ES2951667T3 - Módulo transmisor y receptor de energía - Google Patents

Módulo transmisor y receptor de energía Download PDF

Info

Publication number
ES2951667T3
ES2951667T3 ES17793579T ES17793579T ES2951667T3 ES 2951667 T3 ES2951667 T3 ES 2951667T3 ES 17793579 T ES17793579 T ES 17793579T ES 17793579 T ES17793579 T ES 17793579T ES 2951667 T3 ES2951667 T3 ES 2951667T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
circuits
power
energy
circuit
agv
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES17793579T
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Besard
Clercq John De
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
In2power Nv
Original Assignee
In2power Nv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by In2power Nv filed Critical In2power Nv
Application granted granted Critical
Publication of ES2951667T3 publication Critical patent/ES2951667T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04—Cutting off the power supply under fault conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/122—Circuits or methods for driving the primary coil, e.g. supplying electric power to the coil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B60L53/126—Methods for pairing a vehicle and a charging station, e.g. establishing a one-to-one relation between a wireless power transmitter and a wireless power receiver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/65—Monitoring or controlling charging stations involving identification of vehicles or their battery types
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/40—Working vehicles
    • B60L2200/44—Industrial trucks or floor conveyors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/60—Electric or hybrid propulsion means for production processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Burglar Alarm Systems (AREA)

Abstract

La presente invención se refiere a un método para la transferencia inalámbrica de energía desde una estación de carga a un elemento de almacenamiento de energía de un AGV, o en un AGV. Además, proporciona una estación de carga, así como un sistema inalámbrico de recepción de energía para recibir energía desde una estación de carga y proporcionar dicha energía recibida a un elemento de almacenamiento de energía de un AGV, o en un AGV, y además un sistema para transferencia inalámbrica de energía. incorporando una o más estaciones de carga y una pluralidad de dichos sistemas receptores de energía inalámbricos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Módulo transmisor y receptor de energía
Campo técnico
La invención pertenece al campo técnico de estaciones de carga inalámbrica para baterías de vehículos para entornos industriales, vehículos industriales tales como AGV (vehículos guiados automatizados). La invención proporciona específicamente un sistema modular mejorado para la transferencia de potencia inalámbrica para estos vehículos industriales, maximizando la eficiencia de transferencia de energía y reduciendo el tiempo de carga necesario mediante un proceso de carga flexible.
Antecedentes
Debido al fuerte aumento en el uso de vehículos eléctricos industriales (y/o vehículos híbridos), por ejemplo AGV, ha aumentado la necesidad de un sistema y método de carga que puede cargar rápidamente una batería o elemento de almacenamiento de energía (tal como supercondensadores y/o ultracondensadores) de dichos vehículos con más flexibilidad de la que proporcionan los sistemas actuales. Normalmente, estos sistemas están limitados de varias maneras. Las generaciones más antiguas de transferencia de energía, por ejemplo, requerían una conexión mecánica entre la estación de carga y el vehículo de recepción. Sin embargo, esto provoca una degradación rápida de los puntos de contacto, tanto debido a daño mecánico (de los contactos y otros), así como contaminación de los puntos de contacto (por ejemplo, debido al entorno) que conducen a la necesidad de reparaciones frecuentes y reemplazo de componentes. Además, estos contactos mecánicos pueden ser peligrosos para los seres humanos. La carga sin contacto también hace posible la carga en fábricas alimentarias, fábricas farmacéuticas y médicas como ejemplo. Esto ha llevado al aumento de las tecnologías de carga sin contacto. Muchos sistemas están actualmente en el mercado para la transferencia de energía inalámbrica, la mayoría por inducción electromagnética entre una bobina en el extremo de transmisión y una bobina en el extremo de recepción. Sin embargo, el solicitante observó que los sistemas proporcionados actualmente todavía no pueden proporcionar un método de carga inalámbrica flexible y rápida, mientras se mantienen ciertas precauciones de seguridad tales como bajas tensiones y/o corrientes en la estación de carga.
En el documento US 2011/0285349 se da a conocer un sistema de carga que se centra en una alineación óptima de la estación de carga inalámbrica y el sistema de recepción de energía del vehículo. Como esto solo puede optimizar una transferencia de potencia, tiene poco o ningún efecto sobre el aumento real de la capacidad de transferencia de potencia según se desea.
Otros sistemas propuestos en la técnica anterior simplemente aumentarían la tensión y la corriente en el lado de transmisión para aumentar la cantidad de energía que se transfiere. Sin embargo, esto puede crear condiciones de trabajo inseguras debido al peligro de accidentes al tratar con tales corrientes y tensiones, y son extremadamente exigentes sobre los sistemas que manejan las mismas, requiriendo tanto un sistema más costoso en ambos extremos (lado de transmisor y lado de receptor), y un tiempo de inactividad (y coste) de reemplazo y reparación mucho más frecuente. Como tal, estos sistemas deben descartarse ya que son una solución de fuerza bruta e ineficiente al problema. Un ejemplo de un sistema de este tipo puede encontrarse, por ejemplo, en el documento US 2013/0188397. Sistemas de carga sin contacto adicionales para cargar una batería de vehículo de motor se dan a conocer, por ejemplo, en los documentos US2015/0274023 y US2016/0075239.
Sigue existiendo la necesidad en la técnica de un sistema de carga inalámbrica mejorado y un método adjunto que permite la carga rápida de vehículos con configuraciones de sistema de recepción de energía variable.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere a un equipo de carga que comprende un módulo transmisor de energía y un módulo receptor de energía. Realizaciones de la presente invención se describen adicionalmente a continuación.
La presente invención proporciona un método como se define en la reivindicación 1.
Características adicionales del método de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes.
Descripción de las figuras
La figura 1 ilustra un equipo de carga que comprende un módulo transmisor de energía (100) (TX) y un módulo receptor de energía (101) (RX) según una realización de la invención.
La figura 2 ilustra un sistema de carga inalámbrica de AGV que comprende un módulo TX (200) que se denomina módulo cargador y un módulo RX (201) que se coloca en el AGV según un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada.
La figura 3 ilustra la parte trasera y la parte delantera de un módulo receptor RX de AGV (300) según un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada.
La figura 4 ilustra la parte trasera y la parte delantera de un módulo transmisor (400) según un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada.
La figura 5 ilustra un sistema que comprende una bobina primaria (TX) y una bobina secundaria (RX) según un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada.
La figura 7 ilustra un módulo RX según una realización de la invención.
La figura 8 ilustra un módulo transmisor TX según un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada.
La figura 9 ilustra una antena de campo cercano según un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada.
La figura 10 ilustra un circuito receptor de campo cercano (NF) según un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada.
Las figuras 6, 11 y 12 ilustran ejemplos ilustrativos adicionales que no forman parte de la invención reivindicada. La figura 13 muestra una configuración esquemática de una realización de una estación de transferencia de energía inalámbrica con dos circuitos de transmisión de energía (teniendo cada uno una bobina) alineados con dos circuitos de recepción de energía (teniendo cada uno una bobina) y conectados eléctricamente para cargar un elemento de almacenamiento de energía.
La figura 14 muestra una representación esquemática de un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada de (parte de) un circuito de transmisión de energía inalámbrica.
La figura 15 muestra una representación esquemática de una realización de (parte de) un circuito de recepción de energía inalámbrica.
La figura 16 muestra una representación esquemática de una realización de un sistema de recepción de energía inalámbrica (con dos circuitos de recepción de energía), sistema el cual puede conectarse eléctricamente a un elemento de almacenamiento de energía.
La figura 17 muestra una representación esquemática de una realización alternativa de un sistema de recepción de energía inalámbrica (con dos circuitos de recepción de energía), sistema el cual puede conectarse eléctricamente a un elemento de almacenamiento de energía.
La figura 18 muestra una representación esquemática de una realización en la que un AGV comprende al menos dos circuitos de recepción de energía, cada uno con un controlador y la estación de transferencia de energía comprende al menos dos circuitos de transmisión de energía, cada uno con un controlador.
Descripción detallada de la invención
Figura 1:
El equipo de carga comprende un módulo transmisor de energía (100) (TX) y un módulo receptor de energía (101) (RX).
El módulo TX (100) está conectado a la red o a una tensión de enlace de CC.
El módulo RX (101) está conectado a una batería. Opcionalmente a través de un convertidor electrónico.
La caja RX (101) tiene un transmisor de campo cercano (NF) (902) (110) que envía una identificación desde el módulo receptor de AGV (101) al módulo transmisor de cargador (100) a través de un receptor de NF (1000) (109). Esta identificación podría ser un número de serie, una dirección de comunicación inalámbrica, .... Esta información se comunica desde (110) hasta (109).
La recepción del campo cercano magnético (109) muestra que un AGV está presente en el módulo de carga y opcionalmente indica que el AGV está alineado con el cargador.
Opcional: En caso de que el NF tenga también una comunicación de canal de respaldo, la comunicación de datos puede ser de 2 maneras.
