CN112564143A - 一种能平滑控制的agv无接触式供电储能控制系统和方法 - Google Patents

一种能平滑控制的agv无接触式供电储能控制系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种能平滑控制的AGV无接触式供电储能控制系统和方法，AGV负载和智能充电控制器、超级电容组并联；无接触式供电模块和AGV负载之间串联有电流表用于检测供电电流;智能充电控制器通过第一高速开关与超级电容组串联，电压电流表通过第二高速开关并联连接至AGV负载，通过无接触式供电平滑控制，实现了供电功率的稳定，实现了设备正常工作时为储能做准备，负载小功率时为后端加大负载，负载大功率时为后端提供功率，断电时充当电源为设备提供自动关机的时间，以防发生危险，总体实现了无接触式供电的平滑控制，对无接触式供电做了供电补偿，整体更加稳定、安全可靠。

Description

一种能平滑控制的AGV无接触式供电储能控制系统和方法
技术领域
本发明涉及AGV控制技术领域，特别是AGV无接触式供电储能技术领域，具体为一种能平滑控制的AGV无接触式供电储能控制系统和方法。
背景技术
当前AGV越来越多的运用于无人化车间，而且需要24小时不间断的工作，由此诞生出了无接触式供电的AGV。但目前无接触式供电技术在AGV上的应用尚未成熟，由于地面起伏、AGV寻迹误差等原因，对于AGV无接触式供电系统存在瞬时功率不足，而负载较小时无接触式能量有效利用率低等问题。不均匀负载，不利于无接触式供电的有效输出，此外因为是无线供电，外部设备存在断电的情况，这时AGV突然断电可能会存在危险，需要短暂延时为AGV自动关机预留时间，为解决这些问题，需要通过附加储能装置，配合负载功率的实施估算对AGV供电系统的有效输出做平滑控制，提高AGV单机系统中无接触式供电的稳定性。
发明内容
为解决上述现有的技术，本发明的目的在于改善现有技术中无接触式供电系统存在瞬时功率不足，而负载较小时无接触式能量有效利用率低等问题。不均匀负载，不利于无接触式供电的有效输出和断电延时等问题，实现平滑控制，AGV不在需要备用电池，节约成本。提供一种基于平滑控制的AGV无接触式供电储能控制方法，可以提高AGV运行稳定性。
具体的，本发明是这样实现的：
一种能平滑控制的AGV无接触式供电储能控制方法，包括以下步骤：通过电流表检测供电电流，通过电压电流表检测超级电容组的电压和电流，超级电容组的输出通过第二高速开关并到AGV负载，为AGV负载供电，无接触式供电模块与AGV负载之间串联有第一二极管，且二极管的正极连接无接触式供电模块的正极；第二高速开关与第二二极管串联，并与AGV负载并联，且第二二极管的正极连接第二高速开关,通过设置二极管，实现电流单向传输，避免超级电容组的供电电流流向无接触式供电模块，或无接触式供电模块的电流直接流向超级电容组；超级电容组为多组并联，能并联多组，每组超级电容为单独的高速开关控制，能选择对每组超级电容充电或放电；超级电容组始终保证有一组储存有能量，一组当成备用负载使用；多组超级电容能切换使用，不具体固定储能和负载超级电容；并实时检测电流表反馈的电路总电流数据，并判断当前电流值是否处于阈值内、或高于阈值上限、低于阈值下限、以及是否为零。
另一方面，本发明还公开了一种能平滑控制的AGV无接触式供电储能控制系统，包括：用于接入外部电源的无接触式供电模块、智能充电控制器、AGV负载、以及超级电容组，其中：AGV负载和智能充电控制器、超级电容组并联；无接触式供电模块和AGV负载之间串联有电流表用于检测供电电流; 智能充电控制器通过第一高速开关与超级电容组串联，超级电容组串联有电压电流表，电压电流表通过第二高速开关并联连接至AGV负载，无接触式供电模块与AGV负载之间串联有第一二极管，第二高速开关通过串联安装有第二二极管并联至AGV负载。
进一步的，超级电容组为多组超级电容并联组成，每组超级电容设有单独的高速开关安装进行控制，
进一步的，所述第一二极管的正极连接无接触式供电模块的正极；所述第二二极管的负极并连至AGV负载。
进一步的，所述无接触式供电模块和AGV负载之间安装有总开关。
进一步的，所述智能充电控制器用于实时检测电流表反馈的电路总电流数据，并判断当前电流值是否处于阈值内、或高于阈值上限、低于阈值下限、以及是否为零。
