CN107891772B - 一种用于自动引导车的自动充电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于自动引导车的自动充电装置，包括充电车载端和充电地面端上座和充电地面端下座。充电车载端设有与车载蓄电池连接的电极，并安装在车体上。充电地面端上座设有与充电车载端相对应的电极，并被固定在底面上。自动引导车自动充电时，依据规划好的导引路线驶入自动充电位置，所述充电车载端与充电地面端上座的电极对应接通，且与车载电控装置连接，自动引导车驻车并自动充电。本发明充电电极对接时安全可靠，对接之间的正压力达到安全要求，降低了接通和断开瞬间强电流产生拉弧的风险；对AGV车辆的横向停车精度要求不高；地面端采用双弹簧设计，在车辆前进方向行程较长，因此对于车辆前进方向上的停车精度要求也不高。
Description
技术领域
本发明属于自动引导车技术领域，具体地说，它涉及一种用于自动引导车的自动充电装置。
背景技术
自动导引车(Automated Guided Vehicle)的英文缩写是AGV，AGV车辆是指具有磁条，轨道或者激光等自动导引设备，沿规划好的路径行驶，以电池为动力，并且装备安全保护以及各种辅助机构(例如移载，装配机构)的无人驾驶的自动化车辆。通常多台AGV与控制计算机、导航设备、充电设备以及周边附属设备组成AGV系统，其主要工作原理表现为在控制计算机的监控及任务调度下，AGV可以准确的按照规定的路径行走，到达任务指定位置后，完成一系列的作业任务，控制计算机可根据AGV自身电量决定是否到充电区进行自动充电。而可靠自动充电装置设计过程中具有三大难点：一是充电电流大，正负极充电电流可达200安培，对充电装置的绝缘防护要求高；二是需要连接的线路多，由于电池与充电机之间需要进行通信，加上连接确认等额外功能，需要连接的线路可达六条左右；三是对接精度要求高，现有比较先进的AGV导航技术可实现±5mm的停准精度，这就要求自动充电装置能够在±5mm的范围内实现可靠的物理对接。
现有的自动充电装置多采用触片和电极之间滑入、滑出的方式来实现电路的接通和断开。如图11所示，现有的自动充电装置包括下绝缘板5和上绝缘板6。上绝缘板6固定于车体下侧，上绝缘板6下侧设有两个电极支架61，两电极支架61上分别设有电极62和两个弹簧63，电极62上铆固有与蓄电池连接的电线；下绝缘板5上设有两根铜条51，下绝缘板5固定于地面，铜条51上铆固有与充电机连接的电线。充电时AGV车辆带动电极62与地面铜条51连接，连接时弹簧63压缩使电极62与铜条51产生一定正压力，保证接触可靠。这种结构有两个缺陷：一是电极与电极之间一般需一字排开，如需建立的连接较多则在宽度方向尺寸很大，不适合需要建立多路连接的充电(如锂电池)；二是这种充电结构的车载端一般固定于车底，对于车底结构复杂的车辆(如托盘堆垛车)并不适用；三是地面导片裸露在外，且一直处于通电状态，若有其他导体落在铜条51上将会产生较大安全隐患。
发明内容
为了解决现有技术不适合需要建立多路连接的充电、车载端固定于车底不利于特殊车辆的安装和地面电极裸露在外，且一直处于通电状态的不安全因素，本发明提供了一种用于自动引导车的自动充电装置。
一种用于自动引导车的自动充电装置，包括充电车载端1和充电地面端，所述充电车载端1设有与车载蓄电池连接的电极，并安装在车体4上，所述充电地面端设有与充电电源连接的电极，并被固定在底面上。
所述充电车载端1设有两个车载大电极11、四个车载小电极12、车载绝缘板13和车载电极支架14，所述车载大电极11和车载小电极12安装在车载绝缘板13上，四个车载小电极12呈田字形分布，四个车载小电极12的两侧分别布置一个车载大电极11，所述车载绝缘板13安装在车载电极支架14上，并通过车载电极支架14与车体4连接。