Después de recibir suficiente información del AGV, el módulo inalámbrico (107) y (108) intentan realizar la conexión. Después de realizar la conexión, se establece un enlace de comunicación entre el módulo de AGV y su módulo de carga. En ese caso, ya no se necesita el NF y puede iniciarse la transferencia de potencia.
Figura 2:
El sistema de carga inalámbrica de AGV está construido a partir de un módulo TX (200) que se denomina módulo cargador y un módulo RX (201) que se coloca en el AGV. El módulo TX primario (200) contiene en este caso la electrónica de carga inalámbrica.
En el caso presentado en esta figura, la bobina TX está integrada en el módulo TX de potencia inalámbrico (200), pero también podría ser una parte suelta, que podría, por ejemplo, montarse por separado en la estación de carga o en el suelo.
En el caso presentado en esta figura, la bobina RX está integrada en el módulo RX de potencia inalámbrico (201), pero también podría ser una parte suelta, que podría, por ejemplo, montarse por separado en el AGV.
Figura 3:
El módulo receptor RX de AGV (300) consiste en una cubierta delantera (310) que es de plástico para permitir que el campo magnético pase a través de la misma. Una cubierta trasera de protección (305) cierra los alojamientos de electrónica y proporciona protección electromagnética. El módulo RX de AGV (300) contiene la electrónica de receptor RX. Tiene aberturas (309) para la entrada de aire y aberturas (307) para la salida de aire. El módulo tiene una conexión para la salida de tensión negativa y un conector (301) para la salida de tensión positiva. El conector (301) permite que buses de comunicación (por ejemplo, CAN) se conecten al AGV y se conecten a módulos paralelos. El conector (302) proporciona entradas y salidas de usuario.
La pestaña (306) permite que la parte RX (300) se integre en un AGV.
Figura 4:
El módulo de transmisión (400) está compuesto por la electrónica de carga inalámbrica y la bobina TX primaria. El módulo tiene conectores de potencia de entrada (402) que pueden alimentarse a una tensión de CA o tensión de CC trifásica (3PH).
El módulo tiene un conector de entrada (404) que proporciona una conexión para un bus de comunicación a la estación de carga o al controlador de instalación industrial o a otros módulos (400).
La bobina de transmisión está cubierta por una cubierta delantera de plástico (411).
El módulo TX tiene aberturas de entrada de aire (401) y salidas de aire (406) para fines de enfriamiento.
Figura 5:
Representa la construcción de la bobina primaria (TX) y la bobina secundaria (RX). Se denomina a esto la construcción de acoplador (500).
La construcción de acoplador comprende una placa de protección (504) que contiene ferrita (502), aislante de plástico y cable (figura 12) (1200).
La bobina TX y la bobina RX pueden tener diferente construcción de ferrita, construcción de protección, construcción de plástico y diferente número de devanados y diferente cable.
Cuatro áreas (506) de ferrita en el acoplador TX garantizan que el campo magnético llegue a las cuatro áreas de ferrita en el acoplador RX para evitar el campo de fuga al máximo.
Cuatro áreas (506) de ferrita en el acoplador RX garantizan que el campo magnético llegue a las cuatro áreas de ferrita en el acoplador TX para evitar el campo de fuga al máximo.
En el medio, múltiples ferritas (507) proporcionan una puerta de enlace para el flujo magnético desde la bobina TX hasta la bobina RX y desde RX hasta TX.
El soporte de bobina de metal (504) contiene ferritas (503) que proporcionan una trayectoria de flujo para el campo magnético debajo de la bobina. Encima de la ferrita (503), (506) y (507), una pieza de plástico proporciona aislamiento entre el soporte (504), ferrita (503, 506 y 507) y el cable (1201).
Esta pieza de plástico tiene las siguientes funciones:
1. Aislamiento entre cableado/electrónica y alojamiento. Suponemos que el alojamiento del TX está conectado a la tierra (PE) y que el alojamiento del módulo RX está conectado a la BATERÍA (102) GND o 0V o suspendido o a la carcasa (chasis) del a Gv . El plástico se encarga de la distancia de fuga y el espacio libre según el requisito de los estándares aplicables.
2. El plástico también tiene la función como formador de bobina para contener los devanados.
3. El plástico puede estar hecho de múltiples partes (4 en este caso) para tener un molde más pequeño. La superposición opcional puede encargarse de la fuga y el espacio libre.
4. El plástico puede tener áreas de ruptura para permitir que el cable escape a la electrónica que está montada en la parte trasera.
5. El plástico puede proporcionar aislamiento en las aberturas que permiten que el cable vaya hacia la parte trasera.
6. El plástico puede soportar la cubierta delantera (310) y (411).
7. El plástico puede estar hecho de un material que puede resistir a temperaturas más altas.
La ferrita en los lados (506) tiene una altura similar a la pestaña (504) de modo que el metal se protege de la mayor parte del campo magnético. Si la ferrita no estuviera allí o fuera más baja que la pestaña, las pérdidas de corrientes parásitas en la pestaña serían altas. Por lo tanto, se ha encontrado que se requiere al menos la misma altura de ferrita. Figura 7:
El módulo RX (201) contiene la bobina RX (701) y la electrónica RX (702) (703), (704), (705) y (706) y opcionalmente (711) (712) o (709) y (710).
El módulo RX también contiene un controlador.
Figura 8:
El módulo transmisor TX (200) (400) contiene electrónica para accionar la bobina TX primaria (804) que se soporta en el soporte de acoplador primario (500). Esta electrónica recibe una (808) y una -(809) del conector de entrada (402) o de un rectificador de red interno. (808) y (809) forman un enlace de CC que soporta dos medios puentes (805) y (806) que forman juntos un inversor de puente completo. El punto de medio puente (802) está conectado a una impedancia Z hacia el primer extremo de bobina TX (804). El otro punto de medio puente (803) está conectado a una impedancia Z hacia el segundo extremo de bobina TX (804).
El puente completo (805) -(806) se conmutará como se muestra en la figura 6, donde (25) muestra la tensión sobre (802) y (26) muestra la tensión sobre (803). Cada período (30), (31), ... representa la frecuencia de conmutación. Manteniendo el patrón de conmutación y en (25) y (26), la bobina percibe la tensión diferencial (27). Al usar el patrón de conmutación (25) y (26), las pérdidas de conmutación pueden igualarse en ambas medios puentes (802) y (803). Figura 9:
En la posición (501) se instala una antena de campo cercano. En la parte RX, la bobina de NF actuará como transmisor. En la parte TX, la bobina de NF actuará como receptor.
La bobina de NF transmisora (901) se accionará por un circuito electrónico (902) con una frecuencia y una modulación de encendido/apagado o se accionará con frecuencias y modulación FSK. El circuito modulador puede conectarse al circuito controlador (902) a través de la señal (900).
En el caso de que la bobina necesite una tensión más alta (1102) que la disponible, el circuito (902) puede accionarse por un circuito (1100) que actúa como un convertidor elevador que eleva una tensión disponible a una tensión adecuada.
Puede ponerse a disposición una señal de apagado (1101) para apagar el transmisor de NF (902).
Figura 10:
Contiene un circuito receptor de NF. La bobina de NF (1001) que se coloca en la posición (505) recibe la señal de campo magnético de NF desde la bobina transmisora (901) y filtra esta bobina con un filtro de paso de banda. Un comparador OP1 detecta la señal y demodula la señal para dar la señal (9002).
La comunicación de campo cercano y la configuración de bobina tienen las siguientes funciones:
- Detectar la alineación de (200) y (201) para que pueda tomarse una decisión de que es posible la transmisión de potencia inalámbrica.
- Detectar la distancia entre (200) y (201) para que pueda tomarse una decisión de que es posible y segura la transmisión de potencia inalámbrica.
- Enviar datos de identificación desde el AGV al Cargador. En caso de que se proporcione un canal de respaldo: la información puede enviarse en la dirección del Cargador al AGV.
El concepto es la forma en la que el AGV llega a la estación de carga, envía la información de identificación que incluye su dirección inalámbrica. A continuación, el cargador se comunica adicionalmente con el AGV.
Esta comunicación inalámbrica incluye:
- Intercambio adicional de información sobre el tipo de módulo receptor de AGV y módulo transmisor de cargador.
- Intercambio de condiciones de fallo en la electrónica en AGV y Cargador.
- Información de bucle de control: el módulo RX de AGV envía la información de corriente de salida y el punto de ajuste de la información de corriente de salida al módulo TX de Cargador. El módulo TX de cargador accionará entonces el puente completo (800) de tal manera que la corriente de salida de módulo de AGV se acerque a la corriente establecida de salida de módulo de AGV.
La presente invención se refiere a un método y sistemas para la transferencia de potencia inalámbrica a vehículos eléctricos, preferiblemente AGV.
