ES2564011T3

ES2564011T3 - Sistema de gestión de energía

Info

Publication number: ES2564011T3
Application number: ES10858522.5T
Authority: ES
Inventors: Martin Foley
Original assignee: TLD Canada Inc
Current assignee: TLD Canada Inc
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2016-03-17
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: US20130213744A1; WO2012051696A1; US9422141B2; EP2630073A1; EP2630073A4; EP2630073B1

Abstract

Un sistema de gestión de energía para gestionar un flujo de corriente en una máquina que tiene un elemento de elevación que puede moverse en sentido vertical por un conjunto de motor, comprendiendo el sistema de gestión de energía: - un bus de suministro de potencia para abastecer el conjunto de motor; - una fuente de batería que está conectada con el bus de suministro de potencia; - un dispositivo de almacenamiento de energía; - un controlador de dispositivo de almacenamiento de energía conectado entre el dispositivo de almacenamiento de energía y el bus de suministro de potencia, para controlar un flujo de corriente entre el dispositivo de almacenamiento de energía y el bus de suministro de potencia; - unos sensores para detectar una altura H y un movimiento del elemento de elevación, siendo seleccionado dicho movimiento entre el grupo que consiste en un movimiento de elevación, un movimiento de bajada y un movimiento inmóvil; caracterizado porque comprende además: - un primer calculador conectado con los sensores para calcular una energía mínima Emín requerida en el dispositivo de almacenamiento de energía como una función de la altura H del elemento de elevación; - un segundo calculador conectado con el dispositivo de almacenamiento de energía para calcular una energía Edisponible que está almacenada en el dispositivo de almacenamiento de energía en base a una tensión Vcap detectada en unos terminales del dispositivo de almacenamiento de energía y a un parámetro del dispositivo de almacenamiento de energía; - un comparador para calcular un Error en el que Error >= Emín - Edisponible; - un tercer calculador para establecer un límite inferior Imín de una corriente a extraer del dispositivo de almacenamiento de energía a 0 A cuando el movimiento detectado por los sensores es el movimiento inmóvil o de bajada, y para calcular el límite inferior Imín como una función de Error cuando el movimiento detectado por los sensores es el movimiento de elevación; - un cuarto calculador para calcular un límite superior Imáx de una corriente a suministrar al dispositivo de almacenamiento de energía como una función de Error cuando el movimiento detectado por los sensores es el movimiento inmóvil o de bajada; y - un controlador principal para controlar el controlador de dispositivo de almacenamiento de energía como una función de Imín, Imáx y el movimiento detectado, para ajustar el flujo de corriente entre el dispositivo de almacenamiento de energía y el bus de suministro de potencia.

Description

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DESCRIPCION

Sistema de gestion de ene^a Campo de la invencion

La presente invencion se refiere en general a cargadores para aeronaves para elevar cargamento y mercandas sobre y fuera de la bodega de carga de una aeronave. Mas en particular, la invencion concierne a un cargador de cargamento para aeronaves con un sistema de regeneracion de energfa.

Antecedentes de la invencion

Los cargadores para aeronaves se usan para el mantenimiento de aeronaves y estan disenados para transferir contenedores, paletas, equipos y otros tipos de mercandas a y desde aeronaves. Por lo general, los cargadores existentes consisten en una plataforma soportada por un conjunto de tijera, el cual, a su vez, esta soportado por un bastidor. Unos medios de accionamiento, que consisten en general en unos cilindros hidraulicos, se usan para subir y bajar la plataforma para cargar o descargar mercandas a y desde las aeronaves. Por lo general, un cargador esta provisto con unas ruedas delanteras y traseras, y es alimentado por un motor diesel. El motor diesel acciona no solo las ruedas sino tambien la bomba que se requiere para que los cilindros hidraulicos suban la plataforma. El control del desplazamiento tanto del cargador como de la plataforma se lleva a cabo desde una consola de control, la cual esta ubicada en general en un lado de la plataforma.

Con el fin de reducir los costes operativos de los cargadores debido a variaciones elevadas en los precios del crudo, y tambien con el objetivo de mitigar su impacto ambiental, algunos cargadores para aeronaves estan usando en la actualidad batenas de CC (corriente continua) y motores electricos para sustituir los motores diesel que se han usado tradicionalmente. No obstante, un inconveniente de usar batenas de CC para cargadores es la necesidad de recargar las mismas con frecuencia. El tiempo que se requiere para recargar las batenas de CC no solo disminuye la disponibilidad global de los cargadores para aeronaves, sino que tambien complica su funcionamiento, debido a que las interrupciones de recarga se han de planear y de coordinar con la llegada y la partida de cada aeronave.

A pesar de que los cargadores provistos con batenas electricas son una gran mejora con respecto a los cargadores alimentados por motor diesel, sigue existiendo una necesidad de cargadores de cargamento mejorados provistos con un sistema de batena mas eficiente que, por ejemplo, ayudanan a reducir al mmimo la longitud y el numero de interrupciones que se requieren para recargar las batenas.

Ademas, debido a que una gran cantidad de energfa no se usa y se pierde cuando se baja una plataforma de cargador de cargamento o cuando frenan las ruedas de la plataforma, es deseable reutilizar parte de esta energfa perdida para recargar la batena.

Son conocidas por el solicitante de la presente invencion las patentes de EE.UU. con n.° 5.649.422 (BAGINSKI), 4.690.606 (ROSS), la solicitud de patente de Japon con n.° 2008/087914 (ISHIKAWA), asf como las solicitudes de patente de EE.UU. con n.° 2008/0290842 (DAVIS) y 2009/0212626 (SNYDER).

Es conocida por el solicitante de la presente invencion la patente de EE.UU. con n.° 4.690.606 (ROSS), la cual divulga un cargador de cargamento para aeronaves que tiene una plataforma accionable en sentido vertical la cual puede ser operada por un cilindro hidraulico. Un motor - generador, que es alimentado por una batena recargable, acciona la elevacion y la bajada de la plataforma por medio del cilindro hidraulico. El sistema esta configurado de tal modo que, cuando el motor - generador se activa en un modo inverso, cuando se baja la plataforma, la energfa regenerada se realimenta, por medio del motor - generador, para recargar la batena.

Tambien es conocida por el solicitante de la presente invencion la patente de EE.UU. con n.° 5.649.422 (BAGINSKI), la cual ensena un aparato de elevacion para cargar camiones. El dispositivo de elevacion es accionable por un sistema hidraulico el cual es alimentado por una batena recargable. De forma similar al documento de ROSS, la energfa potencial que esta almacenada en una posicion subida del elevador da lugar a que, tras la bajada del elevador, se genere energfa electrica, por medio de un conjunto de motor - bomba - generador, con el fin de recargar la batena.

Tambien es conocida por el solicitante de la presente invencion la solicitud de patente de Japon con n.° 2008/087914 (ISHIKAWA) la cual divulga un aparato de elevacion que tiene un sistema hidraulico, el cual tambien esta adaptado para convertir energfa potencial en energfa electrica, durante la bajada de una plataforma, con el fin de recargar la batena. Un acumulador tal como un condensador se puede usar en lugar de o junto con la batena.

Ademas, la patente de EE.UU. con n.° 3.512.072 (KARAZIJA), la solicitud de patente de EE.UU. con n.° 2006/00700793 (AKAO), la solicitud PCT internacional que tiene n.° de publicacion WO 2007/126.310 (DE JONG), asf como la solicitud de patente de Japon con n.° 2003/252588 (HARUYAMA), tambien ensenan dispositivos y/o mecanismos de elevacion similares que funcionan con un sistema hidraulico y que estan adaptados para convertir energfa potencial en energfa electrica a partir de la bajada de un elevador con el fin de recargar una batena.

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La solicitud de patente de EE.UU. con n.° 2008/0290842 (DAVIS) ensena un sistema de regeneracion de ene^a para un vehnculo industrial que es accionable por un circuito hidraulico. Una bomba de motor reversible se proporciona para alimentar el sistema de elevacion asf como para regenerar energfa durante la bajada de un cilindro hidraulico o la deceleracion del vehnculo. La fuente de energfa comprende una batena y un condensador y el sistema esta adaptado de tal modo que el condensador se descarga y se recarga de forma prioritaria con el fin de dar respuesta a altas demandas de corriente electrica durante cortos periodos y, por lo tanto, reducir la descarga y la recarga de la batena. El control es provisto por unos interruptores S1 y S2 los cuales se abren o se cierran con el fin de dirigir corriente a y desde unos componentes deseados.

La solicitud de patente de EE.UU. con n.° 2009/0212626 (SNYDER) ensena un sistema de gestion de energfa para vehnculos hnbridos que estan sometidos a variaciones elevadas de energfa (durante la aceleracion, la subida de una pendiente, etc.). El documento se dirige en particular a vehnculos hnbridos que tienen un sistema de frenado regenerativo. Un almacenamiento de energfa rapido se usa con el fin de compensar altas demandas rapidas de energfa. Durante tales periodos de alta demanda, una corriente transitoria que se va a extraer del supercondensador se calcula en base a la diferencia entre una corriente estimada que se va a extraer de la batena y la corriente que es solicitada por la carga. La corriente transitoria es provista por el supercondensador por medio de un convertidor de CC/CC (convertidor de corriente continua a corriente continua). Tras alcanzar un mmimo nivel de energfa, la corriente se reduce y, por lo tanto, la corriente total que se transmite al motor - generador tambien se reduce. Durante los periodos estables, el supercondensador se recarga cuando la corriente que se solicita de la batena se encuentra por debajo de un determinado nivel o durante el frenado regenerativo, con el fin de preparar el supercondensador para el siguiente periodo transitorio.

La solicitud de patente de EE.UU. 2007/0068714 (BENDER) y una publicacion que se titula (Using ultra-capacitors for saving energy in regenerative braking and hybrid vehicles) (PATIL) tambien ensenan unos sistemas de regeneracion de energfa para vehnculos tnbridos, de forma similar al documento de SNYDER. Mas en particular, una batena y un supercondensador se usan con el fin de prolongar la vida de la batena, mediante el uso de los supercondensadores para cortas demandas intensas de energfa las cuales no son toleradas por la batena y para recuperar energfa a partir de un frenado regenerativo.

El documento JP2008297121 divulga un sistema de gestion de energfa de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1. El documento JP2008297121 tambien divulga un procedimiento para gestionar un flujo de corriente.

Algunos principios importantes en el area de los dispositivos accionados por batena incluyen los conceptos de la ley de Peukert, la perdida de potencia en cables y la descarga y la recarga rapidas de una batena.

La ley de Peukert expresa en general la capacidad de una batena en terminos de la tasa a la cual se descarga la misma. En base al efecto de Peukert, descargar la batena mas lento o mas rapido aumenta o reduce la energfa disponible a partir de la batena. La siguiente formula muestra la relacion entre la corriente de descarga medida de una batena y la energfa que se retira de la batena:

lajustada = In C / (R (C / R)n)

en la que

lajustada es una corriente de descarga equivalente a la energfa que se saca de la batena,

I es una corriente de descarga medida,

n es un exponente en relacion con la edad y la construccion de la batena,

R es una caractenstica asignada en amperios-hora de batena, y C es una capacidad de batena.

Por lo tanto, a medida que aumenta la tasa de descarga, disminuye la capacidad disponible de la batena.

Tal como es bien sabido en la tecnica, los cables y componentes electronicos promueven una perdida de potencia a medida que pasa corriente electrica a traves de los mismos. Esta perdida de potencia se expresa mediante la siguiente formula:

P = RI2

en la que

I es la corriente en amperios (A), y R es la resistencia del cable o componente en ohmios.

Ademas, un sistema de regeneracion que usa solo una batena como una fuente de energfa no es deseable para un mecanismo de elevacion de la plataforma en un cargador de cargamento. Mas en particular, la batena se descarga para subir la plataforma y se recarga para bajar la plataforma, y en los casos en los que la plataforma se baja y se sube muy rapidamente de nuevo, la batena solo tiene un corto periodo de tiempo para recargarse. Debido a que la reaccion qmmica necesaria para recargar la batena puede no haber tenido tiempo de completarse, la batena tiende

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a comportarse como una minibatena, lo cual amplifica el efecto de Peukert debido a que la capacidad de batena se percibe como que es mucho mas pequena.