所述充电地面端设有充电地面端上座2和充电地面端下座3，所述充电地面端下座3设有滑块35，且充电地面端下座3通过四根膨胀螺栓37固定在底面上，所述充电地面端上座2设有与充电车载端1的两个车载大电极11、四个车载小电极12相对应的电极总成21，还设有两块竖直且平行布置的滑动支架板26、行程开关22和插座23，所述插座23将电极总成21连接到充电电源上，所述滑动支架板26上安装电极总成21，并通过滑动支架板26连接到滑块35上，使得充电地面端上座2在充电地面端下座3上滑动。自动引导车自动充电时，依据规划好的导引路线驶入自动充电位置，所述充电车载端1的两个车载大电极11和四个车载小电极12推动电极总成21的两个地面大电极214和四个地面小电极215，进而推动充电地面端上座2在充电地面端下座3上滑动，并触发行程开关22，充电车载端1的电极与电极总成21上的电极对应接通，且与车载电控装置连接，自动引导车驻车并自动充电。
进一步限定的技术方案如下：
所述车载大电极11和车载小电极12与电极总成21接触端均为圆柱，所述车载大电极11和车载小电极12的圆柱形的直径比车载小电极12上的对应的电极直径大5～10mm,确保自动引导领驶入自动充电位置出现误差时也能确保对接。
所述车载电极支架14中间设有凹槽，且凹槽两侧设有水平方向的翻边，所述翻边上均设有两个腰形孔141，利用螺栓通过腰形孔141将车载电极支架14连接在车体4上。所述凹槽的两个竖直边的内侧均设有一块挡板142，挡板142上设有两个圆孔，且利用螺栓通过所述圆孔与车载绝缘板13连接。
所述车载绝缘板13设有两个大电极安装孔131和四个小电极安装孔132，所述大电极安装孔131和小电极安装孔132均为台阶孔。所述两个车载大电极11、四个车载小电极12均为两级台阶圆柱，小圆柱体的端部位置设有扁方，车载大电极11的扁方上设有第一螺纹孔111，车载小电极12的扁方上设有第二螺纹孔121，通过第一螺纹孔111利用螺栓与车载蓄电池正负电源线的线鼻子连接，通过第二螺纹孔121利用螺栓与车载电控装置的线鼻子连接。所述两个车载大电极11和四个车载小电极12的两级台阶圆柱体外圆与对应的大电极安装孔131和小电极安装孔132均为过盈配合。
所述两块滑动支架板26的下端均设有两个滑块安装孔261，两块滑动支架板26的内侧分别固定连接行程开关22和继电器25，行程开关22被触发时，继电器25吸合，自动引导车驻车。两块滑动支架板26的上端连接上座盖板24，上座盖板24为几字状折弯板，上座盖板24的上端连接插座23。
所述电极总成21包括地面电极绝缘板211、两个大电极弹簧212、四个小电极弹簧213、两个地面大电极214、四个地面小电极215和电极绝缘盖216。所述地面大电极214、和地面小电极215均为圆柱体，圆柱体的外圆上设有环形凸台，圆柱体的一端端部设有扁方，且在扁方上设有连接电缆的螺纹孔，地面大电极214、和地面小电极215安装在地面电极绝缘板211对应的安装孔里，地面大电极214、和地面小电极215外圆上分别套装大电极弹簧212和小电极弹簧213，大电极弹簧212和小电极弹簧213的两端分别由环形凸台、电极绝缘盖216定位。
所述充电地面端下座3还包括固定支架31、行程触发块32、两根导杆33、两个地面弹簧34和缓冲垫36。所述固定支架31为下端敞开的长条形盒状，上侧平板上设有两道平行布置的滑槽311，沿长度方向的两端均设有两个导杆固定孔和弯板，弯板上设有两个膨胀螺栓孔。所述两道滑槽311之间安装行程触发块32。
