CN111162567B - 自动化码头agv充电方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化码头AGV充电方法和系统，在AGV的取电装置与安装于交互支架上的充电装置对接并检测到充电电流后，检测的电池的输出电压；在输出电压小于最低限值时，控制充电装置输出最大允许充电电流；在输出电压大于最低限值并高于中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流；在输出电压大于中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流，并判断实际充电电流是否大于第一设定电流，若是，则控制减小第二允许充电电流，若否，则基于电池的电芯温度控制改变充电装置输出的允许充电电流；通过单机层面的充电控制实现在低电量时快速充电，在高电量时以小电流充电以防止过充，将电池电量控制在最优区间，适用于浅充浅放的循环充电。

Description

自动化码头AGV充电方法和系统

技术领域

本发明属于自动化码头技术领域，具体地说，是涉及一种自动化码头AGV充电方法和系统。

背景技术

AGV是自动化码头的专用运输设备，通过电池组供电运行。目前的AGV电池组电能补给方式主要包括两种：换电式和充电式。

换电式的缺点是需要建设专门的换电站，换电站内需要配备备用电池组，但AGV动力系统电池组带电量较大，车辆能源消耗大，导致换电站的成本投资巨大；充电式具有无需建换电站，无需配备备用电池组的优点，相比换电式能够节约投资成本，但充电桩的充电模式是将AGV停靠在专门区域进行充电，需要根据AGV的数量进行配置，这也增加了投资成本。

为降低自动化码头AGV续电成本，在本申请人的另外一篇专利申请中，提出在堆场海侧交互区的交互支架上设置充电装置的方式，以AGV在每个工作周期中与交互支架交互期间实施充电的方式实现循环充电，由于充电装置设置在交互支架上，无需设置专用充电场地，从而降低了充电的投入成本；这种循环充电的方式，能够实现电池的浅充浅放。

发明内容

本申请提供了一种自动化码头AGV充电方法和系统，从单机充电控制层面将AGV电量控制在最优区间，更适用于浅充浅放的循环充电方式。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种自动化码头AGV充电方法，包括：在AGV的取电装置与安装于交互支架上的充电装置对接并检测到充电电流后，检测所述的电池的输出电压；在输出电压小于最低限值时，控制充电装置输出最大允许充电电流；在输出电压大于所述最低限值并高于中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流；在输出电压大于所述中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流，并判断实际充电电流是否大于第一设定电流，若是，则控制减小所述第二允许充电电流，若否，则基于所述电池的电芯温度控制改变所述充电装置输出的允许充电电流；其中，所述交互支架设置于堆场海侧交互区；所述第二允许充电电流小于所述最大允许充电电流。

提出一种自动化码头AGV充电系统，包括充电电流检测模块、输出电压检测模块、第一充电控制模块、第二充电控制模块和第三充电控制模块；所述充电电流检测模块，用于检测是否存在充电电流；所述充电电流为在AGV的取电装置与安装于交互支架上的充电装置后产生的；所述输出电压检测模块，用于在检测到充电电流后检测所述电池的输出电压；所述第一充电控制模块，用于在输出电压小于最低限值时，控制充电装置输出最大允许充电电流；所述第二充电控制模块，用于在输出电压大于所述最低限值并高于中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流；所述第三充电控制模块包括判断单元、充电控制单元和电芯温度检测单元；所述充电控制单元，用于在输出电压大于所述中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流；所述判断单元，用于判断实际充电电流是否大于第一设定电流；若是，则所述充电控制单元控制减小所述第二允许充电电流，若否，则所述电芯温度检测单元检测所述电池的电芯温度，使得所述充电控制单元基于所述电池的电芯温度改变所述充电装置输出的允许充电电流；其中，所述交互支架设置于堆场海侧交互区；所述第二允许充电电流小于所述最大允许充电电流。

与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的自动化码头AGV充电方法和系统中，通过单机层面的充电控制，使得AGV电池在低电量时快速充电，在高电量时进行小电流充电以防止过充，这样可以将AGV电量控制在最优区间，适用于浅充浅放的循环充电方案。

结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本申请提出的自动化码头AGV充电方法的流程图；

图2为本申请提出的自动化码头AGV充电系统的架构图；

图3为本申请中AGV实施循环充电的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

本申请旨在提出一种单机层面的充电控制方法，将AGV的电量控制在最优区间，更适用于浅充浅放的循环充电方案。

本申请的循环充电方案按照以下方式实施：在AGV的一个作业周期内（装船或卸船），行驶到堆场海侧交互区的交互支架进行交互作业同时，实施续电，以及，在下一个作业周期中，行驶到堆场海侧交互区的交互支架进行交互作业同时，再次实施续电补充消耗的电能，如此循环，在每个作业周期中进行续电，实现电池的浅充浅放；而本申请就是提出一种充电方法，在每个作业周期内充电时实施，使AGV电量维持在最优区间，从而更适用于浅充浅放。

