ES2889879A1 - ELECTRIC VEHICLE OF PERSONAL MOBILITY WITH INTEGRATED REFRIGERATION SYSTEM (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
VEHÍCULO ELÉCTRICO DE MOVILIDAD PERSONAL CON SISTEMA DEPERSONAL ELECTRIC MOBILITY VEHICLE WITH
REFRIGERACIÓN INTEGRADOINTEGRATED COOLING
SECTOR DE LA TÉCNICATECHNICAL SECTOR
La presente invención se encuadra en el campo técnico de los vehículos de transporte, más concretamente en los vehículos de transporte con medios de tracción con alimentación eléctrica, y más concretamente al sistema de refrigeración de los elementos electrónicos que componen la unidad de control del vehículo eléctrico.The present invention falls within the technical field of transport vehicles, more specifically in transport vehicles with electrically powered traction means, and more specifically in the cooling system of the electronic elements that make up the control unit of the electric vehicle. .
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
En la actualidad, son ampliamente conocidos los vehículos de transporte de personas que utilizan la energía eléctrica para accionar los medios de desplazamiento, y más concretamente, los vehículos eléctricos de dos ruedas.Currently, people-carrying vehicles that use electrical energy to drive the means of movement are widely known, and more specifically, two-wheeled electric vehicles.
Adicionalmente, en los últimos años, se ha extendido en gran medida la utilización de este tipo de vehículos, ya que se ha multiplicado exponencialmente la aparición de los vehículos de movilidad personal, de amplio uso en los desplazamientos que se producen dentro de los núcleos urbanos.Additionally, in recent years, the use of this type of vehicle has been greatly extended, since the appearance of personal mobility vehicles, widely used in trips that occur within urban centers, has multiplied exponentially. .
Es ampliamente conocido que uno de los problemas más graves que han aparecido en los vehículos eléctricos de movilidad personal es el sobrecalentamiento de sus componentes, ya que son vehículos que circulan a velocidades bajas, y que no cuentan con sistemas de refrigeración forzada, como puede suceder en vehículos de mayor tamaño, y de mayores especificaciones técnicas.It is widely known that one of the most serious problems that have appeared in electric vehicles for personal mobility is the overheating of their components, since they are vehicles that circulate at low speeds and do not have forced cooling systems, as can happen in larger vehicles, and with higher technical specifications.
También es conocido que la inversión actual de las empresas está centrándose en los vehículos de tipo híbrido, que comprenden un motor eléctrico principal y un motor de combustión interna auxiliar, de forma que los sistemas de refrigeración son utilizados para reutilizar la energía calorífica de un motor, mejorando el funcionamiento del otro, bien sea utilizando precalentamiento, o propia refrigeración de los conjuntos motores. It is also known that current investment by companies is focusing on hybrid-type vehicles, which comprise a main electric motor and an auxiliary internal combustion engine, so that the cooling systems are used to reuse the heat energy of an engine. , improving the operation of the other, either by using preheating, or cooling itself of the motor assemblies.
Un ejemplo de lo anterior se encuentra en el documento perteneciente al estado de la técnica ES2085637, que presenta un vehículo de tipo híbrido eléctrico, que comprende un sistema de impulsión eléctrico principal, y un motor, con un motor de combustión interna. Este vehículo incluye un sistema de refrigeración y/o calentamiento integrado mediante un líquido para el suministro de energía del sistema de impulsión eléctrico, que puede suministrarse al motor de combustión interna auxiliar para precalentarlo.An example of the above can be found in the document belonging to the state of the art ES2085637, which presents an electric hybrid type vehicle, comprising a main electric drive system, and an engine, with an internal combustion engine. This vehicle includes an integrated cooling and/or heating system using a liquid for power supply of the electric drive system, which can be supplied to the auxiliary internal combustion engine for preheating.
También es sabido que los sistemas de refrigeración actuales pueden ser de diversos tipos, siendo los de refrigeración líquida forzada los más eficientes y efectivos del mercado, por lo que el desarrollo actual se ha realizado en base a este punto.It is also known that current cooling systems can be of various types, with forced liquid cooling being the most efficient and effective on the market, so current development has been based on this point.