所述滑块35为一块长方形板，中间设有长方孔351，沿长度方向的两个侧面均设有两个导杆孔352，沿宽度方向的两个侧面均设有两个支架板孔353。所述导杆33从固定支架31一端的导杆固定孔穿入，再依次穿入地面弹簧34、滑块35，然后固定在固定支架31两端的导杆固定孔上。所述滑块35相对于地面弹簧34的另一侧端面上连接缓冲垫36。所述电极绝缘盖216设有两个大方孔2161，两个大方孔2161之间设有田字形布置的四个小方孔2162，所述大方孔2161与地面大电极214端部的扁方为间隙配合，所述小方孔2162与地面小电极215端部的扁方为间隙配合。大方孔和小方孔在地面电极前后运动时起到防止电极旋转的作用。
所述充电车载端1的所有电极之间的间隔为15～30mm，电极总成21的所有电极之间的间隔与充电车载端1对应相等。
所述大电极弹簧212、小电极弹簧213和地面弹簧34均为圆柱螺旋压缩弹簧。
本发明的有益技术效果是：
(1)充电过程安全可靠，本结构采用行程开关控制充电电流的通断，只有在行程开关触发，且通信电路正确接通后才会进行充电操作，不存在误触的风险。通过设定行程开关和行程触发块之间的距离，使得行程开关触发时，两电极之间的正压力达到安全要求，降低了接通和断开瞬间强电流产生拉弧的风险。
(2)结构紧凑安装方式灵活，本发明的电极可上下叠加布置，结构紧凑节省空间且美观大方。本结构多布置于车辆前进方向的车体端面，对于车底结构复杂的车辆安装要求不高，对于多种不同车型的安装形式较为统一，利于不同类型车辆在同一控制环境下的调度管理。
(3)对AGV车辆的横向停车精度要求不高，本发明的车载端电极端面直径比对应的地面端电极的直径大5～10mm，因此可通过增加地面端电极和车载端电极的截面面积差来提高充电装置对接时在水平方向上和竖直方向上的位置度误差。
(4)由于本发明在地面端采用双弹簧设计，在车辆前进方向行程较长，因此对于车辆前进方向上的停车精度要求也不高。对于多台车辆共用一个充电桩的情况可通过调节车载电极支架的腰形孔或是在孔上增加垫片的方式来调节多车一致性误差。
附图说明
图1本发明结构示意图。
图2本发明充电车载端结构示意图。
图3本发明充电车载端电极位置横截面剖视图。
图4本发明充电底面端结构示意图。
图5本发明充电底面端上座结构示意图。
图6本发明充电底面端电极总成结构示意图。
图7本发明充电底面端电极总成电极位置横截面剖视图。
图8本发明充电底面端下座结构示意图。
图9本发明充电底面端下座滑块位置横截面剖视图。
图10本发明原理示意图。
图11现有自动充电结构示意图。
上图中序号：
充电车载端1、车载大电极11、第一螺纹孔111、车载小电极12、第二螺纹孔121、车载绝缘板13、大电极安装孔131、小电极安装孔132、车载电极支架14、腰形孔141、挡板142；
充电地面端上座2、电极总成21、地面电极绝缘板211、大电极弹簧212、小电极弹簧213、地面大电极214、地面小电极215、电极绝缘盖216、大方孔2161、小方孔2162、行程开关22、插座23、上座盖板24、继电器25、滑动支架板26、滑块安装孔261；充电地面端下座3、固定支架31、滑槽311、行程触发块32、导杆33、地面弹簧34、滑块35、长方孔351、导杆孔352、支架板孔352、缓冲垫36、膨胀螺栓37；车体4；下绝缘板5、铜条51、上绝缘板6、电极支架61、电极62、弹簧63。
具体实施方法
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例
参见图1，一种用于自动引导车的自动充电装置，包括充电车载端1和充电地面端，所述充电车载端1设有与车载蓄电池连接的电极，并安装在车体4上，所述充电地面端设有充电地面端上座2和充电地面端下座3，充电地面端下座3被固定在底面上。
参见图2和图3，所述充电车载端1设有两个车载大电极11、四个车载小电极12、车载绝缘板13和车载电极支架14。所述车载大电极11和车载小电极12安装在车载绝缘板13上，四个车载小电极12呈田字形分布，四个车载小电极12的两侧分别布置一个车载大电极11，所述车载绝缘板13安装在车载电极支架14上，并通过车载电极支架14与车体4连接。