A menos que se defina de otro modo, todos los términos usados en la divulgación de la invención, incluyendo términos técnicos y científicos, tienen el significado que entiende comúnmente un experto en la técnica a la que pertenece esta invención. Por medio de guía adicional, se incluyen definiciones de términos para apreciar mejor la enseñanza de la presente invención.
Como se usa en el presente documento, los siguientes términos tienen los siguientes significados:
“Un”, “una”, y “el/la” como se usan en el presente documento se refieren a referentes tanto singulares como plurales a menos que el contexto lo indique claramente de otro modo. A modo de ejemplo, “un compartimento” se refiere a uno o más de un compartimento.
“Comprender”, “que comprende” y “comprende” y “compuesto por” como se usan en el presente documento son sinónimos de “incluir”, “que incluye”, “incluye” o “contener”, “que contiene”, “contiene” y son términos inclusivos o abiertos que especifican la presencia de lo que sigue, por ejemplo, componentes y no excluyen o impiden la presencia de componentes adicionales, componentes, características, elementos, miembros, etapas no citados conocidos en la técnica o dados a conocer en la misma.
El término “elemento de almacenamiento de energía” se refiere generalmente a cualquier elemento o componente capaz de almacenamiento de energía recargable, comprendiendo de ese modo baterías. Además, no se reduce necesariamente a una única batería o elemento de almacenamiento de energía, sino que también podría describir un paquete de baterías que combina varias baterías separadas en una unidad que permite instalar dicho paquete de baterías más fácilmente, en lugar de instalar las baterías por separado. Además, un paquete de baterías de este tipo puede estar dotado de características adicionales, por ejemplo, permitir la transferencia de datos (de una o ambas maneras) entre el paquete de baterías y otros sistemas, preferiblemente el sistema de transferencia de potencia de la invención.
El término “estación de transferencia de energía inalámbrica” o “estación de carga” se refiere a un sistema diseñado para cargar de manera inductiva un elemento de almacenamiento de energía (o varios) de un AGV. Esto puede lograrse mediante un denominado poste de carga, donde los circuitos de transmisión de energía separados se apilan en un plano vertical, o una rejilla o suelo de carga, donde los circuitos de transmisión de energía se proporcionan en un plano horizontal.
El término “circuito de transmisión de energía” se refiere a un circuito diseñado para generar un campo magnético para la transferencia de potencia con un elemento de acoplamiento, preferiblemente con una bobina.
El término “circuito de recepción de energía” se refiere a un circuito diseñado para acoplarse de manera inductiva a un circuito de transmisión de energía, y para generar una corriente inducida a partir de campos magnéticos recogidos por un elemento de acoplamiento, preferiblemente una bobina.
El término “AGV” puede referirse a AGV típicos tales como carretillas elevadoras, pero también a sistemas compuestos, en donde el sistema compuesto se construye a partir de un número de AGV y/o módulos esclavos de AGV funcionales, posiblemente separables (robots colaborativos, herramientas, maquinaria, robots industriales, sistemas diseñados para un número de funciones específicas). Las partes del sistema compuesto pueden además estar equipadas con una batería o baterías personales. Para una definición adicional, se hace referencia a la solicitud de patente europea con número de solicitud EP16187684.2.
La enumeración de intervalos numéricos por puntos de extremo incluye todos los números y fracciones incluidos dentro de ese intervalo, así como los puntos de extremo citados.
Además, debe indicarse que en lo que sigue, los circuitos de transmisión/recepción de energía y los controladores de transmisión/recepción se describen como elementos separados. Aunque esto es cierto, en realidad, estos últimos se integrarán normalmente en los primeros. Como tal, es posible que los controladores de transmisión/recepción estén comprendidos en los circuitos de transmisión/recepción de energía, aunque este no es necesariamente el caso.
En un primer aspecto, la invención proporciona un método para la transferencia de energía inalámbrica desde una estación de transferencia de energía inalámbrica a un vehículo guiado automatizado (AGV), mediante el cual dicha estación de transferencia de energía inalámbrica comprende dos o más circuitos de transmisión de energía, comprendiendo cada uno preferiblemente una bobina y un condensador resonante, y mediante el cual dicho AGV comprende al menos un elemento de almacenamiento de energía, preferiblemente una batería, y dos o más circuitos de recepción de energía, comprendiendo cada uno preferiblemente una bobina y un condensador resonante, configurados para recibir energía de manera inalámbrica desde uno de dichos circuitos de transmisión de energía y configurados para cargar dicho al menos un elemento de almacenamiento de energía con dicha energía recibida de manera inalámbrica, que comprende las siguientes etapas:
a. alinear dos o más de dichos circuitos de recepción de energía con un número igual de dichos circuitos de transmisión de energía para el acoplamiento inductivo, mediante lo cual dicha alineación se verifica mediante comunicación de campo cercano (NF), y opcionalmente mediante una segunda comunicación inalámbrica, entre el AGV y la estación de transferencia de energía inalámbrica, opcionalmente, transmitiendo las coordenadas de la estación de transferencia de energía inalámbrica al AGV y, más preferiblemente, determinando además por el AGV una orientación del AGV con respecto a la estación de transferencia de energía inalámbrica;
b. acoplar de manera inductiva dichos circuitos de transmisión de energía alineados con dichos circuitos de recepción de energía, en donde al menos dos de dichos circuitos de transmisión de energía están acoplados de manera inductiva con al menos dos de dichos circuitos de recepción de energía en una relación uno a uno;
c. transferir energía desde dichos circuitos de transmisión de energía acoplados de manera inductiva a dichos circuitos de recepción de energía acoplados de manera inductiva induciendo una corriente en dichos circuitos de recepción de energía;
d. cargar dicho al menos un elemento de almacenamiento de energía con la energía transferida, en donde la corriente inducida de cada uno de dichos circuitos de recepción de energía se proporciona en paralelo entre sí a dicho al menos un elemento de almacenamiento de energía.
El método propuesto soluciona varias de las desventajas de la técnica anterior. Una de ellas es la incapacidad de proporcionar energía eficientemente a altas velocidades (especialmente al proporcionar altas corrientes al elemento de almacenamiento de energía) para cargar completamente un elemento de almacenamiento de energía rápidamente. Actualmente, esto solo puede lograrse utilizando corrientes exorbitantemente altas en la estación de carga y, por lo tanto, transfiriendo grandes cantidades de energía. Sin embargo, mediante el uso de tales altos niveles de corriente, no solo se crea una situación peligrosa (tanto para operarios humanos como para los propios vehículos, ya que un accidente puede dañar fácilmente la circuitería sutiles o podría iniciar un incendio en caso de cortocircuito. Además, las altas corrientes normalmente conducen a altas pérdidas (debido al efecto Joule, entre otros) y requieren circuitería y componentes más especializados tanto en el extremo de transmisión (estación de carga) como en el extremo de recepción del vehículo para hacer frente a las altas corrientes y tensiones. El solicitante logra la transferencia de energía a altas velocidades paralelizando varios módulos de transferencia de energía en ambos lados. Esto permite que los circuitos de transmisión de energía de la estación de transferencia de energía inalámbrica funcionen a corrientes y tensiones relativamente bajas, pero en combinación, aún transfiriendo una cantidad sustancialmente alta de energía en un tiempo limitado. Por consiguiente, esto permitirá que la transferencia de energía ocurra en condiciones mucho más seguras con pérdidas de energía sustancialmente más bajas Además la circuitería usada puede ser mucho más barata ya que muy pocos elementos tendrán que ser capaces de encargarse de altas corrientes, no solo ahorrando costes en la compra inicial sino también en mantenimiento y reemplazos, ya que los elementos que tratan con altas corrientes normalmente se romperán más a menudo, y cuando esto ocurre, es probable que se produzcan situaciones peligrosas. Además de esto, los circuitos de transferencia de energía separados pueden colocarse y sincronizarse de manera operativa para formar un dipolo o multipolo, dando como resultado un campo magnético reducido en los alrededores. Debe indicarse que el número de circuitos de recepción de energía puede ser 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20 o más. Lo mismo se aplica para el número de circuitos de transmisión de energía, sin embargo, estos números no es necesario que sean iguales. Los circuitos de recepción de energía están adaptados preferiblemente además para rectificar las corrientes inducidas antes de proporcionarlas al elemento de almacenamiento de energía, y pueden comprender un filtro y/o un rectificador.
Cada uno de los circuitos de transmisión que participa activamente en una transferencia de potencia, está acoplado de manera inductiva con un circuito de recepción e induce una corriente en dicho circuito de recepción, de nuevo, siendo la corriente secundaria relativamente baja y, por lo tanto, no requiere componentes especializados ni causa pérdidas indeseables. Las corrientes de cada uno de los circuitos de recepción en uso se proporcionan entonces en paralelo entre sí, al elemento de almacenamiento de energía. Esta es preferiblemente la única parte del circuito donde se produce realmente una corriente alta. Al limitar la corriente alta a esta sección y, por lo tanto, la necesidad de componentes de mayor calidad, los costes también siguen siendo limitados.
