CN106155045A - 用于agv充电站与agv车载电池的无线数据传输系统 - Google Patents

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CN106155045A CN201510184966.XA CN201510184966A CN106155045A CN 106155045 A CN106155045 A CN 106155045A CN 201510184966 A CN201510184966 A CN 201510184966A CN 106155045 A CN106155045 A CN 106155045A
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丁锋
周玉猛
王宾
霍彩虹
千军虎
张参军
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Abstract

本发明涉及自动导引车（AGV，Automatic Guided Vehicle）技术，提供了一种用于AGV充电站与AGV车载电池的无线数据传输系统，包括设置于AGV车载电池的发送端和设置于AGV充电站的接收端，用于管理AGV车载电池的电池管理系统（BMS）内存储有电池状态信息，其中，发送端用于从BMS采集电池状态信息，然后将采集到的电池状态信息调制成无线信号并发送给接收端；接收端用于接收发送端发送的无线信号,将接收到的无线信号解调成电池状态信息，然后将通过解调得到的电池状态信息发送给AGV充电站。解决了AGV充电站和AGV车载电池间的无线通信问题，具有适用范围广、可靠性高、功耗低、可靠性高等优点。

Description

用于AGV充电站与AGV车载电池的无线数据传输系统
技术领域
本发明涉及自动导引车（AGV，Automatic Guided Vehicle）技术，具体涉及用于AGV充电站与AGV车载电池的无线数据传输系统，能够实现AGV充电站与AGV车载电池之间的无线通信。
背景技术
近年来，随着工业自动化和计算机集成制造系统的快速发展以及柔性制造系统（FMS，Flexible Manufacturing System）和自动化立体仓库的广泛应用，AGV的应用越来越广泛。作为联系和调节离散型物流系统，促进作业连续化所必要的自动化搬运与装卸手段，AGV的应用范围迅速扩大，AGV的技术水平快速提高。同时，动力型锂离子蓄电池组及超级电容制造水平的提高，生产成本的大幅下降，使得动力型锂离子蓄电池组优异的充放电特性尤其适合作为AGV车载电池。
然而，锂离子蓄电池及超级电容的特性决定了日常使用时不能过压和欠压，尤其锂电池在0℃以下低温时严禁充电，以防低温下电解液产生析锂沉积，引发短路事故，而电池长时间处于高温环境和过压充电状态会造成电池内部压力升高、体积膨胀、外壳变形和电解液泄漏等后果，由于电化学反应的加速还会造成电池内部液体循环加速和自放电的加速运行，电池使用寿命衰减很快，因此各生产厂家针对性的开发出电池管理系统（BMS，Battery Management System），利用BMS可以实时的将锂离子蓄电池组或超级电容模组内部信息上报给上位机，由此可以对车载电池的健康状态进行全方位的监控。
目前的在线式AGV车载电池采取的都是大电流自动充电方式，也就是说，AGV充电站的状态和充电方式均是预设好的，AGV车辆到达充电工位后与充电站自动对接完成，此时无人值守的充电站开始对车载电池进行大电流快速充电。因此，目前的AGV充电站，无论采用工频相控式充电技术还是高频开关电源充电技术，都无法与AGV车载电池建立数据链接，因而掌握不了AGV车载电池的状态信息，例如：剩余容量、单电芯电压、温度等等，只是简单根据设定的输出电压及电流值进行充电过程控制，所以频繁的瞬间大电流冲击严重影响电池寿命，此外当AGV应用在恶劣环境下，盲目的充电不加以控制甚至会造成火灾等严重事故。
发明内容
本发明解决现有技术无法实现AGV充电站和AGV车载电池间的无线通信的技术问题。实现了AGV充电站与AGV车载电池之间的无线通信，不需要在现场二次布线，通信不受现场路表障碍物影响，可靠性高、通讯速率高、体积小巧、接口种类多、抗干扰能力强。
为解决上述技术问题，本发明提供如下的技术方案：
