CN108340797A - 一种agv自主充电装置及其自主充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AGV自主充电装置及其自主充电方法，涉及AGV车充电领域，AGV自主充电装置包括充电柜、AGV车载充电模块和充电地充电模块，其中，所述充电柜包括充电器、第一CAN‑WIFI模块，所述AGV车载充电模块包括车载定位装置、充电触头、触头座、第二CAN‑WIFI模块、车载控制器，所述充电地充电模块包括充电地定位装置、触板座、两个铜触板；所述车载定位装置和所述充电地定位装置配合输出到位信号，所述到位信号接到所述车载控制器，所述车载控制器控制第二CAN‑WIFI模块的供电，所述充电柜与所述AGV车载充电模块通过所述第一CAN‑WIFI模块和所述第二CAN‑WIFI模块建立CAN无线通讯。本发明能实现AGV车自主充电，无误差对接、可靠性高，适用于工作周期长，车多人少，自动化程度高的场合。

Description

一种AGV自主充电装置及其自主充电方法

技术领域

本发明涉及AGV充电领域，尤其涉及一种AGV自主充电装置及其自主充电方法。

背景技术

如今市场上常用的AGV充电方案方式为以下几种：

1、更换电池；

此类AGV大都使用铅酸电池。调度系统定时将AGV调度到指定的电池更换区，由人工完成电池组的更换，并将换下的电池组与充电器相连充满待用。其优点是简单快捷，能够实现AGV24小时全天的持续工作。由于人工看管，很少会出现漏充的情况。缺点是成本过高，需要配备专职人员，需要多一倍量的电池组。

2、人工充电；

AGV配备车载电池电量检测系统，当检测到电池电量低于某一特定值时，调度系统将AGV调度到指定区域，人工完成充电器与电池组的电气转接工作。其优点是成本低，简单方便，安全可靠。缺点是无法实现24小时不间断工作。

传统的AGV充电方式人工成本高，无法完全满足无人化工作需求的场合。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种AGV自主充电装置及其自主充电方法，实现AGV车自主充电，而且无误差对接、可靠性高，适用于工作周期长，车多人少，自动化程度高的场合。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是传统的AGV充电方式人工成本高，无法完全满足无人化工作需求的场合。

为实现上述目的，本发明提供了一种AGV自主充电装置及其自主充电方法，包括充电柜、AGV车载充电模块和充电地充电模块，其中，所述充电柜包括充电器、第一CAN-WIFI模块，所述AGV车载充电模块包括车载定位装置、充电触头、触头座、第二CAN-WIFI模块、AGV电池、车载控制器，所述充电地充电模块包括充电地定位装置、触板座、两个铜触板；所述两个铜触板分别与所述充电器直流输出正负极相连，所述充电触头与所述AGV电池正负极相连，所述充电插头与所述铜触板接触时，所述车载定位装置和所述充电地定位装置配合输出到位信号，所述到位信号接到所述车载控制器，所述车载控制器控制第二CAN-WIFI模块的供电，所述充电柜与所述AGV车载充电模块通过所述第一CAN-WIFI模块和所述第二CAN-WIFI模块建立CAN无线通讯。

进一步地，所述车载定位装置为金属接近传感器，安装在AGV车身上，所述充电地定位装置为定位金属板，所述定位金属板的长度与触板长度相等或者略短于所述铜触板长度，所述定位金属板和所述金属接近传感器的安装位置应保证当所述充电触头压不上铜触板时所述金属接近传感器一定检测不到定位金属板，不会输出有效到位信号；当所述充电触头压上所述铜触板时，所述金属接近传感器能够检测到所述接近金属板，输出有效到位信号。

进一步地，所述车载定位装置为反射型光电传感器，所述充电地定位装置为两片光电反射片，当所述充电触头压上所述铜触板底座时，光电照射到对应反射片上，从而输出有效到位信号。

