CN105553063A - 一种agv无线充电管理系统、管理方法及故障检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无线供电技术领域，具体的说，涉及一种AGV无线充电管理系统、管理方法及故障检测方法，在AGV小车上安装无线接收端，在AGV小车行驶路径的停靠点附近增设充电停靠点，充电停靠点的一侧安装无线充电发射端，通过AGV智能充电管理系统智能管理AGV小车的无线充电，根据当前电量和上级充电电流调配当前充电电流，可最大限度的减小电池容量，确保AGV小车运行的可靠性和精确性；通过故障检测方法，智能判定充电故障来源，及时有效的排查与消除故障，确保AGV小车运行可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及无线供电技术领域，具体的说，涉及一种AGV无线充电管理系统、管理方法及故障检测方法。
背景技术
AGV小车指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电蓄电池为其动力来源。传统的AGV小车的电量即将耗尽时，即电量到达设定的最低电量值时，AGV小车会向系统发出请求指令，请求充电。在系统允许后自动到充电的地方“排队”充电，AGV小车将电池充满电需要6-8个小时左右，而小车在这段时间内不工作。
为保证工作效率，一辆AGV小车去充电时必须有另外一辆AGV小车代替其工作，因此设备使用率降低。目前，很多工厂都是24小时工作，这就需要厂家购买备用设备，从而增加了厂家的成本。另外，由于电池成本，特别是锂电池组，占AGV整车的成本比例较高，大约50％左右。为使小车充一次电能工作较长的时间，要求锂电池组的容量一般比较大，这也就导致AGV小车的总成本增加。
中国专利号CN201520231927公开一种新型在线充电AGV小车，通过超级电容代替传统的锂电池或铅酸蓄电池，利用停靠卸货时间为超级电容充满电，使AGV小车获得持续的能量供应。上述AGV小车虽可实现无线在线充电，但仍存在以下问题：
1、采用超级电容充电速度快，但是由于超级电容的比功率密度远远低于锂电池组，这会造成设备的体积和重量较大，成本也非常高，实际应用并不广泛。
2、若采用锂电池供电方案，由于采用在线充电的方式，为确保小车工作的连续性，要求每次停靠的充电电量需满足相邻停靠点的路程要求，一旦小车因电量耗尽而导致中途停车，需要人工介入，为小车提供电能，增加人工维护成本，不能达到理想的自动化的效果；
2、由于无线充电采用无人值守的方式，这就需要无线充电的发射设备和接收设备具有足够的智能化，及时发现和处理一些特殊的意外情况，进行报警并及时消除故障。如：发射器没有上电启动，AGV也就无法进行无线充电；发射或接收设备出现故障，导致充电没有进行，而造成AGV的停机现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种AGV无线充电管理系统、管理方法及故障检测方法，实现AGV小车的智能无线充电管理。
本发明的技术方案是：一种AGV无线充电管理系统，该管理系统包括发射端、接收端和管理服务器，发射端与接收端之间通过无线供电方式连接，发射端与接收端均与管理服务器进行双向无线通讯，所述发射端包括发射端整流滤波电路、降压电路、逆变电路、发射线圈、发射端通信模块、微控制器MCU和发射端故障检测单元，发射端整流滤波电路依次经降压电路、逆变电路与发射线圈电连接，微控制器MCU输入端分别与发射端故障检测单元和发射端通信模块电连接，微控制器MCU输出端与逆变电路和发射端通信模块电连接，发射端故障检测单元输入端与降压电路输出端和逆变电路输出端电连接；所述接收端包括接收线圈、高频整流滤波电路、BMS电池管理系统、接收端通信模块、AGV智能充电管理系统和接收端故障检测单元，接收线圈经BMS电池管理系统与电池连接，AGV智能充电管理系统分别与BMS电池管理系统、接收端通信模块和接收端故障检测单元电连接，AGV智能充电管理系统与接收端通信模块进行双向通讯，AGV智能充电管理系统与高频整流滤波电路输出端电连接，AGV智能充电管理系统经接收端故障检测单元与BMS电池管理系统电连接。
