CN111434005A - 具有多个初级导体区段和至少一个移动设备的、用于无接触地能量传输的设施以及相应的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有由相应的馈电设备供给交流电流的初级导体区段并且具有至少一个移动设备的设施，本发明还涉及一种用于运行这种设施的方法，其中：所述移动设备尤其在其底侧具有次级线圈，该次级线圈与初级导体区段能够感应耦合、尤其是被感应耦合；所述馈电设备将分别具有不同频率的交流电流施加到初级导体区段中；所述移动设备具有用于检测被施加到与次级线圈感应耦合的初级导体区段中的交流电流的频率的部件。

Description

具有多个初级导体区段和至少一个移动设备的、用于无接触 地能量传输的设施以及相应的方法
技术领域
本发明涉及一种具有由相应的馈电设备供给交流电流的初级导体区段并且具有至少一个移动设备的设施，本发明还涉及一种用于运行这种设施的方法。
背景技术
由敷设在地板上的初级导体来感应地为移动设备供电是广泛已知的。
发明内容
因此本发明基于任务是，改善在这种设施运行时的安全性。
根据本发明，该任务通过根据在权利要求1中所述特征的设施和根据在权利要求8或9中所述特征的方法实现。
本发明在设施方面的重要特征是，该设施具有由相应的馈电设备供给交流电流的初级导体区段以及具有至少一个移动设备，其中所述移动设备尤其在其底侧具有次级线圈，该次级线圈与初级导体区段能够感应耦合、尤其是被感应耦合，其中所述馈电设备将各自具有不同频率的交流电流施加到初级导体区段中，其中所述移动设备具有用于检测被施加到与次级线圈感应耦合的初级导体区段中的交流电流的频率的部件。
在此优点是，借助于对频率的确定能够确定移动设备所处的位置区域。因此一方面能够大略地确定位置、另一方面能够对定位部件所确定的位置进行检查。次级侧的振荡回路的Q值在此被这样设计，使得能够使用彼此间间隔得足够大的多个这种频率。因此能够利用频率识别位置区域。
在一种有利的实施方案中，馈电设备起到电源的作用。在此优点是，即使在同时供给多个移动设备时也能够从同一初级导体向各个移动设备传输同一功率，这是因为由初级导体产生的交变磁场取决于初级导体中的电流。
在一种有利的实施方案中，移动设备具有蓄能器，以用于缓解尖峰功率需求和/或至少暂时地离开初级导体区段。在此优点是，能够缓解尖峰功率需求和/或使移动设备至少暂时地远离初级导体区段。从而移动设备能够在行驶面上自由地且独立于固定布置的初级导体区段运动。
在一种有利的实施方案中，次级线圈与电容器并联和/或串联连接，其中该如此构成的振荡回路具有谐振频率，尤其是其中该如此构成的振荡回路具有谐振频率和Q值。在此优点是，振荡回路的Q值被确定为，使得即使所使用的频率不同于向初级导体中馈入的频率，也能够实际上足够好地谐振感应式地传递电功率。因此可以使用来自围绕谐振频率分布的频带的频率，但仍能传递足够多的功率，尤其是高于在谐振频率时所能传递的功率的50％。
在一种有利的实施方案中，移动设备具有控制件，该控制件与所述频率检测部件连接以用于数据交换，和/或其中移动设备具有定位部件，该定位部件与控制件连接以用于数据交换。在此优点是，向控制件一方面输入所确定的位置，另一方面输入所确定的频率。因此控制件能够通过将所确定的位置与存储在控制件的存储器中的与频率对应的位置区域相比较来检查该位置确定是否准确。根据检查结果能够发出警报或故障消息。
在一种有利的实施方案中，各频率与谐振频率的频率间隔随着分配给相应初级导体区段的功率需求的倒数的减小而单调下降，尤其是其中所述分配给相应初级导体区段的功率需求是在沿着相应的初级导体区段行驶时预期的平均功率或在沿着相应的初级导体区段行驶时预期的最高功率。在此优点是，与其中仅需较小的功率需求——例如移动设备单纯地以恒速行驶——的初级导体区段相比，在其中移动设备——由于例如必须同时运行多个驱动装置而——具有更大功率需求的初级导体区段被分配与谐振频率无间隔的或至少具有较小间隔的频率。
在一种有利的实施方案中，各频率与谐振频率的频率间隔随着消耗电功率的驱动装置的数目的增加而减小，尤其是，当在第一初级导体区段中同时运行比在第二导体区段中更多的驱动装置时，在第一初级导体区段中的频率间隔小于在第二初级导体区段中。在此优点是，虽然所有频率都位于振荡回路的谐振范围内，但针对如下初级导体区段设置具有最大的功率传递的频率，即：在移动设备使用该初级导体区段时，移动设备具有最大功率需求、尤其是同时运行两个驱动装置。
