, använder sensorn en icke-intrusiv mätprincip. Samtidigt erbjuder den full galvanisk isolation och kompatibilitet med 800 V-tillämpningar.

Andra viktiga egenskaper hos CAB 1500 är att den kan monteras på både strömskenor och paneler och har en unipolär +12 V-batteriförsörjning.

Fluxgate-avkänningshuvudet är tillverkat av en induktionsspole som kombinerar mycket hög permeabilitet med låg remanens (Hc), vilket säkerställer snabb övergång mellan linjärt och mättat tillstånd. Fluxgate är den perfekta tekniken för ett högpresterande BMS eftersom den erbjuder en upplösning på upp till 0,1 procent, en hög noggrannhet Ipmax & offset, icke-invasiv mätning och isolation upp till 2,5 kV, samt låg strömförbrukning jämfört med shuntteknik.

Sensorerna blir allt smartare och därmed kan utvecklarna integrera mer avancerad programvara som gör det enklare att samla in och bearbeta större mängder data i en enda enhet.

LEM förväntar sig ökade säkerhetskrav och arbetar nu med två nya koncept som utformats tillsammans med OEM:er.

Det första konceptet omfattar för det första ökad funktionalitet i multifunktionella sensorer som tagit på sig att mäta ett bredare

spann av faktorer inom batterifrånkopplingsenheten. Medan exempelvis en strömsensor traditionellt endast känner av batteripaketets ström, förväntas den nu också övervaka paketets spänning på olika platser samt upptäcka eventuella varma områden.

Ytterligare funktioner – som att utlösa pyrosäkringen i händelse av överström eller övervaka högspänningspaketets isolering för att säkerställa att det finns en verklig isolering mellan batteripaketet och bilens chassi – blir också allt populärare. De facto förvandlar en sådan trend strömsensorn till ett avkänningsnav i BMS:en.

Det andra konceptet som LEM:s ingenjörer arbetar med är baserat på två olika tekniker för att känna av strömmen. Att kombinera ”shunt + hall” i ett enda paket är kanske inte revolutionerande, men det är en mycket konkurrenskraftig lösning eftersom den drar nytta av en kombination av företagets 50-åriga erfarenhet av open loop-teknikavkänning och en helt ny asic, som gör det möjligt att nå mycket höga noggrannhetsnivåer i redundanta lösningar.

Detta koncept, som finns i olika versioner, kan användas som en fristående modul eller som tillägg till flerpunktsavkänningsmodulen genom att erbjuda ett optimerat och robust avkänningshuvud som enkelt är kompatibelt med den högsta säkerhetsnivån, ASIL D. ■

Encapsulated AC/DC Power Supplies

Ultra-Compact PCB or Chassis Mount Designs

ƒ Four power levels: 5, 10, 25 and 50 watts

ƒ Wide input voltage range 90 – 305 VAC

ƒ Three different connection types (Through-hole, JST and Screw Terminal)

ƒ Protection class II prepared (no safety ground)

ƒ Internal EN 55032 class B filter

ƒ Certified according to EN 60335-1 and IEC/EN/UL 62368-1

ƒ 3-year product warranty

Lärdomar av GaN

Ien strömförsörjningsenhet med höga spänningar, och på mer än cirka 150 W, är det vanligt att använda en resonant LLC-topologi i DC-DC-steget på grund av dess höga effektivitet. Hittills har kiseltransistorer varit vanligast men att ersätta dessa med motsvarande komponenter i galliumnitrid (GaN) på primärsidan ger betydande besparingar i storlek och vikt samtidigt som en hög effektivitet bibehålls.

Switchfrekvensen för MOSFET:ar i kisel i konventionella LLC dc-dc-steg har ett praktiskt tak på cirka 100 kHz eftersom switchförlusterna över det blir för stora. GaN-komponenter å andra sidan kan enkelt switchas vid frekvenser över 250 kHz med bibehållen effektivitet vilket gör det möjligt att använda mindre och lättare magneter plus att effekttätheten ökar.

De praktiska konsekvenserna av att designa en DC-DC-omvandlare på 500 W med LLC-topologi och GaN-komponenter har dock inte dokumenterats särskilt väl. Nu har Future Electronics Center of Excellence (CoE) utvecklat GaNSTar, en GaN-baserad design med 400 V DC på ingången och 48 V på utgången. Vid designen av kortet undersöktes de viktigaste frågorna som uppstår när man använder GaN-komponenter.