Además, el método propuesto proporciona otras ventajas, tal como una forma flexible de transferir energía dependiendo de la configuración de los circuitos de recepción del AGV. La estación de transferencia de energía inalámbrica puede acoplar una cantidad deseada de circuitos de transmisión dependiendo del número de circuitos de recepción (y/o la configuración física de los mismos) para proporcionar una transferencia de energía óptima. Esta coincidencia en los circuitos de transmisión y recepción puede lograrse de varias maneras, por ejemplo, por reconocimiento (IR u otros) por los circuitos separados de modo que su contraparte esté lo suficientemente bien alineada para el acoplamiento, o puede ser mediante una transmisión de información relativa al número y/o configuración física (por ejemplo, apilamiento vertical, apilamiento horizontal, ...) de los circuitos de recepción al otro lado (lado de la estación de carga), permitiendo de ese modo que se usen los circuitos de transmisión correctos para la transferencia de potencia. Por supuesto, es posible cualquier otra forma lógica de alinear correctamente un número correcto de circuitos tanto en el lado de transmisión como de recepción y debe considerarse como parte del alcance de la solicitud. El uso de varios acoplamientos inductivos separados entre los circuitos de transmisión y recepción también permite que el método supere posibles defectos mecánicos o electrónicos, ya que los otros 'módulos' pueden tomar el control y aún cargar los elementos de almacenamiento de energía, aunque quizás con una eficiencia reducida, mientras que esto requeriría reparaciones inmediatas en los sistemas de la técnica anterior.
En un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada, los circuitos de transmisión de energía se controlan cada uno por separado mediante un controlador de transmisión (y, por lo tanto, están dotados de uno por separado). Cada uno de estos controladores de transmisión está configurado para poder controlar la etapa c del método, transferir energía desde el circuito de transmisión de energía al circuito de recepción de energía. Esto permite que la estación de carga supere el posible mal funcionamiento o problemas en caso de que solo se use un controlador de transmisión central que dirija todos los circuitos de transmisión separados. Además, permite un control más complejo y la provisión de un régimen de funcionamiento individual más eficiente de los propios circuitos de transmisión para optimizar la transferencia de energía lograda.
En un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada, cada uno de los circuitos de recepción de energía se controla por separado mediante un controlador de recepción (y, por lo tanto, está dotado por separado de un controlador de recepción). Esto permitirá que los circuitos de recepción de energía separados puedan llevar a cabo una transferencia de energía inalámbrica, en caso de que uno de dichos circuitos o un único controlador de recepción (que controla todo el circuito de recepción) funcione mal, o no sea capaz de alinearse correctamente con un circuito de transmisión de energía, o si surgen otros problemas. Controlando o accionando por separado los controladores de recepción de energía por su propio controlador de recepción, se advierte esta situación problemática, y, además, cada circuito de recepción de energía puede optimizarse individualmente ya que el controlador de recepción puede calibrar el régimen de funcionamiento de cada circuito de recepción de energía por separado.
En un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada, los circuitos de transmisión de energía se accionan por dos medios puentes.
En un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada, cada uno de los circuitos de transmisión de energía de la estación de transferencia de energía inalámbrica comprende un controlador de transmisión asociado separado, mediante lo cual se designa un circuito de recepción de energía maestro entre uno de los circuitos de recepción de energía para dirigir (accionar) los controladores de transmisión y un circuito de transmisión de energía maestro.
En un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada, la estación de transferencia de energía inalámbrica y el AGV están adaptados para la comunicación inalámbrica, preferiblemente a través de comunicación de campo cercano (NF) y opcionalmente a través de un segundo bus de comunicación inalámbrica comprendiendo además dicho método las siguientes etapas:
a. establecer una conexión de datos a través de NF entre la estación de transferencia de energía inalámbrica y el AGV;
b. intercambiar información de AGV desde el AGV hasta la estación de transferencia de energía inalámbrica, que comprende al menos el número de circuitos de recepción de energía (en el AGV, o destinados a usarse en el AGV para la transferencia de potencia);
c. acoplar de manera inductiva un número de circuitos de transferencia de energía con dichos circuitos de recepción de energía, en donde dicho número de circuitos de transferencia de energía están acoplados de manera inductiva con los circuitos de recepción de energía en una relación uno a uno;
d. transferir energía desde dichos circuitos de transmisión de energía acoplados de manera inductiva a dichos circuitos de recepción de energía acoplados de manera inductiva induciendo una corriente en dichos circuitos de recepción de energía;
mediante lo cual un número de circuitos de transmisión de energía están acoplados de manera inductiva para transferir energía a los circuitos de recepción de energía acoplados de manera inductiva, determinándose dicho número basándose en la información de AGV, mediante lo cual preferiblemente la información de AGV comprende una configuración de los circuitos de recepción y mediante lo cual los circuitos de transmisión de energía que van a acoplarse de manera inductiva para la transferencia de energía a los circuitos de recepción de energía se designan en vista de dicha configuración de los circuitos de recepción.
Una realización preferida se ilustra en la figura 18. En este caso:
- Cada módulo RX (también denominado circuito de recepción de energía) (100) en el AGV (106) tiene un circuito (101) que genera un campo cercano magnético (NF) (102).
- Cada módulo TX (también denominado circuito de transmisión de energía) (103) en la estación de carga (105) tiene un circuito receptor de campo cercano magnético (104).
- Cada módulo RX (100) en el AGV (106) tiene un circuito de comunicación inalámbrica (107), por ejemplo, Bluetooth.
- Cada módulo TX (103) en la estación de carga (105) tiene un circuito de comunicación inalámbrica (107), por ejemplo, Bluetooth.
Tras la llegada de un AGV a la estación de carga, el AGV envía un mínimo de señal de NF (101) a la estación de carga (105). Esta señal puede contener opcionalmente información de datos con el identificador del AGV, con la dirección del dispositivo de comunicación inalámbrica o un número de serie según los ejemplos.
Cuando la estación de carga ha recibido tal información, su circuito de comunicación inalámbrica (104) hará enlace de comunicación con el circuito de comunicación inalámbrica (104) del AGV.
Cada 'par de módulos alineados RX y TX' intenta realizar la conexión, enviando primero la información de NF desde AGV a la estación de Cargador y, por consiguiente, realizando una conexión inalámbrica.
En caso de que dos o más módulos emparejados tengan una conexión adecuada a través del procedimiento anterior, los circuitos RX pueden intercambiar la información comunicada a través de su bus de interconexión, por ejemplo, un bus CAN. De esta manera, un sistema con dos o más módulos emparejados puede continuar funcionando solo con un enlace inalámbrico.
El enlace inalámbrico también puede ser una puerta de enlace para recibir información desde la interfaz de cliente de AGV (por ejemplo, CAN) hacia la interfaz de cliente de las estaciones de cargador. Esto proporciona una funcionalidad gratuita (adicional) disponible para el cliente.
Cada módulo emparejado intercambia energía independientemente desde el circuito cargador al circuito receptor de AGV. Este intercambio de energía se controla por un controlador (109, 109b) en cada uno de los circuitos de transmisión de estación de cargador y circuitos de recepción de AGV.
Es posible que un cliente elija manualmente un circuito maestro (que recibe y/o que transmite) en el lado de AGV y/o en el lado de estación de carga que controla la transferencia de energía entre la estación de carga y el a Gv . Alternativamente, estos se eligen automáticamente. Normalmente, el AGV comunicará un punto de ajuste de tensión y/o un punto de ajuste de corriente deseados (o punto de ajuste de potencia) a la estación de carga. Esta instrucción se divide entonces por el circuito de transmisión maestro a través de uno o más de los circuitos de transmisión de energía según la salida de potencia y/o corriente máxima por circuito de transmisión. Por ejemplo, si un AGV con 3 circuitos de recepción requiere una fuente de alimentación de 250 W desde una estación de carga con 5 circuitos de transmisión, se designó un circuito de transmisión maestro, que luego divide la fuente de alimentación requerida que se proporcionará a través de 3 circuitos de transmisión de la estación de carga (de manera uniforme o no, dependiendo de características específicas de los circuitos, posiblemente ya que los circuitos están configurados para diferentes salidas de potencia/corriente para adaptarse mejor a variaciones en los requisitos de potencia/corriente de AGV para la carga), que se acoplan con 3 de los circuitos de recepción del AGV. Esto se logra en la práctica mediante el circuito de transmisión maestro que controla la corriente y la tensión de funcionamiento para cada uno de los circuitos de transmisión que se usan en la transferencia de energía.
Cada (dos o más) par(es) de módulos alineados (circuito de transmisión de lado de estación de carga circuito de recepción de lado de AGV) funcionarán individualmente basándose en su propio punto de ajuste de corriente, que se establece preferiblemente por un circuito maestro en uno o ambos lados de la transferencia de potencia.
Como se ha mencionado, uno de los circuitos en la estación de carga se hace funcionar preferiblemente como un circuito maestro y uno de los circuitos en el AGV puede hacerse funcionar como circuito maestro. El circuito maestro en la estación de carga tiene la responsabilidad de dividir, por ejemplo, el punto de ajuste de corriente para la operación de carga entre los diferentes módulos emparejados.