Ademas, cuando se carga y se descarga, la batena genera calor, el cual representa una perdida de energfa. Ademas, el aumento en la temperatura de la batena, causado por la recarga tambien reduce la vida de la batena.

A pesar de que parte de los documentos que se han mencionado en lo que antecede ensenan unos sistemas de regeneracion de energfa que buscan gestionar mejor la carga y la recarga de la batena, por ejemplo, mediante el uso de un condensador o mediante la limitacion de los valores de corriente superior e inferior que se extraen de la batena, sigue existiendo una necesidad de un sistema de gestion de energfa mejor controlado, mas en concreto para cargadores de cargamento, con el fin de optimizar la regeneracion de energfa y la vida de la batena en tales cargadores.

Por lo tanto, a la luz de lo que se ha mencionado en lo que antecede, existe una necesidad de un sistema mejorado que, en virtud de su diseno y componentes, sea capaz de superar parte de las preocupaciones de la tecnica anterior que se han analizado en lo que antecede.

Sumario de la invencion

Un objeto de la presente invencion es la provision de un dispositivo que, en virtud de su diseno y componentes, satisfaga parte de las necesidades que se han mencionado en lo que antecede y, por lo tanto, sea una mejora con respecto a otros sistemas y / o procedimientos de gestion de energfas conocidos en la tecnica anterior.

De acuerdo con un aspecto de la invencion, se proporciona un sistema de gestion de energfa para gestionar un flujo de corriente en una maquina que tiene un elemento de elevacion que puede moverse en sentido vertical por un conjunto de motor, comprendiendo el sistema de gestion de energfa:

- un bus de suministro de potencia para abastecer el conjunto de motor; una fuente de batena que esta conectada con el bus de suministro de potencia;

- un dispositivo de almacenamiento de energfa;

- un controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa conectado entre el dispositivo de almacenamiento de energfa y el bus de suministro de potencia, para controlar un flujo de corriente entre el dispositivo de almacenamiento de energfa y el bus de suministro de potencia;

- unos sensores para detectar una altura H y un movimiento del elemento de elevacion, estando seleccionado dicho movimiento de entre el grupo que consiste en un movimiento de elevacion, un movimiento de bajada y un movimiento inmovil;

- un primer calculador conectado con los sensores para calcular una energfa minima Emin requerida en el dispositivo de almacenamiento de energfa como una funcion de la altura H del elemento de elevacion;

- un segundo calculador conectado con el dispositivo de almacenamiento de energfa para calcular una energfa Edisponibie que esta almacenada en el dispositivo de almacenamiento de energfa en base a una tension Vcap que se detecta en los terminales del dispositivo de almacenamiento de energfa y en base a un parametro del dispositivo de almacenamiento de energfa;

- un comparador para calcular un Error en el que Error = Emin - Edisponibie;

- un tercer calculador para establecer un lfmite inferior Lin de una corriente que se va a extraer del dispositivo de almacenamiento de energfa en 0 A cuando el movimiento detectado por los sensores es el movimiento inmovil o de bajada, y para calcular el lfmite inferior Lin como una funcion de Error cuando el movimiento detectado por los sensores es el movimiento de elevacion;

- un cuarto calculador para calcular un lfmite superior Lax de una corriente que se va a suministrar al dispositivo de almacenamiento de energfa como una funcion de Error cuando el movimiento detectado por los sensores es el movimiento inmovil o de bajada;

- y un controlador principal para controlar el controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa como una funcion de Lin, Lax y el movimiento detectado, para ajustar el flujo de corriente entre el dispositivo de almacenamiento de energfa y el bus de suministro de potencia.

De acuerdo con otro aspecto de la invencion, se proporciona un procedimiento de gestion de energfa para gestionar un flujo de corriente en una maquina que tiene un elemento de elevacion que puede ser accionado en sentido vertical por un conjunto de motor, estando abastecido el conjunto de motor con energfa, a traves de un bus de suministro de potencia, por una fuente de batena y por un dispositivo de almacenamiento de energfa por medio de un controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa, comprendiendo el procedimiento:

(a) detectar una altura H y un movimiento del elemento de elevacion, estando seleccionado dicho movimiento de entre el grupo que consiste en un movimiento de elevacion, un movimiento de bajada y un movimiento inmovil;

(b) calcular una energfa minima Emin requerida en el dispositivo de almacenamiento de energfa como una funcion de la altura H del elemento de elevacion;

(c) calcular una energfa Edisponibie que esta almacenada en el dispositivo de almacenamiento de energfa en base a una tension Vcap que se detecta en unos terminales del dispositivo de almacenamiento de energfa y en base a un parametro del dispositivo de almacenamiento de energfa;

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(d) calcular un error Error en el que Error = Emin - Edisponibie;

(e) establecer un Ifmite inferior Lin de una corriente que se va a extraer del dispositivo de almacenamiento de ene^a en 0 A cuando el movimiento que se detecta en (a) es el movimiento inmovil o de bajada, y calcular el lfmite inferior Lin como una funcion de Error cuando el movimiento que se detecta en (a) es el movimiento de elevacion;

(f) calcular un lfmite superior Lax de una corriente que se va a suministrar al dispositivo de almacenamiento de energfa como una funcion de Error cuando el movimiento es el movimiento inmovil o de bajada; y

(g) controlar el controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa como una funcion de Lin, Lax y el movimiento que se detecta en (a) para gestionar el flujo de corriente entre el dispositivo de almacenamiento de energfa y el bus de suministro de potencia.

Otros aspectos, caractensticas, realizaciones, variantes y/o ventajas resultantes preferidas de la presente invencion se resumiran en lo sucesivo en el presente documento.

De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, se proporciona un cargador de cargamento para aeronaves que comprende: una estructura de soporte movil entre las posiciones bajada y subida; unos medios de accionamiento para mover la estructura de soporte de la posicion bajada a la posicion subida; una batena para alimentar los medios de accionamiento; unos medios de conversion para convertir energfa potencial en electricidad cuando la estructura de soporte se mueve de su posicion subida a su posicion bajada por la fuerza gravitatoria, teniendo los medios de conversion una salida electrica conectada con la batena para recargar dicha batena.

Preferentemente, la estructura de soporte comprende una plataforma soportada por una tijera o un conjunto de tipo saltamontes; los medios de accionamiento comprenden unos accionadores accionados por fluido que estan montados operativamente en la tijera o el conjunto de tipo saltamontes, y estan provistos con valvulas controlables; los medios de accionamiento comprenden ademas unos conjuntos de motor electrico - bomba, acoplado cada uno con los accionadores accionados por fluido por medio de las valvulas controlables, para mover la estructura de soporte entre las posiciones bajada y subida; un controlador principal esta conectado con las valvulas controlables y con los conjuntos de motor electrico - bomba, para controlar el funcionamiento de las valvulas controlables y de los conjuntos de motor electrico - bomba; la batena esta conectada ademas con el controlador principal y un convertidor de corriente; y los medios de conversion comprenden unos medios de control, los cuales pueden ser un PLC, y un conjunto de supercondensador.

De acuerdo con la presente realizacion preferida, cuando los accionadores accionados por fluido estan extendidos, y la plataforma se encuentra en una posicion subida, una primera senal de control se envfa desde el controlador principal hasta las valvulas controlables con el fin de permitir que el fluido salga de los accionadores, bajando de ese modo la plataforma de cargador de cargamento para aeronaves. El fluido que sale de uno dado de los accionadores se dirige hacia su conjunto de motor electrico - bomba asociado, preferentemente por medio de un boque logico hidraulico. Cada conjunto de motor electrico - bomba transforma la energfa potencial del fluido en energfa electrica, y los medios de control dirigen la energfa electrica hacia el conjunto de supercondensador, preferentemente por medio de un convertidor de corriente. Si el conjunto de supercondensador esta completamente cargado, la energfa se redirige hacia la batena.

De forma ventajosa, el sistema de regeneracion de energfa usa energfa que se acumula dentro de los accionadores para recargar la batena y el conjunto de supercondensador (es decir, el dispositivo de almacenamiento de energfa) durante la bajada de la plataforma, a traves del uso de los conjuntos de motor-bomba. Una vez que se ha recargado el conjunto de supercondensador (es decir, el dispositivo de almacenamiento de energfa), el exceso de energfa que es generada por la bajada de la plataforma se dirige hacia la batena.

En una realizacion preferida del cargador para aeronaves, el cargador comprende ademas: unas ruedas de accionamiento conectadas con el bastidor para desplazar el cargador; unos motores de rueda que estan conectados con las ruedas de accionamiento y con el boque logico hidraulico; estando ademas el controlador principal conectado con el conjunto de motor electrico - bomba para controlar los motores de rueda.

Para poner el cargador en movimiento, el controlador principal controla el boque logico hidraulico para encaminar el fluido desde un conjunto de motor electrico - bomba hasta los motores de rueda, los cuales usan la energfa de fluido para rotar las ruedas de accionamiento. Si la energfa que esta almacenada en el conjunto de supercondensador (es decir, el dispositivo de almacenamiento de energfa) es insuficiente, los medios de control dirigen energfa electrica de la batena a la bomba de motor electrico, la cual bombeara fluido de vuelta al motor de rueda por medio del boque logico hidraulico.

Preferentemente, los accionadores accionados por fluido son cilindros hidraulicos, las valvulas controlables son unas valvulas de solenoide de ENCENDIDO / APAGADO y los convertidores de corriente son convertidores de CC / CC. Los conjuntos de motor electrico - bomba consisten en un motor de CA conectado con una bomba de engranajes, y el conjunto de supercondensador comprende mas de un supercondensador.

Aun preferentemente, el conjunto de soporte comprende un bastidor al nivel del suelo. Un resorte esta conectado con el bastidor, siendo capaz el resorte de acumular energfa cuando se baja la plataforma y se transfiere esta de

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vuelta a la plataforma cuando se eleva la plataforma, reduciendo de ese modo la energfa que se requiere para empujar fluido al interior del accionador.

Breve descripcion de los dibujos

Otros objetos, ventajas y caractensticas de la presente invencion seran mas evidentes tras la lectura de la siguiente descripcion no restrictiva de realizaciones preferidas de la misma, que se dan solo para fines de ejemplificacion, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La figura 1 es un diagrama esquematico de un cargador para aeronaves.

La figura 2 es un diagrama de bloques que muestra unos elementos de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

La figura 3A es un diagrama de bloques esquematico que muestra unos elementos de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, en un momento dado.

La figura 3B es un diagrama de bloques esquematico que muestra unos elementos de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con la realizacion que se muestra en la figura 3A, en otro momento dado.

La figura 3C es un diagrama de bloques esquematico que muestra unos elementos de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con la realizacion que se muestra en la figura 3A, en otro momento dado.

La figura 3D es un diagrama de bloques esquematico que muestra unos elementos de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con la realizacion que se muestra en la figura 3A, en otro momento dado.

La figura 3E es un diagrama de bloques esquematico que muestra unos elementos de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con la realizacion que se muestra en la figura 3A, en otro momento dado.

La figura 3F es un diagrama de bloques esquematico que muestra unos elementos de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con la realizacion que se muestra en la figura 3A, en otro momento dado.

La figura 3G es un diagrama de bloques esquematico que muestra unos elementos de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con la realizacion que se muestra en la figura 3A, en otro momento dado.

La figura 4 es un diagrama de bloques que muestra cuatro sistemas de control de lazo cerrado, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

La figura 5 es un diagrama de bloques que muestra uno de los sistemas de control de lazo cerrado que se muestran en la figura 4, de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

La figura 6 es una grafica que muestra una secuencia de operaciones del sistema a lo largo de una escala de tiempos.

La figura 7A es un diagrama de bloques esquematico que muestra unos elementos y operaciones de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, en un momento dado.

La figura 7B es otro diagrama de bloques esquematico que muestra unos elementos de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con la realizacion que se muestra en la figura 7A, en otro momento dado.

La figura 7C es otro diagrama de bloques esquematico que muestra unos elementos de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con la realizacion que se muestra en la figura 7A, en otro momento dado.

