CN115210149A - 装载处理设备在存储系统中的稳定性 - Google Patents

Abstract

一种用于抬升和移动堆叠在存储系统中的一个或多个容器的装载处理设备（130），该存储系统包括支撑以网格图案布置的数个轨道的网格框架结构，以限定在一个或多个容器堆垛上方的网格结构，该网格图案包括数个网格单元，并且一个或多个容器堆垛中的每个仅位于单个网格单元的覆盖区内，该装载处理设备包括：A）可操作地设置为用于移动网格结构上的装载处理设备的驱动机构，B）车体（132），具有在使用中基本上仅占据存储系统中的单个网格单元的覆盖区，该车体（132）容纳：i）用于为驱动机构供电的可充电电源（143）；ii）第一空间（152）和第二空间（142b），第一空间（152）被配置为用于收纳容器，并且可充电电源被容纳在第二空间（142b）中；iii）包括抬升驱动组件和抓取设备的抬升设备，被配置为在使用中可释放地夹持容器并将容器从堆垛抬升至第一空间中，其中，可充电电源（143）被布置在第一空间（152）上方，使得装载处理设备（130）的质心（322）在第二空间（142b）中。

Description

装载处理设备在存储系统中的稳定性

技术领域

本发明涉及用于处理存储系统中的存储容器或箱子的装载处理设备领域，该存储系统包括存储堆叠的容器的网格框架结构，更具体地，涉及装载处理设备在网格框架结构上的稳定性。

背景技术

订单履行或仓储设施通常包括接收操作，用于从各个供应商接收运送的存货并将接收到的存货存储在库存中。订单履行或仓储设施通常包括存储系统或自动化存储系统，该存储系统或自动化存储系统包括三维存储网格结构，其中存储容器/箱子彼此堆叠，这是众所周知的。PCT专利第WO2015/185628A号（Ocado）描述了一种已知的存储和履行系统，其中箱子或容器的堆垛布置在网格框架结构内。通过在位于网格框架结构顶部的轨道上操作的装载处理设备来访问箱子或容器。附图中的图1至3示意性地示出了这种类型的存储系统（1）。

如图1和2所示，可堆叠的容器（即箱子10）彼此堆叠以形成堆垛12。堆垛12被布置在仓库贮存或生产环境里的网格框架结构14中。网格框架由数个存储列或网格列组成。网格框架结构中的每个网格都具有用于存储容器堆垛的至少一个网格列。图1是网格框架结构14的示意性透视图。

网格框架结构14包括支撑水平构件18、20的数个直立构件16。第一组平行水平构件18被设置为垂直于第二组平行水平构件20，以形成由直立构件16支撑的数个水平网格结构。构件16、18、20通常是由金属制成。箱子10被堆叠在网格框架结构14的构件16、18、20之间，使得网格框架结构14可以防止箱子10的堆垛12水平移动，并引导箱子10垂直移动。

网格框架结构14的顶层包括以网格图案布置的轨路22，该网格图案包括数个网格单元17以限定堆垛12顶部上的网格结构15。图2是网格结构的单个网格单元17的俯视图，示出了布置在框架结构14内的箱子10的堆垛12。每个箱子10通常存放有数个产物货品（未示出），取决于其应用，箱子10里的产物货品可以是相同或者不同的产物类型。

此外，参考图3，轨路22支撑数个装载处理设备30。第一组22a平行轨路22引导机器人装载处理设备30在网格框架结构14的顶部上以第一方向（例如，X方向）移动，并且被设置为垂直于第一组22a的第二组22b平行轨路22引导装载处理设备30以垂直于第一方向的第二方向（例如，Y方向）移动。以这种方式，轨路22允许机器人装载处理设备30在水平的X-Y平面上二维横向移动，使得装载处理设备30可以被移动至任一堆垛12的上方位置。

PCT专利公开第WO2015/019055号（Ocado）（其通过引用并入本文）描述了图4所示的已知装载处理设备30包括载具32，其中每个装载处理设备30仅覆盖网格框架结构14的一个网格空间。此处，装载处理设备30包括轮子组件，该轮子组件包括由车体32前部的一对轮子和车体32后部的一对轮子34组成的第一组轮子34，用于接合第一组轨路或轨道，以引导设备在第一方向上的移动，以及由车体32每侧的一对轮子36组成的第二组轮子36，用于接合第二组轨路或轨道，以引导设备在第二方向上的移动。

如图5（a和b）所示的装载处理设备配备有抬升设备或起重机设备，以从上方抬升存储容器。抬升设备包括在垂直方向上延伸并连接在抬升构架39的四个角处的一组抬升绳索38，也称为抓取设备（抓取设备的四个角中的每个附近的一条绳索），用于可释放地连接至存储容器10。抓取设备39被配置为可释放地夹持存储容器10的顶部，以将其从图1和2所示类型的存储系统中的容器堆垛中抬升。

尽管未在图1-3中示出，装载处理设备30在运转期间由车载可充电电池供电。可充电电池的实施例有锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子聚合物电池、薄膜电池和智能电池碳泡沫基铅酸电池（ Smart battery Carbon Foam-based Lead Acid battery）。当装载处理设备30在网格框架结构上操作时，电池可以通过充电站再充电。充电站通常是L形结构，其固定于接近网格框架结构并且在网格结构边缘处的标称网格单元上延伸。充电站包括充电头，该充电头包括相对于充电站的位置固定的充电接点。充电头安装到L形结构的一个臂上，使得充电头悬挂在网格框架的至少两个网格空间上方。装载处理设备可以通过被指示移动至充电头所在的网格单元来充电。当装载处理设备移动至网格单元中时，装载处理设备的顶部表面上的充电接触垫和充电头的充电接点之间产生接触。通过位于装载处理设备的顶部表面上的充电接触垫，电荷从充电接点施加至装载处理设备。

由于存储在容器中的物品可以包括需要在严格的存储温度下存储的具有易腐烂性质的各种食品和杂货商品，因此装载处理设备可以在恶劣的温度条件下在网格框架结构上操作。不同的存储温度包括环境控制温度、冷藏温度和冷冻温度。冷冻温度覆盖大致-25℃至大致0℃之间的范围，更优选地，大致-21℃至大致-18℃之间的范围；冷藏温度覆盖大致0℃至大致4℃之间的范围，优选地，大致0℃至大致5℃之间的范围，并且环境控制温度覆盖大致4℃至大致21℃之间的范围，优选地，大致18℃。因此，取决于充电器是位于履行中心的环境区、冷藏区还是冷冻区，电池的充电可能会在不同的温度条件下进行。

在电池充电期间，来自充电站的一部分电流被转化为热能。热能必须在电池外部耗散，否则热量会积聚，从而升高电池的温度。由于充电站在48伏时输送超过150安培的电荷，因此控制电池温度对于防止电池的热失控至关重要。当耗散的热量较大时，电池的温度会超过正常的温度范围，造成电池的性能下降，并且最终缩短电池的循环使用寿命。例如，用于输送电力以驱动装载处理设备中的轮子和抬升驱动机构的电池的最常见类型之一是锂离子电池。这种电池具有在过热时产生自身内部供氧的能力。更具体地说，在主要由钴或镍-钴氧化物组成的高温下，氧气从阳极被释放出来。由于氧气和燃料都在单元内部有效，因此一个或多个电池单元内可能起火。除非火被扑灭，否则其会一直持续到电池中的所有易燃材料耗尽为止。

导致电池在充电时升温的影响因素之一是其内阻。电池的较高内阻会导致电池在充电时升温，并且该热量会导致损坏，从而引发安全问题。低内阻允许电池按需输送高电流，而高内阻会导致电流受到限制并且负载两端的电压下降。电池的内阻很大程度上取决于温度，并且随着环境温度的降低而增加。这是因为低温会导致电池内发生的电化学反应减慢，并因此导致电解质中离子的流动性降低。由于装载处理设备可以在履行中心的冷藏或冷冻区域操作，因此当在网格结构上操作时，在电池充电期间以及放电期间电池的加热正成为一个日益严重的问题，其会导致电池的有效循环使用寿命缩短。在本领域中已经进行了各种尝试以减轻可以导致热失控的电池加热。热失控是指由于内部短路或过充电等原因促进了电池内部的化学反应并加速电池单元内部的温度升高，导致电池的内部温度升高到高温（例如，200℃或以上）。