Egenskaperna hos GaN-komponenter som ST Microelectronics MasterGaN1, en halvbrygga med två GaN-transistorer och tillhörande drivare i samma kapsel, är välkända. CoE-teamets arbete gav dock intressanta aspekter. Som beskrivs nedan visade sig temperaturen på transformatorn vara huvudbegränsningen för kortets funktion.

Genom att uppnå en konverteringseffektivitet på 96 procent, och inte använda mer än en liten fläkt för kylning vid en uteffekt på 500 W, visar GaNSTar-kortet att en GaNbaserad LLC-omvandlare kan vara cirka 30 procent mindre än motsvarande design med MOSFET:ar i kisel.

GaNSTar-kortet använder den välkända och resonanta LLC-topologin. På primärsidan är halvbryggan implementerad med en enda komponent, 600 V MasterGaN1. För de flesta kraftsystemkonstruktörer är en enhet som MasterGaN1, som integrerar optimerade gate-drivare för GaN-transistorerna, att föredra framför en lösning med diskreta komponenter. Det beror på att GaN-switchar är svårare att driva än MOSFET-switchar. Vid drivning av GaN-switchar bör kretsens parasitära egenskaper minimeras. Dessutom kan gaten i de flesta fall skadas om spänningen över gate-source överstiger 8 V.

Av David Woodcock, Future Electronics

David Woodcock har arbetat på Future Electronics i 15 år med design i kund- och leverantörsprojekt. Fokus har legat på inbyggda system och kraft.

På sekundärsidan har GaNSTar valt en helbrygga med fyra stycken kisel-MOSFET:ar på 100 V, även de från ST Microelectronics. Sekundärsidan hade kunnat konfigureras som en halvbrygga, men då hade man behövt använda MOSFET:ar med en högre märkspänning, minst 150 V för att klara en utspänning på 48 V. Med helbrygga kan man använda 100 V MOSFET:ar som är billigare och mer lättillgängliga än de med högre märkspänning. Valet ger också möjlighet att ersätta kisel-MOSFET med 100 V GaN-transistorer när tillgången på marknaden ökar, för att öka effektiviteten ytterligare. Den gatedrivare som valts för GaNSTars sekundära sida, STDRIVEG600 från ST Microelectronics, är kompatibel med både MOSFET:ar i kisel och GaN-FET:ar.

DET VIKTIGASTE BESLUTET kring arkitekturen gällde styrningen: ska den vara digital och programmerbar med hjälp av en mikrokontroller, eller analog med en enkel LLCkontroller?

Olika faktorer påverkar valet. Ett programmerbart och digitalt system kan stödja flera designiterationer vilket kan vara användbart när man utvecklar en familj av nätaggregat. Å andra sidan eliminerar en enkel LLC-omvandlare behovet av mjukvaruutveckling och minskar utvecklingstiden, liksom kostnaden.

Fram tills helt nyligen har det inte funnits några LLC-kretsar för frekvenser över 100 kHz med full last. År 2022 kom de första. Framförallt släppte NXP kretsen TEA2017 som är en kombinerad PFC-styrenhet och resonant LLC-styrenhet med stöd för switchfrekvenser långt över 250 kHz och som fungerar i kontinuerligt ledande läge (CCM) såväl som i gränsledningsläge (BCM) eller diskontinuerligt ledningsläge (DCM) för PFC-driften.

Andra attraktiva alternativ inkluderar styrenheten NCP13994 LLC från Onsemi. För ett AC-DC-aggregat kan NCP13994 kombineras med NCP1680, en PFC-styrenhet för topologier av typen totempåle.

Figur 1. Blockdiagrammet för GaNSTar visar hur den digitala styrningen är implementerad på primärsidan.

i ett kraftaggregat

Precis som NXP erbjuder ST Microelectronics en kombinerad PFC- och LLC-kontroller, STCMB1. PFC-styrenheten stöder dock BCM och DCM, men inte CCM, så den är endast lämplig för belastningar upp till cirka 250 W.

ISTÄLLET FÖR DESSA standardalternativ valde designteamet ett flexibelt och digitalt alternativ med en styrkrets från ST Microelectronics i form av STM32G4x4. Den är särskilt lämplig på grund av dess högupplösta timer, att den kan skapa komplexa vågformer och har en händelsehanterare för digital kraftomvandling.

STM32G4x4 har en kapacitet för mycket mer än enbart LLC-styrningen. Dess placering på den primära sidan av GaNSTar ger utrymme för ytterligare utveckling i framtiden för att införliva PFC-stegdrift.