具体的，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S11：在AGV的取电装置与安装于交互支架上的充电装置对接并检测到充电电流后，检测的电池的输出电压。

具体的，如图3所示，为实现AGV的取电装置与交互支架上的充电装置的对接，按照如下步骤实现：

步骤S31：接收车辆管理系统发送的取电指令，其中，取电指令为AGV行驶至堆场海侧交互区内时产生的。

AGV每次循环作业中行驶至海侧交互区时，车辆管理系统下发取电指令。

步骤S32：确定AGV的行驶坐标。

AGV接收到该取电指令后，其单机导航模块则获取其行驶坐标。

步骤S33：基于行驶坐标判断AGV是否行驶至充电区域；

单机控制模块则基于行驶坐标判断AGV是否运行至设定好的充电区域内；若是，

步骤S34：控制取电装置伸出车体与充电装置对接，以实现为AGV的电池充电。

在AGV行驶至充电区域内后，控制取电装置伸出车体与安装在堆场海侧交互区的交互支架上的充电装置对接，充电装置即可开始为AGV的电池充电；这里，充电区域位于堆场海侧交互区的交互支架的设定范围内。

在为AGV的电池充电期间，步骤S35：控制AGV执行顶升带箱行驶如海侧交互区交互支架执行交互；以及，步骤S36：在交互完成后控制顶升平台下降，并控制AGV行驶出海侧交互区交互支架。通过时间复用的方式，在交互同时实施充电，提高充电效率。

在取电装置与充电装置对接后即可启动充电流程，检测是否存在充电电流，在检测到充电电流后首先检测电池是否存在故障，若无故障则进一步检测电池的输出电压，进行后续的控制步骤，若检测存在故障，则继续检测是否存在旁路信号，以判断故障检测是否发生偏差；若无旁路信号，则将充电装置输出的允许充电电流设置为零；若存在旁路信号，则控制充电装置输出低充电电流，例如10A，以小电流实施充电，若充电无问题则切换到后续的控制步骤，否则终止充电并保障。

步骤S12：在输出电压小于最低限值时，控制充电装置输出最大允许充电电流。

以最低限值为2.67V为例，在输出电压小于2.67V时，控制输出最大允许充电电流400A进行充电，实现对电池低电量时的快速充电。

步骤S13：在输出电压大于最低限值并高于中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流。

以中限值为2.69V为例，在输出电压处于2.67V-2.69V之间时，控制输出第二允许充电电流240A。输出电压不是低电量情况时，则适当减小最大允许充电电流值第二允许充电电流，实现中档电量的适度充电。

同时，检测实际充电电流，若实际充电电流超过第一设定电流50A，也即实际充电电流过高时，则控制以第二设定电流30A为步长降低第二允许充电电流，也即第二允许充电电流将为210A，以减小实际充电电流

步骤S14：在输出电压大于中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流；以及步骤S15：并判断实际充电电流是否大于第一设定电流，若是，步骤S16：控制减小第二允许充电电流，若否，步骤S17：基于电池的电芯温度控制改变充电装置输出的允许充电电流。

在输出电压高于2.69V时，属于高电量情况，此时保持第二允许充电电流的输出，并通过判断实际充电电流的大小，实施高电量时的小电流充电，在实际充电电流大于50A时，控制减小第二允许充电电流，例如将第二允许充电电流更改为120A，在实际充电电流小于50A时，则具体根据电芯温度的不同来改变允许充电电流，实现根据电芯温度适时调整充电电流，起到保护电池的作用，具体的，若判断电芯温度小于第一设定温度0℃，则将允许充电电流更改为第三设定电流10A；若判断电芯温度大于第一设定温度0℃但小于第二设定温度18℃，则将允许充电电流更改为第四设定电流30A；若判断电芯温度大于第二设定温度18℃，则将允许充电电流更改为第一设定电流50A。

上述，通过单机层面的充电控制，检测充电过程中的输出电压和实际充电电流，根据输出电压的不同切换不同的充电策略，实现AGV电池在低电量时快速充电，在高电量时进行小电流充电以防止过充，这样可以将AGV电量控制在最优区间，适用于浅充浅放的循环充电方案。

