Carga de energía sin contacto: Transmisión inductiva de energía IPT®: Charge 3.0 – Potente | Confiable | Eficaz

La carga de vehículos eléctricos en la industria que se realiza con cables de carga al igual que con los montacargas eléctricos durante décadas es algo común. O la batería vacía se cambia por una llena. Sin embargo, por lo general, ambas son soluciones que alcanzan muy rápidamente sus límites en la operación automatizada de vehículos guiados automáticamente (AGV), ya que no se pueden automatizar o solo se pueden automatizar a un costo muy alto. El uso de contactos de carga puede ser la solución en este caso. Son compactos, han demostrado su eficacia, son fáciles de entender, económicos de comprar y pueden integrarse en varios arreglos. Así que, en definitiva, no es una mala solución para automatizar los procesos de carga. Conductix-Wampfler, uno de los principales fabricantes mundiales de sistemas de gestión de energía y datos para equipos móviles, con su propia pretensión de ser un proveedor completo y con el objetivo de ofrecer a los clientes la elección de la solución más adecuada, ha lanzado una nueva gama de productos. El WirelessCharger 3.0 es una solución para cargar dispositivos de almacenamiento de energía que se basa en la transmisión inductiva de energía y, por lo tanto, permite la carga automatizada de baterías sin contacto.

La transferencia de potencia inductiva no es nueva. Conductix-Wampfler ha estado utilizando la tecnología con éxito durante más de 20 años y ha establecido un nuevo estándar de la industria con su solución de transmisión inductiva de energía (IPT) para la transmisión de potencia continua y sin contacto para vehículos que no tienen baterías a bordo. En privado, muchas personas utilizan una solución de transferencia inductiva a diario sin probablemente darse cuenta. Pero la carga de los cepillos de dientes eléctricos se realiza de forma inductiva. Faraday, Maxwell, más tarde Tesla y otros investigaron y crearon la base de esta tecnología hace mucho tiempo. El principio básico es muy similar al de un transformador. Sin embargo, para que el sistema fuera flexible y móvil, es decir, práctico para soluciones de vehículos, se tuvo que omitir el núcleo de hierro. Hoy hablamos de un sistema que consta de dos bloques principales con bobinas individuales: el lado primario estacionario y el lado secundario móvil. El lado primario genera una tensión alterna de mayor frecuencia a partir de la tensión de red. La corriente que fluye a través de la bobina primaria genera un campo magnético alrededor de la bobina primaria. Esto, a su vez, induce una corriente en la contrabobina a bordo del vehículo, que se convierte en una tensión continua en una unidad electrónica acoplada. Esto se puede utilizar directamente para cargar la batería. El sistema recibe la demanda de carga actual a través de una interfaz de comunicación normalmente directamente desde el sistema de gestión de baterías (BMS). La transferencia de energía se adapta a la demanda reportada lo que hace que el sistema general sea aún más eficiente.

Si el principio de solución se conoce desde hace mucho tiempo, ¿por qué esta solución solo sale al mercado hoy?

Esto se debe, entre otras cosas, a la situación de la demanda. Un montacargas en funcionamiento de un solo turno se puede cargar sin problemas durante el tiempo que no está en uso. Se toleró el proceso de enchufar y desenchufar. Hoy en día vemos un número cada vez mayor de vehículos sin conductor en la logística. Estos tienen que facilitar altos rendimientos. Tendencias como la globalización y el crecimiento constante del comercio electrónico son los principales impulsores. La disponibilidad de vehículos se está convirtiendo en un criterio crítico de eficiencia y rendimiento, y los requisitos solo pueden cumplirse en funcionamiento automatizado.

La carga inalámbrica e inductiva está predestinada a la carga automatizada. Las dimensiones y el concepto de solución permiten una implementación flexible y la posibilidad de aplicar el principio de oportunidad o cobro en proceso. Esto significa que incluso las franjas horarias cortas durante el funcionamiento pueden utilizarse para cargar mientras los vehículos están parados. Pueden ser secciones de amortiguamiento o zonas de espera antes y durante el traslado de las mercancías transportadas. Franjas horarias que básicamente ya vienen dadas por los procesos en producción o logística. No es necesario aumentar el número de vehículos porque los vehículos estén separados en un área de carga o estén en camino o de regreso a su área de operación. Idealmente, estas áreas de carga se pueden eliminar por completo lo que a su vez deja espacio disponible para otros fines. Otro "efecto secundario" positivo de la carga de oportunidad son los procesos de carga cortos pero regulares que reducen el estrés térmico de las baterías y, por lo tanto, contribuyen positivamente a su vida útil. Con los requisitos de energía planificables y la carga intermedia regular se pueden limitar las capacidades de la batería que de otro modo se requerirían y se pueden evitar los estados de carga (SOC) en el rango inferior y superior. Autonomías que ejercen presión sobre las baterías y, por lo tanto, tienen un impacto negativo en el ciclo de vida de las baterías. Ventajas que básicamente también se pueden aprovechar con contactos de carga como Enduro+ de Conductix-Wampfler. Estos también cumplen con los requisitos de alta confiabilidad.