För att skapa digital LLC-styrning på primärsidan med hjälp av STM32G4x4 måste LLC-omvandlarens återkopplingssignal för utspänningen passera den galvaniska isolering som skiljer de två delarna åt. GaNSTardesignen erbjuder två alternativ. Det första använder en linjär isolationsförstärkare med en relativt hög kostnad. Denna krets är stabil och effektiv i drift.

Två digitala styrslingor har implemen-

terats med hjälp av denna återkopplingsmetod. En PID-regulator ger en adekvat svarstid. Vi har också implementerat en mer avancerad PID-algoritm som förbättrar den typiska svarstiden för en förändring i belastningen – från 20 till 80 procent – från cirka 500 µs till cirka 300 µs.

Det andra alternativet använder en kombination av en shuntregulator (TL431) och en optokopplare vilket potentiellt begränsar reglerloopens svarstid eftersom den

One-stop shop for product testing

har relativt låg bandbredd. Att applicera en kaskadkopplad bipolär PNP-transistor på fototransistorn i optokopplaren ökar bandbredden till 45 kHz.

REGLERLOOPEN ÄR DELVIS analog, delvis digital. TL431 är konfigurerad som en integrator som ger hög förstärkning vid låga frekvenser. STM32G4x4 utför digital bearbetning av felsignalen från optokopplaren för att skapa en styrsignal som är mycket

Figur 2. Layouten på GaNSTar-kortet.

TEMA: POWER, ENERGI, BATTERIER & HÅLLBARHET

lik den filtrerade PID-metoden, men till en lägre materialkostnad än den första metoden som använder en isolationsförstärkare.

Labbtester med en prototyp av GaNSTar visade var det största problemet vid användning fanns, det var inte i de snabbswitchande GaN-komponenterna.

Vid konvektionskylning är uteffekten begränsad till 300 W, vilket inte beror på switchkomponenternas temperatur utan på transformatorns. Vid en uteffekt på cirka 350 W med konvektionskylning och en omgivningstemperatur på 25 °C är transformatorns temperatur högre än 90 °C. Detta är en obehagligt hög temperatur med tanke på att många tillämpningar för en GaN-baserad LLC-omvandlare för högspänning faktiskt körs i omgivningstemperaturer över 50 °C. Denna termiska prestanda är ett resultat av transformatorns kombinerade förluster i kärnan och lindningarna vid hög switchfrekvens och hög ström.

VID EN NORMAL inomhustemperatur och en nominell uteffekt på 500 W arbetar MasterGaN1 vid en temperatur på bara 42 °C när den kyls av en enkel 5 V-fläkt som ger ett luftflöde på 7 CFM. Denna prestanda kräver ingen avancerad värmehantering – i GaN-

STar har MasterGaN1 inget annat än en liten, billig keramisk kylfläns.

Som framgår av figur 5 arbetar alla komponenter vid relativt låga temperaturer när de är fläktkylda; sekundärsidans MOSFET:ar i kisel är de varmaste komponenterna och når en temperatur på cirka 65 °C vid 500 W uteffekt.

GaNSTar-konstruktionen visar alltså att den praktiska gränsen för uteffekten från

en GaN-baserad LLC-omvandlare sannolikt kommer att sättas av transformatorns temperatur. Konstruktionen visar att en LLC-omvandlare på ett tillförlitligt sätt kan försörja en 500 W-last med enbart en liten mängd luftkylning och minimal kylfläns. Det finns många alternativ för att öka uteffekten, bland annat genom att använda en kraftfullare fläkt och applicera en kylfläns på transformatorkärnan. Att använda planarmagnetisk designteknik kan också förbättra prestanda.

Den viktigaste lärdomen av GaNSTarkortet är att GaN-tekniken ger betydande utrymmesbesparingar. Med en storlek på 66x116x40 mm och en switchfrekvens på 250 kHz är GaNSTar-kortet ungefär 30 procent mindre än en motsvarande 500 W LLComvandlare baserad på MOSFET:ar med en switchfrekvens upp till 100 kHz.

De som designar ett skräddarsytt system kan förvänta sig ännu större utrymmesbesparingar eftersom de kan använda konstruktionsoptimeringar som inte var lämpliga för GaNSTar, som är ett demonstrationskort.