一种用于AGV充电站与AGV车载电池的无线数据传输系统，包括设置于AGV车载电池的发送端和设置于AGV充电站的接收端，用于管理AGV车载电池的BMS内存储有电池状态信息，其中：
发送端用于从BMS采集电池状态信息，然后将采集到的电池状态信息调制成无线信号并发送给接收端；
接收端用于接收发送端发送的无线信号,将接收到的无线信号解调成电池状态信息，然后将通过解调得到的电池状态信息发送给AGV充电站。
优选的，发送端包括CAN总线接口、RS422接口、RS485接口、RS232接口和TTL接口中至少一种连接到BMS的接口，与连接到BMS的接口对应的驱动芯片，数据发送器，第一微处理器和第二微处理器，其中，
驱动芯片用于通过连接到BMS的接口接收来自BMS的电池状态信息，将接收到的电池状态信息转发给第一微处理器；
第一微处理器用于对电池状态信息进行分类处理，将电池状态信息封装为数据包，然后发送给第二微处理器；
第二微处理器用于对于第二微处理器发送来的数据包进行处理，将长度大于预设字节数的数据包进行拆分，分解成长度小于预设字节数的数据包，并且将长度小于等于预设字节数的数据包发送给数据发送器；
数据发送器用于将数据包调制成无线信号并且发送给接收端。
优选的，接收端包括CAN总线接口、RS422接口、RS485接口、RS232接口和TTL接口中至少一种连接到AGV充电站的接口，与连接到AGV充电站的接口对应的驱动芯片,数据接收器,第三微处理器和第四微处理器，其中，
数据接收器用于从发送端接收无线信号，并且将无线信号解调成电池状态信息，然后将解调出的电池状态信息发送给第三微处理器；
第三微处理器用于将电池状态信息封装成TTL电平信号发送给第四微处理器；
第四微处理器用于将TTL电平信号中携带的电池状态信息封装成串口信号并通过连接到AGV充电站的接口和对应的驱动芯片发送给AGV充电站。
优选的，数据接收器和数据发送器均为ADF7020-1型收发器；第一微处理器和第四微处理器均为C8051F040型微处理器，第二微处理器和第三微处理器均为ATmega48PA型微处理器。
优选的，数据接收器和数据发送器上均设置有全向天线。
优选的，与CAN总线接口、RS422接口、RS485接口、RS232接口和TTL接口对应的驱动芯片的型号分别为PCA82C250、MAX490、MAX485以及MAX3311。
本发明的有益效果如下：
1. 接口丰富，支持晶体管-晶体管逻辑（TTL，Transistor-Transistor Logic）、RS232、RS485、控制器区域网（CAN，Controller Area Network）、以及RS422协议，适用范围广。
2. ADF7020-1型收发器使用高抗干扰能力和低误码率的高斯频移键控（GFSK，Gaussian Frequency Shift Keying）调制方式，采用高效前向纠错信道编码技术，提高了数据抗突发干扰和随机干扰的能力，在信道误码率为10-3时，可得到实际误码率为10-5～10-6，具有可靠性高的优点。
3. C8051F040型微处理器和ATmega48PA型微处理器增加软件控制休眠功能，收到休眠信号以后，将整个系统功耗降到最低；这两个微处理器接收到外部设备的唤醒信号后恢复工作。
4. 由于采用高性能、高集成度的驱动芯片和微处理器,外围电路少，所以故障率低，可靠性高，体积小，重量轻。
5. 可将BMS上报的电池容量等信息发送给AGV充电站，AGV充电站能够自动计算最合理的充电电流，避免频繁使用大电流对电池造成冲击。
6. 可将BMS上报的电池单电芯电压等信息发送给AGV充电站，AGV充电站自动实时调整充电电流，最大限度保证电芯电量的一致性，减少电芯故障率，延长电池寿命。
7. AGV充电站能够根据电池实际工作温度自动控制充电状态。
8. 如果接收到电池上报告警信息、故障信息,则AGV充电站可以立即调整充电状态，显示报警信息、故障信息并发出声光报警信号。
由此可见，利用本发明的无线数据传输系统，AGV充电站能够获得AGV车载电池的信息，及时调整充电电流和充电时间，避免电池内部单电芯电压不均衡，保证电池的使用寿命，防止漏液引起的事故。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是作为本发明无线数据传输系统中发送端或接收端的装置的结构示意图；