进一步的，所述智能充电控制器还用于：当电路总电流处于阈值内时，获取电压电流表数据判断超级电容组中是否储能充足或无储能，能控制第一高速开关打开为其中某一个为超级电容充电，并断开第二高速开关；且能检测电压电流表电压的上限阈值,当储能的超级电容电压到达上限阈值时，第一高速开关断开，当检测到储能的超级电容电压值恢复到上限阈值以下，再次接通第一高速开关为储能超级电容充电；
当电路总电流高于上限阈值时，打开第一高速开关其中一组未储能的超级电容充电，超级电容组作为负载使用，同时第二高速开关断开，不为AGV负载提供供电；同时检测电压电流表的电压上限阈值,充当负载使用的超级电容的电压到达上限阈值则第一高速开关断开，当检测到充当负载使用的超级电容的电压电流表的电压值恢复到上限阈值以下再次接通第一高速开关为负载超级电容充电；
当电路总电流低于下限阈值时，能计算应补充多大电流才能使总电流和正常水平一样，通过电压电流表监测电流，选择打开一组或几组第三高速开关为AGV负载供电，加大功率输出；控制第一高速开关始终断开，不为超级电容组充电，减小负载，直至后端功率恢复正常；
当电路总电流为零时，默认状态第二高速开关为常开开关，第二高速开关打开，由超级电容组为AGV负载供电，并控制AGV设备执行自动关机。
本发明的有益效果：采用上述方案实现了设备正常工作时为储能做准备，负载小功率时为后端加大负载，负载大功率时为后端提供功率，断电时充当电源为设备提供自动关机的时间，以防发生危险。总体实现了无接触式供电的平滑控制，对无接触式供电做了供电补偿。设备更加稳定、安全可靠。通过无接触式供电平滑控制，实现了供电功率的稳定，由原来的小负载时易产生波峰电流、大负载时容易产生波谷电流、异常断电时易产生故障，通过平滑控制消除了波峰、波谷电流、为异常断电提供了安全保障，预留AGV安全关机时间。使供电功率更加趋于平滑，通过平滑控制由原来的功率是一个震荡的波形，逐渐趋于一条直线，维持功率稳定。保障了AGV各器件的使用寿命，避免了因功率问题而影响AGV系统的稳定性，提高了整个系统的可靠性。
附图说明
图1是本发明的系统结构意图；
图2是本发明的系统流程示意图；
图中：1—无接触式供电模块；2—智能充电控制器；3.1、3.2—超级电容组；4—AGV负载；K1—总开关；K2.1K2.2—第一高速开关；K3.1、K3.2—第二高速开关；I1—电流表；A1、A2—电压电流表；D1—第一二极管；D2—第二二极管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
如图1所示，一种基于平滑控制的AGV无接触式供电储能控制方法，包括无接触式供电模块1、智能充电控制器2、超级电容组3.1、3.2等根据需要可并联多个、AGV负载4。无接触式供电模块1通过总开关K1上电，AGV负载4与智能充电控制器2、超级电容组3.1、3.2并联。无接触式供电模块1和AGV负载4之间串联有电流表I1用于检测供电电流。智能充电控制器2通过第一高速开关K2.1、K2.2与超级电容组3.1、3.2串联，超级电容组3.1、3.2后端的电压电流表A1、A2用于检测超级电容组3.1、3.2的电压、电流，超级电容组3.1、3.2的输出最终通过第二高速开关K3.1、K3.2并到AGV负载4，为AGV负载4供电。无接触式供电模块1与AGV负载4之间串联有第一二极管D1，且二极管的正极连接无接触式供电模块1正极；第二高速开关K3.1、K3.2与第二二极管D2串联，并与AGV负载4并联，且二极管(D2)的正极连接第二高速开关K3.1、K3.2,通过设置二极管，实现电流单向传输，避免超级电容组3.1、3.2的供电电流流向无接触式供电模块1，或无接触式供电模块1的电流直接流向超级电容组3.1、3.2。
超级电容组3.1、3.2为多组并联，可根据需要并联多组，每组超级电容为单独的高速开关控制，可选择每组超级电容状态是充电还是放电。超级电容组3.1、3.2始终保证有一组储存有能量，一组当成备用负载使用。多组超级电容3.1、3.2为切换使用，不具体固定储能和负载超级电容。
上述控制系统中，智能充电控制器2在参数设置时就设置为最大输出电压小于负载4工作上限电压，以使得超级电容组3.1、3.2的输出电压小于负载4的工作上限电压，进而避免超级电容组3.1、3.2在给负载4供电时，电压超出负载4的承受范围而被毁坏。