La figura 7D es un diagrama de bloques esquematico que muestra unos elementos de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, en un momento dado.

La figura 7E es otro diagrama de bloques esquematico que muestra unos elementos de un sistema de gestion de energfa de acuerdo con la realizacion que se muestra en la figura 7D, en otro momento dado.

Descripcion de realizaciones preferidas

En la siguiente descripcion, las mismas referencias numericas se refieren a elementos similares. Con el fin de preservar la claridad, puede que determinados elementos no esten identificados en algunas figuras, si estos ya estan identificados en una figura previa. Las realizaciones que se mencionan y / o las dimensiones y configuraciones geometricas que se muestran en las figuras o que se describen en la presente descripcion solo son realizaciones de la presente invencion, que se dan solo para fines de ejemplificacion.

En el presente contexto, a pesar de que la realizacion preferida de la presente invencion tal como se ilustra en los dibujos adjuntos comprende componentes tales como supercondensadores, un convertidor de CC/CC, un bus de CC, un PLC, etc. y a pesar de que el procedimiento asociado incluye etapas tal como se explica y se ilustra en el

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presente documento, no todos estos componentes, configuraciones y etapas son esenciales para la invencion y, por lo tanto, no debenan tomarse en su sentido restrictivo, Se ha de entender, tal como tambien sera evidente para un experto en la materia, que se pueden usar otros componentes adecuados y cooperaciones entre los mismos, asf como otras configuraciones, organizaciones y / o arquitecturas adecuadas para el sistema de gestion de energfa.

De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, con referencia a la figura 1, 2 y 5, se proporciona un procedimiento de gestion de energfa para gestionar un flujo de corriente en una maquina, tal como un cargador de cargamento 10, que tiene un elemento de elevacion 12 que puede ser accionado en sentido vertical por un conjunto de motor 38, estando abastecido el conjunto de motor 38 con energfa, a traves de un bus de suministro de potencia 110, por una fuente de batena 42 y por un dispositivo de almacenamiento de energfa por medio de un controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa, tal como se describira adicionalmente en lo sucesivo. El dispositivo de almacenamiento de energfa es preferentemente uno o mas supercondensadores 40 (a los que tambien se hace referencia en el presente documento como “fuente de supercondensadores” o “supercondensadores”). Ademas, el controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa es preferentemente un convertidor de CC / CC 56.

El procedimiento incluye:

(a) detectar 212, 201 una altura H y un movimiento del elemento de elevacion 12, estando seleccionado dicho movimiento de entre el grupo que consiste en un movimiento de elevacion, un movimiento de bajada y un movimiento inmovil;

(b) calcular 214 una energfa minima Emin requerida en la fuente de supercondensadores 40 como una funcion de la altura H del elemento de elevacion 12;

(c) calcular 216 una energfa Edisponibie que esta almacenada en la fuente de supercondensadores 40 en base a una tension Vcap que se detecta en unos terminales de la fuente de supercondensadores 40 y en base a un parametro de la fuente de supercondensadores 40;

(d) calcular 218 un error Error en el que Error = Emin - Edisponibie;

(e) establecer 208 un lfmite inferior Lin de una corriente que se extrae de la fuente de supercondensadores 40 en 0 A cuando el movimiento que se detecta en (a) es el movimiento inmovil o de bajada, y calcular 206 el lfmite inferior Lin como una funcion de Error cuando el movimiento que se detecta en (a) es el movimiento de elevacion;

(f) calcular 220 un lfmite superior Lax de una corriente que se va a suministrar a la fuente de supercondensadores 40 como una funcion de Error cuando el movimiento es el movimiento inmovil o de bajada; y

(g) controlar 222 el convertidor de CC / CC como una funcion de Lin, Lax y el movimiento que se detecta en (a) para gestionar el flujo de corriente entre la fuente de supercondensadores 40 y el bus de suministro de potencia 110.

El procedimiento que se ha mencionado en lo que antecede es realizado por un sistema de gestion de energfa que incluye:

- un bus de suministro de potencia 110 para abastecer el conjunto de motor 38; una fuente de batena 42 que esta conectada con el bus de suministro de potencia 110;

- un dispositivo de almacenamiento de energfa, preferentemente la fuente de supercondensadores 40;

- un controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa, preferentemente un convertidor de CC / CC 56 conectado entre la fuente de supercondensadores 40 y el bus de suministro de potencia 110, para controlar un flujo de corriente entre la fuente de supercondensadores 40 y el bus de suministro de potencia 110;

- unos sensores para detectar una altura H y un movimiento del elemento de elevacion 12, estando seleccionado dicho movimiento de entre el grupo que consiste en un movimiento de elevacion, un movimiento de bajada y un movimiento inmovil;

- un primer calculador conectado con los sensores para calcular una energfa minima Emin requerida en la fuente de supercondensadores como una funcion de la altura H del elemento de elevacion;

- un segundo calculador conectado con la fuente de supercondensadores 40 para calcular una energfa Edisponibie que esta almacenada en la fuente de supercondensadores 40 en base a una tension Vcap que se detecta en los terminales de la fuente de supercondensadores 40 y en base a un parametro de la fuente de supercondensadores 40;

- un comparador para calcular un Error en el que Error = Emin - Edisponibie;

- un tercer calculador para establecer un lfmite inferior Lin de una corriente que se extrae de la fuente de supercondensadores 40 en 0 A cuando el movimiento detectado por los sensores es el movimiento inmovil o de bajada, y para calcular el lfmite inferior Lin como una funcion de Error cuando el movimiento detectado por los sensores es el movimiento de elevacion;

- un cuarto calculador para calcular un lfmite superior Lax de una corriente que se va a suministrar a la fuente de supercondensadores 40 como una funcion de Error cuando el movimiento detectado por los sensores es el movimiento inmovil o de bajada; y

- un controlador 46 para controlar el convertidor de CC / CC 56 como una funcion de Lin, Lax y el movimiento detectado, para ajustar el flujo de corriente entre la fuente de supercondensadores 40 y el bus de suministro de potencia 110.

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Por “accionable en sentido vertical”, se pretende indicar capaz de movimiento a lo largo de cualquier trayectoria que este sustancialmente alineada con la direccion de la fuerza de la gravedad (es decir, la direccion vertical), o capaz de un movimiento que tiene una componente vectorial la cual es vertical.

Por “fuente de batena”, se pretende indicar una o mas batenas o fuentes de energfa similares para producir electricidad.

Por “dispositivo de almacenamiento de ene^a”, se pretende indicar cualquier medio de almacenamiento de energfa adecuado capaz de almacenar energfa, de descargar electricidad y de recibir una corriente electrica con el fin de ser recargado con energfa. Un dispositivo de este tipo puede incluir uno o mas condensadores, supercondensadores, ultracondensadores, un volante de inercia, una batena, cualquier medio de almacenamiento de energfa rapido adecuado, etc. y/o una combinacion de los mismos. En el presente contexto, las expresiones “supercondensador”, “supercondensadores” y “conjunto de supercondensador” se refieren a uno o mas supercondensadores y se pueden usar de forma intercambiable.

Por “controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa” se pretende indicar cualquier controlador adecuado que este adaptado para controlar la energfa que se esta descargando de o que se esta recargando en el dispositivo de almacenamiento de energfa. Un controlador de este tipo puede incluir a unos medios de conversion, tal como un convertidor de CC/CC. Se pueden usar uno o mas convertidores de CC/CC, dependiendo del modelo de cargador. El controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa se puede hacer en una sola pieza con el dispositivo de almacenamiento de energfa, de acuerdo con unas realizaciones de la presente invencion, tal como puede ser entendido por un experto en la materia.

Ademas, por “sensor” se pretende indicar cualquier sensor, transductor, detector, accionador o similar de tipo convencional, incluyendo cualquier dispositivo de emision de senales o de datos adecuado que emita una informacion en relacion con la determinacion de dicha altura H y/o movimiento de la plataforma. De hecho, de acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion, el movimiento se detecta en el PLC principal 46, en base a la entrada de indicacion que se recibe por medio de una interfaz de usuario a partir de un operador. De hecho, cuando el operador introduce una indicacion de subida o de bajada, la indicacion se detecta y se emite una informacion correspondiente con el fin de indicar que el movimiento de la plataforma es un movimiento de elevacion o de bajada, de forma respectiva. Un sistema de este tipo preferentemente coopera con otros datos recibidos, por ejemplo despues de que la plataforma haya alcanzado una altura maxima, el sistema identifica que, a pesar de que un operador introduzca una indicacion de subida, la plataforma ya no presenta un movimiento de elevacion, sino mas bien un movimiento inmovil. Como alternativa, con el fin de detectar el movimiento de la plataforma, tambien se pueden usar unos sensores o transductores convencionales, por ejemplo un sensor de distancia, un sensor de velocidad, etc. El sensor que se usa para detectar la altura H tambien puede ser cualquier sensor adecuado. Por ejemplo, se pueden usar un inclinometro, tal como se ejemplificara adicionalmente en lo sucesivo. Como alternativa, la altura H se puede obtener a partir de un sensor de distancia, un sensor de posicion o, de forma similar a la determinacion del movimiento de la plataforma, la altura H se puede obtener en base a una indicacion de entrada de usuario. Ademas, se puede proporcionar un mismo detector para detectar tanto la altura H como el movimiento de la plataforma, tal como puede ser entendido por un experto en la materia por ejemplo mediante el uso de un sensor de posicion o un sensor de distancia.

Por la totalidad de la descripcion, se debena entender que el “controlador principal” puede incluir cualquier medio o dispositivo de control adecuado, proporcionado para procesar informacion y, por lo menos, gobernar las operaciones del controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa de acuerdo con la informacion procesada, por medio de unas senales de control, datos y/o similares correspondientes que se estan transmitiendo al mismo. El controlador principal se puede proporcionar en un unico componente o puede incluir una pluralidad de componentes. Tales componente o componentes pueden incluir un microcontrolador, una microplaca adecuada, un controlador programable, tal como un controlador logico programable (PLC, programmable logic controller), un controlador de motor de CA, un bus de microcontroladores, tal como un controlador de red de area de controladores (CAN, Controller Area Network), etc., y/o cualquier combinacion de los mismos, asf como cualquier circuitena y/o software equivalente. Ademas, el controlador puede incluir unos medios de almacenamiento en memoria. En el presente contexto, el control principal incluye un controlador logico programable (PLC).

Ademas, se ha de entender que parte del primer, el segundo, el tercer y el cuarto calculadores, asf como el comparador se pueden proporcionar en un componente unitario. De hecho y por ejemplo, estos se pueden integrar, todos ellos, con el controlador principal en un PLC.

Ademas, el bus de suministro de potencia puede ser cualquier canal de distribucion de potencia adecuado. El bus preferentemente es compartido por la fuente de batena, el controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa y el conjunto de motor electrico - bomba, y es preferentemente un bus de CC de 80 V. Como alternativa, se pretende que cualquier componente y/o conjunto similar o equivalente o agrupamiento de los mismos este englobado por la expresion “bus de suministro de potencia”.

De forma ventajosa, el sistema se controla de este modo con el fin de almacenar energfa regenerada, por ejemplo, a medida que se esta bajando la plataforma, en los supercondensadores en primer lugar, con el fin de evitar recargar

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la batena con demasiada rapidez. Ademas, cuando se sube la plataforma, se puede transferir energfa de los supercondensadores a la lmea omnibus de 80 V para reducir la demanda de potencia de batena. Unas realizaciones de la presente invencion tambien son ventajosas para maquinas y dispositivos que tienen elevadores moviles en sentido vertical, ya que se tiene en cuenta una informacion acerca de la altura del elemento de elevacion, asf como diversos parametros de cada componente del sistema, con el fin de optimizar la vida de la batena en un sistema de regeneracion de energfa para tales maquinas y dispositivos, dado que la altura del elemento de elevacion tiene incidencia sobre tal sistema, tal como se explicara mejor adicionalmente en lo sucesivo. Ademas, el flujo de corriente y, por lo tanto, la excitacion del motor, se gestiona de una forma muy controlada, con el fin de tambien optimizar mejor el sistema de gestion de energfa segun se desee, tal como tambien se explicara mejor adicionalmente en lo sucesivo.