本领域中提出的方案之一是将一个或多个电池重新定位在装载处理设备的主体中，以便有效地将热量耗散至周围环境中，尤其是在充电期间。WO2019/206440（AutostoreTechnology AS）教导了一种用于从下层存储系统的三维网格中拾起存储容器的容器处理车辆，包括布置在车体的相对部分处的第一组轮子，用于在网格中的轨路系统上沿第一方向（X）移动车辆；布置在车体的相对部分处的第二组轮子，用于在网格中的轨路系统上沿第二方向（Y）移动车辆，第二方向（Y）垂直于第一方向（X）。车体包括所有侧面上的壁并且形成四边形的覆盖区，第一区段和第二区段并排布置，使得第一区段的中心点相对于由车体形成的覆盖区的中心点偏离中心地布置，其中，第一区段的覆盖区相对于第二区段的覆盖区的尺寸比为至少2:1，并且其中，第一区段被配置为收纳存储容器，第二区段包括至少第一电池。第二区段是更敞开的，以允许对电池和电机进行必要的冷却。然而，并排布置第一区段和第二区段而其中第一区段等于单个网格单元的大小，意味着第二区段延伸超出第一区段的覆盖区。由于第一区段的覆盖区占据单个网格单元，因此车辆的总覆盖区延伸超出单个网格单元。

在网格结构上运行期间，装载处理设备可以在网格结构上以4 m/s的速度移动并以2 m/s²的速度加速。因此，与充电期间电池的加热和放电期间的重负载一样，电池在装载处理设备的主体中的定位会影响装载处理设备在网格结构上的稳定性。电池重达30 kg，其位置会影响装载处理设备的重心（CoG）。高CoG会降低装载处理设备在网格结构上的稳定性。WO2019/206440（Autostore Technology AS）通过将电池安装在装载处理设备的主体的容器接收空间的外部或侧面，增加了装载处理设备的覆盖区以延伸到网格结构的单个网格单元上，从而缓解了这个问题。装载处理设备增加的覆盖区改善了装载处理设备的稳定性，并且电池的定位允许热量从电池耗散。

因此我们需要一种不会受上述问题影响的同时仍具有占据单个网格单元的覆盖区的装载处理设备。

本申请要求2020年1月24日提交的英国专利申请第GB2001012.0号、2020年3月4日提交的英国专利申请第GB2003101.9号和2020年10月30日提交的英国专利申请第GB2017257.3号的优先权，这些申请的内容通过引用并入本文。

发明内容

通过提供一种用于抬升和移动堆叠在存储系统中的一个或多个容器的装载处理设备或机器人装载处理设备，本申请人缓解了上述问题，该存储系统包括支撑以网格图案布置的数个轨道的网格框架结构，以限定在一个或多个容器堆垛上方的网格结构，该网格结构包括数个网格单元，并且一个或多个容器堆垛中的每个仅位于单个网格单元的覆盖区内，该装载处理设备或机器人装载处理设备包括：

A）可操作地设置为用于移动网格结构上的装载处理设备的驱动机构，

B）车体，具有在使用中基本上仅占据存储系统中的单个网格单元的覆盖区，所述车体容纳：

i）用于为驱动机构供电的可充电电源；

ii）第一空间和第二空间，第一空间被配置为用于收纳容器，并且可充电电源被容纳在第二空间中；

iii）包括抬升驱动组件和抓取设备的抬升设备或机构，被配置为在使用中可释放地夹持容器并将容器从堆垛抬升至第一空间中，

其中，可充电电源被布置在第一空间上方，使得装载处理设备的质心在第二空间中。

装载处理设备包括轮子组件，该轮子组件包括由车体前部的一对轮子和车体后部的一对轮子组成的第一组轮子，用于接合第一组轨路或轨道以引导设备在第一方向上的移动，以及由车体每侧的一对轮子组成的第二组轮子，用于接合第二组轨路或轨道以引导装载处理设备在第二方向上的移动。在由装载处理设备的主体限定的覆盖区占据单个网格单元内的空间的情况下，本申请人已经意识到在容器接收空间上方具有可充电电源，使得装载处理设备的重心（CoG）或质心（CoM）在由可充电电源占据的空间中，装载处理设备在网格结构上的稳定性得到了惊人的提高。为了本发明的目的，短语“占据单个网格单元的覆盖区”被解释为意味着装载处理设备的覆盖区不延伸至邻近的网格单元中，装载处理设备的轮子搁置在围绕单个网格单元10的外围的轨道上（见图2），使得装载处理设备的抓取设备能够下降至单个网格单元中并取回存储在网格列中的容器。为了实现单个网格单元装载处理设备，容器被存储在装载处理设备的车体内的容器接收空间中。图5清楚地表明了这一点。术语“重心”和“质心”在描述中可互换使用。在装载处理设备受重力场影响的情况下，装载处理设备的质心相当于重心。因此，质心和重心的位置是相同的。装载处理设备的重心越低，装载处理设备越稳定。由于可充电电源的重量占装载处理设备总重量的很大一部分，因此可充电电源在车体中的位置会影响装载处理设备的重心的位置。优选地，可充电电源位于第一空间的正上方，即第二空间在第一空间的正上方。

优选地，装载处理设备的质心从装载处理设备的中心点偏离中心，在X方向上偏离-10 mm至-13 mm，在Y方向上偏离440 mm至490 mm的范围，在Z方向上偏离4.5 mm至6 mm的范围。X方向、Y方向和Z方向表示当装载处理设备处于直立位置时的笛卡尔坐标（在三维平面中）。质心由参照其在X、Y和Z方向上从装载处理设备的主体的中心的位移限定——装载处理设备的主体的中心是原点（0，0，0）。为了本发明的目的，Y方向沿垂直轴在垂直方向上延伸。X和Z方向位于水平平面上。因此，Y坐标越大，质心越高，并且网格结构上的装载处理设备越不稳定。

可充电电源在车体中的位置使得当装载处理设备承载有效载荷时——即当车体的第一空间中有容器时——质心保持在第二空间中。优选地，第一空间收纳容器，使得装载处理设备的质心从装载处理设备的中心点偏离中心位移，在X方向上偏离-12 mm至13 mm，在Y方向上偏离470 mm至475 mm，在Z方向上偏离5.00 mm至5.6 mm。优选地，容器包括重量为大约35 kg的有效载荷，使得装载处理设备的质心从装载处理设备的中心点偏离中心位移，在X方向上偏离-10 mm至11 mm，在Y方向上偏离440 mm至450 mm，在Z方向上偏离4.5 mm至5.0 mm。优选地，可充电电源使装载处理设备的重心位移，在X方向上位移40 mm至45 mm，在Y方向上位移50 mm至60 mm，并且在Z方向上位移5 mm至7 mm。

为了使CoM位于第二空间内使得CoM保持在第二空间中，优选地，可充电电源基本上居中地安装在车体的一对相对侧壁之间。优选地，抬升设备包括分别承载第一对抬升绳索的第一对线轴和分别承载第二对抬升绳索的第二对线轴，第一对线轴和第二对线轴由抬升驱动组件驱动以相对于车体升高或降低抓取设备，并且其中，第一对线轴与第二对线轴间隔开以限定第二空间，使得可充电电源部分地位于第一对线轴和第二对线轴之间。例如，可充电电源位于第一对和第二对线轴的其中一个轮子之间。

优选地，可充电电源和抬升驱动组件安装在同一水平平面中。可选地，可充电电源和抬升驱动组件安装在托盘上。通过将可充电电源和抬升驱动组件安装在同一水平平面中的托盘上，车体中可充电电源的重量平衡了抬升驱动组件的重量。抬升驱动组件包括用于驱动第一对和第二对线轴以升高和降低抓取设备的电机。抬升驱动组件进一步包括缠绕在第一对和第二对线轴上并且附接至抓取设备的一个或多个抬升绳索。可充电电源的重量与抬升驱动组件的重量之间的平衡有助于维持装载处理设备在网格结构上的稳定性，即抬升驱动组件的电机对可充电电源的重量起平衡作用。

优选地，第二空间可从车体的外侧进入，使得可充电电源可从车体的外侧壁移除。优选地，通过从可充电电源的第一面拉出，可充电电源可从车体移除。可选地，可充电电源设置在托盘的后部，使得可以从车体侧面容易地接触到可充电电源。优选地，抬升驱动组件安装在邻近可充电电源的第二面，该第二面与第一面相对。为了帮助移除可充电电源，优选地，可充电电源安装在轨路上，使得可充电电源可以从车体的侧面容易地滑出。

优选地，车体包括所有侧面上的壁并且形成四边形的覆盖区，在使用中，该覆盖区基本上仅占据存储系统中的单个网格单元。因此，可充电电源的更换包括移除车体的其中一个侧壁或侧板以露出可充电电源的第一面，由此从第一面拉出可充电电源将其从车体移除。