En caso de que durante el proceso de carga o fuera del proceso de carga, un circuito de transmisión de estación de carga falle, otro circuito de transmisión asume automáticamente la función de maestro para que la carga pueda continuar a una corriente posiblemente más baja.
En caso de que no se use un punto de ajuste de corriente de salida, pero se use un perfil de corriente de carga de batería, el maestro puede hacerse cargo de organizar los otros módulos esclavos.
En el lado de estación de carga, un circuito de transmisión maestro y/o en el lado de receptor de AGV, se designa un circuito de recepción maestro. Esto es posible ya que los controladores de transmisión de energía, que dirigen los circuitos de transmisión que están enlazados por una o más interfaces de comunicación. Alternativa o adicionalmente, lo mismo se aplica a los circuitos de recepción de energía y a los controladores de recepción.
El solicitante ha indicado que el uso de comunicación de campo cercano es ideal para el propósito de comunicación entre la estación de carga y el AGV. Otros tipos de comunicación normalmente se basan en conexiones ópticas, pero las conexiones ópticas pueden interrumpirse o bloquearse fácilmente. Por ejemplo, son muy sensibles a la suciedad o el polvo que podrían bloquear las puertas de enlace ópticas y, por lo tanto, deshabilitar la conexión. Dado que el polvo y la suciedad son muy relevantes en condiciones industriales, tal como en almacenes, fábricas y otros, este es un problema muy real. Sin embargo, el NF no necesita una línea visual directa para comunicarse, y puede usarse incluso cuando la estación de carga está operativa (y están presentes campos electromagnéticos fuertes que podrían interrumpir otras técnicas de comunicación convencionales), y además permite el intercambio de información bidireccional. Por supuesto, son posibles alternativas tales como WiFi u otras. La información que va a intercambiarse puede comprender además un estado de carga del elemento de almacenamiento de energía, un punto de ajuste de corriente de salida deseado (y/o requerido) (y/o potencia y/o tensión) y otros. La comunicación puede o no continuar durante la carga, por ejemplo, para indicar cuándo no se logra la corriente deseada (requerida) en el lado de recepción, mediante lo cual pueden hacerse ajustes en el lado de la estación de carga (por ejemplo, más o menos corriente, tensiones más altas, ajuste en la alineación de AGV con respecto a la estación de carga, ajustes de carga, ...). Debido a la naturaleza bidireccional del intercambio de información, la estación de carga también puede (repetida o periódicamente) suministrar al AGV instrucciones para mejorar la alineación (por ejemplo, cambiando la distancia y/u orientación de AGV con respecto a la estación de carga) para optimizar el acoplamiento.
Normalmente, una multitud o flota de vehículos eléctricos o AGV están presentes en la mayoría de las situaciones (por ejemplo, suelo de trabajo de fábrica), y debe controlarse cuidadosamente para optimizar la carga (por ejemplo, a través de la carga preventiva de algunos vehículos para evitar el conflicto de demasiados vehículos que necesitan carga en un punto en el tiempo). Estos pueden controlarse desde un punto central, que asigna tareas a los vehículos separados y puede obtener posiciones y orientaciones exactas de los vehículos (por ejemplo, con direcciones digitales individuales). Esto podría permitir que el punto central también dirija la carga y, específicamente, la alineación correcta del vehículo, garantizando de ese modo la alineación correcta de (una parte de) los circuitos de recepción de energía con respecto a (una parte de) los circuitos de transmisión de energía. Mediante lo cual, se supone implícitamente que los circuitos de transferencia y recepción de energía tienen cada uno algún tipo de elemento de acoplamiento, por ejemplo, una bobina, que se usa para (alinear y) acoplar de manera inductiva entre sí, y a través de la cual se transfiere energía de acoplamiento. Cuando se sugiere que los circuitos de recepción y/o transferencia de energía pueden desplazarse, esto puede significar, por supuesto, que el elemento de acoplamiento se desplaza ya que debe alinearse para el acoplamiento, mientras que el resto del circuito puede permanecer sustancialmente en el mismo lugar. Lo más preferiblemente, los circuitos de transferencia de energía (o partes de los mismos) se desplazan, ya que esto reducirá la necesidad de permitir tales desplazamientos en el lado de AGV y solo requiere esta opción en la estación de carga. Si bien esto puede controlarse desde el punto central, el solicitante observa que esto puede aumentarse mediante una comunicación adicional entre la estación de carga y el vehículo o AGV por ejemplo a través de NF o un sensor que puede detectar alineación suficiente (que a su vez puede proporcionarse de vuelta al punto central para ajustar la posición y/u orientación del AGV).
Según la invención, el AGV comprende al menos un rectificador y al menos una carga de descarga, mediante lo cual cada uno de los circuitos de recepción de energía individuales comprende al menos un rectificador y al menos una carga de descarga, y el método comprende además las siguientes etapas:
a. capturar y rectificar las corrientes inducidas de los circuitos de transmisión de energía con dicho al menos un rectificador, y proporcionar las corrientes rectificadas al elemento de almacenamiento de energía;
b. limitar una tensión de salida en los circuitos de recepción de energía por la al menos una carga de descarga en caso de desconexión del elemento de almacenamiento de energía y/o en caso de detección de una sobretensión en los circuitos de recepción de energía.
Mediante el empleo de la topología mencionada anteriormente para manipular la corriente inducida, se garantiza que se proporciona una corriente deseable al elemento de almacenamiento de energía en condiciones seguras, mientras que solo se usan componentes de corriente relativamente baja que son menos costosos y normalmente físicamente más robustos (lo que puede ser conveniente en entornos industriales). Según la invención, se proporciona un filtro para ajustar aún más la corriente rectificada antes de proporcionarla al elemento de almacenamiento de energía.
En un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada, los circuitos de transferencia de energía están configurados para emplear conmutación dura en ciertos puntos de funcionamiento. Los circuitos pueden comprender componentes de potencia de carburo de silicio y/o componentes de potencia de nitruro de galio u otros para reducir las pérdidas cuando se funciona bajo un patrón de conmutación dura. Alternativamente, los circuitos de transferencia de energía pueden configurarse para poder funcionar tanto bajo conmutación dura como bajo conmutación suave.
Según la invención, los circuitos de recepción de energía generan una tensión de salida que se coloca sobre el elemento de almacenamiento de energía, mediante lo cual dicha tensión de salida es sustancialmente igual a la tensión normal del elemento de almacenamiento de energía más la caída de tensión sobre posibles circuiterías y cableados en los que posiblemente se incorpora el elemento de almacenamiento de energía. La tensión de salida en el caso de una denominada descarga de carga (que puede causar problemas tales como picos de tensión y daños a componentes) se limita proporcionando circuitería de descarga (por ejemplo, un resistor, varistor, diodos t Vs , u otros) a los circuitos de recepción de energía (pueden proporcionarse por separado o para varios de dichos circuitos de recepción de energía). Dicha circuitería de descarga está diseñada para reducir o limitar un pico de tensión en caso de una desconexión repentina (del elemento de almacenamiento de energía). Cuando se activa la circuitería de descarga (que va a entenderse como que la tensión de salida se coloca sustancialmente sobre la circuitería de descarga (tal como cuando el elemento de almacenamiento de energía se desconecta), se realiza una comunicación a la estación de carga (o a los circuitos de transferencia de energía) para detener la transferencia de potencia. Preferiblemente, la circuitería de descarga está configurada para soportar la tensión de salida durante un corto tiempo (y para poder disipar la potencia del circuito o circuitos de recepción de energía), corto tiempo que es el tiempo entre la detección de la descarga de carga hasta que se detiene la transferencia de potencia. Alternativamente, puede haber varias circuiterías de descarga presentes (por ejemplo, una para cada circuito de recepción de energía), y un número de descargas se activa (por ejemplo, secuencialmente) por consiguiente según lo requiera la transferencia de potencia. Esto puede lograrse usando inicialmente una única circuitería de descarga. Si no es capaz de disipar toda la potencia generada por los circuitos de recepción de energía, la tensión de salida aumentará y puede usarse una segunda circuitería de descarga, duplicar las posibilidades de disipación de potencia, y así sucesivamente.