Haciendo referencia a la figura 1, se dara una amplia descripcion del cargador de cargamento para aeronaves 10 y el sistema. Se muestra el cargador de cargamento para aeronaves 10, que tiene una plataforma 12, la cual se usa para soportar un cargamento. La plataforma 12 esta conectada con un conjunto de soporte 14, tal como una tijera o un conjunto de tipo saltamontes. El conjunto de soporte 14 esta conectado, a su vez, con un bastidor 16 que esta ubicado al nivel del suelo. En la presente realizacion, el cargador esta provisto con un bastidor, pero en otras realizaciones, se podna omitir el bastidor. El cargador de cargamento para aeronaves 10 esta provisto con los accionadores accionados por fluido 18, en el presente caso, unos cilindros hidraulicos, los cuales se proporcionan en ambos lados de la plataforma 12 para elevar y bajar la plataforma 12 en relacion con el bastidor 16. Uno o dos cilindros hidraulicos 16 se pueden usar a cada lado del cargador de cargamento para aeronaves 10. Ocultas por el bastidor 16, dos pares de ruedas 20 estan ubicadas en la parte delantera y en la parte trasera del cargador de cargamento para aeronaves 10, y estan conectadas con el bastidor 16. El bastidor 16 puede estar provisto con unas ruedas de accionamiento o bien delanteras o bien traseras 20. El bastidor 16 tambien esta provisto con unos resortes helicoidales 22. De forma ventajosa, los resortes helicoidales 22 acumulan energfa cuando estos se comprimen entre el bastidor 16 y la plataforma 12, y transfieren esta de vuelta a la plataforma 12 cuando se eleva la plataforma 12. De acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion, el cargador de cargamento esta provisto con un sistema de regeneracion de energfa tal como se describira en lo sucesivo en el presente documento.

Haciendo referencia a continuacion a la figura 2, se muestra una representacion esquematica de un sistema de regeneracion de energfa 24 de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. El sistema 24 comprende un accionador accionado por fluido 18, el cual es preferentemente un cilindro hidraulico 19. El accionador 18 es conectable entre el bastidor 14 y la plataforma de elevacion 12 de un cargador de cargamento para aeronaves (tal como se muestra en la figura 1), y permite que la plataforma 12 se suba o se baje, debido a que el accionador 18 se puede mover entre una posicion extendida y una retrafda. Para lograr la posicion extendida, el fluido 26 empuja de nuevo el piston 28 del cilindro 19 y extiende el eje 30 del cilindro 19. Tras la recepcion de una senal de control a partir del controlador principal 46, una valvula controlable 32, tal como una valvula de solenoide de encendido / apagado, bloquea el paso del fluido 26 dentro del cilindro 18 y, por lo tanto, mantiene este en la posicion extendida. La valvula controlable 32 tambien puede permitir el paso del fluido 26 fuera del cilindro 19, lo que liberara la presion que se aplica al piston 28 del cilindro 19. La plataforma empuja contra el eje 30 del cilindro 18 y, por lo tanto, da lugar a que el cilindro 19 se mueva hasta su posicion retrafda.

Preferentemente, el fluido 26 que sale del cilindro 19 pasa a traves de la valvula de solenoide 32 abierta y se dirige hacia un boque logico hidraulico 34. El cilindro 19, la valvula controlable 32 y el boque logico hidraulico 34 estan vinculados, todos ellos, con la canalizacion 36, al interior de la cual puede circular el fluido 26. Un boque logico hidraulico 34 puede incluir varias valvulas de solenoide y un colector de distribucion, y se usa para dirigir o encaminar el fluido a y desde diferentes cilindros hidraulicos, conjuntos de motor - bomba o deposito hidraulico, etc.

Preferentemente, el conjunto de motor electrico - bomba 38 incluye una bomba de engranajes 39 y un motor de CA 41, que tiene un eje de accionamiento y un rotor. El conjunto de motor electrico - bomba tambien puede incluir varias bombas de engranajes y motores de CA. Con el fin de regenerar la energfa potencial que se acumula dentro de un cilindro extendido 19, el boque logico hidraulico 34 encamina de forma prioritaria, tras la recepcion de una senal de control dada, el fluido 26 que sale del cilindro 18 hacia el conjunto de motor electrico - bomba 38. Los engranajes de la bomba 39 se ponen de ese modo en movimiento, y debido a que la bomba de engranajes 39 esta conectada con el eje del motor 41, el rotor del motor 41 rotara y generara una corriente. Esta corriente se enviara, por medio de los medios de control 46, preferentemente un PLC (controlador logico programable), a un conjunto de supercondensador 40, de forma prioritaria y, a continuacion, a una batena 42, preferentemente una batena de CC de 80 V, para recargar esta. Los supercondensadores 40 tienen una energfa de alta densidad y son capaces de acumular energfa electrica con rapidez. Un control sobre el flujo de corriente que circula en el sistema de energfa de regeneracion 24 se logra con un convertidor de CC / CC 56, los cuales son controlados por los medios de control 46.

La energfa de fluido que sale del accionador se puede almacenar para usarse mas tarde para poner el cargador de cargamento en movimiento. En el presente caso, y haciendo referencia aun a la figura 2, el controlador principal 46 controla el boque logico hidraulico 34 para encaminar el fluido 26 desde el conjunto de motor electrico - bomba 38 hasta los motores de rueda 50, los cuales usan la energfa de fluido para rotar las ruedas de accionamiento 20. Si la energfa que esta almacenada en el conjunto de supercondensador 40 es insuficiente, el controlador principal 46 dirige energfa electrica de la batena 42 al conjunto de motor electrico - bomba 38, el cual bombeara fluido de vuelta al motor de rueda 50 por medio del boque logico hidraulico 34.

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Haciendo referencia de nuevo a la figura 2, se muestra una representacion esquematica de un cargador de cargamento para aeronaves 10, incluyendo el sistema de regeneracion de ene^a que se ha descrito en lo que antecede. En la realizacion que se ilustra, se usan dos cilindros hidraulicos 18, uno a cada lado del cargador de cargamento para aeronaves 10. Cada uno de los cilindros hidraulicos 18 esta conectado con una valvula de solenoide de encendido / apagado 32, la cual puede o bien bloquear o bien permitir el movimiento de los cilindros hidraulicos 18. Cada una de las valvulas de solenoide 32 es un controlador principal 46. Cada valvula de solenoide 32 tambien esta conectada con un boque logico hidraulico 34.

Cada uno de los conjuntos de motor - bomba 38, que comprenden preferentemente unos motores de CA 41, esta conectado de forma independiente con el boque logico hidraulico 34. Un controlador de motor 44 esta conectado con cada una de las partes de los motores de CA 41 del conjunto 38, para controlar su funcionamiento. Los controladores 44 y un controlador principal 46 pueden estar distribuidos por el cargador 10 o como alternativa, pueden estar centralizados dentro de un controlador principal 46. En la presente realizacion preferida, se puede colocar un controlador 44 a cada lado del cargador de cargamento para aeronaves en dos cajas de control principal. Por supuesto, se pueden considerar otras disposiciones. En la seccion delantera del cargador 10, una batena 42, en el presente caso una batena de CC de 80 V, esta conectada con ambas cajas de control principal que forman el controlador principal 46. El cargador de cargamento 10, que no se muestra en la figura, esta provisto con una consola de operador y una caja electrica principal que esta ubicada al nivel del suelo. Debido a que la consola del operador esta conectada con el controlador principal 46, por lo tanto un operador puede controlar el funcionamiento de los cilindros 18, el motor electrico 38, la valvula 32 y el boque logico hidraulico 34, desde la consola operativa.

Durante el funcionamiento, haciendo referencia a la figura 2, cuando el cargador de cargamento para aeronaves 10 se usa para subir un cargamento desde el nivel del suelo hasta el nivel de la bodega de carga de la aeronave, el controlador principal 46 dirige corriente de la batena de CC 42 y / o los supercondensadores 40 a cada uno de los conjuntos de motor electrico - bomba 38 por medio de su controlador de motor individual principal 44 (en estos controladores, la potencia de entrada es una tension de CC mientras que la potencia de salida es una tension de CA). Los motores de CA 41 accionan sus bombas de engranajes 39 asociadas, empujando de ese modo cada bomba 39 el fluido hidraulico 26 al interior de cada uno de los cilindros hidraulicos 18 por medio de los boques logicos hidraulicos 34 y las valvulas de solenoide 32. Por supuesto, unas senales de control apropiadas a partir del controlador principal 46 se han de enviar para configurar el boque logico hidraulico 34 y la valvula de solenoide 32 en consecuencia. La fuerza hidraulica del fluido 26 que actua sobre el piston de cilindro hidraulico 28 eleva la plataforma 12. La velocidad y la aceleracion del movimiento de la plataforma pueden ser controladas por el controlador principal 46 a traves de cada controlador de motor 44. La velocidad estara limitada dependiendo de la corriente de batena para limitar la corriente instantanea que se extrae de la batena 42. Una vez que se ha alcanzado la altura deseada de la plataforma 12, una senal de control se envfa desde el controlador principal 46 hasta el conjunto de motor electrico - bomba 38 con el fin de detener el movimiento del cilindro hidraulico 18.

Un cargamento en la plataforma se puede descargar entonces de la plataforma y cargarse en la bodega de carga de la aeronave. Unos elementos transportadores, tales como rodillos y cadenas de transporte, que estan ubicados sobre la superficie de la plataforma, se usan para mover un cargamento sobre la plataforma. El movimiento de tales elementos transportadores se puede obtener usando una bomba de CA principal 48, tambien conectada con y controlada por el controlador principal 46. La energfa a partir de la batena de CC 42 se usa para alimentar la bomba de CA principal 48 por medio de su controlador de motor.

Una vez que se ha descargado el cargamento, una senal de control que es generada por el controlador principal 46 en respuesta a una entrada de indicacion de usuario a partir de un operador, se envfa a las valvulas de solenoide controlables de encendido / apagado 32. Tras la recepcion de la senal, las valvulas 32 se abren de tal modo que el fluido hidraulico 26 puede salir de los cilindros hidraulicos 18 para bajar la plataforma 12. Tal como se ha explicado previamente, los boques logicos hidraulicos 34 de forma prioritaria encaminaran el fluido hidraulico 26 a traves de los conjuntos de motor de CA - bomba 38 de tal modo que la energfa de fluido se puede convertir en energfa electrica y enviarse a los supercondensadores 40 por medio de los convertidores de CC / CC 56. La energfa de fluido hidraulico a partir de la bajada de la plataforma se usara para accionar la bomba de engranajes 39 (y el motor de CA 41, que actua como un generador) hasta que el conjunto de supercondensador 40 esta completamente cargado. Si el conjunto de supercondensador 40 ya esta completamente cargado, o alcanza su plena carga durante la bajada de la plataforma, el convertidor de CC / Cc 56 redirigira la regeneracion hacia la batena. Los convertidores de CC / CC 56 usan un sensor de tension en los supercondensadores para determinar la gestion de la carga de la batena. Exactamente igual que cuando se eleva la plataforma, la velocidad y el funcionamiento de los motores electricos 38 se pueden controlar por medio de los controladores de motor 44 para gestionar el descenso de la plataforma.

Tal como se muestra de forma esquematica, dos resortes helicoidales 22 pueden estar conectados con el bastidor del cargador de cargamento para aeronaves 10. Los resortes 22 se encuentran en una posicion contrafda cuando el cargador de cargamento para aeronaves esta completamente bajado, acumulando o almacenando de este modo energfa potencial. Esta energfa potencial se puede transferir de vuelta a la plataforma cuando se eleva esta, reduciendo de forma ventajosa de este modo la energfa que se requiere o bien de la batena 42 o bien / o de los supercondensadores 40, para elevar la plataforma. Por supuesto, se puede usar en su lugar un numero diferente de resortes helicoidales 22 o un tipo diferente de resortes.

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El sistema incluye ademas un grupo de motobomba (controlador de motor, motor y bomba ) de elevacion dedicado para el elevador de plataforma posterior y la unidad de accionamiento y un grupo de motobomba de accesorios 48 para alimentar todas las funciones lo que puede incluir el elevador de plataforma posterior pero no la unidad de accionamiento.