优选地，驱动组件包括轮子组件，该轮子组件包括用于在第一方向上移动装载处理设备的第一组轮子和用于在第二方向上移动装载处理设备的第二组轮子。优选地，车体包括具有上部分和下部分的底盘，可充电电源安装在上部分，并且轮子组件安装在下部分，并且其中，底盘的较大比例的质量在下部分。通过垂直地改变底盘的质量或重量，底盘的较大比例的质量可集中在下部分，即底盘的下部分的质量大于底盘的上部分的质量。通过将底盘的重量集中在底盘的下部分，提高了具有占据单个网格单元的覆盖区的装载处理设备的稳定性。可选地，轮子组件安装在底盘上，并且其中，底盘的质量大于电池的质量。底盘的重量有助于抵消第一空间上方可充电电源的重量。优选地，车体包括安装至底盘的侧板。可选地，轮子组件安装在底盘上，并且其中，底盘的质量大于电池的质量。可选地，底盘包括轮子安装板，轮子组件安装至轮子安装板，并且轮子安装板具有的重量大于电池的重量。优选地，轮子安装板包括第一对相对板和第二对相对板，使得第一组轮子安装至第一对相对板，并且第二组轮子安装至第二组相对板。

优选地，可充电电源包括电连接在一起并容纳在外壳中以限定盒或外壳的数个可充电动力电池。将可充电电源封装在盒中可以提供占据车体的第二空间的标准化围合。盒的内腔是灵活的，以容纳不同类型和/或形状的可充电电源。优选地，可充电动力电池包括电池单元。

本发明提供一种自动化存储系统，包括：

在基本水平的平面中的第一组轨道和横向于第一组轨道运行的第二组轨道，以形成包括数个网格空间或网格单元的网格图案；位于第一组平行通路和第二组平行通路下方的数个容器堆垛，其中，每个容器堆垛占据单个网格空间或网格单元；如本发明所述的机器人装载处理设备，其被设置为沿第一组和第二组轨道在数个网格空间或网格单元上横穿，使得当位于占据网格空间或网格单元的容器堆垛上方时，抬升设备被配置为从所述容器堆垛中抬升至少一个容器。

术语“装载处理设备”和“机器人装载处理设备”在描述中可互换使用以表示相同的特征。

附图说明

根据以下参照附图对说明性具体实施方式的详细描述，本发明的其他特征和方面将变得明显，其中：

图1是根据已知系统的网格框架结构的示意图；

图2是示出了布置在图1的框架结构内的箱子堆垛的俯视示意图；

图3是在网格框架结构上运行的装载处理设备的已知存储系统的示意图；

图4是装载处理设备的示意性透视图，示出了抬升设备从上方夹持容器；

图5（a）和5（b）是图4的装载处理设备的示意性透视剖视图，示出了（a）装载处理设备的容器接收空间和（b）收纳有装载处理设备的容器接收空间的容器；

图6是根据本发明具体实施方式的装载处理设备的透视图，示出了电池接收空间；

图7是根据本发明具体实施方式的装载处理设备的透视侧视图；

图8是根据本发明具体实施方式的装载处理设备的透视顶视图，示出了电池和抬升驱动组件的布置；

图9是本发明的支撑电池和抬升驱动组件的安装托盘的透视顶视图；

图10是根据本发明具体实施方式的电池和抬升驱动组件的安装的透视侧视图；

图11是根据本发明具体实施方式的电池盒的透视图；

图12是根据本发明另一具体实施方式的电池盒的透视图；

图13是根据本发明具体实施方式的容纳电池单元的电池盒的实施例的示意图；

图14是根据本发明一个具体实施方式的电池的热管理系统的简化框图；

图15是根据本发明另一具体实施方式的电池的热管理系统的简化框图；

图16是根据本发明具体实施方式的并入了珀尔帖（Peltier）元件的热管理系统的简化框图；

图17是装载处理设备的示意图，示出了根据本发明具体实施方式的电池盒在车体中的位置；

图18示出了装载处理设备的质心相对于网格结构上装载处理设备的相交平面的位置；

图19是装载处理设备的示意图，示出了根据本发明具体实施方式的用于安装轮子组件的底盘。

具体实施方式

图6示出了根据本发明具体实施方式的装载处理设备130的透视侧视图，并且图7示出了装载处理设备130的后视图。为了解释说明本发明，装载处理设备的大部分辅助部件（例如电子辅助部件，以及用于移动在轨道上的装载处理设备的驱动组件）都未示出，以便清楚地示出电池在装载处理设备的主体中的位置。图6和图7中所示的装载处理设备130包括安装在轮子组件134上的车体132，该轮子组件134包括用于在轨道上以第一方向引导装载处理设备的第一组轮子，以及用于在轨道上以第二方向引导装载处理设备的第二组轮子。车体132包括侧板136和顶板138。在本发明的特定具体实施方式中，车体132限定占据网格结构的单个网格单元或在单个网格单元内的覆盖区。

如本专利的引言段所述，第一组轮子包括在车体前部的第一对轮子和在车体132后部的一对轮子。第一组轮子被设置为用于接合第一组轨道或轨路。第二组轮子包括车体每侧的一对轮子，用于接合第二组轨道。第一组轮子和第二组轮子被配置为通过垂直移动选择性地脱离第一组轨道和第二组轨道，从而允许装载处理设备130在网格结构上以所需方向移动，即在网格结构上以X-Y方向移动。

在图6至8的示意图中还示出了用于吊起抓取设备139至装载处理设备130的主体132中的抬升驱动组件140，以及用于向抬升驱动组件140和轮子组件134供电的电池142。抬升驱动组件包括被配置为升高和降低抓取设备139的电机140。在本发明的特定具体实施方式中，抬升驱动组件的电机140是单个电机，但不限于单个电机。抬升设备或机构进一步包括绞车组件144，该绞车组件144包括第一对绞车或线轴146和第二对绞车或线轴148。第一对和第二对绞车或线轴146、148分别承载附接至抓取设备139的抬升绳索150。如图8明显示出，第一对和第二对绞车146、148间隔开地安装在车体132中，以限定用于收纳本发明的电池142的电池接收空间。为了解释说明本发明，用于收纳电池142下方的容器的容器接收空间152被称为第一空间，而用于收纳本发明的电池的空间被称为第二空间142b。抓取设备139被配置为夹持容器的顶部并将其从图1和2所示类型的存储系统中的容器堆垛中抬升。通常，如图5所示，抓取设备139被配置为构架，并且四个抬升绳索被固定至抓取设备的每个角上。第一对抬升绳索附接至抓取设备139的一侧并缠绕在第一对绞车146上，而第二对抬升绳索附接至抓取设备139的另一侧并缠绕在第二对绞车148上。

图8所示的电池142位于由第一对绞车146和第二对绞车148限定的第二空间中。电池142被设置为背靠车体132的其中一个侧壁136，使得电池142部分地位于第一对和第二对绞车146、148之间，更具体地，位于第一对绞车146的单个绞车或线轴和第二对绞车148的单个绞车之间。这允许通过车体132的其中一个侧壁容易地更换电池。在图8所示的特定具体实施方式中，电池142被设置为背靠车体132的前壁或后壁。此外，电池142在车体132中位于第一空间152上方并且部分地位于第一对和第二对绞车146、148之间，该位置降低了装载处理设备的重心，并且因此提高了装载处理设备在网格结构上的稳定性。这在装载处理设备的车体限定占据单个网格单元的覆盖区的情况下特别有利。下面将更详细地讨论电池在车体中的位置，其影响装载处理设备的重心或质心。

如图9和10所示，本发明的电池142通过安装至托盘或副构架154被固定在车体132中。为了平衡装载处理设备中电池142的重量，并且从而提高装载处理设备的稳定性，使用托盘154来安装电池142允许了其他辅助部件或硬件部件的重量来平衡装载处理设备中的电池。在本发明的特定具体实施方式中，电池142和抬升驱动组件140彼此邻近安装并且安装在托盘154的相对端，使得电池142的重量抵消（平衡）抬升驱动组件140的重量。本发明特定具体实施方式中的抬升驱动组件140包括单个提升电机。在装载处理设备130中平衡电池142的重量与抬升驱动组件140的重量有助于将装载处理设备稳定在轨道上的直立位置。

图9和10也示出了，并且在图11和12中更具体地示出了，电池被容纳在外壳或盒143中。使用盒143来容纳电池提供了灵活性，以收纳来自不同制造商的不同类型的电池单元，因此电池不限于一个特定的制造商和/或电池的尺寸和/或形状。盒143的外壁的大小和形状适合于车体中容器接收空间上方的第二空间中，同时盒的内空间或内腔可以适应于收纳不同类型和/或形状的电池或其他可充电电源。例如，外部形状和/或尺寸可以被标准化，而盒143的内空间或内腔可以灵活制成。

