CN206293946U - 一种基于锂离子电容器的无等待智能充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于锂离子电容器的无等待智能充电系统。该充电系统包括若干个AGV小车，AGV小车包括至少一个AGV小车和至少一个备用AGV小车，AGV小车包括内置电容管理系统的锂离子电容电源，地标读卡器，小车控制器，通讯电缆和无线模块。电容管理系统、地标读卡器通过通讯电缆将信号传输给小车控制器，小车控制器通过通讯电缆将信号传输给无线模块。工作AGV小车还包括接收电源装置，备用AGV小车还包括供电电源装置；该系统还包括与AGV小车中的无线模块实现无线通讯的上位机，用于地标读卡器读取位置信号的地标。本实用新型可以实现快速充电，满足AGV小车无等待不间断工作，且电源系统无需更换电池，实现无人化管理。

Description

一种基于锂离子电容器的无等待智能充电系统

技术领域

本实用新型涉及一种充电系统，特别涉及一种无等待智能充电系统。

背景技术

随着工业4.0的到来，全球开始大力发展，制造商、系统整合厂商业者不断挖掘新的商机，其中物流仓储机器人极具发展潜力，成为未来市场的一大风向标。物流仓储机器人通常采用蓄电池供电。特别地，如AGV智能小车，通常采用铅酸和锂离子电池作为供电电源。然而，无论是铅酸电池还是锂离子电池，都不能连续提供AGV小车电能。为了满足使用工况，采用铅酸电池的AGV小车通常配备两块电池。当一块电池用完之后，通过人工替换，AGV小车利用另一块电池获得电量，完成仓储任务。尽管这种方法能够实现AGV小车不间断工作，但是人工更换电池有悖于AGV小车的无人化管理，尤其在环境恶劣的仓储领域，更是难以实现人工更换电池；此外，安装可替换的铅酸电池使AGV小车内部电路系统设计结构复杂，设计成本增加，因此充电成为AGV小车运作最为棘手的问题。采用锂离子电池的AGV小车，由于锂离子电池充电时间长，因此AGV小车通常在晚间进行充电，白天完成生产任务。这种作业模式大大降低了AGV小车的工作效率，不能满足密集型仓储领域的需求；此外，还有在各个工位站点设置充电桩，可以在小车电量不足时及时进行电量补给，但是这种充电系统设计成本高，难以实现工业化。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种基于锂离子电容器的无等待智能充电系统及其充电方法，基于锂离子电容器的高功率密度，锂离子电容电源可以快速充电，实现AGV小车无等待不间断工作；且本方案无需更换电池，能够真正实现无人化管理，满足密集型仓储领域的需求。

锂离子电容器采用锂离子电池和超级电容器混合结构，正极采用超级电容器正极材料，负极采用锂离子电池负极材料。锂离子电容器功率密度高，接近于超级电容器，因此具备大电流充电接受能力；能量密度是超级电容器的两倍，循环寿命高达百万余次。此外，锂离子电容器自放电率低，常温25℃放置3个月，电压下降≤5％；具有宽使用温度范围(-30℃～70℃)的运行安全性、可靠性且免维护。

基于此，本实用新型公开一种基于锂离子电容器的无等待智能充电系统，该系统包括若干个AGV小车，所述AGV小车包括至少一个工作AGV小车和至少一个备用AGV小车，工作AGV小车与备用AGV小车的数量取决于实际工况需求。所述每个AGV小车包括内置有电容管理系统的锂离子电容电源，地标读卡器，小车控制器，通讯电缆和无线模块，所述电容管理系统、地标读卡器分别通过通讯电缆将信号传输给小车控制器，所述小车控制器通过通讯电缆将信号传输给无线模块；所述工作AGV小车还设置有与本小车内的锂离子电容电源连接的接收电源装置，所述备用AGV小车还设置有与本小车内的锂离子电容电源连接的供电电源装置；该无等待智能充电系统还包括与AGV小车中无线模块实现无线通讯的上位机，用于地标读卡器读取位置信号的地标。