Y、X为电流表上下限阈值。
下述控制实例步骤为两组超级电容3.1、3.2实例，实际运用时可根据需要选择并联多组超级电容，其方法和控制过程类似，使控制更加趋于平滑。
根据所述的一种基于平滑控制的AGV无接触式供电储能控制方法，其特征在于，控制步骤包括：
S01：总开关K1上电后无接触式供电模块1给AGV负载4供电，电流表I1检测电路总电流。当电流在设定的正常电流上下限阈值(X<I1<Y)之间执行步骤二，当电流高于设定的上限阈值(Y<I1）执行步骤三，当电流低于设定的下限阈值(I1<X)执行步骤四，当电流默认为零(I1=0）时，执行步骤五。
S02：电流在上下限阈值(X<I1<Y)之间，智能充电控制器2可根据电压电流表A1、A2检测超级电容组3.1、3.2其中一个是否储能充足，另一个无储能，控制第一高速开关K2.1、K2.2打开其中一个为超级电容组3.1充电，同时高速开关K3.1、K3.2断开，不为负载提供供电。同时检测储能的超级电容电压电流表A1、A2电压上限阈值,当储能的超级电容组3.1、3.2电压到达上限阈值第一高速开关K2.1、K2.2断开，当检测到储能的超级电容电压电流表A1、A2电压值恢复到上限阈值以下 再次接通第一高速开关K2.1、K2.2为储能超级电容组3.1、3.2充电。此时控制储能超级电容第一高速开关K2.1、K2.2延时开关，可根据需要自行设置延时开关时间，不需要频繁开关，在正常电流上下限阈值之间时，只需保证超级电容组3.1、3.2有一组储能充足即可。
S03：此时电流表I1高于上限阈值Y<I1），说明后端AGV负载4较小，打开第一高速开关K2.1、K2.2其中一组未储能超级电容组3.1、3.2充电，超级电容组3.1、3.2当成负载使用，保证无接触式供电模块1的功率稳定输出，提高能量有效利用率。同时高速开关K3.1、K3.2断开，不为AGV负载4提供供电。同时检测负载超级电容组3.1、3.2电压电流表A1、A2电压上限阈值,充当负载使用的超级电容组3.1、3.2电压到达上限阈值第一高速开关K2.1、K2.2断开，当检测到充当负载使用的超级电容组3.1、3.2电压电流表A1、A2电压值恢复到上限阈值以下再次接通第一高速开关K2.1、K2.2为负载超级电容组3.1、3.2充电。此时因为超级电容当成负载使用，第一高速开关K2.1、K2.2为频繁开关的状态，以保证负载稳定。
S04：电流表I1低于设定的下限阈值(I1<X)，说明后端AGV负载4较大，计算应补充多大电流才能使总电流和正常水平一样，通过电压电流表A1、A2监测电流，选择打开一组还是几组高速开关K3.1、K3.2为负载供电（实际运用中不止两组超级电容），加大功率输出。第一高速开关K2.1、K2.2始终断开，不为超级电容组3.1、3.2充电，减小负载。当后端功率恢复正常时再次执行步骤二。
S05：当检测到电流表I1电流为零时(I1=0），说明无接触式供电模块1已经没有输入了，可能为外部电磁线断电，此时默认状态高速开关K3.1、K3.2为常开开关，高速开关K3.1、K3.2打开，由超级电容组3.1、3.2提供供电，控制AGV设备执行自动关机相关操作，以防发生危险，保证设备的平滑控制，安全性和稳定性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种能平滑控制的AGV无接触式供电储能控制系统，其特征在于，包括：用于接入外部电源的无接触式供电模块、智能充电控制器、AGV负载、以及超级电容组，其中：AGV负载和智能充电控制器、超级电容组并联；无接触式供电模块和AGV负载之间串联有电流表用于检测供电电流; 智能充电控制器通过第一高速开关与超级电容组串联，超级电容组串联有电压电流表，电压电流表通过第二高速开关并联连接至AGV负载，无接触式供电模块与AGV负载之间串联有第一二极管，第二高速开关通过串联安装有第二二极管并联至AGV负载。
2.根据权利要求1所述的AGV无接触式供电储能控制系统，其特征在于，超级电容组为多组超级电容并联组成，每组超级电容设有单独的高速开关安装进行控制。
3.根据权利要求2所述的AGV无接触式供电储能控制系统，其特征在于，所述第一二极管的正极连接无接触式供电模块的正极；所述第二二极管的负极并连至AGV负载。