此外，本发明的盒143还可以收纳热管理系统以调节盒内容纳的电池的温度；具体将在下文进行讨论。图11和12示出了容纳电池的本发明的盒143的实施例。在任一示例中，盒或外壳143包括顶壁和底壁156以及侧壁158。盒143可以装配为单个主体或粘合在一起的单独部分。可选地，盒143由塑料材料形成。

侧壁158包括设置为提供四边形覆盖区的前壁和后壁。在图11和12所示的本发明的特定具体实施方式中，盒的前壁或后壁包括对应于正DC端子和负DC端子的至少两个端子160。该至少两个端子160电耦合至盒中的电池单元堆垛，并且被设置成与车体中的互补形状的电连接器电耦合。将该至少两个端子放置在盒的前部或后部允许盒从车体132的其中一侧滑入车体，而不是从车体顶部降低。这允许简单地通过移除车体的其中一个侧板并将盒143滑入抬升机构的绞车或线轴之间的第二空间，容易地交换或更换电池。该至少两个端子160被示为两个正部分（male portions），其被配置为被接收至车体中的至少两个相应形状的负配合部分（female mating portions）中。然而，本发明不限于在盒143上的正配合部分（male mating portions）被设置为与车体上的负配合部分电耦合，因为相反的布置也适用于本发明，其中在车体中的正配合部分被配置为与盒143的前壁上的负配合部分电耦合。为了帮助引导该至少两个电端子与车体中的电连接器接合，一个或多个引导件162可以安装至盒的前壁或后壁，其被接收至车体中的相应形状的凹槽中。该一个或多个引导件162可包括锥形端部，以帮助正确定位该至少两个端子160使其与车体中的电连接器接合。

当从装载处理设备130安装或更换盒143时，操作员将简单地移除车体的其中一个侧板。如果装载处理设备的主体中已经有盒，取决于电连接器是在盒的前部还是后部，操作员会通过从盒的前部或后部拉出现有的盒以将其移除，以便使得盒143从其在第二空间中的占位区域滑出。前面是盒的第一面，与前面相对的后面被定义为盒的第二面。盒优选地安装在车体中的轨路或轨道上，以便允许盒容易地滑出。盒在车体中的占位区域在图9中更加明显。通过沿轨路推动盒将新充电的电池安装到第二空间中，使得第二面处的包括电连接器的电端子与车体中的互补形状的电连接器接合。盒的侧面负载允许轻松地更换电池。

无论电池处于充电状态还是放电状态，电池都可产生一定量的热量。当产生的热量较大时，电池的温度会超过正常的最佳温度范围，造成电池的性能下降，并且最终降低电池的循环使用寿命。由于电池的内阻ESR（等效串联电阻）在低温下增加，在温度可低至零下18℃的履行中心的冷藏区和/或冷冻区中，电池充电过程中的热耗散问题会更加严重。充电可包括通过电池在48 伏下输送约160安培的电流。因此，电池内阻的小幅增加会导致产生大量热量。为了本发明的目的，电池的最佳性能的理想温度范围在20℃至40℃的区间内。由于电池的运转温度会影响电池的最佳性能，因此从车体中其他辅助电气部件耗散的热量也会影响电池的运转温度。因此，传统地，电池被限制在车体的外壁，或者如WO 2019/206440（Autostore Technology AS）所述，其被横向安装在容器接收空间的侧面，使得来自电池的热量耗散至外部环境，从而防止在充电过程中过度的热失控。由于电池占装载处理设备重量的很大一部分，因此电池在车体中的位置也会影响装载处理设备在网格上直立位置时的稳定性。因此，在确保电池的运转温度在可行范围内以电池的最佳状态运作的同时，其需要平衡于装载处理设备在网格结构上直立位置时的稳定性。理想地，优选的是基于辅助和/或硬件部件的单独重量来优化布置，以提高装载处理设备的稳定性。通过在电池中集成包括温度调节设备的热管理系统，本发明能够实现在装载处理设备的车体中的其他辅助电气部件和其他硬件部件之中正确定位电池。盒143提供用于封装电池的内腔以及包括温度调节设备的集成热管理系统。

在本发明的特定具体实施方式中，术语“电池”涵盖一个或多个电连接在一起以形成电池组的电池单元。电池包括但不限于任何可充电电源。可充电电源的实施例有锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子聚合物电池、薄膜电池和智能电池碳泡沫基铅酸电池。本发明不限于电池，能够存储电荷并向电机输送电力的其他可充电电源也适用于本发明，例如电容器、超级电容器或电池和超级电容器的组合（混合系统）。在本发明的特定具体实施方式中并且为了解释说明本发明，下文将参照电池来讨论可充电电源。

在图11和12中未示出，盒的壁包括一个或多个通气孔。通气孔允许冷空气循环通过盒143的内部空间。一个或多个通气孔可包括一个或多个进气孔和一个或多个出气孔。冷空气通过一个或多个进气孔吸入，而暖空气从一个或多个出气孔排出。盒的内空间可以可选地包括一个或多个通道（未示出），以允许空气流动通过围绕盒的内部空间的曲折路径，以最大化穿过电池单元的气流，并因此最大化循环空气的表面积暴露以带走电池的热量。例如，冷空气可以通过盒的至少一个进气孔进入电池，沿着盒的内部空间或内腔流动，而暖空气通过离开该至少一个出气孔被带走。该至少一个进气孔和出气孔可以形成在盒的任何壁中，例如底壁和顶壁。盒的一个或多个壁可以被穿孔以提供进气孔和/或出气孔。气流通道可以并入至盒中，以允许气流被引导通过电池单元周围的曲折路径。

为了实现更好的电池冷却效果，热管理系统包括温度调节设备，以调节盒的内部空间的温度。通过调节盒的内部空间的温度，电池的温度可以被调节到其最佳性能。在本发明的一个特定具体实施方式中，温度调节设备包括风扇。通过风扇的转动，加速空气在盒的内部空间的流动性，使得空气迅速带走电池组产生的热量。这样可以让电池单元在稳定的温度范围内工作，延长了电池组中电池单元的使用寿命。为了本发明的目的，电池的最佳性能的理想温度范围为20℃至40℃。在图11和12所示的本发明的特定具体实施方式中，一个或多个冷却风扇164、166被安装至盒的前壁，以实现气流通过盒的内部空间的循环。在图11所示的具体实施方式中，两个风扇——第一风扇164和第二风扇166——被安装至盒的壁。第一风扇164可选地将冷空气吸入盒143a的内部空间，而第二风扇166将暖空气从盒143b的内部空间抽出至外部环境区域。第一和第二风扇164、166还提高了围绕盒的内部空间的空气的流动性，使得气流快速带走电池组产生的热量。

图11还示出了安装至盒143a的壁并且具有开口的一个或多个管道168、170，以通过风扇164、166的旋转来指引或引导空气流动通过通气孔。风扇164、166被安装至管道168、170，使得进入风扇的空气被引导通过该一个或多个管道而强迫通过通气孔。类似地，由风扇抽取的暖空气被引导通过管道并离开风扇。为了解释本发明的目的，用于将冷空气吸入管道的风扇被称为入口风扇，而用于从管道抽出暖空气的风扇被称为出口风扇。如图11所示，入口风扇164和出口风扇166分别安装在管道上，使得空气被引导通过管道。可选地，入口风扇和出口风扇可以分别安装在管道的同一线上。

一个或多个管道还允许从车体的不同部分抽吸空气或排入空气。例如，在冷空气被吸入盒143a的内部空间的情况下，管道可以延伸以便从车体的较冷区域吸入空气，即远离电气和电子辅助部件延伸。这防止暖空气被吸入一个或多个进气孔。类似地，就出气孔而言，管道可以成形为将暖空气排出至远离热敏电子部件（例如处理器或控制器）的车体的区域。这在风扇安装在管道的同一线上的情况下是可能的。

一个或多个管道可以单独安装至盒。替代地，该一个或多个管道可以与盒一体形成为单个或统一主体。虽然入口风扇被配置为将冷空气吸入盒的内部空间，并且出口风扇被配置为从盒的内部空间抽出暖空气，但相反的情况同样适用于本发明，其中，入口风扇吸入的暖空气进入盒的内部空间，并且出口风扇被配置为将冷空气从盒的内部空间排出。例如，在履行中心的冷藏区或冷冻区，从车体的温暖区域获取的暖空气可用于将电池的温度升高至电池的最佳温度范围（即20℃至40℃之间）。从抬升机构和/或驱动组件和/或辅助电子部件的电机耗散的热量可以被收集或用于将电池升温至最佳温度范围。入口风扇和出口风扇的旋转方向可以选择性地逆转，以便根据车体不同部分的空气温度，逆转从盒的内部空间抽吸或排出空气的功能。例如，车体的不同部分与主体内的其他部分相比会变得更暖或更冷，并且这取决于管道的开口是否在任何辅助电子部件或电机附近。取决于需要将冷空气吸入盒的内部空间或从盒的内部空间排出，一个或多个风扇的旋转方向可以逆转。