Haciendo referencia aun a la figura 2, el cargador de cargamento para aeronaves 10 tal como se muestra esta provisto con dos ruedas de accionamiento 20, que estan ubicadas en la seccion delantera del cargador. Las ruedas de accionamiento 20 se usan para mover el cargador de cargamento 10. Cada una de las ruedas de accionamiento 20 esta montada directamente sobre un motor de rueda 50, estando conectado el motor de rueda 50, a su vez, con uno de los boques logicos hidraulicos 34. En la presente realizacion preferida, un motor de rueda de pistones 50 se usa como el motor de rueda 50. Las ruedas de accionamiento 20 estan conectadas con un eje dirigible y tambien estan provistas, cada una de ellas, con un cubo de freno de tambor 54. Desde la consola del operador, se puede controlar un circuito de accionamiento hidraulico principal para engranarse con o desengranarse de las ruedas de accionamiento 20 y gestionar su velocidad. Preferentemente, el circuito de accionamiento hidraulico principal se engranara con las ruedas de accionamiento 20 solo cuando la plataforma 12 esta detenida y en su posicion bajada.

Para poner el cargador 10 en movimiento, una senal de control se envfa desde el controlador principal 46 hasta los boques logicos hidraulicos 34 para encaminar el fluido 26 hacia el motor de rueda 50. El fluido comprimido pone el motor de rueda de pistones 50 en movimiento, el cual acciona de ese modo las ruedas 20. Las bombas de motor electrico 38, en combinacion con la bomba de CA principal 48, se usan para empujar fluido hacia el motor de rueda de pistones 50 con el fin de mover el cargador de cargamento 10. La energfa a partir de los supercondensadores 40 y / o la batena 42 se puede usar para alimentar las bombas de motor electrico 38 en combinacion con la bomba de CA principal 48.

Para ralentizar o detener el cargador de cargamento para aeronaves 10, se usan los motores de rueda de pistones 50. Por supuesto, durante esta operacion, el control del motor de rueda de pistones 50 se logra por medio del controlador principal 46. Para la realizacion que se presenta en la figura 2, una bomba de CA 38, en combinacion con la bomba de CA principal 48, se usan para alimentar los motores de rueda 50. Otra bomba de CA 38 se usa para actuar como un limitador sobre el flujo de salida que proviene de de los motores de rueda 50. Por lo tanto, el sistema de control 46 puede enviar una senal por medio del controlador de CA 44 a las “bombas de alimentacion” para que se ralenticen, al tiempo que se aumenta la resistencia en las “bombas limitadoras”. De esta forma, algo de energfa se puede recuperar de las bombas limitadoras, y restaurarse a la batena 42 y/o los supercondensadores 40.

Como una opcion posible, en otras realizaciones de los cargadores, dos bombas de CA 38 en combinacion con la bomba de CA principal 48 se pueden usar para alimentar los motores de rueda 50. Otras dos bombas de CA 38 se usan para actuar como limitadores sobre el flujo de salida que proviene de los motores de rueda. En los casos en los que se requiere una respuesta inmediata, tambien se pueden usar los cubos de freno de tambor 54, por medio de un pedal de freno de servicio.

Tal como ya se ha mencionado, una bomba de CA principal 48 se usa para todas las otras funciones hidraulicas que son requeridas por el cargador de cargamento para aeronaves 10. La bomba de CA principal 48 es alimentada a partir de la batena 42 y/o los supercondensadores por medio de un controlador 44 que es controlado por el controlador principal 46, el cual es preferentemente un controlador de CAN (red de area de controladores) 44. Otras funciones de este tipo incluyen el movimiento de la totalidad de los elementos transportadores, asf como el movimiento de los estabilizadores y correderas moviles, el cual se realiza por medio de la bomba de CA 48. Se debena hacer notar que, a pesar de que se prefiere el uso de una bomba de CA, tambien se puede considerar el uso de una bomba de CC.

Haciendo referencia a continuacion a la figura 3A a 3G, se dara una amplia descripcion del funcionamiento del sistema. Se presentan las diferentes etapas implicadas en el procedimiento de energfa de regeneracion. Tal como se muestra en las figuras 3A y 3B, una porcion de la energfa que se requiere para elevar los accionadores 18 es provista por los supercondensadores 40, mientras que el resto de la energfa es suministrada por la batena de CC 42. El flujo de corriente que proviene de los supercondensadores 40 y la batena 42 es controlado por un controlador de motor electrico 44, que se proporciona en un conjunto de motor de CA-bomba 38, y por el convertidor de CC / CC 56. El conjunto de motor de CA - bomba 38 usa la corriente para accionar el motor 41, el cual, a su vez, activara la bomba 39 para empujar fluido al interior de los accionadores 18, subiendo de ese modo la plataforma 20 (vease la figura 1). Tal como se muestra en la figura 3C, los supercondensadores 40 tienen la capacidad de suministrar energfa mucho mas rapido que la batena de CC 42.

Haciendo referencia a la figura 3D, una vez que se ha elevado la plataforma 12, la transferencia de cargamento cargado sobre la plataforma 12 se logra mediante el uso de de la bomba 48, la cual es alimentada por la batena de CC 42. Otras funciones 60 tales como direccion, transferencia de cargamento, estabilizacion de plataforma y elevacion del puente, pueden ser alimentadas, cada una de ellas, por la batena 42 y la bomba 48, o de acuerdo con una realizacion alternativa, estas funciones secundarias 60 pueden ser alimentadas por los supercondensadores 40 y / o la batena 42, de forma similar al conjunto de motor 38.

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Una vez que se ha descargado el cargamento, la plataforma se puede bajar, tal como se muestra en la figura 3E y 3F. El controlador de motor electrico 44 del conjunto de motor de CA - bomba 38 dirige la corriente que es generada por el conjunto de motor de CA - bomba 38 para recargar los supercondensadores 40, por medio del convertidor de CC / CC 56 y, a continuacion, a la batena 42. La potencia hidraulica se convierte de este modo en potencia electrica. Los supercondensadores 40 pueden o pueden no estar completamente recargados en este punto, dependiendo de la carga presente sobre la plataforma durante su bajada.

Haciendo referencia a continuacion a la figura 3G, una vez que se ha bajado la plataforma, un cargamento se puede transferir sobre esta. En esta etapa, la energfa a partir de la batena 42 se usa para alimentar el conjunto de motor de CA - bomba 48, pero tambien para recargar los supercondensadores 40, hasta que esta esta completamente cargada y lista para la siguiente elevacion de la plataforma.

El control del flujo de corriente que circula en el sistema de energfa de regeneracion se logra con el convertidor de CC / CC 56. Haciendo referencia a la figura 4, un PLC principal 46 esta conectado con el convertidor de CC / CC 56 y gestiona de ese modo, en respuesta a unas senales de entrada que se reciben a partir de diferentes sensores que estan ubicados en el sistema, el flujo de corriente que se intercambia entre el controlador de motor electrico del conjunto de motor de CA - bomba 38, los supercondensadores 40 y la batena 42, la totalidad de los cuales estan conectados por un bus de CC 110. De hecho, la ley de corrientes determina la corriente en cada lmea, ya que la corriente en un nodo es igual a la suma de la corriente en cada rama.

Preferentemente, haciendo referencia aun a la figura 4, asf como la figura 3A, el PLC principal 46 ejecuta una matriz de decision por medio de diferentes controladores de lazo cerrado, que se corresponden en concreto con un lazo de subida de plataforma 300, un lazo de bajada de plataforma 400, un lazo de control de accesorios 500 y el lazo de control de supercondensador 200. Mas en particular, el lazo de subida de plataforma 300 realiza un procedimiento con el fin de generar una senal de indicacion, que se corresponde por ejemplo con una velocidad de motor en rotaciones por minuto (rpm) y un sentido, que se va a enviar al conjunto de motor 38 para subir la plataforma del cargador. Ademas, el lazo de bajada de plataforma 400 realiza un procedimiento con el fin de generar una senal de indicacion, que se corresponde por ejemplo con una velocidad de motor en rpm y un sentido, que se va a enviar al conjunto de motor 38 para bajar la plataforma del cargador. Ademas, el lazo de control de accesorios 500 realiza un procedimiento con el fin de generar una senal de indicacion, que se corresponde por ejemplo con una velocidad de motor en rpm y un sentido, que se va a enviar al conjunto de motor 48 para suministrar funciones de accesorios. Ademas, el lazo de control de supercondensador 200, realiza un procedimiento con el fin de generar una indicacion para el controlador de CC / CC el cual controla a su vez el flujo de corriente entre los supercondensadores, la batena y un motor 38 (y / o 48), tal como se explicara mejor en lo sucesivo en el presente documento.

Cada uno de esos cuatro controladores de lazo cerrado realiza un procedimiento que se puede ejecutar con independencia de los procedimientos de los otros controladores de lazo cerrado. Ademas, uno o mas de estos controladores se pueden proporcionar en el cargador de cargamento y pueden cooperar ademas de forma conjunta con el fin de proporcionar una gestion mas optima de la batena en una maquina tal como un cargador de cargamento.

Por ejemplo, cuando se aumenta la velocidad de elevacion de la plataforma, la corriente de batena aumenta y, como consecuencia, el convertidor de CC / CC interviene para bajar esta corriente de batena tanto como sea posible. Al mismo tiempo, si se activa la bomba de accesorios, la corriente de batena se aumenta. El PLC intentara bajar la velocidad de elevacion de la plataforma con el fin de reducir la potencia de batena total que se requiere. Este es un procedimiento continuo en tiempo real y el sistema preferentemente se adapta a las condiciones cambiantes.

Cada uno de los lazos de control 200, 300, 400 y 500 funciona con el fin de controlar partes respectivas del sistema, teniendo cada una un objetivo particular hacia el cual tiende el sistema de lazo cerrado respectivo en base a unas condiciones de sistema particulares. Cuando un lazo de control cambia un valor de parametro, este puede afectar a las otras partes y, de forma gradual, el sistema se estabiliza en un estado lo mas optimo, o por lo menos cerca del estado optimo.

Por lo tanto, con el fin de lograr el objetivo respectivo, los lazos cerrados aplican los principios que se han introducido previamente, en concreto (1) el efecto de Peukert, (2) la perdida de potencia en los cables y componentes, y (3) la carga / descarga de batena, con el fin de optimizar la vida de la batena.

Estos principios, se explicaran mejor a continuacion, a la vista de un ejemplo de aplicacion de acuerdo con una realizacion particular de la presente invencion.

Tal como se ha mencionado previamente, en base al efecto de Peukert, descargar la batena mas lento o mas rapido aumenta o reduce la energfa disponible a partir de la batena. La ecuacion de Peukert cuantifica este fenomeno. Tal como tambien se explica, la siguiente formula muestra la relacion entre la corriente de descarga de batena medida y la energfa de batena que se retira:

lajustada = In C / (R (C / R)n)

en la que

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I es una corriente de descarga medida,

n es un exponente en relacion con la edad y la construccion de la batena,

La capacidad de una batena se estipula en amperios-hora (Ah). Por ejemplo, la batena que se usa de acuerdo con una realizacion de la presente invencion puede ser de 1.000 Ah a lo largo de 6 horas. Esto quiere decir que la batena se puede descargar a una tasa de 1.000 Ah/6 h = 167 A. El numero de horas es importante debido a que este determina la energfa disponible a lo largo de un determinado periodo de tiempo.

Dado que la caractenstica asignada de batena es de 1.000 Ah a lo largo de 6 horas, la formula anterior se aplica tal como sigue:

lajustada = (167 A)n x 1.000 Ah / (6 h (1.000 Ah / 6 h)n)

= (167 A)n x 1.000 Ah / (6 h (167 A)n)

= 1.000 Ah/6 h = 167 A

La formula muestra que si la batena se descarga a una tasa de 167 A, esta durara 6 horas y se entregaran 1.000 Ah de energfa. No obstante, un cargador de cargamento requiere en general mucho mas de 167 A.