所述车载绝缘板13设有两个大电极安装孔131和四个小电极安装孔132，所述大电极安装孔131和小电极安装孔132均为台阶孔。所述两个车载大电极11、四个车载小电极12均为两级台阶圆柱体，小圆柱体的端部位置设有扁方，车载大电极11的扁方上设有第一螺纹孔111，车载小电极12的扁方上设有第二螺纹孔121，通过第一螺纹孔111利用螺栓与车载蓄电池正负电源线的线鼻子连接，通过第二螺纹孔121利用螺栓与车载电控装置的线鼻子连接。所述两个车载大电极11和四个车载小电极12的两级台阶圆柱体外圆与对应的大电极安装孔131和小电极安装孔132均为过盈配合。
所述车载大电极11和车载小电极12的端面圆柱的直径比车载小电极12上的对应的电极直径大10mm,确保自动引导领驶入自动充电位置出现误差时也能确保对接。
所述车载电极支架14中间设有凹槽，且凹槽两侧设有水平方向的翻边，所述翻边上均设有两个腰形孔141，利用螺栓通过腰形孔141将车载电极支架14连接在车体4上。所述凹槽的两个竖直边的内侧均设有一块挡板142，挡板142上设有两个圆孔，且利用螺栓通过所述圆孔与车载绝缘板13连接。
参见图4～图9，所述充电地面端上座2设有与充电车载端1的两个车载大电极11、四个车载小电极12相对应的电极总成21，还设有两块竖直且平行布置的滑动支架板26、行程开关22、插座23、上座盖板24、继电器25和滑动支架板26。
所述两块滑动支架板26的下端均设有两个滑块安装孔261，通过滑块安装孔261将滑动支架板26安装到滑块35上。两块滑动支架板26的内侧分别固定连接行程开关22和继电器25，行程开关22被触发时，继电器25吸合，自动引导车驻车。两块滑动支架板26的上端连接上座盖板24，上座盖板24为几字状折弯板，上座盖板24的上端连接插座23。
所述电极总成21包括地面电极绝缘板211、两个大电极弹簧212、四个小电极弹簧213、两个地面大电极214、四个地面小电极215和电极绝缘盖216。所述地面大电极214、和地面小电极215均为圆柱体，圆柱体的外圆上设有环形凸台，圆柱体的一端端部设有扁方，且在扁方上设有连接电缆的螺纹孔，地面大电极214、和地面小电极215安装在地面电极绝缘板211对应的安装孔里，地面大电极214、和地面小电极215外圆上分别套装大电极弹簧212和小电极弹簧213，大电极弹簧212和小电极弹簧213的两端分别由环形凸台、电极绝缘盖216定位。
所述充电地面端下座3还包括固定支架31、行程触发块32、两根导杆33、两个地面弹簧34和缓冲垫36。所述固定支架31为下端敞开的长条形盒状，上侧平板上设有两道平行布置的滑槽311，沿长度方向的两端均设有两个导杆固定孔和弯板，弯板上设有两个膨胀螺栓孔。所述两道滑槽311之间安装行程触发块32。
所述滑块35为一块长方形板，中间设有长方孔351，沿长度方向的两个侧面均设有两个导杆孔352，沿宽度方向的两个侧面均设有两个支架板孔353。所述导杆33从固定支架31一端的导杆固定孔穿入，再依次穿入地面弹簧34、滑块35，然后固定在固定支架31两端的导杆固定孔上。所述滑块35相对于地面弹簧34的另一侧端面上连接缓冲垫36。
所述电极绝缘盖216设有两个大方孔2161，两个大方孔2161之间设有田字形布置的四个小方孔2162，所述大方孔2161与地面大电极214端部的扁方间隙配合，所述小方孔2162与地面小电极215端部的扁方间隙配合。地面大电极214和地面小电极215在前后运动时由于方孔的作用而不会旋转。