优选的是，所述接收端安装于AGV小车上，在AGV小车行驶路径的停靠点附近增设充电停靠点，充电停靠点的一侧安装无线充电发射端。
本发明还公开一种AGV无线充电管理方法，对上述管理系统进行充电管理，包括以下充电管理步骤：
步骤一、AGV小车到达充电停靠点，发射端与接收端建立无线供电通信；
步骤二、BMS电池管理系统检测当前电池电量，并根据上一邻近充电停靠点的充电电流I，传递至AGV智能充电管理系统处理；
步骤三、AGV智能充电管理系统判断当前电量是否小于或等于最低电量a％；
步骤四、若当前电量小于或等于最低电量a％，则AGV智能充电管理系统调节充电电流I′＝I+i，i＞0，增量电流i的幅值可以根据低于最低电量的程度进行设定；
步骤五、若当前电量大于最低电量a％，则进一步判断当前电量是否大于最高电量b％；
步骤六、若当前电量大于最高电量b％，则AGV智能充电管理系统调节充电电流I'＝I-i，i＞0，增量电流i的幅值可以根据高于最高电量的程度进行设定；
步骤七、若当前电量小于或等于最高电量b％，则AGV智能充电管理系统调节充电电流I′＝I，i＞0；
步骤八、接收端以充电电流I'为电池充电。
本发明还公开一种AGV无线充电故障检测方法，对上述管理系统进行故障检测，包括以下检测步骤：
步骤一、发射端通信模块与接收端通信模块定期向管理服务器发送脉冲信号；
步骤二、管理服务器定期判断是否收到发射端通信模块、接收端通信模块发送的脉冲信号；
步骤三、若管理服务器超时未收到发射端通信模块发送的脉冲信号或未收到接收端通信模块发送的脉冲信号，则管理服务器发出发射端通信模块故障信号或接收端通信模块故障信号，请求检修；
步骤四、若管理服务器收到发射端通信模块发送的脉冲信号且收到接收端通信模块发送的脉冲信号，则发射端向接收端发射无线信号；
步骤五、发射端是否收到接收端的反馈信号，反馈信号包含接收端ID及接收端密钥，并判断接收端ID及接收端密钥是否正确；
步骤六、若发射端未收到接收端的反馈信号或接收端ID及接收端密钥错误，则返回步骤步骤四；
步骤七、若发射端收到接收端的反馈信号且接收端ID及接收端密钥正确，则发射端将发射端密钥发送给接收端，发射端与接收端建立通信；
步骤八、发射端主功率回路工作，发射端向接收端传送能量；
步骤九、发射端故障检测单元与接收端故障检测单元检测各自参数是否正常；
步骤十、若发射端故障检测单元与接收端故障检测单元检测各自参数均正常，则返回步骤九；
步骤十一、若发射端故障检测单元检测到故障，则发射端通过通信模块将故障信息发送至接收端的AGV智能充电管理系统；
步骤十二、若接收端故障检测单元检测到故障，则判断接收端是否收到发射端的故障信息；
步骤十三、若接收端收到发射端的故障信息，则发射端出现故障；
步骤十四、若接收端未收到发射端的故障信息，则接收端出现故障；
步骤十五、接收端将故障信息由接收端通信模块发送至管理服务器。
本发明与现有技术相比的有益效果为：
1)通过AGV智能充电管理系统智能管理AGV小车的无线充电，根据当前电量和上级充电电流调配当前充电电流，可最大限度的减小锂电池组容量，降低了系统的设计成本的同时，同时也确保AGV小车运行的可靠性和精确性；
2)由于采用无人值守在线供电的工作方式，通过无线充电智能管理系统，实现故障检测，智能判定充电故障来源，及时有效的排查与消除故障，确保AGV小车运行可靠性。
附图说明
图1为本发明AGV小车行驶路径示意图；
图2为本发明管理系统结构示意图；
图3为本发明充电管理方法流程图；
