La ricarica degli AGV (Automated Guided Vehicles) è uno degli elementi che incide maggiormente sull’efficienza di un sistema di automazione industriale. Negli ultimi anni le tecnologie si sono evolute passando dalle tradizionali stazioni con barre di contatto ai moderni sistemi di ricarica wireless, capaci di eliminare completamente i collegamenti fisici tra caricatore e veicolo. Analizziamo come funziona ogni tecnologia, quali sono i vantaggi e quando conviene adottare una soluzione completamente wireless.
L’impiego di AGV (Automated Guided Vehicles) e AMR (Autonomous Mobile Robots) è in continua crescita nei settori della logistica, della produzione industriale e dell’automazione. Con flotte sempre più numerose e operative 24 ore su 24, anche la tecnologia di ricarica ha dovuto evolversi per garantire maggiore affidabilità, minore manutenzione e una gestione più semplice delle infrastrutture.
Negli ultimi anni si è assistito a tre importanti fasi evolutive: dalle tradizionali stazioni di ricarica a contatto, alle soluzioni con comunicazione wireless, fino ai moderni sistemi completamente wireless che eliminano qualsiasi collegamento fisico tra il veicolo e la stazione.
Cos’è la ricarica degli AGV?
La ricarica di un AGV è il processo attraverso cui la batteria del veicolo viene alimentata durante le soste operative o nei momenti programmati del ciclo di lavoro. A seconda della tecnologia utilizzata, il trasferimento dell’energia può avvenire tramite contatti elettrici oppure attraverso sistemi wireless basati sull’induzione elettromagnetica.
Prima generazione: barre di potenza e barre di comunicazione
Per molti anni la soluzione più diffusa è stata quella basata su barre di contatto.
Quando l’AGV raggiungeva la stazione di ricarica, entrava in contatto con due sistemi distinti:
- barre di potenza, dedicate al trasferimento dell’energia;
- barre di comunicazione, utilizzate per trasportare il bus CAN tra il caricabatterie e il Battery Management System (BMS).
Attraverso il CAN bus il BMS comunicava con il caricatore trasmettendo tutte le informazioni necessarie alla ricarica: tensione richiesta, corrente massima consentita, stato della batteria, eventuali allarmi e condizioni operative.
Questa soluzione era semplice, affidabile e largamente collaudata. Tuttavia presentava alcuni limiti dovuti proprio alla presenza dei contatti elettrici:
- usura meccanica delle barre;
- necessità di manutenzione periodica;
- accumulo di sporco e ossidazione;
- precisione richiesta nel posizionamento dell’AGV;
- possibilità di formazione di archi elettrici durante il contatto, soprattutto in presenza di elevate correnti.
Con l’aumento delle flotte di AGV e dei cicli di ricarica giornalieri, questi aspetti sono diventati sempre più rilevanti.
Seconda generazione: il CAN bus diventa wireless
Per eliminare almeno una parte dei contatti elettrici, molti costruttori hanno iniziato a sostituire le barre dedicate alla comunicazione con sistemi wireless.
Una delle soluzioni più diffuse utilizza gateway CAN wireless, come quelli prodotti da IFM, che convertono il traffico CAN in una comunicazione radio (Bluetooth o altre tecnologie wireless) mantenendo completamente trasparente il protocollo utilizzato dal BMS e dal caricatore.
Dal punto di vista del software, nulla cambia: il caricatore continua a vedere un normale bus CAN.
I vantaggi sono immediati:
- eliminazione delle barre dedicate ai segnali;
- riduzione della manutenzione;
- maggiore affidabilità della comunicazione;
- semplificazione del cablaggio.
Le barre di potenza rimangono però ancora necessarie per trasferire l’energia alla batteria.
Come funziona la ricarica AGV completamente wireless?
Quando l’impianto cresce e vengono installate numerose stazioni di ricarica, emergono nuove criticità.
Le comunicazioni wireless utilizzano infatti un numero limitato di canali radio. Se più stazioni sono presenti nella stessa area, diventa necessario evitare che un AGV si colleghi accidentalmente al gateway della stazione sbagliata.
Per questo motivo viene generalmente introdotto un sistema di supervisione che:
- identifica la stazione di ricarica assegnata al veicolo;
- seleziona il gateway wireless corretto;
- abilita esclusivamente quella comunicazione.
