Skriv ut

Idiotsäker och intelligent laddare

Inget går sönder och det blir inga gnistor om du ansluter laddaren på fel sätt. Du kan lämna den inkopplad hur länge som helst utan att batteriet eller fordonets elektronik tar skada. Snarare är det tvärtom, svenska Cteks intelligenta laddare motionerar blybatteriet så att det håller längre.
Du har säkert sett de små limporna lite här och var. De finns hos bilförsäljare, verkstäder och båttillbehörsaffärer. Kanske har du en hemma. Sedan starten för sjutton år sedan har Ctek sålt 6,2 miljoner laddare till blysyrabatterier, den typ av batteri som sitter i de flesta fordon.

Med benäget stöd från ägaren, investmentbolaget Altor, ska omsättningen lyfta från 320 miljoner kronor till det dubbla inom några år.

För att klara det vill företaget anställa ytterligare 13 personer i Vikmanshyttan i sydöstra Dalarna där det idag finns runt 50 anställda. Globalt sysselsätter företaget cirka 130 personer.

– Vi har inte bemanning att göra allt vi vill, säger Per Eriksson som är ansvarig för kvalitetsarbetet, en viktig del för ett företag som säljer laddare till så vitt skilda kunder som lyxbilstillverkare och båtägare.

Att de förra gillar laddaren beror på att de kör sina bilar så korta sträckor och så sällan att batteriet riskerar att ladda ur mellan gångerna. Då är det smidigt att kunna lämna bilen i garaget med laddaren inkopplad. En hel del av lyxbilstillverkarna säljer också Cteks laddare under eget varumärke. Eller levererar bilarna med inbyggd laddare som standard.

Den senaste lanseringen är en laddare för litiumjonbatterier. Batteritypen är än så länge för dyr för vanliga bilar. Den används enbart i extrema sportbilar som exempelvis McLaren där man inte skyr några kostnader för att hålla nere vikten.

Trots att lyxbilar är ett viktigt segment går det stora flertalet av laddarna till vanliga konsumenter. På senare tid har företaget också tagit fram lite större modeller för bilverkstäder på 1,2 kW (50 A och 24 V).

Det finns också en serie likströmsladdare som används i bussar som ska klara miljökraven i Euro 6. Bussarna har två batterier, ett för att starta motorn och ett för alla förbrukare. Generatorn laddar förbrukningsbatteriet medan startbatteriet laddas av en Ctekladdare som tar energin från just förbrukningsbatteriet.

Laddaren kan också användas till solpaneler, men än så länge har företaget inte gjort någon större satsning på området.

– Det finns så många varianter på hur man kan koppla in laddaren att vi inte har hunnit med det.

Om man öppnar några laddare inser man att det stora antalet modeller baseras på ett betydligt färre antal plattformar. Idag är dessutom alla utom de två äldsta modellerna styrda av en mikroprocessor. Även mjukvara kommer i några standardversioner.

– Vi gör dock en hel del kundanpassningar men då handlar det oftast om att de som vill gå åt det enklare hållet med mer automatik, säger Peter Nordlöf som arbetar med utveckling av elektroniken.

Eller så kan det handla om att kablarna ska var längre än normalt och då måste mjukvaran kompensera för det lite högre spänningsfallet som uppstår.

Inte heller är skillnaden mellan 12- och 24-volsmodellerna särskilt stor. Det handlar i första hand om transformatorn på primärsidan.

Och det som skiljer en 110 V-modell från en på 230 är spänningsdubblingen på ingången. Kretskortet är detsamma.

De mindre laddarna har en kostnadseffektiv switchad omvandlare av typen flyback medan en av de större laddarna på 500 W har dubbla omvandlare för att inte skicka ut skräp på elnätet. Den första omvandlaren är av typen flyback och ser till att hålla formfaktorn på spänningen plus att den tar ned spänningen till 60 V. Därefter sitter en buck-omvandlare på 20 A eller 40 A beroende på modell.

– Mycket av arbetet här är en jakt på kostnader. Det gäller val av kretslösningar och komponenter, säger Peter Nordlöf.

Förutom att priset är en viktig faktor vid valet av komponenter måste själva konstruktionen vara robust för att hålla antalet returer på ett minimum. De interna kraven på kvalitet är därför högre än vad som är föreskrivet i olika standarder. Det gäller exempelvis EMC-egenskaper som tålighet mot ledningsbundna störningar (surge och burst) men också påstrålade radiosignaler.

Företaget har egna testlabb för allt från vattentålighet till EMI. Delar av testlabbet är dessutom ackrediterat, det gäller bland annat för laddning och urladdning av batteriet.