Podemos encontrar un ejemplo de lo anterior en el documento CN108248334 perteneciente al estado de la técnica, en el que se presenta un sistema de refrigeración y un método de control del sistema de refrigeración montado en el vehículo. El sistema comprende una primera tubería de refrigeración, una segunda tubería de refrigeración, una unidad de adquisición de temperatura y un controlador, en el que la primera tubería de refrigeración comprende un compresor eléctrico, un condensador, una primera válvula electromagnética y un evaporador de acondicionamiento de aire, siendo la primera tubería utilizada para refrigerar el compartimento de pasajeros del vehículo. Por otro lado, la segunda tubería de refrigeración comprende el compresor eléctrico, el condensador, una segunda válvula electromagnética y un evaporador de la batería, siendo la segunda tubería de refrigeración utilizada para refrigerar la batería del vehículo. La unidad de adquisición de temperatura se utiliza para controlar la temperatura real de un controlador del aire acondicionado, y la temperatura real del evaporador de la batería, y el controlador se utiliza para controlar las condiciones de operación de la primera tubería; donde el controlador se utiliza para controlar las condiciones de operación de la primera tubería de refrigeración y/o segunda tubería de refrigeración, según una solicitud de refrigeración.An example of the above can be found in document CN108248334 belonging to the state of the art, in which a cooling system and a control method for the cooling system mounted on the vehicle are presented. The system comprises a first refrigeration pipe, a second refrigeration pipe, a temperature acquisition unit and a controller, wherein the first refrigeration pipe comprises an electric compressor, a condenser, a first electromagnetic valve and a conditioning evaporator. of air, being the first pipe used to cool the passenger compartment of the vehicle. On the other hand, the second cooling pipe comprises the electric compressor, the condenser, a second electromagnetic valve and a battery evaporator, the second cooling pipe being used to cool the vehicle battery. The temperature acquisition unit is used to monitor the actual temperature of an air conditioner controller, and the actual temperature of the battery evaporator, and the controller is used to monitor the operating conditions of the first pipe; where the controller is used to control the operating conditions of the first refrigeration pipe and/or second refrigeration pipe, according to a request for refrigeration.
Según este razonamiento, el sistema puede controlar las tuberías de refrigeración correspondientes para llevar a cabo la refrigeración de acuerdo con diferentes instrucciones de solicitud de refrigeración, velocidad de rotación de trabajo del compresor eléctrico y velocidad de rotación de trabajo de un ventilador condensador, que se ajustan de acuerdo con la presión de trabajo del sistema de refrigeración, reduciendo el consumo de energía de todo el vehículo.According to this reasoning, the system can control the corresponding refrigeration pipes to carry out refrigeration according to different refrigeration request instructions, work rotation speed of the electric compressor and working rotation speed of a condenser fan, which are adjusted according to the working pressure of the refrigeration system, reducing the energy consumption of the whole vehicle.
Como se puede observar, no existen sistemas de refrigeración en el estado de la técnica que estén dedicados a la refrigeración de los componentes electrónicos de un vehículo eléctrico de movilidad personal, y aún menos que estos medios de refrigeración sean mediante refrigeración líquida forzada, ya que la mayoría están refrigerados mediante convección natural, es decir, mediante la propia corriente de aire generada por el avance del vehículo durante los desplazamientos.As can be seen, there are no cooling systems in the state of the art that are dedicated to cooling the electronic components of an electric vehicle for personal mobility, and even less so that these means of cooling are through forced liquid cooling, since most are cooled by natural convection, that is, by the air current itself generated by the progress of the vehicle during travel.
La única solución que se puede encontrar en el mercado son unos radiadores externos, que se acoplan al vehículo de movilidad personal, pero que incrementan el peso y consumen grandes cantidades de energía, aumentando el gasto energético y disminuyendo la autonomía del vehículo, al descargar la batería de manera más rápida.The only solution that can be found on the market are external radiators, which are attached to the personal mobility vehicle, but which increase the weight and consume large amounts of energy, increasing energy expenditure and reducing the autonomy of the vehicle, by discharging the battery faster.