进一步地，所述车载定位装置为限位触片开关，当所述充电触头压上所述铜触板时，所述限位触片开关输出有效到位信号给控制系统。

进一步地，所述触板座固定在地面上，所述充电触头安装在AGV车底部。

进一步地，所述触板座与地面呈90°，所述充电触头安装在AGV车侧面。

进一步地，所述充电触头共有4个，同一侧的两个充电触头相连，所述充电触头和所述触头座由弹簧连接保证一定的伸缩性。

进一步地，所述AGV电池使用的是磷酸铁锂电池。

本发明还提供一种AGV自主充电装置的自主充电方法，包括如下步骤：

步骤1、车载控制器检测到AGV电池电压低于工作电压下限值，给AGV车下发充电任务；

步骤2、AGV车前往充电库位；

步骤3、车载控制器判断到位信号是否有效，有两种情况：

步骤3.1、到位信号有效，则转入步骤4；

步骤3.2、到位信号无效，则转入步骤6；

步骤4：AGV车停在原位，车载控制器控制第二CAN-WIFI模块上电，完成AVG车载充电模块与充电柜之间的CAN无线通讯，充电器开始给AGV电池充电；

步骤5、AGV车是否反馈充电信号，有两种情况：

步骤5.1、反馈充电信号，转入步骤10；

步骤5.2、没有反馈充电信号，转入步骤7；

步骤6、判定是否连续N次没有收到信号，有两种情况：

步骤6.1、没有达到N次，转入步骤2；

步骤6.2、达到N次，转入步骤7；

步骤7、发出充电异常报警提示；

步骤8、判断AGV电池电压是否低于行走电压，有两种情况：

步骤8.1、低于行走电压，则转入步骤9；

步骤8.2、高于或等于行走电压，则转入步骤2；

步骤9：AGV车停在原位等待人工干预；

步骤10：停在原位充电；

步骤11、判断电池是否充电完成，有两种情况：

步骤11.1、充电完成，转入步骤12；

步骤11.2、充电没有完成，转入步骤10；

步骤12、停在原位，车载控制器断开第二CAN-WIFI模块供电，充电器停止充电；

步骤13、AGV是否反馈停止充电信号，有两种情况：

步骤13.1、没有反馈停止充电信号，转入步骤14；

步骤13.2、有反馈停止充电信号，转入步骤15；

步骤14：发出提示，显示异常信息，转入步骤12；

步骤15：离开充电库位，并执行其他任务。

进一步地，所述步骤1中所述工作电压下限值为12V，所述步骤8中所述行走电压为5-10V，优选10V。

在本发明的较佳实施方式中，提供了一种AGV自主充电装置，AGV车的电池使用的是磷酸铁锂电池，电池信息(包括当前电量、充电电压、充电电流、当前充电状态)通过CAN总线的形式反馈给车载控制器。充电器放置在充电柜中，充电器开始工作需要同时满足充电桩地面部分和充电座车上部分的正负极正确接触以及充电器和BMS的CAN通信建立。因为CAN难以通过触头触板的接触方式进行通讯，所以将CAN信号转换成无线信号进行通信。电池的充电器放置在充电柜中，同时配备一个CAN-WIFI模块。AGV车上也配有一个CAN-WIFI模块。本发明提供的AGV自主充电装置使用CAN-WIFI模块，解决了充电器与电池的CAN通信有线对接难处理的问题；对蓄电池的浅充浅放，将极大的延长蓄电池的使用寿命，且可减小所需蓄电池的容量。

在本发明的另一较佳实施方式中，提供了一种AGV自主充电装置，充电触头底座与充电触板底座对接是否可靠的确认方法，无误差对接、可靠性高；避免充电过程中产生火花，避免存在安全隐患，可提供较大的充电电流，以实现快速充电；

在本发明的另一较佳实施方式中，提供了一种AGV自主充电装置及其自主充电方法，车载控制器完成充电方案和结束充电方案的流程，适用于工作周期长，车多人少，自动化程度高的场合。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的一种AGV自主充电装置的充电系统示意图；

图2a,2b,2c是本发明的一个较佳实施例的一种AGV自主充电装置的充电系统部分元件安装结构图；

图3是本发明的一个较佳实施例的一种AGV自主充电装置及其自主充电方法流程图。

其中，1、定位金属板；2、触板座；3、接近开关；4、充电触头；5、触头座。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，充电系统电池的充电器放置在充电柜中，同时配备一个CAN-WIFI模块。AGV车上也配有一个CAN-WIFI模块。本车的电池使用的是磷酸铁锂电池，电池信息(包括当前电量、充电电压、充电电流、当前充电状态)通过CAN总线的形式反馈给车载控制器。充电器放置在充电柜中，充电器开始工作需要同时满足充电桩地面部分和充电座车上部分的正负极正确接触以及充电器和BMS电池管理系统的CAN通信建立。因为CAN难以通过触头触板的接触方式进行通讯，所以将CAN信号转换成无线信号进行通信。

