ES2645224T3 - Aparato portátil para alimentar y controlar un equipo eléctrico, en particular para uso agrícola - Google Patents

Aparato portátil para alimentar y controlar un equipo eléctrico, en particular para uso agrícola Download PDF

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Abstract

Un aparato portátil (11) para alimentar y controlar un equipo eléctrico, en particular para uso agrícola, que comprende un dispositivo (12), que comprende un motor eléctrico (13) y una herramienta (14), seleccionándose dicho dispositivo (12) de entre una pluralidad de dispositivos diferentes (12, 12a, 12b, 12c, etc.) con sus propios ajustes de funcionamiento, y por una batería (16) para suministrar alimentación a dicho motor eléctrico (13) que acciona la herramienta (14), caracterizado porque comprende un sistema de comunicación unidireccional que está adaptado para permitir el paso unidireccional de información de dicho dispositivo (12) a dicha batería (16), estando constituido dicho sistema de comunicación por un solo microcontrolador (17), que está provisto de un medio de identificación y está acoplado a dicho dispositivo (12), y por un sistema de control electrónico (21), que está acoplado a dicha batería (16), para la identificación del dispositivo (12), comprendiendo dicho sistema de control electrónico (21), que está alojado dentro de dicha batería (16), un sistema para el control activo del proceso de carga y de descarga de las células (19) del paquete de baterías (18) y un inversor para gestionar los parámetros de funcionamiento.

Description

DESCRIPCION
Aparato portatil para alimentar y controlar un equipo electrico, en particular para uso agricola
5 [0001] La presente invencion se refiere a un aparato portatil para alimentar y controlar un equipo electrico, en
particular para uso agricola.
[0002] Los aparatos de este tipo, aunque disenados en particular para uso agricola, tambien pueden emplearse para otras tareas que necesitan el uso de dispositivos donde no se dispone de toma de alimentacion
10 electrica.
[0003] De hecho, se sabe que muchos aparatos portatiles estan constituidos por un dispositivo que comprende una herramienta particular, escogida de entre una serie de herramientas en funcion de la actividad que el usuario pretende llevar a cabo, un motor electrico, que acciona tal herramienta, y por una baterla recargable que
15 suministra la corriente electrica necesaria para el funcionamiento del aparato sin una toma de red electrica.
[0004] En algunos tipos conocidos de aparatos la baterla esta integrada en el dispositivo (taladros, destornilladores electricos, etc.), mientras que, en una configuration adicional, la baterla constituye un cuerpo separado que es transportable, por ejemplo en mochilas adaptadas, y esta conectada al dispositivo por medio de
20 cables de alimentacion electrica.
[0005] Para ambas versiones se conocen sistemas electricos en los que se realiza una conexion de la baterla al dispositivo unicamente para el suministro de energla.
25 [0006] Para un funcionamiento correcto, sin embargo, serla necesario que la baterla suministrara
alimentacion y voltaje de acuerdo con los parametros de funcionamiento del dispositivo en uso. Los parametros de funcionamiento de las baterlas y de los dispositivos son, de hecho, diferentes dependiendo del dispositivo que esta montado y, por lo tanto, los parametros un dispositivo individual cualquiera no pueden utilizarse como referencia en el momento del diseno. Montar dispositivos diferentes podrla requerir as! el uso de baterla con diferentes pesos y 30 cargas.
[0007] Por otra parte, en caso de mal funcionamiento, muy a menudo el usuario no tiene information que le
permitirla descubrir la causa y, como consecuencia, es necesario un mantenimiento caro.
35 [0008] Segun el documento EPA2033742A2, tales inconvenientes se han superado desarrollando un aparato
electrico portatil multiproposito que esta caracterizado por la presencia de un sistema de comunicacion que permite un intercambio de informacion respecto al tipo, condiciones y funcionamiento del dispositivo y de la baterla que estan conectados entre si. Este sistema hace posible adaptar, si es necesario, los parametros de funcionamiento del dispositivo en funcion de las caracterlsticas de la baterla conectada y/o adaptar los parametros de funcionamiento 40 de la baterla en funcion de los parametros de funcionamiento del dispositivo en uso.