在一种有利的实施方案中，以在谐振频率的千分之一和百分之一之间的步长值将由馈电设备施加到初级导体区段中的交流电流的频率分隔开。在此优点是，一方面存在足够大的间隔来实现可靠的识别，并且另一方面尤其是如在大型设施中所需那样能够在谐振范围内设立足够多的频率。
在用于确定移动设备在设施中、尤其是在具有货架仓储的设施中的位置的方法方面的重要特征是，
-在第一方法步骤中，尤其是在调试运行时，在移动设备的存储器中存储关于相应位置区域、尤其是设施通道的相应的频率值，
-在第二方法步骤中，尤其是在调试运行后所实施的运行中，确定由初级导体区段在移动设备的次级线圈中感生出的电压的频率，并且因此确定位置区域、尤其是确定通道，
-在第三方法步骤中，尤其是在调试运行后所实施的运行中，利用定位部件，尤其是通过分析布置在移动设备上的激光扫描仪的信号和/或通过分析由布置在移动设备上的摄像机所拍摄的图像，基于光学原理确定移动设备在在第二方法步骤中确定的位置区域内的位置。
在此优点是，在基于光学的系统中，即使在光学上与其他位置区域不存在任何区别，仍能够确定位置。因为通过频率明确地识别了位置区域，这是因为任何对于移动设备的传感器、例如激光扫描仪和/或摄像机而言在光学上看上去相似的位置区域都在属于该位置区域的初级导体中具有一对一地为该位置区域分配的频率。
在用于运行设施的方法方面的重要特征是，在第一方法步骤中在移动设备的存储器中存储关于相应的位置区域的相应的频率值，在第二方法步骤中利用定位部件确定移动设备的位置，在第三方法步骤中确定由初级导体区段在移动设备的次级线圈中感生出的电压的频率并且将该频率与存储在存储器中的与所确定的位置对应的频率值相比较，尤其是从而在超出规定的偏差程度时，显示和/或转发警报和/或故障。
在此优点是，能够对定位设备所确定的位置实施检查且因此实现更高的安全性。
由权利要求得到其它优点。本发明并不局限于权利要求的特征组合。本领域专业人员尤其是从发明任务和/或通过与现有技术相比较而提出的任务中可得出权利要求的和/或各单个权利要求特征的和/或说明书的特征的和/或附图的特征的其它合适的组合可能性。
附图说明
下面根据示意图详述本发明：
图1示出设施，该设施具有分别被馈电设备(11、12、13、14、15、16)供给的多个初级导体区段(21、22、23、24、25、26)。
具体实施方式
如图1所示，移动设备1能够沿初级导体区段运动。
如图中所示，移动设备1分别具有线性驱动装置2，该线性驱动装置能够实现布置在移动设备顶侧上的接纳盘的高度调整。该线性驱动装置2具有电机。
此外，移动设备1具有控制件，该控制件驱控移动设备1的牵引驱动装置。该牵引驱动装置也具有至少一个电机。
在移动设备1的底侧布置次级线圈，该次级线圈能够与初级导体区段中的被施加中频的交流电流的初级导体区段感应耦合。次级线圈与电容器串联和/或并联，从而形成振荡回路，由该振荡回路能够供给移动设备1的蓄能器和/或供给移动设备的驱动装置，例如牵引驱动装置和线性驱动装置。以此方式确保感应式供电。
在此这样选择振荡回路的品质：使得仍然允许围绕谐振频率扩展1％的频率范围。因此能够以来自该频率范围的相应频率来给相应的初级导体区段供电且仍然能够传递在精确的谐振频率下所能够传递的功率的至少50％。以此方式也就能够以对初级导体区段典型的频率来给该初级导体区段供电。
例如所使用的频率彼此分别间隔100赫兹。在移动设备1的控制件中存储初级导体区段的布置和相应对应的频率。因此能够由控制件检查定位系统所确定的移动设备1的位置是否准确。
移动设备1为此具有定位系统，该定位系统具有布置在移动设备1上的摄像机，利用摄像机识别和分析在设施中布置在各位置上的信息载体、尤其是一维码或二维码、尤其是条形码或QR码。每个信息载体都包含了识别信息，从而位置检测系统从所检测的信息载体以及从中识别出的信息中确定移动设备的位置，并且传递给移动设备的控制件。在控制件的存储器中还将相应初级导体区段的位置区域连同属于每个位置区域、即初级导体区段的频率一起存储。