En un segundo aspecto, la invención proporciona una estación de transferencia de energía inalámbrica para la transferencia de energía inalámbrica desde la estación de transferencia de energía inalámbrica a vehículos guiados automatizados (AGV), mediante lo que dichos AGV comprenden uno o más elementos de almacenamiento de energía y dos o más circuitos de recepción de energía, que comprenden preferiblemente una bobina y un condensador resonante, configurados para recibir energía a través de transferencia de energía inalámbrica y configurados para cargar dicho elemento de almacenamiento de energía con dicha energía recibida, mediante lo que la estación de transferencia de energía inalámbrica comprende:
a. dos o más circuitos de transmisión de energía, que comprenden una bobina y un condensador resonante, estando configurados dichos circuitos de transmisión de energía para acoplarse de manera inductiva con uno de los circuitos de recepción de energía del AGV en una relación uno a uno, y transmitir energía a dicho circuito de recepción de energía acoplado de manera inductiva a través de transferencia de energía inalámbrica, mediante lo que dichos circuitos de transmisión de energía se configuran en una configuración física entre sí para que coincidan con una configuración física de los circuitos de recepción de energía del AGV; y
b. dos o más controladores de transmisión, cada uno asociado a uno de los circuitos de transmisión, configurados para determinar al menos el número de circuitos de recepción de energía comprendidos en el AGV, y cada uno adaptado para controlar el circuito de transmisión de energía asociado;
mediante lo que los controladores de transmisión asociados están configurados para accionar individualmente (por separado) el uno o más circuitos de transmisión de energía asociados que están acoplados de manera inductiva, para generar corrientes a través del circuito de transmisión de energía, corrientes que están adaptadas para inducir un campo electromagnético que varía en el tiempo que genera las corrientes inducidas en los circuitos de recepción de energía.
Debe considerarse que los controladores de transmisión normalmente estarán integrados en o sobre el circuito de transmisión de energía al que están asociados (entre otros, para accionarlos de manera más eficiente), de modo que un controlador de transmisión está dotado de cada circuito de transmisión de energía. Además, solo se permitirá que los circuitos de transmisión de energía con un controlador de transmisión en funcionamiento se acoplen de manera inductiva a un circuito de recepción de energía. Una provisión similar se aplica preferiblemente a los circuitos de recepción de energía y a los controladores de recepción.
Preferiblemente, los circuitos de transmisión de energía son modulares y pueden retirarse de o añadirse más a la estación de transferencia de energía inalámbrica para cumplir los requisitos de corriente de salida. Se supone que los circuitos de transmisión de energía pueden colocarse de tal manera que se alineen con configuraciones estándar de los circuitos de recepción de energía en el AGV (por ejemplo, distancias entre los circuitos de recepción de energía separados). Alternativamente, la estación de transferencia de energía inalámbrica puede desplazar (parte de) los circuitos de transmisión de energía (automáticamente) para alinearse mejor con (parte de) los circuitos de recepción de energía. De nuevo, las afirmaciones anteriores se aplican con respecto a la estructura específica de los circuitos y que normalmente una cierta parte en cada lado necesitará alinearse entre sí.
Además, muchas de las modificaciones propuestas cuando se discute el método también han discutido cambios estructurales, y como tal, dichos cambios y modificaciones pueden implementarse en la estación de transferencia de energía inalámbrica incluso si no se discute explícitamente en lo siguiente.
La estación de carga propuesta (o estación de transferencia de energía inalámbrica) está ajustado de manera ideal para ejecutar el método de transferencia de energía inalámbrica discutido en este documento. Debido a la incorporación de varios circuitos de transferencia de energía 'paralelizados' (que normalmente comprenden una bobina para el acoplamiento inductivo con una bobina del circuito de recepción de energía del vehículo eléctrico). Como se ha mencionado, de esta manera, puede inducirse una corriente alta a través del elemento de almacenamiento de energía del vehículo eléctrico o AGV para lograr una carga muy rápida, mientras que solo se genera una corriente alta de este tipo en el elemento de almacenamiento de energía, ahorrando de ese modo costes y espacio (ya que los componentes para conducir altas corrientes normalmente requieren más protecciones y similares).
Normalmente, la estación de carga comprenderá una pluralidad (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20 o más) de circuitos de transmisión de energía. Preferiblemente, la estación de carga puede diseñarse para permitir la carga de varios AGV a la vez, por ejemplo, teniendo una pluralidad de circuitos de transmisión de energía en un lado delantero de la estación de carga, así como en otro lado (lado trasero, por ejemplo) de la estación de carga (y opcionalmente en más lados), siendo dichos conjuntos de circuitos de transmisión de energía capaces de controlarse independientemente entre sí, permitiendo de ese modo la carga de dos (o más) AGV a la vez. Al proporcionar una pluralidad de circuitos de transmisión de energía, la estación de carga puede adaptarse para acoplarse con una amplia variedad de AGV que pueden tener configuraciones particulares de circuitos de recepción de energía (número así como configuración física). Como se mencionó anteriormente, los circuitos de transmisión de energía (o partes de los mismos, especialmente los elementos de acoplamiento, preferiblemente una bobina) pueden desplazarse con respecto a la estación de carga para alinearse mejor con el circuito de recepción de energía (o parte del mismo, los elementos de acoplamiento y de nuevo preferiblemente una bobina), y lograr de ese modo una transferencia de potencia más eficiente.
En un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada, los controladores de transmisión están adaptados para, basándose en la retroalimentación que pueden recibir del AGV que está cargándose, ajustar la potencia proporcionada a circuitos de transmisión de energía separados con el fin de ajustar mejor las corrientes y tensiones que se inducen en los circuitos de recepción de energía entre sí, creando de ese modo una corriente de carga más estable para el elemento de almacenamiento de energía. Como se ha mencionado, la retroalimentación entre la estación de carga y el AGV puede ocurrir a través de NF, pero, por supuesto, existen otras opciones tales como WiFi, y/o posiblemente a través de un punto de control central.
En un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada, los circuitos de transferencia de energía están dotados de energía a través de un fuente de alimentación eléctrica trifásica, o alternativamente a través de una fuente de alimentación eléctrica bifásica, o pueden alimentarse adicionalmente alternativamente a través de una fuente de alimentación eléctrica de DC, preferiblemente a través de un conector enchufable.
En un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada, al menos uno, preferiblemente cada uno de los controladores de transmisión está configurado para accionar los circuitos de transmisión de energía a través de dos medios puentes por controlador de transmisión
En un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada, los controladores de transmisión están configurados para accionar los circuitos de transmisión de energía acoplados de manera inductiva a diferentes frecuencias. Al hacer funcionar los circuitos de transmisión de energía en diferentes frecuencias, esto permite un funcionamiento completamente independiente de los circuitos de transmisión de energía entre sí, y evitaría que el mal funcionamiento de uno de los circuitos de transmisión de energía afecte a los demás. Además, las diferentes frecuencias proporcionarán una tensión de salida total más igualada proporcionada por los circuitos de transmisión de energía.
En un ejemplo ilustrativo que no forma parte de la invención reivindicada, la estación de transferencia de energía inalámbrica está configurada para la comunicación inalámbrica desde (y/o hasta) un AGV a través de un enlace de comunicaciones, preferiblemente a través de comunicación de campo cercano (NF) y opcionalmente una segunda comunicación inalámbrica, y la adquisición de información de AGV que comprende el número de circuitos de recepción de energía operativos en el AGV, y mediante lo que los controladores de transmisión están configurados para determinar, basándose en la información de AGV, cuáles de los circuitos de transmisión de energía se usan en una transferencia de energía inalámbrica al AGV. Como se ha mencionado, el NF es un método de comunicación ideal para la aplicación de esta tecnología en entornos industriales, donde la suciedad y el polvo pueden dificultar otras comunicaciones. El uso de información de AGV, particularmente el número de circuitos de recepción de energía (operativos) del AGV, permite que la estación de carga (controlador de transmisión) controle los circuitos de transmisión de energía para acoplar preferiblemente un circuito de transmisión de energía a cada circuito de recepción de energía disponible (operativo) (lo que se reduce a proporcionar energía al circuito de transmisión de energía para la transferencia de energía inductiva al circuito de recepción de energía). En un tercer aspecto, la invención proporciona un sistema de recepción de energía inalámbrica para cargar al menos una batería, de un AGV, mediante lo que dicho sistema de carga de energía inalámbrica está comprendido en el AGV y conectado eléctricamente a dicha al menos una batería, comprendiendo el sistema de recepción de energía inalámbrica:
a. dos o más circuitos de recepción de energía, que comprenden una bobina y un condensador resonante, cada acoplamiento de manera inductiva configurado con un circuito de transmisión de energía, que comprende una bobina y un condensador resonante, de una estación de transferencia de energía inalámbrica en una relación uno a uno, y configurados para recibir energía a través de la transferencia de energía inalámbrica desde dicho circuito de transmisión de energía acoplado de manera inductiva mediante lo cual se induce una corriente en el circuito de recepción de energía, y configurados además para cargar dicha batería proporcionando la corriente inducida de cada uno de dicho circuito de recepción de energía en paralelo a dicha al menos una batería;
b. y preferiblemente dos o más controladores de recepción, cada uno asociado a uno de los circuitos de recepción de energía, cada uno configurado para controlar los circuitos de recepción de energía.