图2是图1中电源电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合图1和图2，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明的用于AGV充电站与AGV车载电池的无线数据传输系统可以包括两台如图1所示装置，一台作为发送端，另一台作为接收端。
发送端通过对外接口插座与AGV车载电池的BMS连接，用于采集BMS的参数数据（电池状态信息）和唤醒信号，通过数据处理电路来处理参数数据，并且通过收发器和全向天线将参数数据发送给接收端，其中，参数数据包括电池组容量、电池组总电压、单体电池电压、电池温度、充电电流、电池组过压预警信息、电池组过压保护信息、单电芯过压预警信息、单电芯过压保护信息、电池组高温预警信息、电池组低温预警信息、电池组高温保护信息、和/或电池组低温保护信息。
接收端通过全向天线接收到发射模块发送来的参数数据后，利用收发器和数据处理电路进行解析和处理，然后将解析和处理过的参数数据通过对外接口插座发送给AGV充电站。
具体的，发送端包括CAN总线接口、RS422接口、RS485接口、RS232接口和TTL接口中至少一种连接到BMS的接口，与连接到BMS的接口对应的驱动芯片，数据发送器，第一微处理器和第二微处理器，其中，
驱动芯片用于通过连接到BMS的接口接收来自BMS的电池状态信息，将接收到的电池状态信息转发给第一微处理器；
第一微处理器用于对电池状态信息进行分类处理，将电池状态信息封装为数据包，然后发送给第二微处理器；第二微处理器用于对于第二微处理器发送来的数据包进行处理，将长度大于预设字节数(例如，20、30或50等)的数据包进行拆分，分解成长度小于预设字节数的数据包，并且将长度小于等于预设字节数的数据包发送给数据发送器；数据发送器用于将数据包调制成无线信号并且发送给接收端。
相应的，接收端包括CAN总线接口、RS422接口、RS485接口、RS232接口和TTL接口中至少一种连接到AGV充电站的接口，与连接到AGV充电站的接口对应的驱动芯片,数据接收器,第三微处理器和第四微处理器，其中，
数据接收器用于从发送端接收无线信号，并且将无线信号解调成电池状态信息，然后将解调出的电池状态信息发送给第三微处理器；
第三微处理器用于将电池状态信息封装成TTL电平信号发送给第四微处理器；
第四微处理器用于将TTL电平信号中携带的电池状态信息封装成串口信号并通过连接到AGV充电站的接口和对应的驱动芯片发送给AGV充电站。
这里，数据接收器和数据发送器均为ADF7020-1型收发器；第一微处理器和第四微处理器均为C8051F040型微处理器，第二微处理器和第三微处理器均为ATmega48PA型微处理器。数据接收器和数据发送器上均设置有全向天线。与CAN总线接口、RS422接口、RS485接口、RS232接口和TTL接口对应的驱动芯片的型号分别为PCA82C250、MAX490、MAX485以及MAX3311。
其中，数据处理电路包括与对外接口插座连接的PCA82C250型驱动芯片、MAX490型驱动芯片、MAX485型驱动芯片、MAX3311型驱动芯片和跳线器，与PCA82C250型驱动芯片以及跳线器连接的C8051F040型第一微处理器；ATmega48PA型第二微处理器与ADF7020-1型收发器连接；电源电路分别与PCA82C250型驱动芯片、第一微处理器、收发器以及第二微处理器连接，或电源电路分别与PCA82C250型驱动芯片、第一微处理器、以及收发器连接。
其中，外接口插座是一种为了安装方便而集成多种插接器的部件。电源电路包括输入端、输出端、以及在输入端和输出端之间依次连接的电感和三端稳压器，输入端和输出端的电压分别为24V和5V，三端稳压器的型号为78M05。
上述无线数据传输系统适用于CAN、TTL、以及RS422、RS485、RS232通信协议，适用范围广。
C8051F040型微处理器具有性能高的优点，具有两个用于TTL接口通信的标准通用同步/异步串行接收/发送器（USART，Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter）接口和多个I/O口，一个USART接口经驱动芯片PCA82C250后可接BMS的CAN接口，C8051F040型微处理器收到来自BMS的CAN2.0格式的数据后自动完成解析，然后重新组帧并通过TTL串口传输出去；C8051F040型微处理器的串口0通过跳线器可分别接至驱动芯片MAX490、驱动芯片MAX485和驱动芯片MAX3311，以通过RS422、RS485和RS232标准接口连接BMS或充电站或车辆控制单元等，C8051F040型微处理器的串口1直接实现TTL接口。跳线器可以是一个开关组。