虽然图11所示的特定具体实施方式示出了安装在盒的前壁上的两个风扇，但单个风扇172可用于使冷空气循环通过盒143b的内部空间，如图12和图13中的示意性剖面图所示。这里，安装在盒143b的壁上的单个风扇172将冷空气从外部环境吸入盒的内部空间，在该空间中循环以调节电池单元141的温度，并且暖空气通过一个或多个通气孔174排出。在图13中示出并且可以代表图11中的电池的多个电池单元141组装为堆垛，彼此重叠并且串联或并联地电连接在一起。当串联地连接时，一个电池单元的正极端子连接至下一个电池单元的负极端子，依此类推，以将电池单元布置为堆垛。相邻电池单元的电气连接之间的链接由汇流条176提供，汇流条176可包括例如铜的导体。每个电池单元141被隔开以允许气流存在在电池单元之间。例如，一个或多个你电流器（Spacers）（未示出）可以放置在每个电池单元之间。电池单元通过汇流条176在堆垛中保持在一起。电池单元141被示为细长的电池单元。然而，本发明不限于为细长的单元的电池单元，也可以是组装在一起并包含在盒143b内的圆柱形电池单元。

为了促进电池单元141的热耗散，散热器（未示出）可以热耦合至电池以将电池产生的热量转移至外部环境。散热器通常由铝或铜制成，并且可以包括散热片以耗散从电池单元产生的热量。为了进一步促进散热器的热耗散，一个或多个风扇可以指引冷空气穿过散热器的散热片，或者替代地，单独的冷却风扇可以安装至散热器（更具体地，安装至散热器的散热片）以增加散热片周围的冷空气流动。

虽然特定具体实施方式将温度调节设备描述为风扇，但用于调节电池温度的其他温度调节设备也适用于本发明。除了冷却电池之外，在寒冷环境中也可以反而行之，例如在履行中心的冷藏区或冷冻区中，其中电池的温度会降得太低而阻止了电池的最佳性能，尤其是在充电期间。一个或多个加热元件，例如电热元件，可用于将电池的温度升高至对应于电池的可行温度范围的预设温度范围内，即20℃和40℃之间。例如，加热元件可以是加热垫。

为了提供冷却和/或加热两者，温度调节设备可以是包括一个或多个珀尔帖元件的热电转换器，其基于通过珀尔帖元件的电流产生热量和/或冷却。简而言之，珀尔帖元件提供热电冷却和加热，并且通常包括两个特有的半导体，一种是n型，一种是p型。交替的p型和n型半导体柱(p & n-type semiconductor pillars)以热量角度彼此并联放置，并且以电力角度串联放置，然后在每一侧与热导电板结合，通常是陶瓷的，无需单独的绝缘体。当将电压施加到两个半导体的自由端时，会有直流电流流动穿过半导体的结点，从而导致温差。带有冷却板的一侧吸收热量，然后由半导体将热量传送至设备的另一侧，即将热量从一侧（吸热侧）带到另一侧（散热侧），从而使吸热侧变冷，而散热侧变热。珀尔帖元件两端的极性可以逆转，以便电流可以以相反方向流动，从而逆转珀尔帖元件的吸热侧和散热侧。珀尔帖元件可以从电池或单独的电源中获取电力。这允许同一珀尔帖元件来提供电池单元的加热和冷却。

当用作冷却设备时，一个或多个电池单元的表面与珀尔帖元件的吸热表面热接触。相反地，当用作加热设备时，一个或多个电池单元的表面与珀尔帖元件的散热表面热接触。在图13所示的本发明的特定具体实施方式中，两个珀尔帖元件——第一珀尔帖元件178和第二珀尔帖元件180——被示为布置在电池堆垛的左侧和右侧，并且与电池堆垛直接接触以提供电池堆垛的加热和/或冷却。例如，第一珀尔贴元件178可以布置为使得吸热表面与电池堆垛热接触以提供电池堆垛的冷却，并且第二珀尔贴元件180可以布置为使得散热表面与电池堆垛热接触以提供电池堆垛的加热。电池堆垛的加热和/或冷却不限于两个珀尔帖元件，并且可以由单个珀尔帖元件提供，其中通过逆转通过单个珀尔帖元件的电流的极性（即通过使用合适的开关）提供加热和/或冷却。

由于从珀尔帖元件的散热侧移除热量的能力改善了珀尔帖元件冷却电池的效率，所以一个或多个风扇可以将冷空气指引至散热侧，以促进珀尔帖元件的吸热侧保持冷却。此外，散热器可以安装至散热侧，以从珀尔帖元件的散热侧进行热耗散。为了进一步促进从散热侧的热耗散，一个或多个冷却风扇可以带走安装在珀尔帖元件散热侧处的散热器的热量。

电池的加热量或冷却量可以由通过珀尔帖元件的电流的强度或持续时间来控制。例如，通过完全开启或完全关闭通向珀尔帖元件的电力，从而可以调节通过珀尔帖元件的电流脉冲以及散热侧和吸热侧分别的加热或冷却。珀尔帖元件可以由珀尔帖驱动器驱动。珀尔帖驱动器可以是电压源、电流源、继电器或晶体管。继电器或晶体管用于完全开启或完全关闭通向珀尔帖元件的电力。替代地，可以使用脉冲宽度调制器（PWM）来调节开启或关闭通向珀尔帖元件的电力。PWM输出信号可以由具有可变“接通时间”的周期性方波组成。当以方波周期的百分比表示时，这个“接通时间”被称为占空比（duty cycle）。通过改变方波的占空比可以调整通向珀尔帖元件的电力。下面将进一步具体讨论珀尔帖元件调节电池温度的功能。

回到热管理系统的部件的讨论，图13中未示出热管理系统包括放置在盒中并紧邻电池——更具体地，放置在电池单元之间——以测量电池的温度的一个或多个温度传感器。来自一个或多个温度传感器的信号由温度读取器读取并用于调节温度调节设备。如图14所示，温度读取器204读取并解释由一个或多个温度传感器202提供的温度指示并产生温度信号，该温度信号被反馈至控制器208。温度传感器202可以是本领域已知的任何类型的温度测量，以测量可充电电源的温度，在该例子中为电池。例如，温度传感器可以是但不限于热敏电阻（例如，NTC热敏电阻或PTC热敏电阻）或热电偶（例如，K型热电偶）。图13还示出了热管理系统179包括用于控制容纳在盒内的该至少一个温度调节设备172的控制器。然而，控制器不需要容纳在盒内，并且可以容纳在装载处理设备的主体内。通信端口（未示出）可以存在于盒上以与盒外部的控制器通信性耦合。

图14示出了根据本发明第一具体实施方式的热管理系统200的简化框图。来自温度传感器202的输出被送至温度读取器204，温度读取器204解释该输出以提供温度信号。温度信号提供电池温度的指示。一个或多个温度传感器202可以放置在电池单元之间以提供对电池温度更准确的测量。温度读取器204将温度信号发送至控制器208，控制器208使用该温度信号驱动温度调节设备206，以将电池的温度调节至预设温度范围内。预设范围在电池的可行范围内，即20℃和40℃之间。超过40℃时，电池保持电荷的性能会下降。一个或多个标志可以设置为通知用户电池的温度不在其理想的可行范围内。例如，可以设置一个或多个标志，其中当来自一个或多个温度传感器202的温度读数达到65℃（指示过热）时和80℃（指示热失控）时，控制器208将通知操作员。在较冷的一侧，当温度读数记录中的温度读数达到-80℃的读数时，其表明电池的电解质冻结可能故障，控制器可以通知操作员。