La siguiente tabla muestra la corriente de Peukert (veanse las columnas 2, 3 y 4) para diferentes valores de n y corriente medida (vease la columna 1). Para la aplicacion actual, C = 1.000 Ah y R = 6 horas.

imagen1

Por ejemplo, si la corriente de batena que se mide es de 600 A, en realidad se extrae de la batena un equivalente de 775 A (n = 1,2) o, dicho de otra forma, se pierde un 29 % de la energfa esperada. El valor de n es desconocido debido a que este es diferente para cada batena pero es por lo general de aproximadamente 1,3 para las batenas de plomo - acido.

Por lo tanto, con el fin de reducir las perdidas de potencia en el presente sistema, preferentemente la corriente de batena se reduce al mmimo.

Tal como tambien se ha mencionado en lo que antecede, la perdida de potencia en los cables y componentes electricos se expresa mediante la siguiente formula:

P = Rl2

en la que

Por lo tanto, la perdida de potencia (el calor disipado) es proporcional al cuadrado de la corriente.

La resistencia del cobre para un cable de tamano 2/0 es aproximadamente 0,261 mQ/m. Ademas, la resistencia de un MOSFET en el presente controlador de motor es de 5 mQ.

La siguiente tabla muestra el numero de vatios que se pierden para un cable de tamano 2/0 que tiene una resistencia de aproximadamente 0,261 mQ / m y un MOSFET en el controlador de motor, que tiene una resistencia de aproximadamente 5 mQ.

Corriente I (A): Total Perdida de potencia (W) 1 m de cable MOSFET 0.261 mO 5 mO

potencia a 80 V (W)

100: 8000 3 50

250: 20000 16 313

500: 40000 65 1250

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Para veinte (20) metros de cables para conectar el motor y la batena, la perdida de potencia a 250 A frente a 500 A es de 320 W (o de 320 / 20.000 = 1,6 %) en comparacion con 1.300 W (o 1.300 / 40.000 = 3,2 %). Por lo tanto, con el fin de reducir las perdidas de potencia, la corriente en los componentes se ha de reducir al mmimo.

Tal como tambien se ha explicado previamente, la carga y la descarga frecuentes de una batena tambien tiene incidencia sobre la eficiencia. De hecho, un sistema de regeneracion de energfa que usa solo una batena recargable para cooperar con un elevador movil en sentido vertical puede amplificar el efecto de Peukert, debido a que cargar la batena durante un corto periodo de tiempo y, a continuacion, descargar la misma justo despues, o a la inversa, da lugar a que la batena se vea como que es mucho mas pequena.

Tal como tambien se explica, la batena genera ademas calor cuando se carga y se descarga, lo cual representa energfa perdida. El aumento de temperatura de la batena causado por la carga de la batena tambien reduce su vida.

Por las razones anteriores, preferentemente la batena no se recarga de forma intermitente (es decir, se descarga y se recarga demasiado rapidamente, y asf sucesivamente) con el fin de reducir la perdida de potencia.

Por lo tanto, el sistema de gestion de energfa de acuerdo con la presente invencion, preferentemente aplica los principios anteriores con el fin de proporcionar un sistema mas optimo, en concreto en virtud del convertidor de CC/CC y supercondensadores. Mas en particular, con el fin de optimizar el sistema y aumentar la eficiencia y la vida de la batena, la potencia de batena se gestiona mediante el control de la corriente que es requerida por los motores, se gestiona la corriente que se extrae a traves del convertidor de CC / CC, la corriente que se extrae de la batena se nivela a lo largo del tiempo, y la energfa regenerada se almacena en los supercondensadores con el fin de evitar recargar la batena con demasiada rapidez durante el funcionamiento.

Tal como se ha mencionado previamente, el sistema en conjunto busca mantener la corriente de batena tan baja como sea posible mediante el control de la velocidad del motor y mediante el control de la corriente que fluye a traves del convertidor de CC / CC. Preferentemente, el sistema tambien busca gestionar el flujo de energfa entre la batena, los motores y los supercondensadores de tal modo que la demanda de potencia de batena es constante a lo largo del tiempo, y almacenar la energfa regenerada en los supercondensadores con el fin de evitar recargar la batena durante el funcionamiento, asf como para mantener el nivel de energfa de los supercondensadores tan alto como sea posible.

Tal como tambien se ha mencionado previamente, el sistema es operado por los controladores de lazo cerrado 300, 400, 500 y 200, tal como se ilustra mejor en la figura 4. Los algoritmos que son realizados por cada uno de estos lazos, de acuerdo con unas realizaciones preferidas se describiran a continuacion, comenzando por el controlador de lazo cerrado principal 200.

Haciendo referencia a la figura 5, asf como la figura 1 y 4, se muestra el procedimiento de gestion de energfa el cual es realizado por el controlador de lazo cerrado principal 200 para determinar la corriente que se va a suministrar a o que se va a extraer de los supercondensadores 40 y la batena 42, por el convertidor de CC / CC 56, de acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion. Un objetivo general que se busca en el convertidor de CC / CC 56 es reducir de forma conveniente la corriente de batena cuando la demanda de potencia del sistema es alta y absorber de forma conveniente la energfa regenerada cuando se baja la plataforma.

1) El procedimiento preferentemente incluye, determinar una corriente de batena objetivo tal como sigue:

(i) Leer una tension Vcap en los terminales de los supercondensadores 40, un movimiento de la plataforma 12, que esta seleccionado de entre el grupo que comprende un movimiento hacia arriba, un movimiento hacia abajo y la ausencia de movimiento, y un estatus del cargador (10) seleccionado de entre el grupo que consiste en alimentado y de parada, y determinar 201 un modo de funcionamiento tal como sigue:

- si la tension de supercondensador es menor que 30 V, establecer el modo de funcionamiento en el “modo de precarga”;

- si la tension de supercondensador es mayor que 30 V y el movimiento de la plataforma se corresponde con un movimiento hacia arriba, establecer el modo de funcionamiento en el “modo hacia arriba”;

- si la tension de supercondensador es mayor que 30 V y el movimiento de la plataforma se corresponde con un movimiento hacia abajo, establecer el modo de funcionamiento en el “modo hacia abajo”;

- si la tension de supercondensador es mayor que 30 V y el movimiento de la plataforma se corresponde con la ausencia de movimiento, establecer el modo de funcionamiento en el “modo de recarga”; y

- si el estatus de potencia del cargador es de parada, establecer el modo de funcionamiento en el “modo de descarga”.

(ii) Determinar 202 un objetivo de corriente de batena en base al modo de funcionamiento que se ha determinado en lo que antecede, tal como sigue:

- si el modo de funcionamiento es el “modo de precarga”, el objetivo de corriente de batena se establece en 50 A. De hecho, en el “modo de precarga” es un objetivo precargar los supercondensadores 40 hasta 30 V cuando el sistema de cargador acaba de ser encendido. Los supercondensadores 40 y el convertidor

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de CC / CC 56 son mas eficientes a unas tensiones mas altas, por lo tanto es preferible una tension de supercondensador mmima.

- Si el modo de funcionamiento es el “modo hacia arriba”, el objetivo de corriente de batena se establece en 200 A. De hecho, en el “modo hacia arriba” es un objetivo usar la energfa de los supercondensadores para reducir la corriente de batena que se requiere. Debido a que 200 A es el objetivo de corriente de batena, si la corriente de batena supera 200 A debido a la demanda del sistema, el convertidor de CC / CC 56 transferira energfa a partir de los supercondensadores 40 para reducir la corriente de batena.

- Si el modo de funcionamiento es el “modo hacia abajo”, el objetivo de corriente de batena es de 150 A. De hecho, en el “modo hacia abajo” es un objetivo cargar los supercondensadores 40 con la energfa regenerada. Por lo tanto, con una corriente de batena seleccionado como objetivo en 150 A, la energfa regenerada se puede capturar y al mismo tiempo, los supercondensadores 40 se pueden recargar hasta un maximo nivel de energfa, el cual se determina en la etapa 210 que se describe en lo sucesivo, y esto, solo cuando la corriente de batena no esta demasiado elevada.

- Si el modo de funcionamiento es el “modo de recarga”, el objetivo de corriente de batena es de 150 A. De hecho, en el “modo de recarga” es un objetivo llenar los supercondensadores 40 cuando la plataforma de cargador 12 no se esta moviendo. 150 A es el objetivo de corriente de batena, para recargar los supercondensadores 40, de acuerdo con la presente realizacion particular.

- Si el modo de funcionamiento es el “modo de descarga”, la corriente de batena objetivo es de -150 A. De hecho, en el “modo de descarga” es un objetivo vaciar los supercondensadores 40 cuando se APAGA el cargador 10 (el estado de parada). -150 A es el objetivo de corriente de batena debido a que esta es la maxima capacidad del convertidor de CC / CC 56 para descargar los supercondensadores 40, de acuerdo con la presente realizacion particular.

Si se produce otra demanda de una corriente de batena que es mayor que 150 A, entonces el sistema aguardara

antes de recargar los supercondensadores.

Por lo tanto, las dos (2) subetapas anteriores se pueden resumir tal como sigue:

- detectar un movimiento del elemento de elevacion, estando seleccionado dicho movimiento de entre el grupo que consiste en un movimiento de elevacion, un movimiento de bajada y un movimiento inmovil;

- proporcionar una tension Vcap que se detecta en unos terminales del dispositivo de almacenamiento de energfa, en concreto los supercondensadores 40;

- calcular 202 un objetivo de corriente de batena en base a por lo menos uno de la tension Vcap y el movimiento detectado, mas en particular:

- detectar un estado de potencia de la maquina, en concreto el cargador de cargamento 10, estando seleccionado dicho estado de potencia de entre el grupo que consiste en un estado alimentado y un estado de parada;

y

- si la tension Vcap es menor que 30 V, establecer el objetivo de corriente de batena en 50 A (es decir, el modo de precarga);

- si la tension Vcap es mayor que 30 V y el movimiento que se detecta en (a) es el movimiento de elevacion,

establecer el objetivo de corriente de batena en 200 A (es decir, el modo hacia arriba);

- si la tension Vcap es mayor que 30 V y el movimiento que se detecta en (a) es el movimiento de bajada,

establecer el objetivo de corriente de batena en 150 A (es decir, el modo hacia abajo);

- si la tension Vcap es mayor que 30 V y el movimiento que se detecta en (a) es el movimiento inmovil, establecer el objetivo de corriente de batena en 150 A (es decir, el modo de recarga); y

- si el estado de potencia que se detecta se corresponde con un estado de parada, establecer el objetivo de corriente de batena en -150 A (es decir, el modo de descarga).

El procedimiento incluye ademas ajustar 204, usando un controlador PID 108, una corriente que es extrafda de la

fuente de batena por el controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa, en concreto por el convertidor de

CC / CC, de acuerdo con el objetivo de corriente de batena que se ha determinado en lo que antecede.

2) Otra etapa, tal como se ha mencionado previamente, comprende medir 211 un angulo usando un sensor, tal como un inclinometro 47; y determinar una altura H de la plataforma 12 como una funcion del angulo medido por el inclinometro 47. El inclinometro 47 esta convenientemente montado en o conectado con el conjunto de soporte 14, por ejemplo un miembro del soporte de tipo saltamontes, y el angulo que se mide es, por lo tanto, representativo de un angulo correspondiente del miembro. La altura se puede determinar de este modo por medio de una tabla de correspondencia. Como alternativa, la altura se puede obtener de una serie de formas, incluyendo por ejemplo a partir de un sensor de distancia, una informacion que se recibe a partir del PLC o cualquier otro controlador que calcule una altura en base al funcionamiento del motor. Por ejemplo un numero de rotaciones del motor en un sentido puede ser representativo de un aumento en la altura mientras que un numero de rotaciones del motor en el sentido opuesto puede ser representativo de una disminucion en la altura.

3) Otra etapa del procedimiento incluye, tal como se ha mencionado previamente, calcular 214 una energfa minima Emin requerida en los supercondensadores 40 como una funcion de la altura H del elemento de elevacion

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12, en concreto de acuerdo con la siguiente ecuacion:

Emin _ Ecapn + (Etotal - Ecapn) / (Htotal) X H,

en la que

Emm se puede proporcionar en unidades de julios (J);

n es una constante que tiene un valor en base a un parametro del controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa, y una tension de la batena;

Ecapn representa una energfa disponible en el dispositivo de almacenamiento de energfa a n voltios, y se puede proporcionar en unidades de julios (J);

Etotal representa una energfa maxima que se puede almacenar en el dispositivo de almacenamiento de energfa, y se puede proporcionar en unidades de julios (J); y

Htotal es una altura maxima que puede alcanzar el elemento de elevacion, y se puede proporcionar por ejemplo en milfmetros (mm).