一种AGV自主充电的装置，包括充电柜，AGV车载充电模块，充电地点的触板底座。

充电柜内需要安装充电机、CAN-WIFI模块、散热风扇。

充电器安装按照安装注意事项实施：

1)充电机最好是安装在竖直的位置，并将散热器保持在垂直位置。充电机底部应空出10cm以上的空间，确保充电时气流的通畅。切勿将散热器朝下。

2)确保所有通风口都不被堵塞，以防过热。切勿将充电机靠近热源。充电机旁需留有足够的空间以保证通风和接头插拔方便。

3)确保交流供电电压和充电机允许的输入电压一致。

4)处于安全和电磁适应性考虑，充电机配有三孔插头，适用具有接地线的插座。

风扇安装以及散热孔设计：散热孔以及风扇的安装需要设计,风扇安装在侧面，安装位置要能保障充电器的散热。

如图2a,2b,2c所示，AGV车需要安装一对接近开关3、一对充电触头4、一个触头底座5，充电准备点安装定位金属板1、触板底座2。

充电套装由触头底座、触板底座、金属接近传感器和定位金属板所组成。

触板底座固定在地面上，上表面有两个铜触板，分别与充电器直流输出正负极相连，相应的触头固定在触头底座上与电池正负极相连。触头共有4个，同一侧的两个触头相连。触头和触头底座由弹簧连接保证一定的伸缩性。

金属接近传感器和定位金属板起到判断触头与触板是否正确接触的作用。具体是当触头和触板底座接触时，传感器能检测到金属板并输出信号；当触头和触板底座没有接触时，传感器不会输出信号。金属板埋在地下，上表面可以与地面平齐也可以适当高于地面，根据实际情况做调整。

传感器安装在AGV车身侧面。定位金属板安装在地面上，它的长度与触板长度相等或者略短于触板长度，宽度与设计允许充电位的左右偏差相等或者略小于。金属板的厚度由安装高度以及传感器的性能所决定。金属板和传感器的安装位置应保证当触头压不上触板时传感器一定检测不到金属板；当触头压上触板时，传感器基本能检测到金属板。

具体方法为：车载系统检测到电池电量过低，调度系统给AGV下发充电任务，AGV前往充电准备点，车上的充电触头4与触板座2贴合，AGV车上的两个接近开关3均感应到充电准备点的金属板1，此时AGV车载系统控制CAN-WIFI模块上电，将电池与充电柜建立无线通讯的对接，此时充电机开始工作，输出充电电流，散热风扇开始运转给充电柜散热，直至电池反馈电已充满的信号通过一对CAN-WIFI反馈给充电机，充电机停止运转。同时，车载系统接收到已充满的信号后，执行下一个调度任务，离开充电准备点。