响应于来自温度传感器202的信号，控制器208然后可以指示一个或多个温度调节设备206调节电池的温度。如上所述，温度调节设备206可以是一个或多个风扇、一个或多个加热元件和/或一个或多个热电转换器（例如珀尔帖元件），以将电池的温度维持在可行范围内。控制器208可以是本领域已知的任何处理设备。典型实施例包括但不限于微处理器。处理器可以通信性耦合至诸如存储器设备的计算机可读介质。存储器可以是本领域公知的任何存储设备，包括但不限于可用于存储由处理器访问的数据和指令的RAM、计算机可读介质、磁存储介质、光存储介质或其他电子存储介质。控制器的一个或多个处理器可以执行存储在ROM和/或RAM中的指令，以响应来自温度读取器204的温度信号调节电池的温度。控制器208可以形成为本发明的热管理系统200的一部分，并且因此被包含在盒内或盒外，例如在装载处理设备的主体中。例如，热管理系统可以包括能够通过网络进行无线通信的通信模块。该网络可以包括局域网（LAN）、广域网（WAN）或任何其他类型的网络。用于调节温度调节设备208的温度信号和指令可以通过网络无线发送至位于外部的控制器。控制器可以包含在车体中，或者替代地与车体分开。除了上述的该至少两个充电接收端子之外，可以在车体上具有第三接头，该第三接头通信性耦合至温度读取器204和温度调节设备206，其不仅用于传递和接收关于电池的健康状况的信号，而且用于传递关于电池的温度的信号以及接收来自控制器208的信号，以致动该至少一个温度调节设备206。控制器可以包括PID（比例、积分、微分）或PI（比例、积分）控制器，以通过控制该至少一个温度调节设备的运转将电池的温度调节至设定点温度内。

在本发明的第一具体实施方式中，控制器208被配置为响应于在可行温度范围之外的来自温度读取器204的温度信号而致动温度调节设备206。例如，在温度较高的情况下，控制器致动一个或多个冷却风扇的运转，直到电池的温度在可行范围内。如上所述，控制器可以控制风扇旋转的速度和方向，以控制包含在盒内的电池的冷却程度。散热器可以与风扇结合使用，以促进电池的热耗散。相反地，在电池的温度过低时，控制器208可以致动加热元件以升高电池的温度。可以指示控制器致动图15所示的多个温度调节设备，以调节电池的温度。该多个温度调节设备包括但不限于一个或多个风扇、加热元件和/或一个或多个热电转换器（珀尔帖元件）。控制器可以包括PID控制器（比例、积分和比例）以将电池的温度调节至预设的设定点温度。

在图15中，热管理系统201被示为包括第一和第二温度调节设备206、207。第一温度调节设备206可以是冷却风扇，并且第二温度调节设备207可以是加热元件。控制器208可以通过控制一个或多个风扇和/或加热元件的致动将电池的温度调节至可行范围内。

图16是图14和15所示的热管理系统的简化框图的改编，其中热管理系统300的该至少一个温度调节设备包括珀尔帖元件306。在图16所示的特定实施例中，珀尔帖元件306的吸热侧312或冷却侧与可充电电源314（例如电池）直接接触，使得由电池的一个或多个电池单元产生的热量被热传导至珀尔帖元件306的吸热侧。电池和珀尔帖元件的吸热侧之间的物理接触有助于保持电池冷却。在本发明的另一具体实施方式中，导电板（未示出）可以放置在珀尔帖元件306的吸热侧312和电池314之间。控制器308被配置为控制珀尔帖驱动器316驱动该至少一个珀尔帖元件306。珀尔帖驱动器316可以是用于驱动该至少一个珀尔帖元件的电压源、电流源，或者与电池或另一电源的供电的连接。吸热表面的冷却可以通过开启和关闭通向该至少一个珀尔帖元件306的电力来控制。如上所述，珀尔帖驱动器316可以包括脉冲波调制器（PWM）以产生脉冲功率来驱动该至少一个珀尔帖元件316，并且从而调节吸热表面的冷却。由PWM产生的方波的占空比（珀尔帖元件的“接通”时间）可以由控制器改变，以改变通向该至少一个珀尔帖元件的电力。占空比越长，吸热表面的冷却效果就越好，因为吸热表面将保持更长时间的冷却，从而冷却电池。同样地，方波的频率控制来自珀尔帖元件的“冷却爆发(cooling bursts)”的数量，从而控制电池的冷却。可以指示控制器308改变来自PWM的信号的占空比和/或占空比的频率，以调节电池的温度。控制器可以包括PID或PI控制器以改变来自PWM的信号的占空比和/或频率，使得电池的温度在预设的设定点温度内。

由于热量从该至少一个珀尔帖元件的吸热侧转移至散热侧，通过将其布置成与散热器热接触，热量可以可选地从散热侧310被带走。此外，该至少一个珀尔帖元件的散热侧310可以放置在由一个或多个风扇吹出的空气的路径中，从而有助于该至少一个珀尔帖元件的吸热侧更有效率地冷却电池。

图16中未示出的是，通过该至少一个珀尔帖元件的电流的极性可以逆转（电流的方向逆转），使得吸热侧变为散热侧，从而导致电池的升温。在履行中心的冷藏或冷冻区域尤其如此。与控制吸热侧（冷却侧）一样，控制器控制珀尔帖驱动器调节通向该至少一个珀尔帖元件的电流，以调节电池的加热。逆转通过该至少一个珀尔帖元件的电流的方向允许了单个元件根据来自温度读取器的温度信号实现电池的冷却和加热。使用继电器或其他合适的开关，可以实现该至少一个珀尔帖元件的极性切换。

然而，电池的加热和冷却可以由两个单独的珀尔帖元件提供；用于冷却电池的第一珀尔帖元件和用于加热电池的第二珀尔帖元件。具有第一和第二珀尔帖元件以加热和冷却电池的优点在于，可以通过处理珀尔帖元件的相对面来改善升温或冷却该至少一个珀尔帖元件的效率。在冷却的情况下，通过对散热侧进行处理（例如，散热器和/或风扇）以从散热侧带走热量，吸热侧可以被改善。类似地，通过使吸热侧绝缘，可以改善用于使电池升温的散热侧。

本发明还可以利用热电转换器的塞贝克效应（Seebeck effect）来确定电池的温度。由于热电转换器的散热侧和吸热侧之间的温差（即半导体两端的温差）而产生的电流可用于确定电池的温度。热电元件的一面可以外露于环境温度，并且热电转换器的相对面可以与电池热接触。热电转换器的相对面之间的温差在热电转换器的结点处产生电流，该电流由温度读取器读取以确定电池的温度。

虽然本发明的特定具体实施方式描述了将集成至容纳了可充电电源的盒中的热管理系统，但可充电电源的温度可以在盒的外部进行控制。在本发明的另一具体实施方式中，热管理系统可以集成至装载处理设备的车体中。例如，温度传感器可以包括红外摄像机，其被安装在车体内，并被配置为通过检测从可充电电源发射的红外能来确定可充电电源的温度。控制器可以使用来自红外摄像机的温度读数，以响应在预设温度范围之外的温度信号来致动上述的一个或多个温度调节设备。

本发明的热管理系统可以由可充电电源供电。替代地，当装载处理设备的可充电电源在充电站充电时，本发明的热管理系统可以在任何时间由充电站输送的电力供电。通向热管理系统的电力包括但不限于温度调节设备和/或温度传感器和/或控制器。充电站包括充电头，该充电头被配置为与装载处理设备上的充电点协作。当装载处理设备移动至充电站所在的网格单元中时，装载处理设备的顶部表面上的充电接触垫和充电头的充电接点之间产生接触。通过位于装载处理设备的顶部表面上的充电接触垫，电荷从充电接点施加至装载处理设备。在可充电电源的充电期间，电荷被施加至本发明的热管理系统，以向热管理系统的部件供电。通常，充电站在48伏时输送约160安培的电荷。装载处理设备在网格结构上运转期间，可再充电电源在电池充电时热失控的可能性高于在电池放电时热失控的可能性。可充电电源（特别是电池）的内阻随温度变化，并在低温下增加。与履行中心的任何其他区域相比，电池在履行中心的冷藏和/或冷冻区域中充电期间加热的可能性增加。在最坏的情况下，其会导致电池部件的热失控并可能发生分解。本发明的热管理系统在电池充电期间变得更加重要。可充电电源在充电站充电期间，本发明的热管理系统可用于监测电池的温度状态，并在可充电电源的温度在预设温度范围外时致动该一个或多个温度调节设备。为了保存可充电电源中的电荷，来自充电站的电荷可用于向热管理系统输送电力。电荷可以从输送至可充电电源的电荷中吸取。替代地，包括至少两个（正级和负级）电荷收集器接点的单独的电荷收集器可以并入至车体上，该电荷收集器接点与充电站处提供接点的相应电荷协作，以向热管理系统供电。

上述温度调节设备的不同组合可用于控制可充电电源的温度。例如，珀尔帖元件可以与一个或多个冷却风扇结合使用。该一个或多个温度传感器可以是热电偶、或热敏电阻、或本领域公知的或基于上述的半导体热电偶塞贝克效应的其他温度传感器。温度读取器可以集成至控制器中，其中来自温度传感器的电压信号由控制器解释以提供温度读数。