Por lo tanto, en el presente caso, la ecuacion se aplica tal como sigue:

Emin _ Ecap40 V + (Etotal - Ecap40v) / (Htotal) x H,

en la que

Ecap4ov es la energfa disponible en los supercondensadores 40 a 40 V y se establece en 80.000 J,

Etotal es la energfa maxima que se puede almacenar en los supercondensadores 40 y se establece en 320.000 J, y

Htotal se establece en 3.000 mm.

Por lo tanto,

Emin = 80.000 J + (320.000 J - 80.000 J / 3.000 mm x H = 80.000 J + 80 J / min

4) Otra etapa del procedimiento incluye, tal como tambien se ha mencionado previamente, calcular 216 una energfa Edisponible que esta almacenada en el dispositivo de almacenamiento de energfa en base a una tension Vcap que se detecta en unos terminales del dispositivo de almacenamiento de energfa y en base a un parametro del dispositivo de almacenamiento de energfa, en concreto de acuerdo con la siguiente ecuacion:

Edisponible = (Capacidad X Vcap X Vcap) / 2

Por lo tanto, en el presente caso, el parametro que se ha mencionado en lo que antecede es una Capacidad de los supercondensadores 40, la cual se proporciona en faradios y se establece en 100 F.

5) Todavfa otra etapa del procedimiento incluye, tal como tambien se ha mencionado previamente, calcular 218 un error Error en el que Error = Emin - Edisponible.

Por lo tanto, en el presente caso, el error Error se corresponde con una cantidad de energfa que se puede usar para alimentar el conjunto de motor de CA- bomba 38 en el modo de funcionamiento hacia arriba, (es decir, cuando el movimiento detectado es el movimiento de elevacion), o cuanta energfa adicional se puede almacenar en los supercondensadores cuando el movimiento detectado es un movimiento de bajada de la plataforma.

Todavfa otra etapa 206 del procedimiento incluye, tal como tambien se ha mencionado previamente, establecer un lfmite inferior Lin de una corriente que se va a extraer del dispositivo de almacenamiento de energfa en 0 A cuando el movimiento que se ha detectado previamente es el movimiento inmovil o de bajada. Dicho de otra forma, el lfmite inferior Lin se establece en 0 A, si el modo de funcionamiento que se ha determinado previamente es el “modo de recarga”, el “modo de precarga” o el “modo hacia abajo”, y esto, con el fin de asegurar que los supercondensadores 40 no se descarguen en esos modos, en concreto para mantener esta energfa disponible para un movimiento de elevacion de plataforma. Ademas, la corriente del convertidor de CC - CC esta limitada a 150 A. Por lo tanto, la corriente esta limitada en el lado de batena debido a que la tension es siempre mas alta que en el lado de los supercondensadores, dado que la potencia en ambos lados es aproximadamente la misma. La corriente en el lado de batena del convertidor de CC/CC esta limitada a 150 Ax Vcap / Vbat Por ejemplo, para una Vcap de 70 V y una Vbat de 80 V, la potencia en el lado de los supercondensadores es de 70 V x l50 A = 10500 W, mientras que la corriente en el lado de batena es de 10500 W / 80 V = 131 A.

Tal como tambien se ha mencionado previamente, el lfmite inferior Lin se calcula como una funcion de Error cuando el movimiento detectado es el movimiento de elevacion, mas en particular, de acuerdo con:

si Error <0 y Error > -2 entonces

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Imm _ Error x 75 x Vcap / Vbat de lo contrario, si Error <= -2

Imm 150 X Vcap / Vbat

de lo contrario,

Imm = 0,

en la que

el procedimiento incluye ademas detectar una tension Vbat en unos terminales de la fuente de batena.

Preferentemente, otra etapa incluye detectar un estado de potencia de la maquina, estando seleccionado dicho estado de potencia de entre el grupo que consiste en un estado alimentado y un estado de parada; y establecer el lfmite inferior Lm de dicha corriente que se va a extraer del dispositivo de almacenamiento de energfa en -150 A cuando el estado de potencia que se detecta es un estado de parada. Dicho de otra forma, el lfmite inferior Lm se establece en -150 A si el modo de funcionamiento que se ha determinado previamente es “descarga”.

En los modos de recarga, de precarga y abajo, la corriente minima esta limitada a 0 A para asegurarse de que los supercondensadores no se descargan en esos modos para mantener esta energfa para el movimiento de elevacion de la plataforma. La corriente en el lado de batena del convertidor de CC / CC esta limitada a 150 A x Vcap / Vbat.

Aun otra etapa 220 del procedimiento incluye, tal como tambien se ha mencionado previamente, calcular un lfmite superior Lax de una corriente que se va a suministrar al dispositivo de almacenamiento de energfa como una funcion de Error cuando el movimiento es el movimiento inmovil o de bajada. Mas en particular, en el presente caso, la corriente maxima Lax que se va a suministrar a los supercondensadores 40 por el convertidor de CC / CC 56 se calcula de acuerdo con el siguiente algoritmo:

si Error >0 y Error < 2 entonces

Imax = Error x 75 x Vcap / Vbat

de lo contrario, si Error >= 2

Imax---150 x Vcap / Vbat

de lo contrario,

Imax = 0.

Dicho de otra forma, Imax se determina en base a cuanta energfa falta, en concreto cuanta energfa adicional se puede almacenar en los supercondensadores 40, de tal modo que si la energfa que esta almacenada en los supercondensadores 40 es igual al nivel objetivo de energfa, tal como se define en el numero 218, la corriente sera igual a 0 A con el fin de detener la recarga de los supercondensadores 40.

7) Todavfa otra etapa 222 del procedimiento incluye, tal como tambien se ha mencionado previamente, controlar el controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa como una funcion de Lm, Imax y el movimiento que se ha detectado previamente, con el fin de gestionar el flujo de corriente entre el dispositivo de almacenamiento de energfa y el bus de suministro de potencia. Mas en particular, en la presente realizacion, si la corriente que es extrafda de la batena 42 por el convertidor de CC / CC 56 es menor que el lfmite inferior Lm, entonces la corriente se establece en Lm, y si la corriente que es extrafda de la batena 42 por el convertidor de CC / CC 56 es mayor que el lfmite superior Imax, entonces la corriente se establece en Imax.

De forma ventajosa, el PLC ajusta el nivel de energfa de los supercondensadores 40 de tal modo que en cualquier momento es posible almacenar en los supercondensadores 40 la totalidad o la mayor parte de la energfa potencial que se puede regenerar, en concreto al tener en cuenta la altura H de la plataforma.

De hecho y por ejemplo, cuando la plataforma se encuentra al nivel del suelo, no hay energfa potencial alguna que regenerar debido a que la plataforma se encuentra en la posicion mas baja. Cuando la plataforma se encuentra a la altura maxima, la energfa potencial que se puede regenerar con una plataforma que esta completamente cargada es de 133 kJ, en base a un modelo de sistema. La capacidad energetica de un supercondensador de 100 F a 80 V es de 280 kJ. Por lo tanto, el maximo nivel de energfa para recargar los supercondensadores en este momento en particular es de 280 kJ -133 kJ = 147 kJ. Ademas, si la plataforma se mueve a continuacion a 1 m del suelo, en base al modelo de sistema, la energfa potencial que se puede regenerar con una plataforma completamente cargada es de 47 kJ. La capacidad energetica de un supercondensador 40 de 100 F a 80 V es de 280 kJ. Por lo tanto, el maximo nivel de energfa para recargar los supercondensadores en este momento es de 280 kJ - 47 kJ = 233 kJ.

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En la figura 6, se muestra una grafica que ilustra una secuencia en la que la plataforma en primer lugar se esta bajando, a continuacion regenerando ene^a, a continuacion deteniendose, y por ultimo reanudando la bajada, durante un periodo de tiempo que vana de 0 a 25 segundos (s). Mas en concreto, la grafica representa un escenario, en el que la plataforma se esta bajando entre los tiempos 0 y 8 s, aproximadamente (es decir, un movimiento de bajada detectado), entonces la plataforma permanece inmovil entre los tiempos 8 y 15 s, aproximadamente (es decir, detectado un movimiento inmovil), entonces la plataforma reanuda la bajada entre los tiempos 15 y 21 s, aproximadamente (es decir, un movimiento de bajada detectado) y por ultimo, la plataforma stops de nuevo entre los tiempos 23 y 25 s, aproximadamente (es decir, detectado un movimiento inmovil).

La curva que esta punteada con triangulos representa la altura de la plataforma. La curva que esta punteada con rombos representa el maximo nivel de energfa (o nivel de energfa objetivo) calcula a partir de la altura de la plataforma. La curva que esta punteada con cuadrados representa el nivel de energfa real de los supercondensadores (o la energfa que esta almacenada en los supercondensadores), la cual intente coincidir con el maximo nivel de energfa calculado. La diferencia entre las dos curvas es debido a la limitacion de la corriente maxima del convertidor de CC / CC y esta es la razon por la cual el nivel de energfa solo se alcanza en un tiempo de 13 segundos y 25 segundos.

Tal como se puede ver, cuando la plataforma se esta bajando, entre los tiempos y 8 s y entre los tiempos 15 y 21 s, los supercondensadores se estan recargando. Los supercondensadores tambien se recargan durante una porcion del tiempo que la plataforma esta inmovil, en concreto entre 10 y 14 s, asf como entre 23 y 25 s. Ademas, en 13 s y 25 s, los supercondensadores dejan de cargarse debido a que, tal como se ha mencionado en lo que antecede, estos han alcanzado el nivel de energfa objetivo.

Con referencia a continuacion a la figura 7A a 7E, se ejemplifican diferentes escenarios del sistema en funcionamiento, que se muestran en unas representaciones esquematicas simplificadas del sistema.

En la figura 7A, se muestra un primer escenario en el que un operador introduce una entrada de indicacion para elevar o subir la plataforma. Para fines de ejemplificacion, el controlador de motor 44 requiere 400 A en este momento. Los 400 A en primer lugar son alimentados por la batena 42. El convertidor de CC / CC 56 reacciona entonces y extrae energfa de los supercondensadores 40 lo cual se refleja en la lmea omnibus de 80 V 110 para reducir la corriente de batena, por ejemplo en 100 A, en concreto hasta 300 A, desde (400 A = 100 A + 300 A) por ejemplo. Esta corriente esta limitada por la capacidad del convertidor de CC / CC y la energfa disponible en los supercondensadores 40 en este momento.

En la figura 7B, se muestra un segundo escenario en el que el operador introduce una entrada de indicacion para bajar la plataforma. Por lo tanto, el controlador de motor 44 regenera energfa y envfa corriente por la lmea omnibus de 80 V, por ejemplo, 80 A. Los 80 A tienden de forma natural a ir de vuelta a la batena 42. No obstante, el convertidor de Cc / CC 56 almacena energfa en los supercondensadores 40 al tomar la energfa de la lmea omnibus de 80 V para evitar la recarga de la batena.

En la figura 7C, se muestra un tercer escenario en el que el operador introduce una entrada de indicacion para bajar la plataforma, y no hay carga alguna sobre la plataforma. El controlador de motor regenerara energfa y enviara corriente por la lmea omnibus de 80 V, por ejemplo, 30 A debido a que la plataforma no porta carga alguna. El PLC determinara que corriente es transferida por el convertidor de CC / CC 56 y dependiendo del nivel de energfa almacenado de los supercondensadores 40, esta corriente puede ser mas de 30 A, por ejemplo, 100 A con el fin de recargar los supercondensadores 40 a una tasa mas rapida. Por lo tanto, la batena suministra energfa en este momento para recargar los supercondensadores 40, en lugar de esperar a que la plataforma se encuentre al nivel del suelo, con el fin de prepararse para suministrar potencia al sistema cuando el operador eleve de nuevo la plataforma.