基于上述提出的自动化码头AGV充电方法，如图2所示，本申请还提出一种自动化码头AGV充电系统，包括充电电流检测模块21、输出电压检测模块22、第一充电控制模块23、第二充电控制模块24和第三充电控制模块25；充电电流检测模块21用于检测是否存在充电电流；这里，充电电流为在AGV的取电装置26与安装于交互支架上的充电装置27后产生的；输出电压检测模块22用于在检测到充电电流后检测电池28的输出电压；第一充电控制模块23用于在输出电压小于最低限值时，控制充电装置输出最大允许充电电流；第二充电控制模块24用于在输出电压大于最低限值并高于中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流；第三充电控制模块25包括判断单元251、充电控制单元252和电芯温度检测单元253；充电控制单元252用于在输出电压大于中限值时，控制充电装置27输出第二允许充电电流；判断单元251用于判断实际充电电流是否大于第一设定电流；若是，则充电控制单元252控制减小第二允许充电电流，若否，则电芯温度检测单元253检测电池28的电芯温度，使得充电控制单元252基于电池28的电芯温度改变充电装置27输出的允许充电电流；其中，交互支架设置于堆场海侧交互区；第二允许充电电流小于最大允许充电电流。

本申请实施例中，第二充电控制模块24包括第二实际充电电流检测单元241，用于检测实际充电电流是否超过第一设定电流，若是，则第二充电控制模块24以第二设定电流为步长降低第二允许充电电流。

充电控制单元252还具体用于，若电芯温度检测单元253判断电芯温度小于第一设定温度，则将允许充电电流更改为第三设定电流；若电芯温度检测单元253判断电芯温度大于第一设定温度但小于第二设定温度，则将允许充电电流更改为第四设定电流；若电芯温度检测单元253判断电芯温度大于第二设定温度，则将允许充电电流更改为第一设定电流；其中，第三设定电流小于第四设定电流，第四设定电流小于第一设定电流。

本申请实施例提出的自动化码头AGV充电系统还包括故障处理模块19，用于在充电电流检测模块21检测到充电电流之后，检测电池是否存在故障，若是，则检测是否存在旁路信号；若无旁路信号，则将充电装置输出的允许充电电流设置为零；若存在旁路信号，则控制充电装置输出低充电电流。

本申请实施例提出的自动化码头AGV充电系统还包括取电指令接收模块31、单机导航模块32和单机控制模块33；取电指令接收模块31用于接收车辆管理系统4发送的取电指令；其中，取电指令为AGV行驶至堆场海侧交互区内时产生的；单机导航模块32用于确定AGV的行驶坐标；单机控制模块33用于基于行驶坐标判断AGV是否行驶至充电区域；若是，则控制取电装置26伸出车体与充电装置27对接，以实现为AGV充电；其中，充电区域位于交互支架的设定范围内。

具体的系统充电方式已经在上述提出的充电方法中详述，此处不予赘述。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.自动化码头AGV充电方法，其特征在于，包括：

在AGV的取电装置与安装于交互支架上的充电装置对接并检测到充电电流后，检测电池的输出电压；

在输出电压小于最低限值时，控制充电装置输出最大允许充电电流；

在输出电压大于所述最低限值并低于中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流；

在输出电压大于所述中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流，并判断实际充电电流是否大于第一设定电流，若是，则控制减小所述第二允许充电电流，若否，则基于所述电池的电芯温度控制改变所述充电装置输出的允许充电电流；

其中，所述交互支架设置于堆场海侧交互区；所述第二允许充电电流小于所述最大允许充电电流；所述最大允许充电电流为400A，所述第二允许充电电流为240A；

在输出电压大于所述最低限值并低于中限值，控制充电装置输出第二允许充电电流时，所述方法还包括：

检测实际充电电流是否超过所述第一设定电流；若是，以第二设定电流为步长降低所述第二允许充电电流；所述第一设定电流为50A；所述第二设定电流为30A；

在输出电压大于所述中限值并判断实际充电电流大于第一设定电流时，控制减小所述第二允许充电电流，包括：将所述第二允许充电电流更改为120A；

基于所述电池的电芯温度控制改变所述充电装置输出的允许充电电流，具体为：

若判断所述电芯温度小于第一设定温度，则将允许充电电流更改为第三设定电流；所述第三设定电流为10A；

若判断所述电芯温度大于所述第一设定温度但小于第二设定温度，则将允许充电电流更改为第四设定电流；所述第四设定电流为30A；

若判断所述电芯温度大于所述第二设定温度，则将允许充电电流更改为所述第一设定电流；

其中，所述第三设定电流小于所述第四设定电流，所述第四设定电流小于所述第一设定电流；

在检测到充电电流之后，所述方法还包括：

检测电池是否存在故障，若是，则检测是否存在旁路信号；若无旁路信号，则将充电装置输出的允许充电电流设置为零；若存在旁路信号，则控制充电装置输出低充电电流，在充电无问题后则切换到后续的控制步骤；所述低充电电流为10A。

