Innowacyjne zasilanie autonomicznego robota mobilnego ogniwem paliwowym

• Autorzy: Białoń Tadeusz , Niestrój Roman , Rogala Tomasz , Skarka Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2022.11.43

Warianty tytułu

EN

A novel fuel-cell power supply for an automated guided vehicle

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono prototypowy, hybrydowy układ zasilania autonomicznego robota mobilnego (AGV). Układ zasilania, jako podstawowe źródło energii, wykorzystuje wodorowe ogniwo paliwowe, zasilane z niskociśnieniowej butli metalowodorkowej. Dodatkowo, układ zasilania jest wyposażony w dwa pomocnicze bufory energii, baterię akumulatorów litowo-jonowych i baterię superkondensatorów. W celu uzyskania największej sprawności, ogniwo paliwowe współpracuje z przetwornicą energoelektroniczną, śledzącą punkt pracy o maksymalnej mocy (MPPT). Prototypowy układ zasilana przebadano w symulowanych warunkach operacyjnych, bazując na profilu zapotrzebowania na moc wyznaczonym pomiarowo w badaniach rzeczywistego AGV.

EN

The paper presents a prototype, hybrid automated guided vehicle (AGV) power supply system. The power supply system applies a hydrogen fuel cell as the primary source of energy, fed from a low-pressure metal hydride cylinder. Additionally, the power supply is equipped with two auxiliary energy buffers, a lithium-ion battery and a supercapacitor bank. For best efficiency, the fuel cell works with a power electronic inverter that tracks the maximum power point (MPPT). The prototype power system was tested in simulated operating conditions, based on the power consumption profile determined by measurement in the tests of a real AGV vehicle.

Słowa kluczowe

PL

ogniwo paliwowe; autonomiczny robot mobilny; projektowanie oparte na modelu

EN

fuel cell; automated guided vehicle; AGV; model-based design

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 98, nr 11
• Strony: 209--214
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Białoń Tadeusz

• Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Katedra Elektrotechniki i Informatyki, ul. Akademicka 10, 44-100 Gliwice

• https://orcid.org/0000-0001-5056-0514

autor

Niestrój Roman

• Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Katedra Elektrotechniki i Informatyki, ul. Akademicka 10, 44-100 Gliwice

• https://orcid.org/0000-0002-1969-8280

autor

Rogala Tomasz

• Politechnika Śląska, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Konarskiego 18A, 44-100 Gliwice

• https://orcid.org/0000-0001-7320-5582

autor

Skarka Wojciech

• Politechnika Śląska, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Konarskiego 18A, 44-100 Gliwice