Esto está provocando, como se ha comentado anteriormente, que uno de los mayores problemas de los vehículos de movilidad personal sea el sobrecalentamiento de sus componentes electrónicos, llegando a inutilizar algunos, y provocando el fallo inminente del vehículo.This is causing, as previously mentioned, that one of the biggest problems of personal mobility vehicles is the overheating of their electronic components, rendering some of them unusable, and causing imminent failure of the vehicle.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓNEXPLANATION OF THE INVENTION
La presente invención tiene por objeto superar los inconvenientes del estado de la técnica más arriba detallados, es decir, evitar el sobrecalentamiento de los componentes electrónicos, como la unidad de control o la batería, que forman parte de un vehículo de movilidad personal (en adelante VMP), de forma que se alargue su vida útil y se disminuya el porcentaje de fallo debido a las altas temperaturas a las que están sometidos.The purpose of the present invention is to overcome the drawbacks of the state of the art detailed above, that is, to avoid overheating of the electronic components, such as the control unit or the battery, which are part of a personal mobility vehicle (hereinafter VMP), so that its useful life is extended and the failure rate is reduced due to the high temperatures to which they are subjected.
Para ello, la presente invención plantea añadir un intercambiador de calor entre los componentes electrónicos y la batería, que tenga forma de placa hueca por la que circule un fluido en su interior. Este líquido será recirculado gracias a la acción de una bomba, de manera que se mantenga una temperatura constante en éste que nos permita seguir disipando calor desde los componentes electrónicos del sistema.To do this, the present invention proposes adding a heat exchanger between the electronic components and the battery, which is in the form of a hollow plate through which a fluid circulates inside. This liquid will be recirculated thanks to the action of a pump, so that a constant temperature is maintained in it that allow further dissipation of heat from the electronic components of the system.
La presente invención utilizará las partes estructurales del propio VMP que estén en contacto con el exterior, como pueden ser los laterales, el mástil o la base superior y/o inferior, de forma que se añada una pieza de geometría similar, colocada en paralelo, que cree al menos una cámara estanca por la que circule el fluido, y que se encargue de disipador del calor generado por los componentes, transfiriéndolo al aire del exterior por las paredes de la estructura.The present invention will use the structural parts of the VMP itself that are in contact with the outside, such as the sides, the mast or the upper and/or lower base, so that a piece with a similar geometry is added, placed in parallel, that creates at least one sealed chamber through which the fluid circulates, and that is responsible for dissipating the heat generated by the components, transferring it to the outside air through the walls of the structure.
El caudal que moverá la bomba irá en función de la temperatura más crítica entre la batería y la unidad de control, del modo de conducción, del porcentaje de accionamiento del acelerador y de la velocidad del motor, utilizando un algoritmo a través del cual obtendremos una reducción del consumo por parte de la bomba, ya que estará optimizado a las necesidades de cada situación.The flow that the pump will move will depend on the most critical temperature between the battery and the control unit, the driving mode, the percentage of throttle actuation and the engine speed, using an algorithm through which we will obtain a reduction of consumption by the pump, since it will be optimized to the needs of each situation.
También plantea que los conectores y conductores por los que pasan corrientes elevadas estén anclados a las propias partes estructurales del vehículo por las que circula el fluido refrigerante, evitando así puntos calientes en la instalación eléctrica.It also proposes that the connectors and conductors through which high currents pass be anchored to the structural parts of the vehicle through which the cooling fluid circulates, thus avoiding hot spots in the electrical installation.
Esto supone una reducción del tamaño de los conductores y conectores por los que circula una mayor intensidad, ya que, al estar anclados a una superficie refrigerada, no es necesario que su sección sea de gran tamaño. Lo que también contribuye a una reducción de peso y coste, es decir, mayor autonomía y rentabilidad.This entails a reduction in the size of the conductors and connectors through which a greater intensity circulates, since, being anchored to a refrigerated surface, it is not necessary for their section to be large. Which also contributes to a reduction in weight and cost, that is, greater autonomy and profitability.