进一步地，所述锂离子电容电源是由多个锂离子电容单体通过串并联构成。

进一步地，所述备用AGV小车中锂离子电容电源单体数量大于工作AGV小车中锂离子电容电源单体数量。

进一步地，所述接收电源装置安装于工作AGV小车尾部或者侧身。

进一步地，所述接收电源装置为充电刷板。

进一步地，所述供电电源装置安装于备用AGV小车的头部或者侧身，且与接收电源装置的安装位置相对应，即接收电源装置安装于工作AGV小车尾部时，供电电源装置安装于备用AGV小车的头部；接收电源装置安装于工作AGV小车的左侧(或右侧)时，供电电源装置安装于备用AGV小车的右侧(或左侧)，使工作AGV小车的接收电源装置与备用AGV小车的供电电源装置方便对接，保证充电成功。

进一步地，所述接收电源装置为供电刷块。

进一步地，所述地标有多个，分布于AGV小车运行路径中。

进一步地，所述地标为磁钉地标，二维码地标，磁钢地标或者S-N极性地标中的任意一种。

本实用新型的有益效果在于：基于锂离子电容器的高功率密度，锂离子电容器可以进行大电流快速充放电。因此，备用AGV小车中的锂离子电容电源可以快速对工作AGV小车中的锂离子电容电源进行充电，实现AGV小车无等待不间断工作，且大电流充放电过程不会降低锂离子电容器的性能。本实用新型考虑AGV小车工作需求，通过合理设置，消除了AGV小车电源更换的麻烦，从而真正意义上实现AGV小车无人化管理。

附图说明

图1为基于锂离子电容器的无等待智能充电系统的示意图；

图2为无等待智能充电系统的工作示意图；

图中附图标记，1-锂离子电容电源，1.1-电容管理系统；2-地标读卡器；3-小车控制器；4-无线模块；5-上位机；6-地标；7-通讯电缆；8-接收电源装置；9-供电电源装置；A-工作AGV小车；B-备用AGV小车。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地阐述本实用新型的内容。本实用新型的实施并不限于下面的实施例，对本实用新型所做的任何形式上的变通或改变都应在本实用新型的保护范围内。

实施例1

一种基于锂离子电容器的无等待智能充电系统，该系统包括4个AGV小车，其中3个为用于运载货物的工作AGV小车A，1个为用于为电量不足的工作AGV小车A供电的备用AGV小车B。如图1所示，AGV小车A、B中均包括控制AGV小车执行命令的小车控制器3；内置电容管理系统1.1的锂离子电容电源1，电容管理系统1.1可以检测锂离子电容电源的剩余电量，锂离子电容电源1是由多个锂离子电容单体通过串并联构成，且备用AGV小车B中锂离子电容单体数量比工作AGV小车A中锂离子电容单体数量多，使得备用AGV小车B中的锂离子电容电源足以为多辆工作AGV小车A中的锂离子电容电源供电；实现电容管理系统1.1与小车控制器3通讯的通讯线束7；实现无线传输的无线模块4；地标读卡器2。工作AGV小车A设置有与本小车内的锂离子电容电源1连接的接收电源装置8，本实施例中该接收装置为充电刷板，备用AGV小车B设置有与本小车内锂离子电容电源1连接的供电电源装置9，本实施例中该供电电源装置9为供电刷块，其中充电刷板8安装于工作AGV小车车尾，充电刷块9安装于备用AGV小车车头，与充电刷板安装位置对应，利用光电传感器实现光电感应，判断充电刷板与充电刷块对接是否成功。对接成功后，利用充电刷块给充电刷板供电，使工作AGV小车A中的锂离子电容电源1得电，直至充电完成。该无等待智能充电系统还包括与AGV小车A、B中无线模块4实现无线通讯的上位机5，用于地标读卡器读取的地标6，该地标可以为磁钉地标，二维码地标，磁钢地标或者S-N极性地标中的任意一种，本实施例中采用磁钉地标。且地标有多处，分别设置于AGV小车运行路径中。

本实用新型所公开的无等待智能充电系统，通过下述方法实现智能充电：

(1)在运行路径中，工作AGV小车A有3个，包括工作AGV1，工作AGV2，工作AGV3，根据工作需求，工作AGV小车A可以全部在运行路径中，也可以部分停留在停车场，备用AGV小车B停留在停车场备用。当工作AGV小车A行驶于运行路径中，首先经过充电点充电，充电完毕后至上料位装载货物，随后将货物运送至工位处并卸载，最后又从工作AGV小车运行通道中驶出，回到停车场。工作AGV小车A运行到路径中的每一个地标6处时，工作AGV小车A中的地标读卡器2读取小车运行路径中地标6，并将此信号传输给工作AGV小车A的小车控制器3，小车控制器3将此信号通过通讯电缆7传输给无线模块4，并通过无线模块4无线传输给运行系统中的上位机5，上位机5实时监测工作AGV小车A的具体位置；