En la figura 7D y 7E, se muestra un cuarto escenario en el que el operador introduce una entrada de indicacion para elevar o subir la plataforma.

Para fines de ejemplificacion, el controlador de motor 44 para el elevador requiere 400 A en este momento para esta operacion particular, tal como se ilustra mejor en la figura 7D. El PLC 46 controla el convertidor de CC / CC 56 y los supercondensadores 40 para emitir una reserva de energfa con el fin de reducir la carga de potencia en la batena 42.

Unos pocos segundos mas tarde, el operador acciona otra funcion en el cargador, por ejemplo una transferencia de cargamento, al tiempo que se sigue elevando la plataforma posterior. El controlador de motor 43 para los accesorios requerira entonces, por ejemplo 150 A, tal como se ilustra en la figura 7E.

El PLC 46 reduce entonces la corriente asignada para la elevacion, con el fin de disminuir la demanda de potencia total a partir de la batena 42. Como resultado, la plataforma se eleva mas lentamente, es decir, se asigna menos potencia al motor 37 pero la potencia de batena que se requiere sigue siendo la misma.

Por lo tanto, el sistema que se ha descrito en lo que antecede busca aplicar los principios en relacion con el efecto de Peukert sobre las batenas, la perdida de potencia en los cables y componentes y el efecto negativo de la carga y

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la descarga de batena.

El dispositivo de almacenamiento de energfa, o los supercondensadores de acuerdo con unas realizaciones de la presente invencion, proporcionan un almacenamiento intermedio ene^a para absorber energfa cuando la plataforma se esta bajando (es decir, yendo hacia abajo), al tiempo que el motor regenera la energfa potencial de la plataforma para dar electricidad, y tambien devuelven esta energfa en un instante posterior para reducir la carga de potencia de batena.

El controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa, o el convertidor de CC - CC de acuerdo con unas realizaciones de la presente invencion, permite controlar el flujo de corriente entre los supercondensadores y el bus de CC de 80 V con el que estan conectados el controlador o controladores de motor y la batena.

Como resultado, la potencia de batena promedio es baja en comparacion con sistemas convencionales conocidos debido a que se regenera parte de la energfa. Ademas, la potencia de batena que se requiere se puede distribuir a lo largo del tiempo con el fin de eliminar los tiempos muertos y las demandas de pico y, por lo tanto, reducir al mmimo el nivel global de corriente de batena en todo momento. Como una ventaja adicional, la corriente reducida atenua la perdida de potencia en los cables y componentes. Ademas, en su mayor parte la batena se descarga y, preferentemente nunca, se recarga durante el funcionamiento normal del cargador para optimizar de forma ventajosa la eficiencia y la vida de la batena.

De acuerdo con una realizacion preferida, los cuatro sistemas de lazo cerrado independientes que se han descrito en lo que antecede, en concreto el lazo de subida de plataforma 300, el lazo de bajada de plataforma 400, el lazo de motor de accesorios 500 y el lazo de corriente de convertidor de CC / CC 200 (vease la figura 4), se proporcionan en el sistema y cooperan con el fin de determinar en tiempo real la velocidad optima de motores respectivos y el flujo de corriente que se suministra a o que se extrae de los supercondensadores, por medio del convertidor de CC / cC. De ese modo, el sistema esta constantemente tratando de lograr un estado optimo en el que funcionar.

La eficiencia de un cargador que esta provisto con el sistema y procedimiento que se han descrito en lo que antecede se mejora en gran medida. Durante la aplicacion, el numero de ciclos de subida y de bajada del elevador de plataforma se aumento en de aproximadamente un 30 a un 40 % dependiendo del peso promedio del cargamento, en comparacion con un cargador electrico sin este sistema de regeneracion y de gestion de energfa.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un sistema de gestion de ene^a para gestionar un flujo de corriente en una maquina que tiene un elemento de elevacion que puede moverse en sentido vertical por un conjunto de motor, comprendiendo el sistema de gestion de energfa:

- un bus de suministro de potencia para abastecer el conjunto de motor;

- una fuente de batena que esta conectada con el bus de suministro de potencia;

- un dispositivo de almacenamiento de energfa;

- unos sensores para detectar una altura H y un movimiento del elemento de elevacion, siendo seleccionado dicho movimiento entre el grupo que consiste en un movimiento de elevacion, un movimiento de bajada y un movimiento inmovil;

caracterizado porque comprende ademas:

- un segundo calculador conectado con el dispositivo de almacenamiento de energfa para calcular una energfa Edisponible que esta almacenada en el dispositivo de almacenamiento de energfa en base a una tension Vcap detectada en unos terminales del dispositivo de almacenamiento de energfa y a un parametro del dispositivo de almacenamiento de energfa;

- un comparador para calcular un Error en el que Error = Emin - Edisponible;

- un tercer calculador para establecer un lfmite inferior Lin de una corriente a extraer del dispositivo de almacenamiento de energfa a 0 A cuando el movimiento detectado por los sensores es el movimiento inmovil o de bajada, y para calcular el lfmite inferior Lin como una funcion de Error cuando el movimiento detectado por los sensores es el movimiento de elevacion;

- un cuarto calculador para calcular un lfmite superior Lax de una corriente a suministrar al dispositivo de almacenamiento de energfa como una funcion de Error cuando el movimiento detectado por los sensores es el movimiento inmovil o de bajada; y

- un controlador principal para controlar el controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa como una funcion de Lin, Lax y el movimiento detectado, para ajustar el flujo de corriente entre el dispositivo de almacenamiento de energfa y el bus de suministro de potencia.

2. El sistema de gestion de energfa de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el dispositivo de almacenamiento de energfa comprende uno o mas supercondensadores.

3. El sistema de gestion de energfa de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa es un convertidor de CC - CC.

4. El sistema de gestion de energfa de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que uno de dichos sensores es un inclinometro para medir un angulo y para detectar la altura H con respecto al mismo.

5. El sistema de gestion de energfa de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende ademas:

- una unidad de almacenamiento en memoria para almacenar datos; y

en el que dichos primer, segundo, tercer y cuarto calculadores, dicho comparador y dicho controlador principal se proporcionan en un controlador logico programable que esta conectado con la unidad de almacenamiento en memoria.

6. El sistema de gestion de energfa de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que uno de dichos sensores se proporciona en el controlador logico programable para detectar el movimiento del elemento de elevacion en base a una orden de operacion recibida en el controlador logico programable.

7. El sistema de gestion de energfa de acuerdo con la reivindicacion 1, en combinacion con dicha maquina, estando el sistema de gestion de energfa conectado operativamente con el elemento de elevacion.

8. El sistema de gestion de energfa en combinacion con la maquina de acuerdo con la reivindicacion 7, que comprende ademas:

- un conjunto de soporte para soportar el elemento de elevacion; y

en el que uno de dichos sensores es un inclinometro conectado con el conjunto de soporte para medir un angulo y detectar la altura H con respecto al mismo.

9. Un procedimiento de gestion de energfa para gestionar un flujo de corriente en una maquina que tiene un

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elemento de elevacion que puede ser operado en sentido vertical por un conjunto de motor, estando abastecido el conjunto de motor con ene^a, a traves de un bus de suministro de potencia, por una fuente de batena y por un dispositivo de almacenamiento de energfa por medio de un controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa, comprendiendo el procedimiento:

(a) detectar una altura H y un movimiento del elemento de elevacion, estando seleccionado dicho movimiento entre el grupo que consiste en un movimiento de elevacion, un movimiento de bajada y un movimiento inmovil;

(c) calcular una energfa Edisponibie que esta almacenada en el dispositivo de almacenamiento de energfa en base a una tension Vcap detecta en unos terminales del dispositivo de almacenamiento de energfa y a un parametro del dispositivo de almacenamiento de energfa;

(d) calcular un error Error en el que Error = Emin - Edisponibie;

(e) establecer un lfmite inferior Lin de una corriente a extraer del dispositivo de almacenamiento de energfa a 0 A cuando el movimiento detectado en (a) es el movimiento inmovil o de bajada, y calcular el lfmite inferior Lin como una funcion de Error cuando el movimiento detectado en (a) es el movimiento de elevacion;

(f) calcular un lfmite superior Lax de una corriente a suministrar al dispositivo de almacenamiento de energfa como una funcion de Error cuando el movimiento es el movimiento inmovil o de bajada; y

(g) controlar el controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa como una funcion de Lin, Lax y el movimiento detectado en (a) para gestionar el flujo de corriente entre el dispositivo de almacenamiento de energfa y el bus de suministro de potencia.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 9, en el que la determinacion en (a) comprende:

- medir un angulo por medio de un inclinometro; y

- determinar una altura H de la plataforma como una funcion del angulo medido por el inclinometro.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que la altura se determina en (a) por medio de una tabla de correspondencia.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 9, que comprende ademas:

- proporcionar una energfa Ecapn disponible en el dispositivo de almacenamiento de energfa a n voltios, una energfa maxima Etotai que se puede almacenar en el dispositivo de almacenamiento de energfa y la altura maxima Htotai del elemento de elevacion; y

en el que Emin se calcula en (c) de acuerdo con:

Emin = Ecapn + (Etotai - Ecapn) / (Htotai) X H,

en la que

n es una constante que tiene un valor en base a un parametro del controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa y a una tension de la batena.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 12, en el que n = 40 V, Ecapn = 80.000 J, Etotai = 320.000 J y Htotai = 3.000 mm.

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 9, en el que el parametro del dispositivo de almacenamiento de energfa es una Capacidad proporcionada en faradios y en el que la Edisponibie se calcula en (c) de acuerdo con:

Edisponibie = (Capacidad X Vcap x Vcap) / 2.

15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 9, que comprende ademas:

- detectar un estado de potencia de la maquina, siendo seleccionado dicho estado de potencia entre el grupo que consiste en un estado alimentado y un estado de parada; y

- en (f), establecer el lfmite inferior Lin de dicha corriente a extraer del dispositivo de almacenamiento de energfa a -150 A cuando el estado de potencia detectado es un estado de parada.

16. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 9, que comprende ademas:

- detectar una tension Vbat en unos terminales de la fuente de batena; y

en el que, cuando el movimiento detectado en (a) es el movimiento de elevacion, Lin se calcula en (f) de acuerdo con:

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si Error <0 y Error > -2 entonces Imm _ Error x 75 x Vcap / Vbat de lo contrario, si Error <= -2

Imm 150 x Vcap / Vbat

de lo contrario,

Imm = 0.

17. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 9, que comprende ademas:

- detectar una tension Vbat en unos terminales de la fuente de batena; y en el que Lax se calcula en (g) de acuerdo con:

si Error >0 y Error < 2 entonces Imax = Error x 75 x Vcap / Vbat de lo contrario, si Error >= 2

Imax 150 x Vcap / Vbat

de lo contrario,

Imax = 0.

18. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 9, que comprende ademas antes de (a):

- calcular un objetivo de corriente de batena en base a por lo menos uno de la tension Vcap y el movimiento detectado en (a); y

- ajustar una corriente extrafda de la fuente de batena por el controlador de dispositivo de almacenamiento de energfa, de acuerdo con el objetivo de corriente de batena.

19. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 18, en el que el objetivo de corriente de batena calculado vana entre -150 A y 300 A.

20. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 19, que comprende ademas:

- detectar un estado de potencia de la maquina, estando seleccionado dicho estado de potencia entre el grupo que consiste en un estado alimentado y un estado de parada; y

en el que el objetivo de corriente de batena se calcula de acuerdo con:

- si la tension Vcap es menor que 30 V, establecer el objetivo de corriente de batena en 50 A;

- si la tension Vcap es mayor que 30 V y el movimiento detectado en (a) es el movimiento de elevacion, establecer el objetivo de corriente de batena en 200 A;

- si la tension Vcap es mayor que 30 V y el movimiento detectado en (a) es el movimiento de bajada, establecer el objetivo de corriente de batena en 150 A;

- si la tension Vcap es mayor que 30 V y el movimiento detectado en (a) es el movimiento inmovil, establecer el objetivo de corriente de batena en 150 A; y

- si el estado de potencia detectado se corresponde con un estado de parada, establecer el objetivo de corriente de batena en -150 A.