因此检查，定位系统确定的位置是否有错误。为此利用频率确定部件确定在次级线圈中感生出的交流电流的频率并且将在此检测到的频率值传递给控制件。将如此确定的频率值与在存储器中针对包含了由定位系统确定的位置的位置区域所存储的频率值相比较。在这两个频率值不一致时由控制件显示警报和/或故障消息并通过数据交换连接转发。
在移动设备紧急关机、电力故障或重启后，必须首先确定移动设备的位置。但在由于不存在定位系统或定位系统不可用或不能够识别信息而无法识别移动设备的位置的情况下，首先确定施加到初级导体区段中的交流电流的频率值并且从中确定对应的位置区域。利用移动设备1沿初级导体区段运动而越过该初级导体区段的端部，移动设备1于是到达另外的初级导体区段上，例如到达为主路径分配的初级导体区段上。在确定为该另外的初级导体区段分配的频率之后，以及在确定存储在存储器中的对应的位置区域之后，就能够以对于在设施中的运动而言足够的精度来确定位置。
馈电设备分别起到电源的作用，尤其是分别向相应的初级导体区段中施加交流电流。
如图1中所示，沿着设施的第一通道，在地板上敷设第一初级导体区段21，其中由第一馈电设备11向该初级导体区段21中施加第一频率的交流电流。
同样，沿着设施的第二通道、尤其是与第一通道平行取向的第二通道，在地板上敷设第二初级导体区段22，其中由第二馈电设备12向该初级导体区段22中施加第二频率的交流电流。
同样，沿着设施的第三通道、尤其是与第一通道平行取向的第三通道，在地板上敷设第三初级导体区段23，其中由第三馈电设备13向该初级导体区段23中施加第三频率的交流电流。
同样，沿着设施的第四通道、尤其是与第一通道平行取向的第四通道，在地板上敷设第四初级导体区段24，其中由第四馈电设备12向该初级导体区段24中施加第四频率的交流电流。
在第一通道至第四通道的每个第一端部处，这些通道通入到横向取向的第一主路径中，通过该主路径能够向通道送入移动设备1。
在第一通道至第四通道的相应的另外的端部处，这些通道通入到横向取向的另外的主路径中，通过该另外的主路径将移动设备1从通道中送出。
沿着设施的第一主路径，在地板上布置了第五初级导体区段25，其中由第五馈电设备15向该初级导体区段25中施加第五频率的交流电流。
沿着设施的第二主路径，在地板上布置了第六初级导体区段26，其中由第六馈电设备16向该初级导体区段26中施加第六频率的交流电流。
例如作为谐振频率使用25kHZ，其中振荡回路的品质如下：即使当所使用的频率具有来自24kHz至26kHz的频率范围内的任意频率值时，在具有最佳感应耦合的情况下，移动设备1定位在初级导体区段之一上时，能够向移动设备传递超过最大功率的50％的功率。尤其是使用如下频率作为第一频率至第六频率：该频率能够以100Hz的步长被相互分级，例如25kHz、24.9kHz、25.1kHz、24.8kHz、25.2kHz、25.3kHz。
当在第一主路径和第二主路径上通行时，仅运行移动设备1的牵引驱动装置，而不运行线性驱动装置2。因此所需的功率需求小于在不仅运行牵引驱动装置、而且也——至少暂时地——运行线性驱动装置2的通道中的功率需求。以此方式当在通道上通行期间在到达各自的下一工作站之前就将接纳盘的高度调节到所期望的高度。但因此功率需求比在单纯运行牵引驱动装置时更高。
因此使用如下频率值作为第一频率至第四频率：该频率值与谐振频率尤其在频率方面间隔得比第五频率以及第六频率更小。
根据本发明，因此使初级导体区段的频率值适合于相应所需的功率需求。功率需求越大，则相应频率与谐振频率的频率间隔就越小。一般而言，与谐振频率的频率间隔是功率需求的倒数的单调递增函数。
优选的是，作为功率需求使用的是预期的平均的功率值或另选地使用预期的最高功率值。
根据本发明，因此能够借助于为相应通道分配的频率、尤其是单独的频率来区分不同通道。因此可以将这些通道实施得完全相同。即使当使用另外的定位系统时，例如使用基于图像的或基于摄像机的系统或者使用其它基于光学的系统，也能够确定位置，这是因为频率的附加信息识别出相应的通道。
尤其是，当在设施中在移动设备上布置了激光扫描仪并且根据SLAM方法来实施定位的情况下，本发明是有利的。因为该方法通过摄像机或激光扫描仪建立周围环境图像。而如果通道被设计成在光学上完全相同，则通过频率来识别通道且然后利用基于光学的系统来驶向目标位置，例如存放位。