– Det lönar sig ekonomiskt att ha dem i huset, säger Per Eriksson.

Även om Ctek har egna labb så anlitar man tredjepartslabb när det är dags för det sluttest som ligger till grund för CE-försäkran.

När det gäller temperaturområdet klarar laddarna ett betydligt större område än vad som är föreskrivet.

– Specifikationen säger 50 grader med vi testar upp till 90 graders omgivningstemperatur.

I de större laddarna på 300 Watt sitter det en fläkt som kyler elektroniken men skulle den stanna eller om du råkar lägga jackan över den är det ingen katastrof.

– Kraven säger att det inte får bli farligt, vi säger att de dessutom inte ska gå sönder.

Förutom att testa så mycket som möjligt innan en ny modell sätts i produktion ger reklamationerna värdefull återkoppling till utvecklingsavdelningen.

– Vi tar tillbaka så mycket som det någonsin går från hela världen av reklamationerna. Vi undersöker dem och de förs in i en databas. Sen har vi bra verktyg för att ta ut statistik över de vanligaste felen och så håller vi koll på dem innan det blir för många fel, säger Per Eriksson.

De första exemplaren av en ny modell löds ihop på utvecklingsavdelningen medan förserierna överlåts till svenska kontraktstillverkare. Så fort det är dags för större serier flyttas produktionen till någon av de kinesiska fabriker som Ctek använder.

– Det kan skilja en faktor tio i kostnad på att tillverka induktiva komponenter själv mot att köpa dem färdiga.

De flesta lindade komponenterna är egendesignade, bara några små filterinduktorer är katalogprodukter. Dessutom är det förhållandevis mycket manuellt arbeta för att få ned de färdiga laddarna i förpackningarna så löneskillnaden väger upp avståndet.

I Kina finns också ett kontor med tekniker som hjälper till när det uppstår problem i produktionen men de sköter också kvalitetsuppföljning och gör viss mekanikutveckling. Dessutom finns ett litet kontor i Hong Kong med några elektronikingenjörer.

– Den främsta anledningen är att det är nära till fabrikerna när de behöver support.

Minst en gång i veckan görs stickprovskontroller i produktionen som måste vara godkända innan produkterna får lämna fabriken. Kontrollerna inkluderar kompletta laddcykler mot ett verkligt batteri.    

Startade som konsultuppdrag
1992 behövde den svenska batteritillverkaren Optima en laddare till sitt kraftfulla och spirallindade blybatteri. Uppdraget gick till konsultbolaget Creator i Vikmanshyttan. När Optima såldes till USA några år senare försvann också intresset för laddaren. Creator såg dock potentialen i den innovativa produkten som byggde på switchteknik vilket gjorde laddarna kompakta.
För att kommersialisera laddaren bildades Ctek 1997.
– Det som öppnade marknaden för oss var de små kraftfulla laddarna på 3,6A och 7A som i princip gick att stoppa i fickan, säger Per Eriksson.
Efter en blygsam start är företaget idag en storspelare med Norden och Tyskland som huvudmarknader även om produkterna går att hitta på många håll i världen.



Laddning i åtta steg
Laddaren mäter spänning och ström till batteriet liksom temperaturen. Värdena används för att styra laddningen enligt en modell där delar av förloppet är patenterat.
Temperaturen används dels för att stänga av laddningen om det blir för varmt, en hög temperatur indikerar att något är del. Vissa modeller har extern temperatursensor som placeras på batteriet medan andra har intern sensor.    

Och temperaturen är egentligen bara intressant mot slutet av laddförloppet, för att vara säker på att spänningen ligger på rätt nivå för optimal laddning.
Laddaren analyserar också tillståndet hos batteriet men det handlar inte om ett traditionellt belastningsprov utan med hjälp av en patenterad teknik.
Efter avslutad laddning går laddaren över i så kallad float mode. Spänningen sänks till 13,6 V vilket är precis under gasningsnivån. Därmed blir det inte någon vätskeförlust samtidigt som batteriet hålls fulladdat.

Efter tio dagar övergår laddaren till en pulsmod då den enbart mäter spänningen. När den sjunkit till 12,9 V start laddningen på nytt. Därmed kan man ha laddaren inkopplad under lång tid för att alltid ha ett fulladdat batteri samtidigt som batteriet inte ta stryk av laddningen.
– Vet du varför vi valde tio dagar? Om du är ute med båten på helgen och sedan hoppar över nästa helg har du ändå ett fulladdat batteri helgen därpå. Vi tyckte det var en bra kompromiss.