[0009] El sistema de comunicacion descrito en la patente comprende un modulo para controlar y dar ordenes al dispositivo, que esta constituido por una tarjeta electronica configurada para transmitir informacion a la baterla acerca del tipo, estado y funcionamiento del dispositivo, y un modulo para controlar y gestionar la baterla, que esta
45 constituido por una tarjeta electronica configurada para transmitir informacion al dispositivo acerca del tipo, estado y funcionamiento de la baterla conectada.
[0010] Por otra parte, el dispositivo contiene un codigo que permite a la baterla identificarlo, mientras que la baterla esta provista de un sistema para reconocer tal codigo; igualmente, la baterla contiene un codigo que permite
50 al dispositivo identificarlo, mientras que el dispositivo esta provisto de un sistema para reconocer tal codigo. Los sistemas de reconocimiento se activan cuando las dos entidades se conectan electricamente.
[0011] Tambien segun tal invencion, la interfaz de comunicacion entre dispositivo y baterla puede estar provista por medio de una conexion cableada o inalambrica.
55
[0012] Un dispositivo as! concebido hace posible adaptar el funcionamiento de las dos entidades mejorando as! el rendimiento del propio aparato. La posibilidad de utilizar la misma baterla para cualquier dispositivo escogido de entre una pluralidad de dispositivos que estan caracterizados por diferentes parametros de funcionamiento, y de poder asociar cualquier baterla escogida de entre una pluralidad de baterlas que tienen que tienen diferentes
parametros de funcionamiento, implica una reduccion apreciable de los costes de equipo como ventaja principal.
[0013] Segun la patente anteriormente mencionada, una ventaja adicional de la invention deriva de la posibilidad, por parte del sistema de control electronico, de almacenar la information suministrada por el dispositivo y
5 por la baterla y de hacer que sea accesible para diagnostico, enviandola al usuario en tiempo real.
[0014] Estos aparatos todavla presentan algunos inconvenientes, sin embargo.
[0015] De hecho, el hecho de que la comunicacion entre las dos entidades se produce por medio de tarjetas 10 electronicas montadas tanto en la baterla como tambien en el dispositivo implica mantener costes de production y
mantenimiento para ambas tarjetas, ademas de su gestion electronica.
[0016] Por otra parte, por la misma razon que se acaba de dar, el peso y la carga se incrementan inevitablemente, al contrario de lo que se esperarla para un aparato portatil.
15
[0017] Un inconveniente adicional esta vinculado al sistema para recargar el paquete de baterlas, que a menudo se denomina BMS (Battery Management System - Sistema de gestion de baterla). A menudo tal sistema hace uso de equilibrado pasivo, es decir, equilibra las celulas del paquete de baterlas con respecto a la celula que esta mas descargada, utilizando resistencias para disipar el exceso de energla en las celulas mas cargadas antes
20 de una recarga subsiguiente. Sin embargo, este tipo de proceso no es suficientemente fiable y, puesto que implica un desperdicio de energla, tambien es bastante ineficiente.
[0018] El proposito de la presente invencion es superar los inconvenientes anteriormente mencionados, proporcionando un aparato portatil con sistemas de comunicacion que son simplificados y de peso y carga reducidos
25 respecto a las versiones ya presentes en el mercado segun la revindication 1. Dentro de este proposito, un objeto de la invencion es proporcionar un aparato portatil que pueda ofrecerse en el mercado a un coste competitivo.
[0019] Un objeto adicional de la invencion es proporcionar un aparato portatil que tenga costes de mantenimiento inferiores a las versiones ya existentes.
30
[0020] Otro objeto de la invencion es hacer que el proceso de recargar el paquete de baterlas resulte fiable y eficiente.
[0021] Este proposito y estos y otros objetos que resultaran evidentes mejor en lo sucesivo se consiguen 35 mediante un aparato portatil que comprende un dispositivo, constituido por un motor electrico y por una herramienta,
escogiendose dicho dispositivo de entre una pluralidad de dispositivos diferentes con sus propios ajustes de funcionamiento, y por una baterla para suministrar alimentation a dicho motor electrico que acciona la herramienta, caracterizado porque comprende un sistema de comunicacion que esta adaptado para permitir el paso unidireccional de informacion de dicho dispositivo a dicha baterla, estando constituido dicho sistema de comunicacion por un solo 40 microcontrolador, que esta provisto de un medio de identification y esta acoplado a dicho dispositivo, y por un sistema de control electronico, que esta acoplado a dicha baterla, para la identificacion del dispositivo.