Es decir, al refrigerar todos los componentes electrónicos, y en especial aquellos considerados críticos por cuestiones de temperatura, éstos pueden tener unas características resistentes frente a temperatura que serían inferiores si las comparamos con aquellas necesarias para una misma aplicación, pero sin refrigeración activa, por lo que el coste disminuiría enormemente.In other words, by cooling all the electronic components, and especially those considered critical for temperature reasons, they may have resistance characteristics against temperature that would be inferior if we compare them with those necessary for the same application, but without active cooling, for which would greatly reduce the cost.
Y, en el caso de mantener las características calculadas para una situación sin refrigeración activa, como pude ser la refrigeración natural por aire, pero utilizando una refrigeración forzada, los límites de las exigencias de estos componentes se verían aumentados, ya que no sufrirían debido a sobrecalentamientos críticos. And, in the case of maintaining the characteristics calculated for a situation without active cooling, such as natural air cooling, but using forced cooling, the limits of the demands of these components would be increased, since they would not suffer due to critical overheating.
También facilitaría la utilización de una carga rápida de la batería, ya que se mantendría la temperatura de la misma dentro de un rango óptimo sin producir la degradación de las celdas de la propia batería. Además de existir la posibilidad de mantener la refrigeración conectada incluso un tiempo después de apagar el VMP si se ha utilizado de forma intensa, logrando una mayor vida útil para la batería.It would also facilitate the use of a fast charge of the battery, since the temperature of the battery would be maintained within an optimal range without causing the degradation of the cells of the battery itself. In addition to the possibility of keeping the cooling connected even for a while after turning off the VMP if it has been used intensively, achieving a longer battery life.
Este sistema, al ser un sistema de refrigeración activa, nos permite obtener todos los beneficios que ésta aporta a cualquier vehículo con sistema de tracción, esto es, una mayor fiabilidad cuando la exigencia es máxima.This system, being an active cooling system, allows us to obtain all the benefits that it brings to any vehicle with a traction system, that is, greater reliability when the demand is maximum.
Con este sistema se logra un rendimiento y eficiencia del conjunto, que afecta directamente, no sólo a la durabilidad de los componentes, si no que también incrementa la autonomía del VMP.With this system, a performance and efficiency of the whole is achieved, which directly affects, not only the durability of the components, but also increases the autonomy of the VMP.
Además, al no añadir ningún radiador externo, se logra un peso más reducido y un menos consumo energético, lo que redunda en una mayor autonomía del VMP.In addition, by not adding any external radiator, a lower weight and less energy consumption are achieved, which results in a greater autonomy of the VMP.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, a set of drawings is attached as an integral part of said description, where for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented: following:
Figura 1.- Vista general del sistema de refrigeraciónFigure 1.- General view of the cooling system
Figura 2.- Detalle de los medios de impulsión del fluidoFigure 2.- Detail of the fluid drive means
Figura 3.- Detalle de la unidad de controlFigure 3.- Detail of the control unit
Figura 4.- Detalle de la superficie aleteadaFigure 4.- Detail of the finned surface
Relación referencias y figuras:Relationship references and figures:
1. Medios de alimentación eléctrica1. Power supply means
2. Estructura externa2. External structure
3. Unidad de control3. Control unit
4. Intercambiador4. Exchanger
5. Medios de conducción del fluido 5. Fluid conduction means
6. Medios de impulsión del fluido6. Fluid drive means
7. Superficie aleteada7. Finned surface
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
En la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferentes, se hace referencia a los dibujos adjuntos que forman parte de esta memoria, y en los que se muestran a modo de ilustración realizaciones preferentes específicas en las que la invención puede llevarse a cabo. Estas realizaciones se describen con el suficiente detalle como para permitir que los expertos en la técnica lleven a cabo la invención, y se entiende que pueden utilizarse otras realizaciones y que pueden realizarse cambios lógicos estructurales, mecánicos, eléctricos y/o químicos sin apartarse del alcance de la invención. Para evitar detalles no necesarios para permitir a los expertos en la técnica llevar a cabo la descripción detallada no debe, por tanto, tomarse en un sentido limitativo.In the following detailed description of the preferred embodiments, reference is made to the accompanying drawings which form a part of this specification, and in which there are shown by way of illustration specific preferred embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention, and it is understood that other embodiments may be used and logical structural, mechanical, electrical, and/or chemical changes may be made without departing from the scope of the invention. To avoid details not necessary to enable those skilled in the art to carry out the detailed description should therefore not be taken in a limiting sense.