UTÖVER DETTA FINNS fler saker som kraftsystemkonstruktörer bör ta hänsyn till när de bygger nya system baserade på GaN-komponenter:

• X7R-kondensatorer används ofta i kraftelektronik, men i GaNSTar-kortet gav de för stor kapacitansvariation över likströmsbias vilket ändrade systemets resonansfrekvens. Ett byte till C0G-kondensatorer – kortet använder tre 10 nF GRM31C5C2J103JWA3L från Murata – eliminerade detta problem. • Kylflänsar av aluminium eller koppar används oftast i kraftsystem men keramiska kylflänsar har flera fördelar på bekostnad av lägre termisk effektivitet: låg kostnad, ingen parasitär kapacitans och enklare montering med bara termiskt lim plus avsaknad av krav på isolerande gränssnittsmaterial. I GaNSTar-kortet fungerar MasterGaN1-enheten

tillförlitligt med en keramisk kylfläns. ■

Figur 4. Komponenttemperaturer vid konvektionskylning i normal inomhustempetaratur och ökande uteffekt.

Figur 5. Grafer över temperaturen för komponenterna i GaNSTar med fläktkylning.

Figur 3. Kretsschema för GaNSTar med halvbryggan på primärsidan och helbryggan på sekundärsidan.

Kinesisk vässad Pi-klon

■ INBYGGDA SYSTEM

Utvecklingskortet Zero 2W från kinesiska Orange Pi är en Raspberry Pi-klon. Trots att den är billigare är den vassare på flera sätt. Om den klarar att ersätta Raspberry beror på din tillämpning.

De ursprungliga Zero W och

Zero 2W från Raspberry Pi, från 2017 respektive 2021, är Pi-kort med liten formfaktor – 65×30×5 mm. De har exempelvis lödhål istället för den klassiska 40-poliga stiftplinten. W betyder Wifi och Bluetooth – det finns även Zero-kort utan trådlöst.

NU FINNS ett Orange Pi-kort med namnet Zero 2W. Det är huvudsakligen kompatibelt med Raspberry Pi-kortet med samma namn. De har samma mått och gränssnitt. Ungefär.

Zero 2W var ganska svår att konstruera för Raspberry när den släpptes hösten 2021. Den höjde prestanda jämfört med Zero W till en 64-bitare, men behöll formatet. Det krävde en del ingenjörskonst.

Raspberry stoppade bland annat in minne och processor i samma kapsel. I Orange Pi

sitter däremot RAM-minnet i en separat krets.

RASPBERRY-KORTET har en fin integrerad antenn från Umeå. Medan Orange har en antennanslutning och inte nämner något om en integrerad antenn.

Så huruvida Orange Pi-kopian klarar av att ersätta Raspberry Pi i just din tillämpning med tanke på kylning, radioräckvidd, strömförbrukning, utrymme, etc – kan du nog helt enkelt inte veta säkert utan att köpa några exemplar och testa. Mjukvarukompatibilitet måste också undersökas.

Det du vinner är ett par dollar i pris. Men kanske framför allt att prestandan är högre på flera punkter.

Raspberry Pi-kort använder Armprocessorer från amerikanska Broadcom. Orange använder Armprocessorer från kinesiska Allwinner. Modellen i Zero 2 W heter Allwinner H618. Den använder liksom Raspberry en fyrkärnig Cortex A53.

MEN DEN ÄR KLOCKAD ända upp till 1,5 GHz medan Raspberry inte gör anspråk på mer än 1,2 GHz – och då måste du ar-

rangera värmeavledning och 2,5 ampere.

Så hur varm blir Allwinnerprocessorn i 1,5 GHz? Den blir kanske till och med kallare? För kortet matas enligt specifikationen bara med 2 ampere. Du får testa.

FLER SKILLNADER : Orange Pikortet kan beställas med upp till 4 Gbyte RAM, medan Raspberrys Pi:s integrerade RAM är på 512MB.

Raspberry-kortet saknar inbyggt flash, medan Orange klämt in ett Nor-flash på 16 MB på undersidan.

Orange har USB-C kontakter och stöder Bluetooth 5.0 medan Raspberry har Micro USB och Bluetooth 4.2.

Kortet finns på Amazon och AliExpress för 13–23 dollar för 1–4 Gbyte RAM.

Orange Pi har även tillverkat kloner av andra Raspberry Pikort. En del av beteckningarna matchar inget som Raspberry har. En kraftfull best heter exempelvis Pi 5 och använder en 2,4 GHz Rockchip RK3588 med fyra Cortex A76 och fyra A55.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Kretskortskontakter med designfrihet

Delningen mellan kablarna är inte mer än 6,35 mm med en maximal ledararea på 4 kvadratmillimeter.

SPC 4 är tvådelad där den ena delen är ytmonterad och finns i en modell som sitter vinkelrätt mot kretskortet och en som sitter parallellt med kretskortet.

Den andra delen av kontaktdonet monteras på kablaget och finns med två typer av låsning, en i framkant och en i bakkant. Dessutom finns en modell för att snabbt ansluta en eventuell skärmstrumpa.