• https://orcid.org/0000-0003-3989-7751

Bibliografia

• [1] Komunikat prasowy, FMC trialing fuel cells for automatic guided vehicles, Fuel Cells Bulletin, 2009, No. 7, 3
• [2] Komunikat prasowy, myFC fuel cells for warehouse robots trial, Fuel Cells Bulletin, 2021, No. 9, 6
• [3] Informacja prasowa firmy myFC Holding AB, Sztokholm 27.09.2021, https://www.myfc.se/investor-relations/archives/news
• [4] Artal-Sevil J.S., Bernal-Agustín J.L., Dufo-López R., Domínguez-Navarro J.A., Forklifts, automated guided vehicles and horizontal order pickers in industrial environments. Energymanagement of an active hybrid power system based on batteries, PEM fuel cells and ultracapacitors, Renewable Energy and Power Quality Journal, 15 (2017), No. 1, 859-864
• [5] Naghmash A., Zhizhen L., Hammad A., Ammar A., Double integral sliding mode controller for wirelessly charging of fuel cell-battery-super capacitor based hybrid electric vehicle, Journal of Energy Storage,51 (2022), No. 104288, 1-13
• [6] Guizzi G.L., Manno M., Del Falco M., Hybrid fuel cell-basedenergy system with metal hydride hydrogen storage for small mobile applications, International Journal of Hydrogen Energy, 34 (2009), No. 7, 3112-3124
• [7] De Falco M., Guizzi G.L., Manno M., Picano A., Ugolini F., Development of a hybrid fuel cell-based energy system for small mobile applications, ECOS 2008 - Proceedings of the 21st International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems, 2008, 1801-1817
• [8] Lototskyya M. V., Tolja I., Davidsa M. W., Klochkoa Y. V., Parsonsa A., Swanepoelc D., Ehlersc R., Louwc G., van der Westhuizenc B., Smithd F., Polleta B. G., Sita C., Linkov V., Metal hydride hydrogen storage and supply systems for electric forklift with low-temperature proton exchange membrane fuel cell power module, International Journal of Hydrogen Energy, 41 (2016), No. 31, 13831-13842
• [9] Armghan H., Ali N., Ahmad I., Munir M.F., Khan S., Armghan A., Nonlinear controller analysis of fuel cell-battery-ultracapacitor-based hybrid energy storage systems in electric vehicles, Arabian Journal for Science and Engineering, 43 (2018), No. 6, 3123-3133
• [10] Rahman A.U., Ahmad I., Malik A.S., Variable structure-based control of fuel cellsupercapacitor-battery based hybrid electric vehicle, Journal of Energy Storage, 29 (2020), 101365
• [11] Niestrój R., Rogala T., Skarka W., An Energy Consumption Model for Designing an AGV Energy Storage System with a PEMFC Stack, Energies, 13 (2020), No. 13, 3435
• [12] De Ryck M., Versteyhe M., Debrouwere F., Automated guided vehicle systems, state-of-the-art control algorithms and techniques, Journal of Manufacturing Systems, 54 (2020), 152-173
• [13] Kurnia, J.C. Sasmito, A.P. Shamim T., Advances in proton exchange membrane fuel cell with dead-end anode operation: A review, Applied Energy, 252 (2019), 113416
• [14] Zhang C., Liu H., Zeng T., Chen J., Lin P., Deng B., Liu F., Zheng Y., Systematic study of short circuit activation on the performance of PEM fuel cell, International Journal of Hydrogen Energy, 46 (2021), No. 45, 23489-23497
• [15] Vasilyev A., Andrews J., Dunnett S.J., Jackson L.M., Dynamic Reliability Assessment of PEM Fuel Cell Systems, Reliability Engineering & System Safety, 210 (2021), 107539
• [16] Li X., Han K., Song Y., Dynamic behaviors of PEM fuel cells under load changes, International Journal of Hydrogen Energy, 45 (2020), No. 39, 20312-20320
• [17] Talagañis B.A., Meyer G.O., Aguirre P.A., Modeling and simulation of absorption–desorption cyclic processes for hydrogen storage-compression using metal hydrides, International Journal of Hydrogen Energy, 36 (2011), No. 21, 13621-13631
• [18] Cho J. H., Yu S. S., Kim M. Y., Kang S. G., Lee Y. D., Ahn K. Y., Ji H. J., Dynamic modeling and simulation of hydrogen supply capacity from a metal hydride tank, International Journal of Hydrogen Energy, 38 (2013), No. 21, 8813-8828
• [19] Busqué R., Torres R., Grau J., Roda V., Husar A., Mathematical modeling, numerical simulation and experimental comparison of the desorption process in a metal hydride hydrogen storage system, International Journal of Hydrogen Energy, 43 (2018), No. 35, 16929-16940
• [20] Nota aplikacyjna, Introduction to Photovoltaic Systems Maximum Power Point Tracking, Texas Instruments, Application Report SLVA446, Nov. 2010
• [21] Hanschek A.J., Bouvier Y.E., Jesacher E., Grbovi´c P.J., Analysis and Comparison of Power Distribution System Topologies for Low-Voltage DC–DC Automated Guided Vehicle Applications, Energies 15 (2022), No. 6, 2012

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).