在根据本发明的另一实施例中，附加或另选使用另外的定位系统，尤其是使用里程表系统和/或GPS类的系统和/或图像分析系统。以此方式能够改善准确度且实现更快地定位，尤其是在这些系统组合使用时。
在根据本发明的其他实施例中，使用50kHz的谐振频率，然后频率可以以200Hz的步长彼此间隔。
在根据本发明的其他实施例中，使用具有10kHz和1000kHz之间的数值的谐振频率f_res，且频率彼此间可以以谐振频率的千分之一和百分之一之间的步长值彼此间隔。
附图标记列表
1 移动设备
2 线性驱动装置、尤其是提升机构
11 馈电设备
12 馈电设备
13 馈电设备
14 馈电设备
15 馈电设备
16 馈电设备
21 初级导体区段
22 初级导体区段
23 初级导体区段
24 初级导体区段
25 初级导体区段
26 初级导体区段

Claims (10)

1.一种具有由相应的馈电设备供给交流电流的初级导体区段并且具有至少一个移动设备的设施，
其中所述移动设备尤其在其底侧具有次级线圈，该次级线圈与初级导体区段能够感应耦合、尤其是被感应耦合，
其特征在于，
所述馈电设备将分别具有不同频率的交流电流施加到初级导体区段中，
其中所述移动设备具有用于对被施加到与次级线圈感应耦合的初级导体区段中的交流电流的频率进行检测的部件。
2.根据权利要求1所述的设施，
其特征在于，
所述馈电设备起到电源的作用。
3.根据上述权利要求至少之一所述的设施，
其特征在于，
移动设备具有蓄能器以用于缓解尖峰功率需求和/或至少暂时地离开初级导体区段。
4.根据上述权利要求至少之一所述的设施，
其特征在于，
次级线圈与电容器并联和/或串联连接，其中，如此构成的振荡回路具有谐振频率，尤其是其中，该如此构成的振荡回路具有谐振频率和Q值。
5.根据上述权利要求至少之一所述的设施，
其特征在于，
移动设备具有控制件，该控制件与所述部件连接以用于数据交换，
和/或其中移动设备具有定位部件，该定位部件与控制件连接以用于数据交换。
6.根据上述权利要求至少之一所述的设施，
其特征在于，
各频率与谐振频率的频率间隔随着为相应的初级导体区段分配的功率需求的倒数的减小而单调下降，
尤其是其中，所述为相应的初级导体区段分配的功率需求是在沿着相应的初级导体区段行驶时预期的平均功率或在沿着相应的初级导体区段行驶时预期的尖峰功率。
7.根据上述权利要求至少之一所述的设施，
其特征在于，
各频率与谐振频率的频率间隔随着消耗电功率的驱动装置的数目的增加而减小，
尤其是，当在第一初级导体区段中同时运行比第二导体区段中更多的驱动装置时，在第一初级导体区段中的频率间隔小于在第二初级导体区段中的频率间隔。
8.根据上述权利要求至少之一所述的设施，
其特征在于，
将由馈电设备施加到初级导体区段中的交流电流的频率以在谐振频率的千分之一和百分之一之间的步长值分隔开。
9.一种用于在设施中、尤其是在具有货架的仓储设施中、尤其是在根据上述权利要求至少之一所述的设施中确定移动设备的位置的方法，
其特征在于，
在第一方法步骤中，尤其是在调试运行时，在移动设备的存储器中存储关于相应位置区域、尤其是设施通道的相应的频率值，
在第二方法步骤中，尤其是在调试运行后所实施的运行中，确定由初级导体区段在移动设备的次级线圈中感生出的电压的频率，并由此确定位置区域、尤其是确定通道，
在第三方法步骤中，尤其是在调试运行后所实施的运行中，利用定位部件，尤其是通过分析布置在移动设备上的激光扫描仪的信号和/或通过分析由布置在移动设备上的摄像机所拍摄的图像，基于光学地确定移动设备在于第二方法步骤中确定的位置区域内的位置。
10.一种用于运行设施、尤其是根据上述权利要求至少之一所述的设施的方法，
其特征在于，
在第一方法步骤中，在移动设备的存储器中存储关于相应的位置区域的相应的频率值，
在第二方法步骤中，利用定位部件确定移动设备的位置，
在第三方法步骤中，确定由初级导体区段在移动设备的次级线圈中感生出的电压的频率并且将该频率与存储在存储器中的关于所确定的位置的频率值相比较，尤其是由此在超出规定的偏差程度时，显示和/或转发警报和/或故障。
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