El sistema descrito anteriormente puede proporcionarse a uno o más AGV, de una flota, por ejemplo, que entonces puede cargarse en una estación de transferencia de energía inalámbrica como se describe en este documento, y/o según el método discutido en el documento. Las ventajas de la estación de carga mencionada anteriormente y el método de transferencia de energía inalámbrica son, por lo tanto, aplicables claramente al sistema de recepción de energía inalámbrica también. Como se ha mencionado, proporcionando controladores de recepción separados, cada uno asignado a uno de los circuitos de recepción de energía, se evita el posible mal funcionamiento de un único controlador, o en caso de enlace imposible, o si surgen otros problemas.
En la realización preferida, el sistema de recepción de energía inalámbrica comprende medios para comunicarse con una estación de transferencia de energía inalámbrica. Dichos medios están configurados para conectar una unidad controladora (por ejemplo, una ECU o un sistema de gestión de batería (BMS) del AGV) del AGV a dicha estación de transferencia de energía inalámbrica. Esto permite la comunicación de información relevante para la transferencia de energía, por ejemplo, el número de circuitos de recepción de energía (operativos) comprendidos en el sistema de recepción de energía inalámbrica, la configuración física de los mismos, otros parámetros, por ejemplo, la corriente de salida deseada, la tensión de salida deseada. Además, la retroalimentación puede enviarse durante la transferencia de energía, por ejemplo, indicaciones de si se logra o no una corriente de salida deseada (y posiblemente la diferencia entre la corriente de salida real y deseada), o una tensión de salida deseada (de nuevo, posiblemente con la diferencia entre la tensión de salida real y deseada), que la estación de transferencia de energía inalámbrica puede usar para ajustar sus parámetros operativos (que varían con respecto a la frecuencia, patrones de conmutación, tensiones, corrientes, distancia y/u orientación del AGV con respecto a la estación de carga y otros).
En la realización preferida, los circuitos de recepción de energía comprenden un rectificador y uno o más filtros y circuitos de descarga.
Las corrientes rectificadas se proporcionan entonces al elemento de almacenamiento de energía para cargar este. No hay conversión CC-CC adicional, permitiendo de ese modo un tamaño limitado de los circuitos de recepción de energía, y, por lo tanto, del sistema. Se proporcionan un rectificador y un filtro y un circuito de descarga para cada circuito de recepción de energía, ya que de esta manera no es necesario que estos sean capaces de soportar altas corrientes (y son individualmente más baratos), y solo en una circuitería limitada conectada al elemento de almacenamiento de energía, es necesario conducir una corriente alta, que puede protegerse compacta y eficientemente por seguridad.
La invención se describe adicionalmente mediante los siguientes ejemplos no limitantes que ilustran adicionalmente la invención, y no están destinados a limitar, ni deben interpretarse como que limiten el alcance de la invención.
La presente invención se describirá ahora con más detalle, haciendo referencia a ejemplos que no son limitantes.
Ejemplos
Ejemplo 1:
En la figura 13, se muestra una representación esquemática de una estación de transferencia de energía inalámbrica (1), que comprende dos circuitos de transmisión de energía (5a, 5b), cada uno de los cuales, a su vez, comprende un elemento de acoplamiento, una bobina (60) en este caso. Además, se muestra un sistema de recepción de energía inalámbrica (2), que comprende dos circuitos de recepción de energía (6a, 6b), que a su vez comprenden un elemento de acoplamiento, una bobina (49) en este caso, también, y se conecta eléctricamente a un elemento de almacenamiento de energía (7). Debe indicarse que el número de circuitos mostrados (en cada lado) en el ejemplo es puramente aleatorio, y pueden estar presentes posibles circuitos adicionales en cualquier lado (de transmisión y/o de recepción), pero estos no participan en la transferencia de potencia en cuestión. Las razones para la no participación pueden ser diversas, variando desde defectos, mala alineación, limitación deliberada de la corriente inducida para cargar el elemento de almacenamiento de energía (7), un exceso en circuitos en un lado (ya que normalmente hay un acoplamiento uno a uno), .... Los circuitos de transmisión de energía (5a, 5b) pueden comprender cada uno un controlador de transmisión (que pueden comunicarse entre sí por cable y/o de manera inalámbrica (12), y es visible como elemento 109a en la figura 18), siendo capaces dichos controladores de transmisión de adaptar la potencia proporcionada por una fuente de alimentación y determinar la corriente y la tensión proporcionadas a la bobina (60). Alternativamente, puede proporcionarse una única unidad de control entre la fuente de alimentación y los circuitos de transmisión de energía (5a, 5b), y puede controlar por separado dichos circuitos de transmisión de energía (5a, 5b). Como puede verse en la figura 13, las bobinas (60) de los circuitos de transmisión de energía (5a, 5b) están alineadas con las bobinas (49) de los circuitos de recepción de energía (6a, 6b) para el acoplamiento inductivo y la transferencia de potencia inalámbrica. El proceso preciso de la transferencia de potencia inductiva entre las bobinas (primarias) (60) y las bobinas (secundarias) (49) no se discutirá en profundidad en este documento, ya que esto es simplemente el principio bajo el cual funciona un transformador y debe considerarse como conocido por cualquier experto en la técnica. Como se conoce, una corriente de CA a través de las bobinas (60) de los circuitos de transmisión de energía (5a, 5b) inducirá corrientes inducidas a través de las bobinas (49) de los circuitos de recepción de energía (6a, 6b) (al menos de las que están alineadas con un circuito de transmisión de energía que está operativo). Estas corrientes inducidas se proporcionarán entonces al elemento de almacenamiento de energía (7) en paralelo entre sí, mediante lo que se cumple la tensión de salida normal del elemento de almacenamiento de energía (7). Como se mencionó anteriormente, esto puede garantizarse adaptando algunos parámetros en el lado de transmisión (1) y/o en el lado de recepción (2). Al paralelizar las múltiples corrientes inducidas de los circuitos de recepción de energía (5a, 5b), puede proporcionarse una alta corriente al elemento de almacenamiento de energía, pero dicha alta corriente está limitada solo a esta sección, que además puede protegerse eficazmente por razones de seguridad.
Como se mencionó anteriormente, la estación de carga (1) y el sistema de recepción de energía inalámbrica (2) pueden adaptarse para comunicarse entre sí a través de un bus de comunicación (10, 11). Preferiblemente, esta comunicación se efectúa a través de comunicación de campo cercano (NF), y opcionalmente a través de una segunda comunicación inalámbrica.
La figura 14 muestra una realización esquemática de parte de un circuito de transmisión de energía donde se proporciona una impedancia (Z) en cada terminal de la bobina (60), y donde dos medios puentes (15, 16) dirigen además la tensión y la corriente a través de la bobina (60).
Las figuras 15, 16 y 17 muestran realizaciones esquemáticas de (una parte sustancial de) uno o más circuitos de recepción de energía individuales.
La figura 18 muestra una representación más detallada de una estación de transferencia de energía inalámbrica y un sistema de recepción de energía.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Método para la transferencia de energía inalámbrica desde una estación de transferencia de energía inalámbrica a un vehículo guiado automatizado, AGV,
mediante el que dicha estación de transferencia de energía inalámbrica comprende dos o más circuitos de transmisión de energía y mediante el cual dicho AGV comprende al menos una batería, y dos o más circuitos de recepción de energía, configurados para recibir energía de manera inalámbrica desde dichos circuitos de transmisión de energía y configurados para cargar dicha al menos una batería con dicha energía recibida de manera inalámbrica,
en el que cada circuito de recepción de energía está configurado para generar una tensión de salida que se pone en la batería;
mediante el que cada circuito de recepción de energía tiene una bobina, y un rectificador y un filtro
en el que dicho rectificador está configurado para capturar y rectificar la corriente inducida recibida por el circuito de recepción de energía desde el circuito de transmisión de energía y proporcionar la corriente rectificada a la batería, y
en el que dicho filtro está configurado para ajustar adicionalmente la corriente rectificada antes de proporcionar la misma a la batería; y
comprendiendo cada circuito de recepción de energía un circuito de protección configurado para proteger el circuito de recepción de energía en caso de desconexión de una batería previamente conectada, siendo dicho circuito de protección un circuito de descarga configurado para reducir o limitar un pico de tensión cuando la batería se desconecta, tras la activación de la circuitería de descarga, mediante la colocación de dicha tensión de salida sustancialmente sobre la circuitería de descarga, y mediante lo que tras la activación de la circuitería de carga de descarga se realiza una comunicación a los circuitos de transmisión de energía para detener la transferencia de potencia, comprendiendo el método las siguientes etapas:
a. alinear dos o más de dichos circuitos de recepción de energía con un número igual de dichos circuitos de transmisión de energía para acoplamiento inductivo, mediante lo que dicha alineación se verifica mediante comunicación de campo cercano (NF), entre el AGV y la estación de transferencia de energía inalámbrica;
b. acoplar de manera inductiva dichos circuitos de transmisión de energía alineados con dichos circuitos de recepción de energía, en el que al menos dos de dichos circuitos de transmisión de energía están acoplados de manera inductiva con al menos dos de dichos circuitos de recepción de energía en una relación uno a uno;
c. transferir energía desde dichos circuitos de transmisión de energía acoplados de manera inductiva a dichos circuitos de recepción de energía acoplados de manera inductiva induciendo una corriente en dichos circuitos de recepción de energía;
d. cargar dicha al menos una batería con la energía transferida, en el que la corriente inducida de cada uno de dichos circuitos de recepción de energía se proporciona en paralelo entre sí a dicha al menos una batería.