Concretamente, la presente invención plantea un Vehículo eléctrico de movilidad personal con sistema de refrigeración integrado que comprende al menos: dos ruedas, medios de accionamiento de las ruedas, medios de alimentación eléctrica 1, como una batería, medios de demanda de potencia, como un acelerador, medios de frenado, medios de frenado, una estructura externa 2, y una unidad de control 3 conectada operativamente a los medios anteriores; que está caracterizado porque comprende además y al menos:Specifically, the present invention proposes an electric vehicle for personal mobility with an integrated cooling system that comprises at least: two wheels, drive means for the wheels, electrical power supply means 1, such as a battery, power demand means, such as a accelerator, braking means, braking means, an external structure 2, and a control unit 3 operatively connected to the above means; which is characterized in that it further comprises and at least:
o un intercambiador de calor 4, or a heat exchanger 4,
o un fluido refrigerante, or a cooling fluid,
o medios de conducción de un fluido 5, or fluid conduction means 5,
o y medios de impulsión de un fluido 6; or and means for driving a fluid 6;
donde:where:
o el intercambiador de calor4 está comprendido por una primera parte y por una segunda parte, de forma que: or the heat exchanger4 is comprised of a first part and a second part, such that:
o la primera parte cubre desde una porción hasta la totalidad de la estructura externa de los componentes electrónicos del vehículo, y absorbe el calor de los componentes electrónicos reduciendo su temperatura de funcionamiento; or the first part covers from a portion to the entire external structure of the electronic components of the vehicle, and absorbs the heat of the electronic components reducing their operating temperature;
o la segunda parte cubre desde una porción hasta la totalidad de la estructura externa 2 del vehículo, y cede el calor absorbido en los componentes eléctricos al ambiente, a través de la estructura externa del vehículo; or the second part covers from a portion to the entire external structure 2 of the vehicle, and transfers the heat absorbed in the electrical components to the environment, through the external structure of the vehicle;
o los medios de impulsión 6 mueven el fluido refrigerante a través del intercambiador de calor 4, entre la primera parte del intercambiador de calor 4 y la segunda parte del intercambiador de calor 4, a través de los medios de conducción 5. or the driving means 6 moves the refrigerant fluid through the heat exchanger 4, between the first heat exchanger part 4 and the second heat exchanger part 4, through the conduction means 5.
Según esta realización preferente, el vehículo cuenta con un sistema de refrigeración líquida forzada que utiliza un intercambiador de calor que pasa por las zonas calientes del vehículo, donde se alojan los componentes electrónicos, absorbiendo el calor generado por estos; y llega hasta una parte de la estructura externa del vehículo, donde este calor será disipado al ambiente mediante convección con el aire exterior.According to this preferred embodiment, the vehicle has a forced liquid cooling system that uses a heat exchanger that passes through the hot areas of the vehicle, where the electronic components are housed, absorbing the heat generated by them; and reaches a part of the external structure of the vehicle, where this heat will be dissipated into the environment by convection with the outside air.
El fluido circulará a través de los medios de conducción, gracias a los medios de impulsión, como puede ser una bomba, aumentando su temperatura al atravesar la primera parte del intercambiador, donde se sitúan las zonas calientes cercanas a los componentes electrónico, y bajando su temperatura al atravesar la segunda parte del intercambiador, donde el intercambiador se pone en contacto con el ambiente para ceder el calor al mismo.The fluid will circulate through the conduction means, thanks to the impulsion means, such as a pump, increasing its temperature as it passes through the first part of the exchanger, where the hot areas near the electronic components are located, and lowering its temperature. temperature when passing through the second part of the exchanger, where the exchanger comes into contact with the environment to transfer heat to it.