[0022] Caracterlsticas y ventajas adicionales de la invencion resultaran evidentes mejor a partir de la description de una realization preferente, pero no exclusiva del aparato segun la invencion, que se ilustra a tltulo de
45 ejemplo no limitativo en los dibujos adjuntos, en los cuales:
la Figura 1 es una vista en perspectiva en despiece ordenado del aparato segun la invencion;
la Figura 2 es una vista en perspectiva de algunos ejemplos de diversos dispositivos diferentes a los cuales puede
aplicarse la invencion;
50 la Figura 3 es un diagrama simplificado del sistema de comunicacion.
[0023] Con referencia a las figuras, el aparato segun la invencion, designada en general por el numero de referencia 11, comprende un dispositivo 12, que esta constituido por un motor 13 y por una herramienta 14, y conectado, por medio del cable de comunicacion y alimentacion electrica 15, a la baterla 16.
55
[0024] Con respecto a las necesidades del usuario, el dispositivo 12, que esta representado a tltulo de ejemplo por una motosierra, puede sustituirse por otros dispositivos, tales como, por ejemplo, un cortasetos 12a, una podadora de cadena 12b, un sacudidor 12c, etc., que tienen cada uno sus propios parametros de funcionamiento caracterlsticos y su propio microcontrolador 17 con el medio de identificacion.
[0025] El paquete de baterlas 18 esta constituido por un cierto numero de celulas 19 y esta alojado en un cuerpo a modo de caja 20 en el cual esta conectado al sistema de control electronico 21 que, a su vez, esta conectado a uno de los dispositivos 12, por ejemplo un cortasetos 12a, una podadora de cadena 12b, un sacudidor
5 12c, etc., por medio del cable de comunicacion y alimentacion 15 que esta conectado al conector 22 del dispositivo.
[0026] El sistema de control electronico 21 tiene la peculiaridad de contener tanto la estructura logica que gobierna el intercambio de informacion, como tambien un sistema BMS con equilibrado activo, que gestiona la recarga y la descarga del paquete de baterlas 18, y un inversor para gestionar la corriente.
10
[0027] El funcionamiento del aparato segun la invencion es el siguiente.
[0028] El dispositivo 12 que esta mejor adaptado al trabajo que ha de llevarse a cabo se escoge de entre una pluralidad de dispositivos diferentes 12a, 12b, 12c, etc., y se conecta a la baterla 16 por medio de un cable 15 que
15 suministra la alimentacion electrica al motor 13 del dispositivo 12 y que conecta las dos entidades 21 y 17 del sistema de comunicacion. De hecho, desde el momento en que el dispositivo 12 se conecta a la baterla 16, el microcontrolador 17 es alimentado y presenta su identificacion al sistema de control electronico 21. De esta manera el sistema de control electronico recibe informacion acerca del tipo de dispositivo conectado.
20 [0029] Cuando el microcontrolador 17 transmite unidireccionalmente los datos a la baterla que identifica de
manera unica el dispositivo, permite al inversor seleccionar los parametros de funcionamiento correctos para el dispositivo en uso. Por medio del inversor, la baterla suministra la alimentacion y la salida de voltaje requeridas como consecuencia.
25 [0030] Con respecto a la gestion del paquete de baterlas, durante el proceso de recarga el BMS con
equilibrado activo absorbe solo la energla procedente de la fuente de alimentacion externa que es necesaria para completar la recarga de cada celula individual. Monitoriza el estado de las celulas y las equilibra extrayendo energla de las celulas mas cargadas con el fin de transferirla a las mas descargadas, manteniendo as! las celulas al mismo nivel de carga.
30
[0031] Cabe destacar que el sistema de control electronico es totalmente digital, haciendo que el sistema de
comunicacion y el sistema para cargar las baterlas, gestionados por el sistema de equilibrado activo, resulten mas fiables y flexibles.