装载处理设备的稳定性

在网格结构上运转期间，装载处理设备可以加速至2 m/s²并达到4 m/s的最高速度。此外，装载处理设备可以在网格结构上的X-Y方向上改变方向，这有时可能是突然的。因此，装载处理设备必须在网格结构上保持稳定，因为在加速期间遇到的力和网格结构上的方向改变可能会导致其倾倒。为了增加装载处理设备的稳定性，装载处理设备的质心保持尽可能低。在本领域中存在多种实现低质心的方法。这些方法包括增加装载处理设备的主体的覆盖区，使其超出单个网格单元的大小以延伸至邻近的网格单元中，以将占装载处理设备的大部分重量的电池放至容器接收空间的侧面。然而，当装载处理设备的主体的覆盖区占据网格结构的单个网格单元的空间时（称为单个单元装载处理设备），这样的装载处理设备的问题是装载处理设备在网格结构上的相对不稳定性。当电池变大时，由于质心升高（即更高的重心），不稳定性的问题会加剧。在装载处理设备受重力场影响的情况下，装载处理设备的质心相当于重心。因此，质心和重心的位置是相同的。

参照图6至图10和图17-19，在本发明的特定具体实施方式中，本发明的盒143位于车体132中，使得装载处理设备的质心320（表示为图17中的点）位于盒占据的空间中。为了本发明的目的，相对于车体的中心点进行中心质量的测量。从三维角度，由笛卡尔坐标X、Y、Z表示的装载处理设备的中心点在图17和图18中示为（0，0，0）。质心的位置在图18中示为沿穿过装载处理设备主体的两个垂直平面的相交的小点320。如图17所示并且为了解释本发明的目的，Y方向沿着Y轴并且在垂直方向上延伸。X和Z方向在水平平面内以横向方向延伸。因此，Y方向的坐标确定质心是在第一空间上方还是在第一空间下方——第一空间是容器接收空间。X、Y和Z轴的标记如图17所示，但也可以不同，例如Z轴可以是Y轴，在这种情况下，Z方向的坐标确定质心在垂直方向上的位置。

在本发明的特定具体实施方式中，容纳可充电电源的盒143位于用于收纳容器的第一空间152的正上方。通过将盒置于用于收纳容器的第一空间152的正上方，装载处理设备的质心322位于收纳盒的第二空间142b中。虽然并不完美，但由于盒位于第一空间的正上方，因此改善了单个单元装载处理设备在网格结构上操作的稳定性。通过将电池置于第一空间的正上方并且在车体的相对侧壁之间基本居中，当装载处理设备承载有效载荷时，装载处理设备的质心的移位变得不那么剧烈。

下文的表1示出了装载处理设备的质心的坐标，该坐标由质心从装载处理设备的中心点的位移限定。在本发明的特定具体实施方式中，容纳电池的盒的质量在30 kg至35kg的范围内。表1中的位置1表示没有盒的装载处理设备的质心。在本发明的特定具体实施方式中，没有盒的装载处理设备的质心位于用于收纳容器的第一空间中。因此，装载处理设备在没有盒的情况下更加稳定。虽然当安装在车体中时，盒的质量会升高质心并因此影响装载处理设备的稳定性，但盒在车体的相对侧壁之间基本居中的特定位置已经减轻了这种影响。在本发明的特定具体实施方式中，参照图6至10所述，盒基本居中地位于车体的相对侧壁之间，并安装在第一空间正上方的托盘上。当盒安装在车体中时，如表1中位置2和3的Y坐标所指示，质心的位置向上移动至第二空间，即进入第一空间正上方的第二空间。如表1的位置4所指示，当装载处理设备承载有效载荷时，质心的位置会降低。在这种情况下，质心的位置向下移动至第一空间，使得装载处理设备在网格结构上更加稳定。因此，取决于装载处理设备是否承载具有有效载荷的容器，装载处理设备的质心在第二空间和第一空间之间改变。通过将质心置于电池接收空间（第二空间）内，装载处理设备的稳定性由电池在车体中的位置确定。将电池放置在由Y坐标确定的垂直方向上尽可能低的位置可以改善装载处理设备在网格结构上的稳定性。由于第一空间被配置为用于在装载处理设备在存储系统中运转期间收纳容器，因此在本发明的特定具体实施方式中，电池在垂直方向上紧邻第一空间上方，即在第一空间的正上方。通过将电池置于第一空间的正上方，质心的任何移动或调整被最小化。这减少了当电池被安装在车体中时对装载处理设备的不稳定性的影响。在本发明的特定具体实施方式中，将电池安装在第一空间的正上方会将质心改变至第二空间（即电池容纳空间）。

为了进一步改善装载处理设备在网格结构上的稳定性，装载处理设备包括下部分和上部分。盒安装在装载处理设备的上部分，并且包括第一组和第二组轮子的轮子组件安装在装载处理设备的下部分。装载处理设备230进一步包括在装载处理设备的下部分的底盘或构架，该底盘或构架包括重物234。在本发明的特定具体实施方式中，重物234是轮子安装板。如图19所示，第一组和第二组轮子134被安装至轮子安装板234。轮子安装板234被装配为使得底盘或构架的重量集中朝向装载处理设备的下部分。图19中未示出的是，车体包括安装至底盘的侧板。

在图19所示的本发明的特定具体实施方式中，轮子安装板234表示车体232的单独部分并且包括重金属板，例如通过增加用于装配轮子安装板的材料的厚度和/或使用的材料类型。图19所示的轮子安装板234包括用于分别安装第一组和第二组轮子134、135的第一对和第二对相对金属板。轮子安装板的重量大于容纳可充电电源的盒143的重量。通过将装载处理设备230的重量集中朝向装载处理设备的下部分（例如，在装载处理设备的底座或底部），装载处理设备的稳定性得到改善并且补偿了在单个单元装载处理设备中的第一空间上方的盒的重量。

替代地，装载处理设备的底盘或构架包括上部分和下部分；其中，盒143安装在底盘的上部分，并且轮子组件安装在底盘的下部分。底盘的下部分的质量大于底盘的上部分的质量。

虽然参照图6至10和图17-19所述的装载处理设备的稳定性，描述了容纳可充电电源的盒，但是当将可充电电源单独安装在第一空间的正上方使得质心在第二空间时，可以实现相同的效果，即第二空间不仅可以收纳盒，还可以单独作为可充电电源。如上所述，可充电电源可以是电池或超级电容器或两者。虽然说明书描述了盒，但电池本身也可以代表装载处理设备重量的很大一部分，并因此在装载处理设备的覆盖区占据单个网格单元的情况下，其能够影响装载处理设备的稳定性。因此，当第二空间收纳有电池时，质心也可适用于用于收纳盒的第二空间中。

表1：从装载处理设备的中心点（0，0，0）的位移所限定的装载处理设备的质心的坐标。

参照以下带编号的款项，可以描述本发明的其他方面：

第1项.一种用于抬升和移动堆叠在存储系统中的一个或多个容器10的装载处理设备30，该存储系统包括支撑以网格图案布置的数个轨道的网格框架结构14，以限定在一个或多个容器堆垛12上方的网格结构15，该网格图案包括数个网格单元17，该装载处理设备30包括：

A）可操作地设置为用于移动网格结构15上的装载处理设备30的驱动机构，

B）车体132，容纳：

i）位于轨道上方的容器接收空间152；

ii）包括抬升驱动组件140和抓取设备39的抬升设备，被配置为在使用中可释放地夹持容器10并将容器10从堆垛12抬升至容器接收空间152中，

iii）容纳可充电电源142的盒143，用于为驱动机构供电；

其中，装载处理设备30包括热管理系统200，该热管理系统200包括温度传感器202和至少一个温度调节设备206，该温度调节设备206被配置为响应于来自温度传感器202的信号将可充电电源142的温度维持在预设温度范围内。

第2项.根据第1项所述的装载处理设备30，其中，该至少一个温度调节设备206包括至少一个冷却风扇。

第3项.根据第2项所述的装载处理设备30，其中，该至少一个冷却风扇包括用于将冷空气供应至盒的内部空间的第一冷却风扇164，以及用于从盒的内部空间抽取暖空气的第二冷却风扇166。

第4项.根据第2或3项所述的装载处理设备30，其中，该热管理系统进一步包括热耦合至可充电电源142的散热器，所述散热器包括数个散热片，并且其中，该至少一个冷却风扇被配置为将冷空气吹过散热片。