参见图10，本发明的自动充电方案：图中DC+、DC-分别为直流电源正负极，CAN_H、CAN_L为通信线，PE为保护接地，CC1、CC2为充电连接确认线，A+、A-分别为低压辅助电源正负极。充电机固定于地面，充电机上安装有插头，插头与充电地面端电极总成21中的插座23连接。充电车载端1中的车载大电极11和车载小电极12通过导线与AGV车辆连接。插座23通过导线与地面大电极214、地面小电极215和行程开关22连接。CAN_H和CAN_L受行程开关22控制，同时也受AGV控制系统控制。直流电源正极DC+通过继电器MC也受AGV控制系统控制。充电车载端1随AGV车辆驶入或驶出自动充电位，实现与自动充电地面端电极总成21的连接或分离。
本发明的充电过程如下：AGV车辆检测到电池馈电→AGV控制系统控制车辆驶入充电位→地面电极和车载电极结合→大电极弹簧212和小电极弹簧213压缩→地面弹簧34压缩→行程开关22与行程触发块32接触，行程开关触发→继电器25吸合→AGV车辆停止→AGV控制系统控制K1吸合→CAN通信接通，充电机与AGV车辆建立连接→AGV车辆控制MC吸合→AGV车辆开始充电→电量达到设定值→充电机逐步切断充电电流→MC断开→K1断开→AGV驶出充电区→行程开关22断开。
以上内容并非对本发明的结构、形状作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种用于自动引导车的自动充电装置，包括充电车载端（1）和充电地面端，所述充电车载端（1）设有与车载蓄电池连接的电极，并安装在车体（4）上，所述充电地面端设有与充电电源连接的电极，并被固定在底面上；
其特征在于：所述充电车载端（1）设有两个车载大电极（11）、四个车载小电极（12）、车载绝缘板（13）和车载电极支架（14），所述车载大电极（11）和车载小电极（12）安装在车载绝缘板（13）上，四个车载小电极（12）呈田字形分布，四个车载小电极（12）的两侧分别布置一个车载大电极（11），所述车载绝缘板（13）安装在车载电极支架（14）上，并通过车载电极支架（14）与车体（4）连接；
所述充电地面端设有充电地面端上座（2）和充电地面端下座（3），所述充电地面端下座（3）设有滑块（35），且充电地面端下座（3）通过四根膨胀螺栓（37）固定在底面上，所述充电地面端上座（2）设有与充电车载端（1）的两个车载大电极（11）、四个车载小电极（12）相对应的电极总成（21），还设有两块竖直且平行布置的滑动支架板（26）、行程开关（22）和插座（23），所述插座（23）将电极总成（21）连接到充电电源上，所述滑动支架板（26）上安装电极总成（21），并通过滑动支架板（26）连接到滑块（35）上，使得充电地面端上座（2）在充电地面端下座（3）上滑动；
所述电极总成（21）包括地面电极绝缘板（211）、两个大电极弹簧（212）、四个小电极弹簧（213）、两个地面大电极（214）、四个地面小电极（215）和电极绝缘盖（216）；所述地面大电极（214）、和地面小电极（215）均为圆柱体，圆柱体的外圆上设有环形凸台，圆柱体的一端端部设有扁方，且在扁方上设有连接电缆的螺纹孔，地面大电极（214）、和地面小电极（215）安装在地面电极绝缘板（211）对应的安装孔里，地面大电极（214）、和地面小电极（215）外圆上分别套装大电极弹簧（212）和小电极弹簧（213），大电极弹簧（212）和小电极弹簧（213）的两端分别由环形凸台、电极绝缘盖（216）定位；
所述充电地面端下座（3）还包括固定支架（31）、行程触发块（32）、两根导杆（33）、两个地面弹簧（34）和缓冲垫（36）；所述固定支架（31）为下端敞开的长条形盒状，上侧平板上设有两道平行布置的滑槽（311），沿长度方向的两端均设有两个导杆固定孔和弯板，弯板上设有两个膨胀螺栓孔；所述两道滑槽（311）之间安装行程触发块（32）；