图4为本发明充电故障检测方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种AGV无线充电管理系统，用于对AGV小车进行离散式无线充电管理。为实现AGV小车的离散式无线充电，在AGV小车上安装无线接收端，在AGV小车行驶路径的停靠点附近增设充电停靠点，充电停靠点的一侧安装无线充电发射端1。
如图1所示，AGV小车沿轨道2行驶，并在行驶路径设置多个充电停靠点，如图1中的A点、B点和C点，充电停靠点的设定规则为：AGV小车停留时间较长或AGV小车停止运行时间大于预先设置的停靠时间。AGV小车仅在运行至充电停靠点时，进行无线充电，即AGV小车采用离散式无线充电。
参见图2，本发明公开一种对AGV小车无线充电管理系统，该管理系统包括发射端、接收端和管理服务器，发射端与接收端之间通过无线供电方式连接，发射端与接收端均与管理服务器进行双向无线通讯。
发射端包括发射端整流滤波电路、降压电路、逆变电路、发射线圈、发射端通信模块、微控制器MCU和发射端故障检测单元。
发射端整流滤波电路依次经降压电路、逆变电路与发射线圈电连接，微控制器MCU输入端分别与发射端故障检测单元和发射端通信模块电连接，分别用于接收发射端故障检测单元发出的发射端故障信号及发射端通信模块发出的发射端通信信号；微控制器MCU输出端与逆变电路和发射端通信模块电连接，用于向逆变电路发送逆变控制信号及向发射端通信模块发送反馈信号。发射端故障检测单元输入端与降压电路输出端和逆变电路输出端电连接，分别用于接收降压信号和逆变电压信号。
接收端包括接收线圈、高频整流滤波电路、BMS电池管理系统、接收端通信模块、AGV智能充电管理系统和接收端故障检测单元。接收线圈经BMS电池管理系统与电池连接。
AGV智能充电管理系统分别与BMS电池管理系统、接收端通信模块和接收端故障检测单元电连接。AGV智能充电管理系统与接收端通信模块进行双向通讯，AGV智能充电管理系统接收接收端通信模块发出的通信信号，并向接收端通信模块发送反馈信号。AGV智能充电管理系统与BMS电池管理系统电连接，用于接收BMS电池管理系统发出的电量监测信号。AGV智能充电管理系统与高频整流滤波电路输出端电连接，接收高频整流滤波电路输出端发出的整流电压采样信号及向BMS电池管理系统发出调节后的电流信号。AGV智能充电管理系统经接收端故障检测单元与BMS电池管理系统电连接，用于接收BMS电池管理系统发出的故障信号。
参见图2，该管理系统的工作过程为：
发射端整流滤波电路将工频220V交流电转换为直流电，经降压电路降压后，经逆变电路逆变为发射线圈所需的高频交流。发射线圈将能量耦合到接收线圈，经高频整流滤波电路后得到所需直流电流，直流电流经BMS电池管理系统后对电池充电。
在充电过程中，通过发射端故障检测单元检测发射端的降压信号，并将降压信号传递至微控制器MCU处理，通过微控制器MCU与发射端通信模块进行通讯；通过AGV智能充电管理系统监控与调节充电电流，通过接收端故障检测单元检测接收端故障信息，并发送至AGV智能充电管理系统处理，通过AGV智能充电管理系统与接收端通信模块进行通讯，发送端通信模块与接收端通信模块均与管理服务器进行通讯，通过向管理服务器发送脉冲信号，可及时发现发射端或接收端出现的故障提高充电系统的可靠性和稳定性。
上述充电管理系统通过图3的充电管理方法进行充电管理，包括以下充电管理步骤：
步骤一、AGV小车到达充电停靠点，发射端与接收端建立无线供电通信；
步骤二、BMS电池管理系统检测当前电池电量，并根据上一邻近充电停靠点的充电电流I，传递至AGV智能充电管理系统处理；
步骤三、AGV智能充电管理系统判断当前电量是否小于最低电量a％；
步骤四、若当前电量小于或等于最低电量a％，则AGV智能充电管理系统调节充电电流I'＝I+i，i＞0；增量电流i的幅值可以根据低于最低电量的程度进行设定；
步骤五、若当前电量大于最低电量a％，则进一步判断当前电量是否大于最高电量b％；