微处理器ATmega48PA是一种高性能、低功耗的 8 位处理器，微处理器ATmega48PA的串口可以接收来自外部设备的输入信息，然后通过串行外设接口（SPI，Serial Peripheral Interface）送至收发器ADF7020-1进行调制后送至全向天线。接收数据时，全向天线收到的调制信号进入收发器ADF7020-1解调，解调后的信号送至微处理器ATmega48PA的SPI，微处理器ATmega48PA从串口将数据送出至外部设备，如AGV充电站。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种用于AGV充电站与AGV车载电池的无线数据传输系统，包括设置于AGV车载电池的发送端和设置于AGV充电站的接收端，用于管理AGV车载电池的BMS内存储有电池状态信息，其特征在于：
发送端用于从BMS采集电池状态信息，然后将采集到的电池状态信息调制成无线信号并发送给接收端；
接收端用于接收发送端发送的无线信号,将接收到的无线信号解调成电池状态信息，然后将通过解调得到的电池状态信息发送给AGV充电站。
2.根据权利要求1所述的用于AGV充电站与AGV车载电池的无线数据传输系统，其特征在于：发送端包括CAN总线接口、RS422接口、RS485接口、RS232接口和TTL接口中至少一种连接到BMS的接口，与连接到BMS的接口对应的驱动芯片，数据发送器，第一微处理器和第二微处理器，其中，
驱动芯片用于通过连接到BMS的接口接收来自BMS的电池状态信息，将接收到的电池状态信息转发给第一微处理器；
第一微处理器用于对电池状态信息进行分类处理，将电池状态信息封装为数据包，然后发送给第二微处理器；
第二微处理器用于对于第二微处理器发送来的数据包进行处理，将长度大于预设字节数的数据包进行拆分，分解成长度小于预设字节数的数据包，并且将长度小于等于预设字节数的数据包发送给数据发送器；
数据发送器用于将数据包调制成无线信号并且发送给接收端。
3.根据权利要求2所述的用于AGV充电站与AGV车载电池的无线数据传输系统，其特征在于：接收端包括CAN总线接口、RS422接口、RS485接口、RS232接口和TTL接口中至少一种连接到AGV充电站的接口，与连接到AGV充电站的接口对应的驱动芯片,数据接收器,第三微处理器和第四微处理器，其中，
数据接收器用于从发送端接收无线信号，并且将无线信号解调成电池状态信息，然后将解调出的电池状态信息发送给第三微处理器；
第三微处理器用于将电池状态信息封装成TTL电平信号发送给第四微处理器；
第四微处理器用于将TTL电平信号中携带的电池状态信息封装成串口信号并通过连接到AGV充电站的接口和对应的驱动芯片发送给AGV充电站。
4.根据权利要求3所述的用于AGV充电站与AGV车载电池的无线数据传输系统，其特征在于：数据接收器和数据发送器均为ADF7020-1型收发器；第一微处理器和第四微处理器均为C8051F040型微处理器，第二微处理器和第三微处理器均为ATmega48PA型微处理器。
5.根据权利要求4所述的用于AGV充电站与AGV车载电池的无线数据传输系统，其特征在于：数据接收器和数据发送器上均设置有全向天线。
6.根据权利要求2或3所述的用于AGV充电站与AGV车载电池的无线数据传输系统，其特征在于：与CAN总线接口、RS422接口、RS485接口、RS232接口和TTL接口对应的驱动芯片的型号分别为PCA82C250、MAX490、MAX485以及MAX3311。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107809264A (zh) * 2017-09-15 2018-03-16 上海大学 一种rs485转八路rs232的无线通信转换器

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