第5项.根据任一前述款项所述的装载处理设备30，其中，盒143包括一个或多个通气孔。

第6项.根据任一前述款项所述的装载处理设备30，其中，该温度调节设备206包括接近可充电电源142并包含在盒143内的至少一个加热元件。

第7项.根据任一前述款项所述的装载处理设备30，其中，该至少一个温度调节设备206包括至少一个热电设备。

第8项.根据第7项所述的装载处理设备30，其中，该至少一个热电设备包括具有彼此相对的吸热表面和散热表面的至少一个珀尔帖元件306。

第9项.根据第8项所述的装载处理设备30，其中，该至少一个珀尔帖元件306被配置为用于通过切换极性选择性地冷却和/或加热可充电电源142。

第10项.根据第8项所述的装载处理设备30，其中，该至少一个珀尔帖元件306包括第一珀尔帖元件和第二珀尔帖元件，第一珀尔帖元件被布置成使得第一珀尔帖元件的吸热面接近可充电电源的第一部分，并且第二珀尔帖元件被布置成使得散热面接近可充电电源142的第二部分。

第11项.根据款项8至10中任一项所述的装载处理设备30，其中，该至少一个珀尔帖元件306的散热表面热耦合至散热器。

第12项.根据第11项所述的装载处理设备30，进一步包括被配置为用于在散热器处吹出空气的风扇。

第13项.根据款项8至12中任一项所述的装载处理设备30，其中，该至少一个珀尔帖元件306由珀尔帖驱动器316驱动。

第14项.根据第13项所述的装载处理设备30，其中，该珀尔帖驱动器316包括用于调节通向该至少一个珀尔帖元件306的电流的脉冲宽度调制器。

第15项.根据任一前述款项所述的装载处理设备30，其中，该热管理系统200进一步包括耦合至温度传感器202和该至少一个温度调节设备206的控制器208，所述控制器208被配置为调节温度传感器202的温度读数至预设温度范围内。

第16项.根据任一前述款项所述的装载处理设备30，其中，该可充电电源142包括至少一个电池和/或电容器，该至少一个电池和/或电容器中的每一个包括数个单元。

第17项.一种存储系统，包括：

在基本水平的平面中的第一组轨道22a和横向于第一组轨道22a运行的第二组轨道22b，以形成包括数个网格空间或网格单元17的网格图案15；

位于第一组轨道22a和第二组轨道22b下方的数个容器堆垛12，其中，每个容器堆垛12占据单个网格空间或网格单元，

如款项1至16中任一项所述的装载处理设备30，其被设置为沿第一组轨道22a和第二组轨道22b在数个网格空间或网格单元17上横穿，使得当位于占据网格空间或网格单元17的容器堆垛12上方时，抬升设备被配置为从所述容器堆垛12中抬升至少一个容器10。

Claims (21)

1.一种用于抬升和移动堆叠在存储系统中的一个或多个容器10的装载处理设备30，所述存储系统包括支撑以网格图案布置的数个轨道22的网格框架结构14，以限定在所述一个或多个容器堆垛12上方的网格结构15，所述网格图案包括数个网格单元17，并且所述一个或多个容器堆垛12中的每个仅位于单个网格单元17的覆盖区内，所述装载处理设备30包括：

A）可操作地设置为用于移动所述网格结构15上的所述装载处理设备30的驱动机构，

B）车体132，具有在使用中基本上仅占据所述存储系统中的单个网格单元17的覆盖区，所述车体132容纳：

i）为所述驱动机构供电的可充电电源142；

ii）第一空间152和第二空间142b，所述第一空间152被配置为用于收纳容器10，并且所述可充电电源142被容纳在所述第二空间142b中；

iii）包括抬升驱动组件140和抓取设备39的抬升设备，被配置为在使用中可释放地夹持容器10并将所述容器10从所述堆垛12抬升至所述第一空间152中，

其中，所述可充电电源142被布置在所述第一空间152上方，使得所述装载处理设备的质心在所述第二空间142b中。

2.根据权利要求1所述的装载处理设备30，其中，所述装载处理设备30的所述质心320从所述装载处理设备30的中心点偏离中心，在X方向上偏离-10 mm至-13 mm，在Y方向上偏离440 mm至490 mm的范围，在Z方向上偏离4.5 mm至6 mm的范围。

3.根据权利要求2所述的装载处理设备30，其中，所述第一空间152收纳容器10，使得所述装载处理设备30的所述质心320从所述装载处理设备的中心点偏离中心位移，在X方向上偏离-12 mm至13 mm，在Y方向上偏离470 mm至475 mm，在Z方向上偏离5.0 mm至5.6 mm。

4.根据权利要求3所述的装载处理设备30，其中，所述容器10包括重量为大约35 kg的有效载荷，使得所述装载处理设备的所述质心320从所述装载处理设备的中心点偏离中心位移，在X方向上偏离-10 mm至11 mm，在Y方向上偏离440 mm至450 mm，在Z方向上偏离4.5mm至5.0 mm。

5.根据任一在先权利要求所述的装载处理设备30，其中，所述可充电电源142使所述装载处理设备的所述重心320位移，在X方向上位移40 mm至45 mm，在Y方向上位移50 mm至60mm，并且在Z方向上位移5 mm至7 mm。

6.根据任一在先权利要求所述的装载处理设备30，其中，所述可充电电源基本上居中地安装在所述车体132的一对相对侧壁158之间。

7.根据权利要求6所述的装载处理设备30，其中，所述抬升设备包括分别承载第一对抬升绳索的第一对线轴146和分别承载第二对抬升绳索的第二对线轴148，所述第一对线轴和第二对线轴146、148由所述抬升驱动组件140驱动以相对于所述车体132升高或降低所述抓取设备39，并且其中，所述第一对线轴146与所述第二对线轴148间隔开以限定所述第二空间142b，使得所述可充电电源142部分地位于所述第一对线轴146和所述第二对线轴148之间。

8.根据权利要求7所述的装载处理设备30，其中，所述可充电电源142和所述抬升驱动组件140安装在同一水平平面中。

9.根据权利要求7或8所述的装载处理设备30，其中，所述可充电电源142和所述抬升驱动组件140安装在托盘154上。

10.根据任一在先权利要求所述的装载处理设备30，其中，所述第二空间142b可从所述车体132的外侧进入，使得所述可充电电源142可从所述车体的外侧移除。

11.根据权利要求10所述的装载处理设备30，其中，通过从所述可充电电源142的第一面拉出，所述可充电电源142可从所述车体132移除。

12.根据权利要求11所述的装载处理设备30，其中，所述抬升驱动组件140安装在邻近所述可充电电源的第二面，所述第二面与所述第一面相对。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的装载处理设备30，其中，所述可充电电源142安装在轨路上。

14.根据任一在先权利要求所述的装载处理设备30，其中，所述车体132包括所有侧面上的壁并且形成四边形的覆盖区，在使用中，所述覆盖区基本上仅占据所述存储系统中的单个网格单元。

15.根据任一在先权利要求所述的装载处理设备30，其中，所述驱动组件包括轮子组件134，所述轮子组件134包括用于在第一方向上移动所述装载处理设备30的第一组轮子34和用于在第二方向上移动所述装载处理设备30的第二组轮子36。

16.根据权利要求15所述的装载处理设备30，其中，所述车体132包括具有上部分和下部分的底盘，所述可充电电源142安装在所述上部分，并且所述轮子组件134安装在所述下部分，并且其中，所述底盘的所述下部分的质量大于所述底盘的所述上部分的质量。

17.根据权利要求15所述的装载处理设备30，其中，所述底盘包括轮子安装板234，并且所述轮子组件134安装在所述轮子安装板234上，并且其中，所述轮子安装板234的重量大于所述可充电电源142的重量。

18.根据权利要求17所述的装载处理设备30，其中，所述轮子安装板234包括第一对相对板和第二对相对板，使得所述第一组轮子34安装至所述第一对相对板，并且所述第二组轮子36安装至所述第二组相对板。

19.根据任一在先权利要求所述的装载处理设备30，其中，所述可充电电源142包括电连接在一起并容纳在外壳中以限定盒143的数个可充电动力电池。

20.根据权利要求19所述的装载处理设备30，其中，所述可充电动力电池包括电池单元。

21.一种存储系统，包括：

在基本水平的平面中的第一组轨道22a和横向于所述第一组轨道22a运行的第二组轨道22b，以形成包括数个网格空间或网格单元17的网格图案15；

位于所述第一组平行轨道22a和所述第二组平行轨道22b下方的数个容器堆垛12，其中，每个所述容器堆垛12占据单个网格空间或网格单元17，

如权利要求1至20中任一项所述的装载处理设备30，其被设置为沿所述第一组轨道22a和所述第二组轨道22b在所述数个网格空间或网格单元17上横穿，使得当位于占据网格空间或网格单元17的容器堆垛12上方时，所述抬升设备被配置为从所述容器堆垛12中抬升至少一个容器10。

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