4.根据权利要求2所述的AGV无接触式供电储能控制系统，其特征在于，所述无接触式供电模块和AGV负载之间安装有总开关。
5.根据权利要求1所述的AGV无接触式供电储能控制系统，其特征在于，所述智能充电控制器用于实时检测电流表反馈的电路总电流数据，并判断当前电流值是否处于阈值内、或高于阈值上限、低于阈值下限、以及是否为零。
6.根据权利要求5所述的AGV无接触式供电储能控制系统，其特征在于，所述智能充电控制器还用于：
当电路总电流处于阈值内时，获取电压电流表数据判断超级电容组中是否储能充足或无储能，能控制第一高速开关打开为其中某一个为超级电容充电，并断开第二高速开关；且能检测电压电流表电压的上限阈值,当储能的超级电容电压到达上限阈值时，第一高速开关断开，当检测到储能的超级电容电压值恢复到上限阈值以下，再次接通第一高速开关为储能超级电容充电；
当电路总电流高于上限阈值时，打开第一高速开关其中一组未储能的超级电容充电，超级电容组作为负载使用，同时第二高速开关断开，不为AGV负载提供供电；同时检测电压电流表的电压上限阈值,充当负载使用的超级电容的电压到达上限阈值则第一高速开关断开，当检测到充当负载使用的超级电容的电压电流表的电压值恢复到上限阈值以下再次接通第一高速开关为负载超级电容充电；
当电路总电流低于下限阈值时，能计算应补充多大电流才能使总电流和正常水平一样，通过电压电流表监测电流，选择打开一组或几组第三高速开关为AGV负载供电，加大功率输出；控制第一高速开关始终断开，不为超级电容组充电，减小负载，直至后端功率恢复正常；
当电路总电流为零时，默认状态第二高速开关为常开开关，第二高速开关打开，由超级电容组为AGV负载供电，并控制AGV设备执行自动关机。
7.一种能平滑控制的AGV无接触式供电储能控制方法，其特征在于包括以下步骤：
通过电流表检测供电电流，通过电压电流表检测超级电容组的电压和电流，
超级电容组的输出通过第二高速开关并到AGV负载，为AGV负载供电，无接触式供电模块与AGV负载之间串联有第一二极管，且二极管的正极连接无接触式供电模块的正极；第二高速开关与第二二极管串联，并与AGV负载并联，且第二二极管的正极连接第二高速开关,通过设置二极管，实现电流单向传输，避免超级电容组的供电电流流向无接触式供电模块，或无接触式供电模块的电流直接流向超级电容组；
超级电容组为多组并联，能并联多组，每组超级电容为单独的高速开关控制，能选择对每组超级电容充电或放电；超级电容组始终保证有一组储存有能量，一组当成备用负载使用；多组超级电容能切换使用，不具体固定储能和负载超级电容；
并实时检测电流表反馈的电路总电流数据，并判断当前电流值是否处于阈值内、或高于阈值上限、低于阈值下限、以及是否为零。
8.根据权利要求7所述的AGV无接触式供电储能控制方法，其特征在于，还包括以下控制步骤：
当电路总电流处于阈值内时，获取电压电流表数据判断超级电容组中是否储能充足或无储能，能控制第一高速开关打开为其中某一个为超级电容充电，并断开第二高速开关；且能检测电压电流表电压的上限阈值,当储能的超级电容电压到达上限阈值时，第一高速开关断开，当检测到储能的超级电容电压值恢复到上限阈值以下，再次接通第一高速开关为储能超级电容充电；
当电路总电流高于上限阈值时，打开第一高速开关其中一组未储能的超级电容充电，超级电容组作为负载使用，同时第二高速开关断开，不为AGV负载提供供电；同时检测电压电流表的电压上限阈值,充当负载使用的超级电容的电压到达上限阈值则第一高速开关断开，当检测到充当负载使用的超级电容的电压电流表的电压值恢复到上限阈值以下再次接通第一高速开关为负载超级电容充电；
当电路总电流低于下限阈值时，能计算应补充多大电流才能使总电流和正常水平一样，通过电压电流表监测电流，选择打开一组或几组第三高速开关为AGV负载供电，加大功率输出；控制第一高速开关始终断开，不为超级电容组充电，减小负载，直至后端功率恢复正常；
当电路总电流为零时，默认状态第二高速开关为常开开关，第二高速开关打开，由超级电容组为AGV负载供电，并控制AGV设备执行自动关机。
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