Produkterna är UL-godkända.

PER HENRICSSON per@etn.se

ML-verktyg

från Microchip

■ AI Microchip lanserar mjukvaruverktyg för maskininlärning på sina 8-, 16- och 32-bitarskretsar.

Maskininlärd mjukvara används idag i såväl mikroprocessorer som styrkretsar. Det har blivit något av ett standardkrav i inbyggda system hävdar Microchip –och lanserar verktygssviten MPLAB-för-maskininlärning.

Den är kompatibel med alla Microchips styrkretsar (MCU:er) och mikroprocessorer (MPU:er). Och den är förstås integrerad med utvecklingsmiljön MPLAB X.

Att lägga intelligensen direkt i kretsen istället för att delegera den till molnet är effektivare, cybersäkrare och energisnålare, enligt Microchip. Företaget nämner prediktivt underhåll som tillämpning – att förutsäga potentiella problem med utrustning som används inom industrin, för tillverkning, i konsumentsystem och i fordon.

Verktygssatsen använder AutoML och bjuder på optimerade modeller som tar hänsyn till kretsarnas minneskapacitet. Arbetsgången ska vara enkel även för den som har liten eller ingen erfarenhet av ML-utveckling. Men samtidigt tillräckligt sofistikerad för mer erfarna konstruktörer.

Ett alternativ är att använda det ML-stöd som finns i MPLAB Harmony v3-projekt för att importera TensorFlow Lite-modeller. Och så finns utvecklingssatsen Vectorblox Accelerator som genererar energieffektiva CNN-nät för Polarfire-FPGA:er.

Priset varierar med licensen. En kostnadsfri version av MPLAB-utvecklingssviten för maskininlärning finns för utvärdering. JAN TÅNGRING jan@etn.se

■ PASSIVT Den nya kontaktfamiljen SPC 4 från Phoenix Contact klarar upp till 24 A och 600 V samtidigt som den sparar utrymme och produktionskostnader.

Kontakt för militära krav

■ KONTAKTDON

AMC Serie T är ett robust kontakt som uppfyller

MIL-standarden 38999.

Anslutningen blir stabil och urkoppling sker snabbt. Dessutom är kontakten lätt att rengöra.

Den finns med tre olika anslutningar:

• Thread-Lock har ett skruvlås för motverka dataavbrott vid kraftiga

vibrationer

• Break-Away kan snabbt kopplas ur

• Push-Pull använder ett Ball-Lock-system för att förhindra oavsiktlig urkoppling.

DE ÄR UTFORMADE för att vara lätta att rengöra – även i stressiga situationer. Mekanisk kodning och färgkoder finns som tillval för att förhindra felaktig anslutning.

AMC Serie T är vattentät upp till IP6K9K och klarar temperaturer mellan -65 och +175 °C . Den är certifierad enligt MIL-STD-1472 och MIL-STD-810.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Battery Testing Simulation Load/Source

Many systems installed – ask us more!

Kompletterar med maskiner för

panelseparering

■ PRODUKTION

Tyska Shunks svenska dotterbolag börjar sälja maskiner för panelseparering av mönsterkort. Företaget har tidigare fokuserat på andra bearbetningsmaskiner och robotbestyckning för industrin.

Maskiner har funnits i många år men det är först nu som det svenska kontoret tar upp dem i sortimentet. Det handlar om två varianter, en fristående

Första

■ SENSOR

maskin och en som ska stå i produktionslinan.

Den fristående maskinen SAR-1300 passar tillverkning av många kortvarianter i mindre volymer. Den kan anpassas för manuell laddning men kan också utrustas med enkel- eller dubbelskyttelsystem.

DEN ANDRA MODELLEN för placering i produktionslinan kan utrustas med ett palleteringssystem som gör att de separerade

radarkretsen

Amerikanska Indie Semiconductor dubblar frekvensen i sin integrerade radiokrets i kisel för radartillämpningar. Nykomlingen arbetar på 240 GHz med en bandbredd på hela 45 GHz.

Hur många personer är det i bilen och var sitter de?

Hur mycket gas finns i tanken?

Hur är kvaliteten på vägen? Det är några av de frågor man kan få mycket exakta svar på genom att använda en radar med hög frekvens och därmed kort våglängd.

SILICON RADAR , ett tyskt dotterbolag till Indie Semiconductors, har sedan tidigare moduler på 24, 60 och 120 GHz. Nu adderas 240 GHz. Nykomlingen TRA240091 går att kaskad-

korten kan placeras direkt i brickor med dimensioner upp till 600×400 mm för vidare bearbetning. Det går att använda både vagnar och transportband för brickmatningen.