如图3所示，本发明提供的AGV自主充电装置的自主充电方法，包括如下步骤：

步骤S1、车载控制器检测到AGV电池电压低于工作电压下限值，优选地取12V，给AGV车下发充电任务；

步骤S2、AGV车前往充电库位；

步骤S3、车载控制器判断到位信号是否有效，有两种情况：

步骤S3.1、到位信号有效，则转入步骤S4；

步骤S3.2、到位信号无效，则转入步骤S6；

步骤S4：AGV车停在原位，车载控制器控制第二CAN-WIFI模块上电，完成AVG车载充电模块与充电柜之间的CAN无线通讯，充电器开始给AGV电池充电；

步骤S5、AGV车是否反馈充电信号，有两种情况：

步骤S5.1、反馈充电信号，转入步骤S10；

步骤S5.2、没有反馈充电信号，转入步骤S7；

步骤S6、判定是否连续N次没有收到信号，有两种情况：

步骤S6.1、没有达到N次，转入步骤S2；

步骤S6.2、达到N次，转入步骤S7；

步骤S7、发出充电异常报警提示；

步骤S8、判断AGV电池电压是否低于行走电压，一般取值5至10V，优选的取值10V，有两种情况：

步骤S8.1、低于行走电压，则转入步骤S9；

步骤S8.2、高于或等于行走电压，则转入步骤S2；

步骤S9：AGV车停在原位等待人工干预；

步骤S10：停在原位充电；

步骤S11、判断电池是否充电完成，有两种情况：

步骤S11.1、充电完成，转入步骤S12；

步骤S11.2、充电没有完成，转入步骤S10；

步骤S12、停在原位，车载控制器断开第二CAN-WIFI模块供电，充电器停止充电；

步骤S13、AGV是否反馈停止充电信号，有两种情况：

步骤S13.1、没有反馈停止充电信号，转入步骤S14；

步骤S13.2、有反馈停止充电信号，转入步骤S15；

步骤S14：发出提示，显示异常信息，转入步骤S12；

步骤S15：离开充电库位，并执行其他任务。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种AGV自主充电装置，其特征在于，包括充电柜、AGV车载充电模块和充电地充电模块，其中，所述充电柜包括充电器、第一CAN-WIFI模块，所述AGV车载充电模块包括车载定位装置、充电触头、触头座、第二CAN-WIFI模块、AGV电池、车载控制器，所述充电地充电模块包括充电地定位装置、触板座、两个铜触板；所述两个铜触板分别与所述充电器直流输出正负极相连，所述充电触头与所述AGV电池正负极相连，所述充电插头与所述铜触板接触时，所述车载定位装置和所述充电地定位装置配合输出到位信号，所述到位信号接到所述车载控制器，所述车载控制器控制第二CAN-WIFI模块的供电，所述充电柜与所述AGV车载充电模块通过所述第一CAN-WIFI模块和所述第二CAN-WIFI模块建立CAN无线通讯。

2.如权利要求1所述的AGV自主充电装置，其特征在于，所述车载定位装置为金属接近传感器，安装在AGV车身上，所述充电地定位装置为定位金属板，所述定位金属板的长度与触板长度相等或者略短于所述铜触板长度，所述定位金属板和所述金属接近传感器的安装位置使得当所述充电触头压上所述铜触板时，所述金属接近传感器能够检测到所述接近金属板，输出有效到位信号。

3.如权利要求1所述的AGV自主充电装置，其特征在于，所述车载定位装置为反射型光电传感器，所述充电地定位装置为两片光电反射片，当所述充电触头压上所述铜触板底座时，光电照射到对应反射片上，从而输出有效到位信号。

4.如权利要求1所述的AGV自主充电装置，其特征在于，所述车载定位装置为限位触片开关，当所述充电触头压上所述铜触板时，所述限位触片开关输出有效到位信号给控制系统。

5.如权利要求1至4中任一所述的AGV自主充电装置，其特征在于，所述触板座固定在地面上，所述充电触头安装在AGV车底部。

6.如权利要求1至4中任一所述的AGV自主充电装置，其特征在于，所述触板座与地面呈90°，所述充电触头安装在AGV车侧面。

7.如权利要求1所述的AGV自主充电装置，其特征在于，所述充电触头共有4个，同一侧的两个充电触头相连，所述充电触头和所述触头座由弹簧连接。

8.如权利要求1所述的AGV自主充电装置，其特征在于，所述AGV电池使用的是磷酸铁锂电池。

9.一种AGV自主充电装置的自主充电方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、车载控制器检测到AGV电池电压低于工作电压下限值，给AGV车下发充电任务；

步骤2、AGV车前往充电库位；

步骤3、车载控制器判断到位信号是否有效，有两种情况：

步骤3.1、到位信号有效，则转入步骤4；

步骤3.2、到位信号无效，则转入步骤6；

步骤4：AGV车停在原位，车载控制器控制第二CAN-WIFI模块上电，完成AVG车载充电模块与充电柜之间的CAN无线通讯，充电器开始给AGV电池充电；

步骤5、AGV车是否反馈充电信号，有两种情况：

步骤5.1、反馈充电信号，转入步骤10；

步骤5.2、没有反馈充电信号，转入步骤7；

步骤6、判定是否连续N次没有收到信号，有两种情况：

步骤6.1、没有达到N次，转入步骤2；

步骤6.2、达到N次，转入步骤7；

步骤7、发出充电异常报警提示；

步骤8、判断AGV电池电压是否低于行走电压，有两种情况：

步骤8.1、低于行走电压，则转入步骤9；

步骤8.2、高于或等于行走电压，则转入步骤2；

步骤9：AGV车停在原位等待人工干预；

步骤10：停在原位充电；

步骤11、判断电池是否充电完成，有两种情况：

步骤11.1、充电完成，转入步骤12；

步骤11.2、充电没有完成，转入步骤10；

步骤12、停在原位，车载控制器断开第二CAN-WIFI模块供电，充电器停止充电；

步骤13、AGV是否反馈停止充电信号，有两种情况：

步骤13.1、没有反馈停止充电信号，转入步骤14；

步骤13.2、有反馈停止充电信号，转入步骤15；

步骤14：发出提示，显示异常信息，转入步骤12；

步骤15：离开充电库位，并执行其他任务。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤1中所述工作电压下限值为12V，所述步骤8中所述行走电压为5-10V。