步骤六、若当前电量是大于最高电量b％，则AGV智能充电管理系统调节充电电流I'＝I-i，i＞0；增量电流i的幅值可以根据高于最高电量的程度进行设定；
步骤七、若当前电量小于或等于最高电量b％，则AGV智能充电管理系统调节充电电流I′＝I，i＞0；
步骤八、接收端以充电电流I'为电池充电。
在上述充电管理步骤中，考虑到AGV小车的相邻充电停靠点之间距离、负荷货物重量、停留时间、运行时间等不同，需要消耗的电池电量也不同，需根据当前剩余电量以及邻近充电停靠点的充电电流对当前充电电流进行瞬态调节，以确保AGV小车有足够的电量维持至下一充电停靠点。将AGV小车的最低电量和最高电量分别设定为a％和b％，通过上述充电管理步骤，确保AGV小车的充电电流始终介于两者之间，且与符合充电停靠点的电量要求，在保证AGV小车在正常工作的情况下，最大限度减小电池容量，降低运行成本。
当图2所述的管理系统出现故障时，需要通过发射端故障检测单元与发射端故障检测单元对管理系统进行故障检测，故障检测方法参见图4：
步骤一、发射端通信模块与接收端通信模块定期向管理服务器发送脉冲信号；
步骤二、管理服务器定期判断是否收到发射端通信模块、接收端通信模块发送的脉冲信号；
步骤三、若管理服务器超时未收到发射端通信模块发送的脉冲信号或未收到接收端通信模块发送的脉冲信号，则管理服务器发出发射端通信模块故障信号或接收端通信模块故障信号，请求检修；
步骤四、若管理服务器收到发射端通信模块发送的脉冲信号且收到接收端通信模块发送的脉冲信号，则发射端向接收端发射无线信号；
步骤五、发射端是否收到接收端的反馈信号，反馈信号包含接收端ID及接收端密钥，并判断接收端ID及接收端密钥是否正确；
步骤六、若发射端未收到接收端的反馈信号或接收端ID及接收端密钥错误，则返回步骤步骤四；
步骤七、若发射端收到接收端的反馈信号且接收端ID及接收端密钥正确，则发射端将发射端密钥发送给接收端，发射端与接收端建立通信；
步骤八、发射端主功率回路工作，发射端向接收端传送能量；
步骤九、发射端故障检测单元与接收端故障检测单元检测各自参数是否正常；
步骤十、若发射端故障检测单元与接收端故障检测单元检测各自参数均正常，则返回步骤九；
步骤十一、若发射端故障检测单元出现故障，则发射端将故障信息发送至接收端的AGV智能充电管理系统；
步骤十二、若接收端故障检测单元出现故障，则判断接收端是否收到发射端的故障信息；
步骤十三、若接收端收到发射端的故障信息，则发射端出现故障；
步骤十四、若接收端未收到发射端的故障信息，则接收端出现故障；
步骤十五、接收端将故障信息由接收端通信模块发送至管理服务器。
在上述故障检测方法中，首先需判断发射端通信模块与接收端通信模块向管理服务器是否正常运作，通过发射端和接收端以固定周期向管理服务器发送脉冲信号，根据管理服务器接收脉冲信号情况，对通信模块进行检测。在通信模块运作正常时，对发射端和接收端进行故障检测。通过发射端发射信号检测接收端，若发射端收到接收端反馈信号、接收端ID及接收端密钥均正确时，发射端将发射端密钥发送至接收端，发射端与接收端建立通信。发射端故障检测单元与接收端故障检测单元检测各自参数是否正常，若发射端故障检测单元与接收端故障检测单元检测参数任一方出现故障，则需将故障信息发送至接收端的微控制器MCU，由接收端判断故障信息，并传送至管理服务器处理。
本领域技术人员可以理解，上述充电管理步骤和故障检测方法不仅适用于AGV小车无线充电过程，对于任意无线充电过程，均可采用上述方法步骤，实现充电过程的电量监控和故障检测。
Claims (4)
1.一种AGV无线充电管理系统，该管理系统包括发射端、接收端和管理服务器，发射端与接收端之间通过无线供电方式连接，发射端与接收端均与管理服务器进行双向无线通讯，其特征在于：