Som tillval finns fixtureringslösningar som kan anpassas till panellayouten, storleken på de enskilda kretskorten, komponentgeometrier samt kvantiteter.

PER HENRICSSON per@etn.se

i kisel på 240 GHz

koppla och har en maximal bandbredd på 45 GHz.

Radiodelen tillverkas i en kiselgarmaniumprocess och innehåller bland annat lokaloscillator, blandare, effektförstärkare och lågbrusförstärkare. Beroende på modell går det att få radarmodulen med integrerade

antenner eller med separata patchantenner.

PROVEXEMPLAR FINNS redan hos utvalda kunder medan kommersiella kvantiteter dröjer till andra halvåret 2024.

PER HENRICSSON per@etn.se

Pi-klon på Risc V

■ INBYGGDA SYSTEM

Kinesiska Milk V har byggt en kopia av inbyggnadsmodulen Raspberry Pi Compute Module, baserad på en kinesisk Risc Vprocessor.

Den heter Mars CM och är kompatibel med de IOmoduler som Raspberry Pi:s Compute Module stöder (CM4).

Risc V-cpu:n heter JH7110 och kommer från kinesiska Starfive, som redan tidigare byggt större Pi-moduler på den. JH7110 är en fyrkärna klockad till 1,5 GHz med integrerad GPU.

Modulen har en Gigabit Ethernet-Phy, Bluetooth 5.2 och Wifi 5.

Den finns med upp till 8 GB RAM och med eller utan Wifi. H.264 och H.265 avkodas i 4K och 60 fps, och H.265 kodas i 1080p och 30 fps. Videogränssnitten är HDMI 2.0 och Mipi DSI.

Den har GPIO och PCI Express (1x PCIe 1-lane Host, Gen 2).

JAN TÅNGRING jan@etn.se

65 GHz med 12 bitar

■ TEST OCH MÄT

Analys av snabba seriella bussar är ett klockrent tilllämpningsområde för WaveMaster 8000HD. Teledyne LeCroys nya oscilloskop har 65 GHz bandbredd, en samplingshastighet upp till 320 GSa/s och 12 bitar i ADomvandlarna.

PCI Express 6.0 ligger på 64 Gbit/s och USB4 har upp till 80 Gbit/s. Bägge standarderna använder PAM-modulation med flera nivåer. För att karakterisera eller felsöka den typen av snabba seriella signaler behövs hög bandbredd, snabb samplingshastighet och god upplösning i amplitud.

WaveMaster 8000HD är som klippt och skuren för uppgiften, enligt LeCroy. Oscilloskopet kommer i sex modeller från 20 till 65 GHz. Alla har 12 bitars upplösning och en samplingshastighet upp till 160 GSa/s vilket dubbleras med bara två kanaler. Minnet är utbyggbart till 8 GSampel per kanal vilket motsvarar 100 ms vid maximala samplingshastigheten.

Instrumentet har fyra ProAxial-ingångar för signaler upp

till 33 GHz plus fyra ProBus-ingångar på 2 GHz för 50Ω-probar alternativt 500 MHz för 1 MΩprobar.

De vassare modellerna har också två stycken 1,85 mmingångar på för signaler upp till 65 GHz.

DET GÅR ATT ADDERA en logikprob med 16 ingångar som samplar med 2,5 GSa/s. Den kan användas för att avkoda digitala signaler utan att uppta upp någon av de analoga kanalerna. Signalerna

kan exempelvis användas för att trigga på intressanta händelser.

För den som har ännu snabbare digitala signaler går det att använda den externa digitaliseraren HDA125 som klarar upp till 12,5 GSa/s.

För analys av signalerna finns en ny mjukvara kallad SDA

Expert som kan köras på den interna pc:n som försetts med en i7-processor och 64 Gbyte RAM.

Priset startar på 270 000 dollar. PER HENRICSSON per@etn.se

En FPGA med hårda Risc V

■ INBYGGDA SYSTEM

Kinesiska Gowin har kombinerat femte generationen av FPGA-familjen Aurora med hårda Risc V-kärnor i form av A25 från Andes. Kretsarna tillverkas i en SRAM-process på 22 nm.

Länge var Arm det givna valet när FPGA-tillverkarna ville komplettera den programmerbara logiken med processorblock för att skapa systemkretsar. Det gäller exempelvis för den klassiska Zynqfamiljen från AMD Xilinx.

Gowin blir god tvåa att anamma Risc V efter amerikanska Microchip vars Polarfirefamilj funnits med Risc V-kärnor ett antal år.