En una realización preferente, el vehículo eléctrico de movilidad personal con sistema de refrigeración integrado está caracterizado porque la unidad de control 3 está colocada de forma contigua o sustancialmente contigua a la primera zona del intercambiador de calor 4.In a preferred embodiment, the electric personal mobility vehicle with an integrated cooling system is characterized in that the control unit 3 is placed contiguous or substantially contiguous to the first zone of the heat exchanger 4.
En otra realización preferente, el vehículo eléctrico de movilidad personal con sistema de refrigeración integrado está caracterizado porque los medios de alimentación eléctrica 1 están colocados de forma contigua o sustancialmente contigua a la primera zona del intercambiador de calor 4.In another preferred embodiment, the electric personal mobility vehicle with an integrated cooling system is characterized in that the power supply means 1 are placed contiguous or substantially contiguous to the first zone of the heat exchanger 4.
Según estas dos últimas realizaciones, los componentes eléctricos más críticos, como la batería y la unidad de control, estarán colocados cerca de la zona del intercambiador dedicada a absorber calor, de forma que se asegure una mínima temperatura de funcionamiento que evite la rotura de los mismos.According to these last two embodiments, the most critical electrical components, such as the battery and the control unit, will be placed near the area of the exchanger dedicated to absorbing heat, so as to ensure a minimum operating temperature that prevents their breakage.
En una realización preferente, el vehículo eléctrico de movilidad personal con sistema de refrigeración integrado comprenderá una superficie aleteada 7 en la estructura exterior 2 del vehículo, aumentando la superficie de transmisión de calor con el ambiente.In a preferred embodiment, the electric personal mobility vehicle with an integrated cooling system will comprise a finned surface 7 on the external structure 2 of the vehicle, increasing the heat transmission surface with the environment.
Esto se implementa debido a la multiplicación del calor transferido que se logra mediante la transmisión de calor por convección en superficies aleteadas.This is implemented due to the multiplication of transferred heat that is achieved by convective heat transfer on finned surfaces.
En una última realización preferente, el vehículo eléctrico de movilidad personal con sistema de refrigeración integrado está caracterizado porque la unidad de control será el encargado de regular los medios de impulsión del líquido refrigerante, controlando el caudal que circula y los tiempos de exposición en las diferentes partes del intercambiador, según los parámetros de funcionamiento del propio vehículo, como puede ser la velocidad, el grado de accionamiento de los medios de demanda de potencia, o la temperatura exterior.In a last preferred embodiment, the electric personal mobility vehicle with an integrated cooling system is characterized in that the control unit will be in charge of regulating the means of driving the coolant, controlling the flow rate that circulates and the exposure times in the different parts of the exchanger, according to the operating parameters of the vehicle itself, such as the speed, the degree of actuation of the power demand means, or the outside temperature.
La aplicación industrial de la presente invención es clara, ya que nos permite obtener un sistema de refrigeración integrado en un vehículo eléctrico de movilidad personal que garantice que los componentes críticos, como la unidad de control o la batería, funcionan en un rango de temperaturas óptimo que impide que se deterioren, pudiendo llegar hasta la rotura. The industrial application of the present invention is clear, since it allows us to obtain an integrated refrigeration system in an electric personal mobility vehicle that guarantees that the critical components, such as the control unit or the battery, work in an optimal temperature range. that prevents them from deteriorating, and can even break.
Claims (5)
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| ES202030668A ES2889879A1 (en) | 2020-07-01 | 2020-07-01 | ELECTRIC VEHICLE OF PERSONAL MOBILITY WITH INTEGRATED REFRIGERATION SYSTEM (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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|---|---|
| ES (1) | ES2889879A1 (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2889879 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20220114 |
|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20220509 |