所述发射端包括发射端整流滤波电路、降压电路、逆变电路、发射线圈、发射端通信模块、微控制器MCU和发射端故障检测单元，发射端整流滤波电路依次经降压电路、逆变电路与发射线圈电连接，微控制器MCU输入端分别与发射端故障检测单元和发射端通信模块电连接，微控制器MCU输出端与逆变电路和发射端通信模块电连接，发射端故障检测单元输入端与降压电路输出端和逆变电路输出端电连接；
所述接收端包括接收线圈、高频整流滤波电路、BMS电池管理系统、接收端通信模块、AGV智能充电管理系统和接收端故障检测单元，接收线圈经BMS电池管理系统与电池连接，AGV智能充电管理系统分别与BMS电池管理系统、接收端通信模块和接收端故障检测单元电连接，AGV智能充电管理系统与接收端通信模块进行双向通讯，AGV智能充电管理系统与高频整流滤波电路输出端电连接，AGV智能充电管理系统经接收端故障检测单元与BMS电池管理系统电连接。
2.根据权利要求1所述的一种AGV无线充电管理系统，其特征在于：所述接收端安装于AGV小车上，在AGV小车行驶路径的停靠点附近增设充电停靠点，充电停靠点的一侧安装无线充电发射端。
3.一种AGV无线充电管理方法，对权利要求1所述的管理系统进行充电管理，其特征在于包括以下充电管理步骤：
步骤一、AGV小车到达充电停靠点，发射端与接收端建立无线供电通信；
步骤二、BMS电池管理系统检测当前电池电量，并根据上一邻近充电停靠点的充电电流I，传递至AGV智能充电管理系统处理；
步骤三、AGV智能充电管理系统判断当前电量是否小于或等于最低电量a％；
步骤四、若当前电量小于或等于最低电量a％，则AGV智能充电管理系统调节充电电流I′＝I+i，i＞0；
步骤五、若当前电量大于最低电量a％，则进一步判断当前电量是否大于最高电量b％；
步骤六、若当前电量是大于最高电量b％，则AGV智能充电管理系统调节充电电流I′＝I-i，i＞0；
步骤七、若当前电量小于或等于最高电量b％，则AGV智能充电管理系统调节充电电流I′＝I，i＞0；
步骤八、接收端以充电电流I'为电池充电。
4.一种AGV无线充电故障检测方法，对权利要求1所述的管理系统进行故障检测，其特征在于包括以下检测步骤：
步骤一、发射端通信模块与接收端通信模块定期向管理服务器发送脉冲信号；
步骤二、管理服务器定期判断是否收到发射端通信模块、接收端通信模块发送的脉冲信号；
步骤三、若管理服务器超时未收到发射端通信模块发送的脉冲信号或未收到接收端通信模块发送的脉冲信号，则管理服务器发出发射端通信模块故障信号或接收端通信模块故障信号，请求检修；
步骤四、若管理服务器收到发射端通信模块发送的脉冲信号且收到接收端通信模块发送的脉冲信号，则发射端向接收端发射无线信号；
步骤五、发射端是否收到接收端的反馈信号，并判断反馈信号是否正确；
步骤六、若发射端未收到接收端的反馈信号或接收端ID及接收端密钥错误，则返回步骤步骤四；
步骤七、若发射端收到接收端的反馈信号且接收端ID及接收端密钥正确，则发射端将发射端密钥发送给接收端，发射端与接收端建立通信；
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步骤九、发射端故障检测单元与接收端故障检测单元检测各自参数是否正常；
步骤十、若发射端故障检测单元与接收端故障检测单元检测各自参数均正常，则返回步骤九；
步骤十一、若发射端故障检测单元检测到故障，则发射端将故障信息发送至接收端的AGV智能充电管理系统；
步骤十二、若接收端故障检测单元检测到故障，则判断接收端是否收到发射端的故障信息；
步骤十三、若接收端收到发射端的故障信息，则判定发射端出现故障；
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步骤十五、接收端将故障信息由接收端通信模块统一发送至管理服务器。
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