Det kinesiska bolaget har tagit hjälp av taiwanesiska Andes för processorkärnorna som kommer i form av två stycken A25. Dess-

utom använder kretsen AE350, Andes AXI/AHB-baserade system för att koppla ihop alla hårda periferiblock.

Processorimplementationen kan klockas i 400MHz och har stöd för DSP/SIMD-instruktioner liksom flyttalsoperationer med enkel och dubbel precision men har också en MMU för de som vill köra Linux.

För kommunikation med omvärlden finns hårda serdesblock på 12,5 Gbit/s.

GW5AST-138 har förutom ovanstående 138k uppslagstabeller och stöds av företagets utvecklingsmiljö Aurora V.

Kretsen tillverkas i en 22 nm SRAM-process.

PER HENRICSSON per@etn.se

Fraunhofer säkrar Riscfemmor

■ INBYGGDA SYSTEM

Det tyska forskningsinstitutet Fraunhofer erbjuder en Asil D-certifierad Risc V-kärna. Den heter Emsa5 och har en rörledning på fem steg.

Tillämpningsområdet är inbyggda system, i synnerhet sådana som kräver funktionssäkerhet, exempelvis fordonstillämpningar.

Asil D-stämpeln uppfyller de krav som ställs i fordonssäkerhetsstandarden ISA26262.

Emsa5 är konstruerad för att motverka fel och för att ändå kunna hantera fel som trots allt uppstår.

En processor baserad på Emsa5 skulle exempelvis använda två eller till och med tre Emsa5-kärnor för redundans. Den använder felrättande minne och kan isolera kritiska funktioner och data på flera olika sätt.

Fraunhofer är involverad i flera utvecklingsprojekt kring Risc V, bland annat i EU-projektet Tristan (Together for Risc V

Technology and Applications) som vill skapa ett europeiskt ekosystem kring Risc V.

Tristan vill komplettera Risc V med IP-kärnor av industriell kvalitet och där planerar Fraunhofer en trace-kärna i form av öppen IP. En demonstrator integrerad i en Ethernetprocessor med stöd för realtidskommunikation, TSN, och styrd av

Arm ritar din serverprocessor

■ EDA

Arm lanserar verktyg och mallar som låter dig bygga parallellprocessorer för datacenter och nätinfrastruktur, baserat på 64-bitaren Neoverse N2.

Det är i princip bara att kryssa för hur många kärnor du vill ha och vilka bandbredder och protokoll du behöver så sätter Arms verktyg ihop en design åt dig. Allt konfigurerat och validerat.

Det finns även utrymme för dig själv att innovera och stoppa in exempelvis acceleratorblock (för AI, kanske) minne eller gränssnitt av egen design eller från tredjepart. De kan adderas i chiplets. Allt levererat i form av RTL.

Du sparar 80 konstruktörsår på att utgå från Arms konfiguratorer jämfört med att sätta samman egen eller annans IP från

noll – enligt Arm. En tidig kund sägs har kunna boota en Linuxprocessor med drygt hundra N2 efter 13 månader.

BERÄKNINGSMUSKLERNA hämtas från Arms Armv9-cpu-arkitektur Neoverse. Du kan konfigurera inte mindre än 64 stycken Neoverse N2 på ett chip. Bygger du en processor av chiplets kan du trycka in inte mindre än

SVENSKA ELEKTROOCH DATAINGENJÖRERS

RIKSFÖRENING

Emsa5 är under utveckling. I ett program kallat Octopus i ett projekt kallat ImaB-Edge utvecklar Fraunhofer en Risc Vbaserad smart beräkningskraftig brygga för sensornät som övervakar byggnadsinfrastrukturer för säkerhet och energieffektivitet, med hjälp av AI.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

energihantering, runtime och säkerhet.

Systemlösningen kallas för ett CSS ”compute subsystem”. Tillämningen är exempelvis datacenter eller 5G. Den presenterades på konferensen Hot Chips i USA och är färdig att tas i bruk.

Det här är den första CSS av flera som Arm planerar att lansera.

256 N2-kärnor som snurrar i 3,6 GHz i TSMC 5 nm.

Lösningen kan använda PCI Express av generation 5 och DDR5.

I MJUKVARUSTÖDET ingår systemkonfigurering, layout, verifiering, validering, tredjeparts IP, integration för TSMC:s 5nm-process – och en komplett referenskonstruktion med

Branschen blir lite orolig när den ser Arm sätta samman kompletta systemlösningar, men inget tyder ännu på att Arm tänker börja konkurrera med sina kunder och tillverka egna processorer.