2. Método según la reivindicación anterior 1, mediante el que los circuitos de transmisión de energía están conectados a una red o fuente de alimentación de CC o fuente de corriente; y/o mediante el que dichos circuitos de recepción de energía están adaptados para la conexión a una batería.
3. Método según la reivindicación 1 o 2, mediante el que los circuitos de transmisión de energía se conectan en paralelo a una red o fuente de alimentación de Cc para formar un sistema de alimentación de potencia inalámbrica de potencia más alta.
4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, mediante el que los circuitos de recepción de energía se conectan en paralelo a una batería para formar un sistema receptor inalámbrico de corriente o potencia de salida más alta.
5. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 4, mediante el que los circuitos de recepción de energía y los circuitos de transmisión de energía comprenden cada uno un circuito transmisor de campo cercano montado en los mismos, circuito transmisor de campo cercano que está adaptado para enviar información al receptor de campo cercano en los circuitos de transmisión de energía.
6. Método según la reivindicación anterior 5, mediante el que dicha información comprende información de identificación sobre circuitos de recepción de energía y/o circuitos de transmisión de energía
7. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5 o 6, mediante el que dicho circuito transmisor de campo cercano comprende una bobina transmisora de campo cercano, accionándose dicha bobina por un circuito electrónico de medio puente, usando dicho circuito electrónico de medio puente la modulación por desplazamiento de frecuencia.
8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 7, mediante el que los circuitos de transmisión de energía comprenden un circuito receptor de campo cercano que comprende una bobina receptora de campo cercano.
9. Método según la reivindicación anterior 8, mediante el que dicha bobina receptora de campo cercano comprende un filtro de paso de banda y comprende electrónica de detección de modulación por desplazamiento de frecuencia.
10. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 9, mediante el que los circuitos de transmisión de energía comprenden electrónica para accionar una bobina transmisora de energía primaria.
11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 10, mediante el que los circuitos de transmisión de energía comprenden al menos 2 medios puentes que forman un inversor para accionar la bobina de circuito de transmisión de energía, preferiblemente la bobina transmisora de energía primaria.
12. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 11, mediante el que los circuitos de transmisión de energía inalámbrica comprenden al menos 2 medios puentes que consisten en un total de 4 conmutadores electrónicos que forman un inversor para accionar la bobina de circuito de transmisión de energía mientras que el inversor tiene un patrón de conmutación que iguala las pérdidas de conmutación en ambos medios puentes.
ES17793579T 2016-10-10 2017-10-10 Módulo transmisor y receptor de energía Active ES2951667T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16193173 2016-10-10
EP16193174 2016-10-10
PCT/EP2017/075869 WO2018069356A1 (en) 2016-10-10 2017-10-10 Energy transmitter and receiver module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2951667T3 true ES2951667T3 (es) 2023-10-24

Family

ID=60202007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17793579T Active ES2951667T3 (es) 2016-10-10 2017-10-10 Módulo transmisor y receptor de energía

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11479122B2 (es)
EP (1) EP3523156B1 (es)
ES (1) ES2951667T3 (es)
HU (1) HUE063206T2 (es)
WO (1) WO2018069356A1 (es)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3591824A1 (en) * 2018-07-02 2020-01-08 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Wireless power transfer
CN108847706A (zh) * 2018-09-03 2018-11-20 北京有感科技有限责任公司 一种多频率无线充电装置及其应用
US11728691B2 (en) 2020-05-26 2023-08-15 Apple Inc. Communication between devices in a wireless charging system
CN113725939B (zh) 2020-05-26 2024-09-06 苹果公司 无线充电系统中的设备之间的通信
CN114087534A (zh) * 2021-11-26 2022-02-25 国网山东省电力公司临沂供电公司 组合电器无线控制充气仪
CN116545128B (zh) * 2023-06-15 2024-10-25 河海大学 一种应用于自主航行器的水下无线能量低能耗补给装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5237492A (en) * 1992-06-23 1993-08-17 The University Of Toledo AC to DC converter system with ripple feedback circuit
US7561394B2 (en) * 2007-12-10 2009-07-14 Visteon Global Technologies, Inc. System and method for overvoltage protection
JP5238420B2 (ja) * 2008-09-11 2013-07-17 矢崎総業株式会社 車両用ワイヤレス充電システム
EP2375534A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-12 Nxp B.V. Apparatus for transferring energy to an accumulator and system for charging an electric accumulator
CN102947124B (zh) 2010-05-19 2017-02-08 高通股份有限公司 自适应无线能量传送系统
US9391461B2 (en) 2011-05-31 2016-07-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless power transmission and charging system, and power control method of wireless power transmission and charging system
KR20120135885A (ko) * 2011-06-07 2012-12-17 삼성전자주식회사 무선 전력 송수신 시스템에서의 송신기 및 수신기 간의 양방향 통신 방법 및 상기 장치들
US20160176302A1 (en) 2011-08-06 2016-06-23 Delphi Technologies, Inc. Interconnected wireless battery charging and regenerative braking systems for an electric vehicle
WO2013112609A1 (en) 2012-01-23 2013-08-01 Utah State University Switch wear leveling
FR2996372B1 (fr) 2012-10-01 2015-05-15 Renault Sa Systeme de charge sans contact d'une batterie de vehicule automobile
JP6124119B2 (ja) * 2013-03-29 2017-05-10 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 給電装置及び受電装置
EP2928038A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-07 ABB Technology AG Inductive power transfer system and method for operating an inductive power transfer system
US9597971B2 (en) 2014-09-16 2017-03-21 Qualcomm Incorporated Methods and systems for compatible operation between a wireless power transfer system and vehicle remote entry systems
US10414279B2 (en) * 2014-12-19 2019-09-17 Ford Global Technologies, Llc Inductive wireless power transfer systems
US10680457B2 (en) * 2015-07-27 2020-06-09 Witricity Corporation Systems, methods, and apparatus implementing hybrid symmetric and asymmetric control for soft switching in wireless power transfer applications

Also Published As

Publication number Publication date
EP3523156C0 (en) 2023-06-07
US20190232808A1 (en) 2019-08-01
EP3523156A1 (en) 2019-08-14
EP3523156B1 (en) 2023-06-07
HUE063206T2 (hu) 2024-01-28
US11479122B2 (en) 2022-10-25
WO2018069356A1 (en) 2018-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2951667T3 (es) Módulo transmisor y receptor de energía
KR101764496B1 (ko) 무선 전력 전송 시스템용 능동 정류기와 이를 이용하는 차량 어셈블리 및 그 작동 방법
KR102550114B1 (ko) 코일 정렬 방법 및 이를 이용하는 전기차 무선 전력 전송 장치
JP6152960B2 (ja) 非接触電力伝送装置及び非接触電力伝送方法
US9071074B2 (en) Multi-standard, alternating current or direct current compatible electric vehicle supply equipment
US9827863B2 (en) Wireless battery charging system having emergency shutdown for a traction battery of an electric vehicle
CN107696883B (zh) 电动车辆并行充电方法和设备
US20180118040A1 (en) Wireless power transfer method using field winding and vehicle assembly and electric vehicle using the same
US20160311329A1 (en) Contactless charger and battery management
JP5942837B2 (ja) 中継機、コネクタ装置、充電ケーブル及び給電システム
US20190296580A1 (en) Output device for wireless charging
KR20130007985A (ko) 무선 에너지 전송을 위해 에너지 커플링 장치를 갖는 전기 충전 시스템
US10110062B2 (en) Wireless power transmission device
EP2711236A2 (en) Fault detection system and method
KR101755122B1 (ko) Ｄｃ-ａｃ 컨버터 제어 방법과 이를 사용하는 그라운드 어셈블리 및 무선 전력 전송 방법
WO2016195145A1 (ko) 다수의 모바일 기기를 동시에 충전하는 멀티 케이스형 무선충전 시스템
CN111108016A (zh) 混合充电系统
CN111819105A (zh) 非接触式充电装置、充电系统和为机动车的蓄能器非接触式充电的方法
KR20200048376A (ko) 모듈러 멀티레벨 컨버터의 서브모듈
US10439446B2 (en) Apparatus for detecting foreign object using mobile laser in wireless power transfer system of electric vehicle
CN206401939U (zh) 一种车载无线充电系统
KR102682414B1 (ko) 무선 충전을 위한 위치 정렬 장치 및 방법
ES2786300T3 (es) Sistema para gestionar la recarga de un vehículo eléctrico o híbrido
EP3794708B1 (en) A wireless power transfer system for electric vehicles
WO2017164476A1 (ko) 무선충전용 매트릭스 코어 및 이를 이용한 무선충전시스템