35 [0032] El BMS activo es capaz de gestionar una amplia gama de tipos de baterla existentes en el mercado,
incluyendo de iones de litio, de Ni-Mh, de Ni-Cd, etc., y la herramienta puede contener uno o mas motores electricos (PMSM, motores trifasicos aslncronos, etc.). El dispositivo contiene un solo microcontrolador que esta provisto de medios de identificacion. Por lo tanto, solo el dispositivo se identifica a la baterla, pero la baterla no se identifica al dispositivo y no transmite datos al dispositivo acerca de la baterla conectada. De esta manera el proceso es 40 impulsado enteramente por la baterla.
[0033] En la practica, se ha descubierto que el aparato segun la invencion hace posible reducir el peso y la
carga gracias al alojamiento del sistema de control electronico enteramente en la baterla.
45 [0034] Por otra parte, la integracion del inversor y del BMS activo en el sistema de control electronico hace
posible reducir los costes de produccion y la energla necesaria para alimentar al sistema.
[0035] Una ventaja adicional del aparato radica en el uso de un sistema de control que es enteramente digital
que, ademas de reducir la carga final del mismo, es mas fiable y mas efectivo.
50
[0036] Aunque el aparato segun la invencion esta concebido en particular para uso agricola, tambien puede emplease para otras tareas que necesiten el uso de dispositivos donde no se dispone de toma de alimentacion electrica.
55 [0037] Aunque el aparato segun la invencion esta concebido en particular para uso agricola, tambien puede
emplease para otras tareas que necesiten el uso de dispositivos donde no se dispone de toma de alimentacion electrica.
[0038] El aparato as! concebido es susceptible de numerosas modificaciones y variaciones, todas las cuales
estan dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por otra parte, todos los detalles pueden sustituirse por otros elementos tecnicamente equivalentes.
[0039] En la practica, los materiales empleados, siempre que sean compatibles con el uso especifico, asi 5 como las dimensiones, pueden ser cualesquiera segun las necesidades y el estado de la tecnica.
[0040] Donde las caracteristicas tecnicas mencionadas en cualquier reivindicacion vienen seguidas por signos de referencia, tales signos de referencia se han insertado con el unico proposito de aumentar la inteligi bilidad de las reivindicaciones y, por consiguiente, tales signos de referencia no tienen ningun efecto limitativo sobre la
10 interpretacion de cada elemento identificado a titulo de ejemplo por tales signos de referencia.

Claims (2)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un aparato portatil (11) para alimentar y controlar un equipo electrico, en particular para uso agricola, que comprende un dispositivo (12), que comprende un motor electrico (13) y una herramienta (14), seleccionandose
    5 dicho dispositivo (12) de entre una pluralidad de dispositivos diferentes (12, 12a, 12b, 12c, etc.) con sus propios ajustes de funcionamiento, y por una baterla (16) para suministrar alimentacion a dicho motor electrico (13) que acciona la herramienta (14), caracterizado porque comprende un sistema de comunicacion unidireccional que esta adaptado para permitir el paso unidireccional de informacion de dicho dispositivo (12) a dicha baterla (16), estando constituido dicho sistema de comunicacion por un solo microcontrolador (17), que esta provisto de un medio de
    10 identificacion y esta acoplado a dicho dispositivo (12), y por un sistema de control electronico (21), que esta acoplado a dicha baterla (16), para la identificacion del dispositivo (12), comprendiendo dicho sistema de control electronico (21), que esta alojado dentro de dicha baterla (16), un sistema para el control activo del proceso de carga y de descarga de las celulas (19) del paquete de baterlas (18) y un inversor para gestionar los parametros de funcionamiento.
    15
  2. 2. El aparato segun la reivindicacion 1, caracterizado porque dicha baterla (16) puede ser de una naturaleza qulmica diferente, escogida del grupo comprendido por baterlas de iones de Li, Ni-Mh, Ni-Cd y otras baterlas similares, y estar constituida por un numero variable de celulas (19).
    20 3. El aparato segun las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un conector (15)
    que esta constituido por conductores para suministrar alimentacion a dicho dispositivo (12) y por cableado dedicado al intercambio de informacion entre dicho dispositivo (12) y dicha baterla (16).
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