Elektroniktidningen rekommenderar sajten The Next Platform för dig som vill gräva djupare i CSS-arkitekturen och dess marknad.

JAN TÅNGRING jan@etn.se

Inte medlem? SER är intresseföreningen för yrkessamma. Vi är kontaktskapare mellan medlemmar och intressanta företag. SER arrangerar studiebesök, föredrag och seminarier med aktuellt fokus. I medlemskapet ingår även medlemstidningen Eloch Datateknik, Elektroniktidningen och Nordisk Energi.

En funktionssäker processor baserad på flera Emsa 5-cpuer.

Svensk Elektronik

– tillsammans för branschens bästa

Nya möjligheter för en hållbar framtid!

Den 11 september stod Svensk Elektronik och RISE värdpar för ett heldagsevent för en hållbar digital utveckling och en grönare elektronikbransch. Temat i sig utgör en av vår tids största utmaningar, och det var glädjande att kunna räkna ett 60-tal vetgiriga och engagerade deltagare från olika företag i vår industri. Det vittnar om en stor medvetenhet om vikten av en grön omställning för att komma till rätta med de klimat- och miljöproblem som hotar vår planet, och inte minst att just elektronikindustrin utgör den sektor som kommer att möjliggöra denna resa till ett fossilfritt samhälle.

Under dagen fick vi alla ta del av kunskap om banbrytande forskning och erfarenheter från föregångare i branschen. Tillsammans fick vi möjlighet att utforska innovativa lösningar för ett hållbart företagande och stärka förutsättningarna för att ta nya kliv i den gröna omställningen, och därmed se nya möjligheter för en hållbar framtid!

Vi ser dagligen effekterna av ett förändrat klimat, och en ekologi i dissonans. Vetenskapen är otvetydigt tydlig i sina slutsatser – det är människans eufori över fossilers förmåga till energiomvandling som är orsaken till dessa förändringens vindar. Det är inte en fråga om ”om” vi faktiskt befinner oss i en klimatkris utan snarare hur snabbt vi kan möta krisen med långsiktigt hållbara energialternativ.

Det är sannerligen en grannlaga utmaning, med just elektronikindustrin som den gröna omställningens möjliggörare, en uppgift som dock skulle ha ännu större förutsättningar om även vissa företrädare inom politiken ville omfamna kunskap och forskning på området snarare än att iförda foliehatt förlita sig på vad tomtar och troll kan ha att säga i ämnet.

Förhoppningen är att vi nu, snart 30 år efter att Norges första kvinnliga statsminister, Gro Harlem Brundtland, myntade begreppet ”hållbar utveckling”, äntligen har viljan att rädda vår planet undan kokpunkten – inte bara för våra barnbarn, utan faktiskt också för oss själva.

Insikten om att hållbar utveckling vilar på ekonomi, miljö/ekologi och socialt samhällsansvar, som alla samverkar i en slags symbios, är ett första nödvändigt steg i rätt riktning. Den här dagen gav oss alla inspiration, tankar, idéer och hopp. ”Cirkulära affärsmodeller” representerar bara en av alla möjligheter som leder till nya förhållningssätt för lönsamma affärer med respekt för jordens ändliga resurser.

Med förhoppningar om en vacker höst!

KALENDARIUM

12 oktober

Stora elektronikdagen med Summit, Stockholm

29 november

Höstmöte Svensk Elektronik

10–11 april

Elektronikmässan i Stockholm 2024

Ta chansen att locka morgondagens kompetens!

I samarbete med Framtidsvalet arbetar vi för att säkerställa branschens långsiktiga kompetensbehov. Därför hoppas vi att just du vill träffa studie- och yrkesvägledare från hela landet för att berätta mer om karriärmöjligheterna inom elektronikindustrin.

Är du intresserad av att medverka som föreläsare på våra fysiska seminarier?

Scanna koden och fyll i ansökan!

Stefan Jakab, generalsekreterare

svenskelektronik.se/ kalendarium www.svenskelektronik.se kansliet@svenskelektronik.se

Bli medlem!

Sverige behöver en stark och internationellt konkurrenskraftig elektronikindustri. Därför behöver vi arbeta tillsammans.

Följ QR-koden till medlemsansökan eller besök vår hemsida.

Unleash the evolution THE NE X T SOLUTION THAT CAN HANDLE ANY TASK

Imagine the power of capturing signals from not just 2 or 4, but up to 8 channels simultaneously! The future of testing and measurement is about to unfold. Stay tuned for exclusive updates and be among the first to experience this game-changing innovation!