2.根据权利要求1所述的自动化码头AGV充电方法，其特征在于，在AGV的取电装置于安装于交互支架上的充电装置对接之前，所述方法还包括：

AGV接收车辆管理系统发送的取电指令，其中，所述取电指令为AGV行驶至堆场海侧交互区内时产生的；

确定行驶坐标；

基于所述行驶坐标判断是否行驶至充电区域；若是，

控制取电装置伸出车体与充电装置对接；

其中，所述取电装置安装于所述AGV上，所述充电区域位于所述交互支架的设定范围内。

3.自动化码头AGV充电系统，其特征在于，包括充电电流检测模块、输出电压检测模块、第一充电控制模块、第二充电控制模块和第三充电控制模块；

所述充电电流检测模块，用于检测是否存在充电电流；所述充电电流为在AGV的取电装置与安装于交互支架上的充电装置后产生的；

所述输出电压检测模块，用于在检测到充电电流后检测电池的输出电压；

所述第一充电控制模块，用于在输出电压小于最低限值时，控制充电装置输出最大允许充电电流；

所述第二充电控制模块，用于在输出电压大于所述最低限值并低于中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流；

所述第三充电控制模块包括判断单元、充电控制单元和电芯温度检测单元；所述充电控制单元，用于在输出电压大于所述中限值时，控制充电装置输出第二允许充电电流；所述判断单元，用于判断实际充电电流是否大于第一设定电流；若是，则所述充电控制单元控制减小所述第二允许充电电流，若否，则所述电芯温度检测单元检测所述电池的电芯温度，使得所述充电控制单元基于所述电池的电芯温度改变所述充电装置输出的允许充电电流；

其中，所述交互支架设置于堆场海侧交互区；所述第二允许充电电流小于所述最大允许充电电流；所述最大允许充电电流为400A，所述第二允许充电电流为240A；

所述第二充电控制模块包括第二实际充电电流检测单元，用于检测实际充电电流是否超过所述第一设定电流，若是，则所述第二充电控制模块以第二设定电流为步长降低所述第二允许充电电流；所述第一设定电流为50A；所述第二设定电流为30A；

所述第三充电控制模块还用于：在输出电压大于所述中限值并判断实际充电电流大于第一设定电流时，控制减小所述第二允许充电电流，包括：将所述第二允许充电电流更改为120A；

所述充电控制单元，具体用于，若所述电芯温度检测单元判断所述电芯温度小于第一设定温度，则将允许充电电流更改为第三设定电流；所述第三设定电流为10A；

若所述电芯温度检测单元判断所述电芯温度大于所述第一设定温度但小于第二设定温度，则将允许充电电流更改为第四设定电流；所述第四设定电流为30A；

若所述电芯温度检测单元判断所述电芯温度大于所述第二设定温度，则将允许充电电流更改为所述第一设定电流；

其中，所述第三设定电流小于所述第四设定电流，所述第四设定电流小于所述第一设定电流；

所述系统还包括故障处理模块；

所述故障处理模块，用于在所述充电电流检测模块检测到充电电流之后，检测电池是否存在故障，若是，则检测是否存在旁路信号；若无旁路信号，则将充电装置输出的允许充电电流设置为零；若存在旁路信号，则控制充电装置输出低充电电流；在充电无问题后则切换到后续的控制步骤；所述低充电电流为10A。

4.根据权利要求3所述的自动化码头AGV充电系统，其特征在于，所述系统还包括取电指令接收模块、单机导航模块和单机控制模块；

所述取电指令接收模块，用于接收车辆管理系统发送的取电指令；其中，所述取电指令为AGV行驶至堆场海侧交互区内时产生的；

所述单机导航模块，用于确定所述AGV的行驶坐标；

所述单机控制模块，用于基于所述行驶坐标判断所述AGV是否行驶至充电区域；若是，则控制取电装置伸出车体与充电装置对接，以实现为所述AGV充电；

其中，所述充电区域位于所述交互支架的设定范围内。