Lo que ofrece el WirelessCharger 3.0 además de todas estas ventajas es la transmisión mecánica de energía sin desgaste, ya que esta es sin contacto. El WirelessCharger 3.0 tampoco requiere ventilador, por lo que tampoco hay desgaste mecánico y, por lo tanto, no hay mantenimiento en esta área. El mantenimiento se limita a una comprobación visual del estado y, en el caso de un grado muy alto de contaminación, a la limpieza de la superficie. No hay contactos abiertos en las bobinas o almohadillas. Están completamente encapsulados, por lo que son seguros al tacto, y son extremadamente resistentes a las influencias ambientales. La ausencia de abrasión mecánica significa que los sistemas de carga inalámbricos también se pueden utilizar en áreas que son fundamentalmente sensibles a la contaminación, como áreas de producción limpias en las industrias farmacéutica o alimentaria. Con el encapsulado de las bobinas y los altos niveles de protección de todos los componentes no es necesario implementar más precauciones de seguridad. La carga de la batería sin contacto se puede integrar en el proceso. El tamaño reducido y las opciones de instalación tanto horizontal como vertical permiten una integración muy flexible en los procesos y una gran libertad de posicionamiento en líneas de producción o prezonas de almacenamiento.

Dos argumentos se utilizan repetidamente en contra de las soluciones inductivas: el costo y la eficiencia

En principio, los costos del sistema son más altos a primera vista que los de los contactos de carga o los segmentos de carga. Sin embargo, los costos iniciales de un sistema no permiten sacar ninguna conclusión sobre los costos reales (costo total de propiedad). Siempre hay que tener en cuenta los gastos directos, como las piezas de desgaste, y los costos indirectos, como los gastos de mantenimiento. Tampoco es posible realizar una comparación directa ya que un cargador inalámbrico representa un enfoque de sistema mientras que los contactos de carga son un componente del sistema y se necesitan otros equipos como una fuente de alimentación. Además, muchas soluciones de carga conductiva no permiten la carga orientada a la demanda ya que tienen una tensión de carga fija. Esto limita grandemente la capacidad de uso de la batería ya que la carga no se puede optimizar. La carga inalámbrica se adapta a los requisitos y proporciona los voltajes y corrientes de carga requeridos. Por supuesto, esto también influye en los costos operativos reales de un sistema de manejo o transporte de materiales.

La eficiencia de las soluciones actuales de transmisión de energía inductiva es mucho mayor de lo que la "intuición general" generalmente les da crédito. El uso de electrónica de última generación y el uso de altas frecuencias para la transmisión dan como resultado eficiencias que no necesitan esconderse detrás de cargadores enchufables. Incluso estos, contrariamente a la intuición ya citada, no funcionan con una eficiencia del 100%. El sistema eléctrico, la electrónica y no menos importante, los contactos también se suman aquí como pérdidas que aumentan aún más con el aumento del desgaste. En comparación directa con un cargador enchufable de alta eficiencia, el espacio de aire en una solución de carga inalámbrica da como resultado pérdidas adicionales en el rango de porcentaje bajo. Tan pronto como el cargador enchufable no cumple con los requisitos de eficiencia más altos la perspectiva cambia significativamente ya que solo se utilizan componentes electrónicos de última generación en el WirelessCharger 3.0 de Conductix-Wampfler.

En resumen, WirelessCharger 3.0 complementa de manera óptima la cartera de soluciones de Conductix-Wampfler. Incluye la mayoría de las ventajas de las soluciones de carga tradicionales y añade toda una serie de ventajas específicas. Si no solo se consideran los costos iniciales y, por lo tanto, se comparan manzanas con naranjas, la Transmisión inductiva de energía IPT®: Charge representa una alternativa y complemento muy interesante a las soluciones de carga disponibles hasta la fecha y no solo para escenarios de aplicación especiales.