In pratica occorre aggiungere un ulteriore periferica incaricata della selezione del gateway corretto prima dell’avvio della ricarica.
Questa architettura funziona, ma aumenta la complessità dell’impianto, richiede configurazioni aggiuntive e rende più articolata la gestione di grandi flotte di AGV.
Terza generazione: energia e comunicazione completamente wireless
L’evoluzione successiva consiste nell’eliminazione completa dei collegamenti fisici.
Nei sistemi di ricarica induttiva di ultima generazione, sia il trasferimento dell’energia sia la comunicazione tra caricatore e BMS avvengono completamente in modalità wireless.
Non esistono più:
- barre di potenza;
- barre dedicate ai segnali;
- gateway CAN esterni;
- dispositivi per la selezione della stazione.
Quando il veicolo raggiunge la posizione corretta, il sistema stabilisce automaticamente la comunicazione e avvia il trasferimento dell’energia senza alcun contatto meccanico.
I vantaggi sono significativi:
- eliminazione dell’usura dei contatti;
- nessun problema di ossidazione o sporco;
- eliminazione del rischio di archi elettrici;
- minore manutenzione;
- maggiore affidabilità nel lungo periodo;
- installazioni più semplici e facilmente espandibili.
Per impianti con molti AGV e numerosi cicli di ricarica quotidiani, questa rappresenta oggi la soluzione tecnologicamente più avanzata.
La piattaforma Archimede Energia
L’evoluzione delle tecnologie di ricarica non significa però che tutti gli impianti possano essere convertiti immediatamente al wireless.
Molti costruttori devono gestire una fase di transizione durante la quale convivono stazioni tradizionali e nuove stazioni wireless.
Per questo motivo il Battery Management System di Archimede Energia è stato progettato come una piattaforma aperta, indipendente dalla tecnologia utilizzata per il trasferimento dell’energia.
Attualmente il BMS è compatibile con le principali tecnologie di ricarica wireless disponibili sul mercato, tra cui:
- ENRX
- Delta
- Wiferion
- Multipower
L’architettura software consente di gestire i protocolli richiesti dai diversi produttori mantenendo un’interfaccia uniforme verso il Battery Management System e il veicolo.
Una novità: doppia tecnologia sullo stesso AGV
L’ultima release del software introduce una funzionalità particolarmente apprezzata da costruttori e integratori: la possibilità di installare contemporaneamente una ricarica tradizionale a contatto e una ricarica wireless sullo stesso AGV.
Le due modalità operano in mutua esclusione: il sistema rileva automaticamente quale tecnologia è disponibile e abilita esclusivamente quella, evitando qualsiasi conflitto.
Questa soluzione offre numerosi vantaggi:
- migrazione graduale verso il wireless;
- possibilità di utilizzare indifferentemente stazioni tradizionali o wireless;
- maggiore disponibilità operativa del veicolo;
- riduzione dei costi di aggiornamento dell’infrastruttura;
- sviluppo di una sola piattaforma hardware e software per differenti configurazioni.
Per gli OEM che stanno progettando nuove piattaforme AGV o aggiornando flotte esistenti, scegliere un BMS compatibile con più tecnologie di ricarica significa proteggere l’investimento nel lungo periodo. La possibilità di gestire contemporaneamente sistemi a contatto e wireless permette infatti di affrontare la transizione verso la ricarica induttiva senza dover riprogettare l’elettronica di bordo.
Conclusioni
La ricarica degli AGV ha seguito un percorso evolutivo ben preciso. Dalle prime soluzioni completamente cablate si è passati a sistemi con comunicazioni wireless, per arrivare oggi a piattaforme in cui sia l’energia sia i dati vengono trasferiti senza alcun contatto fisico.
Oltre a migliorare l’affidabilità e ridurre la manutenzione, queste tecnologie semplificano l’infrastruttura e consentono di realizzare aree di ricarica più sicure, prive di contatti soggetti a usura e senza il rischio di archi elettrici.
Grazie a una piattaforma aperta, compatibile con le principali tecnologie wireless del mercato e capace di gestire contemporaneamente ricarica tradizionale e wireless in mutua esclusione, Archimede Energia mette a disposizione degli OEM una soluzione flessibile, pronta ad accompagnare la transizione verso la nuova generazione di AGV e AMR.
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Il Team Archimede Energia saprà rispondere a tutte le tue domande.