所述滑块（35）为一块长方形板，中间设有长方孔（351），沿长度方向的两个侧面均设有两个导杆孔（352），沿宽度方向的两个侧面均设有两个支架板孔（353）；所述导杆（33）从固定支架（31）一端的导杆固定孔穿入，再依次穿入地面弹簧（34）、滑 块（35），然 后固定在固定支架（31）两端的导杆固定孔上；所述滑块（35）相对于地面弹簧（34）的另一侧端面上连接缓冲垫（36）；
自动引导车自动充电时，依据规划好的导引路线驶入自动充电位置，所述充电车载端（1）的两个车载大电极（11）和四个车载小电极（12）推动电极总成（21）的两个地面大电极（214）和四个地面小电极（215），进而推动充电地面端上座（2）在充电地面端下座（3）上滑动，并触发行程开关（22），充电车载端（1）的电极与电极总成（21）上的电极对应接通，且与车载电控装置连接，自动引导车驻车并自动充电。
2.根据权利要求1所述的一种用于自动引导车的自动充电装置，其特征在于：所述车载大电极（11）和车载小电极（12）与电极总成（21）接触端均为圆柱，所述车载大电极（11）和车载小电极（12）的圆柱形的直径比车载小电极（12）上的对应的电极直径大5～10mm,确保自动引导车领驶入自动充电位置出现误差时也能确保对接。
3.根据权利要求1所述的一种用于自动引导车的自动充电装置，其特征在于：所述车载电极支架（14）中间设有凹槽，且凹槽两侧设有水平方向的翻边，所述翻边上均设有两个腰形孔（141），利用螺栓通过腰形孔（141）将车载电极支架（14）连接在车体（4）上；所述凹槽的两个竖直边的内侧均设有一块挡板（142），挡板（142）上设有两个圆孔，且利用螺栓通过所述圆孔与车载绝缘板（13）连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于自动引导车的自动充电装置，其特征在于：所述车载绝缘板（13）设有两个大电极安装孔（131）和四个小电极安装孔（132），所述大电极安装孔（131）和小电极安装孔（132）均为台阶孔；所述两个车载大电极（11）、四个车载小电极（12）均为两级台阶圆柱，小圆柱体的端部位置设有扁方，车载大电极（11）的扁方上设有第一螺纹孔（111），车载小电极（12）的扁方上设有第二螺纹孔（121），通过第一螺纹孔（111）利用螺栓与车载蓄电池正负电源线的线鼻子连接，通过第二螺纹孔（121）利用螺栓与车载电控装置的线鼻子连接；所述两个车载大电极（11）和四个车载小电极（12）的两级台阶圆柱体外圆与对应的大电极安装孔（131）和小电极安装孔（132）均为过盈配合。
5.根据权利要求1所述的一种用于自动引导车的自动充电装置，其特征在于：所述两块滑动支架板（26）的下端均设有两个滑块安装孔（261），两块滑动支架板（26）的内侧分别固定连接行程开关（22）和继电器（25），行程开关（22）被触发时，继电器（25）吸合，自动引导车驻车；两块滑动支架板（26）的上端连接上座盖板（24），上座盖板（24）为几字状折弯板，上座盖板（24）的上端连接插座（23）。
6.根据权利要求1所述的一种用于自动引导车的自动充电装置，其特征在于：所述电极绝缘盖（216）设有两个大方孔（2161），两个大方孔（2161）之间设有田字形布置的四个小方孔（2162），所述大方孔（2161）与地面大电极（214）端部的扁方为间隙配合，所述小方孔（2162）与地面小电极（215）端部的扁方为间隙配合。
7.根据权利要求1所述的一种用于自动引导车的自动充电装置，其特征在于：所述大电极弹簧（212）、小电极弹簧（213）和地面弹簧（34）均为圆柱螺旋压缩弹簧。
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