(2)电容管理系统1.1监测锂离子电容电源1剩余电量，通过工作AGV小车A中的通讯线束7将锂离子电容电源1中的剩余电量信号传输给小车控制器3，小车控制器3将此信号传输给无线模块4，再通过工作AGV小车A中的无线模块4将信号以无线通讯方式传输给上位机5，上位机5判断工作AGV小车A中锂离子电容电源1的剩余电量值；当检测到剩余电量不足以满足工作AGV小车A回到运行路径的充电点充电时，上位机5发出信号，备用AGV小车B的无线模块4接收此信号，并将信号通过通讯电缆传输给备用AGV小车B的小车控制器3，小车控制器3调用停车场处的备用AGV小车B发出；

(3)上位机5通过工作AGV小车A中的无线模块4传输的地标信号判断备用AGV小车B行驶路径中是否有路径相向的工作AGV小车A，若存在路径相向的工作AGV小车A，即备用AGV小车B运行路径与工作AGV小车A的运行路径相反，工作AGV小车A的存在会阻挡备用AGV小车B的行驶，则备用AGV小车处于等待状态，待工作AGV小车A驶出其共有路径后，备用AGV小车B出发；若不存在路径相向的工作AGV小车A或者备用AGV小车B与工作AGV小车A的行驶路径相同，上位机5调度备用AGV小车B，备用AGV小车B从备用AGV小车运行通道行驶到步骤2中的工作AGV小车A当前位置；

(4)备用AGV小车B的供电电源装置与工作AGV小车A的充电电源装置对接，通过激光感应判断备用AGV小车B的供电电源装置与工作AGV小车A的充电电源装置对接是否成功；当对接成功后，备用AGV小车B的锂离子电容电源1给工作AGV小车A的锂离子电容电源1进行快速充电。

(5)充电过程中，工作AGV小车A中电量数据信号通过无线电缆7传输给小车控制器3，小车控制器3将电量数据信号通过工作AGV小车A中的无线模块4反馈给上位机5，上位机5判断工作AGV小车A电量；当工作AGV小车A电量已满，上位机5发送信号，并通过备用AGV小车B中的无线模块4调用备用AGV小车B原路返回，而工作AGV小车A继续执行生产任务。

Claims (9)

1.一种基于锂离子电容器的AGV小车无等待智能充电系统，其特征在于：该系统包括若干个AGV小车，所述AGV小车包括至少一个工作AGV小车和至少一个备用AGV小车，每个AGV小车均包括内置有电容管理系统的锂离子电容电源，地标读卡器，小车控制器，通讯电缆和无线模块，所述电容管理系统、地标读卡器分别通过通讯电缆将信号传输给小车控制器，所述小车控制器通过通讯电缆将信号传输给无线模块；所述工作AGV小车还设置有与锂离子电容电源连接的接收电源装置，所述备用AGV小车还设置有与锂离子电容电源连接的供电电源装置；该无等待智能充电系统还包括与AGV小车中的无线模块实现无线通讯的上位机，用于地标读卡器读取位置信号的地标。

2.根据权利要求1所述的无等待智能充电系统，其特征在于：所述锂离子电容电源由多个锂离子电容单体通过串并联构成。

3.根据权利要求2所述的无等待智能充电系统，其特征在于：所述备用AGV小车中锂离子电容电源的单体数量大于工作AGV小车中锂离子电容电源的单体数量。

4.根据权利要求1所述的无等待智能充电系统，其特征在于：所述接收电源装置安装于工作AGV小车尾部或者侧身。

5.根据权利要求4所述的无等待智能充电系统，其特征在于：所述接收电源装置为充电刷板。

6.根据权利要求1或4所述的无等待智能充电系统，其特征在于：所述供电电源装置安装于备用AGV小车的头部或者侧身，且与接收电源装置的安装位置相对应。

7.根据权利要求6所述的无等待智能充电系统，其特征在于：所述供电电源装置为供电刷块。

8.根据权利要求1所述的无等待智能充电系统，其特征在于：所述地标有多个，分布于AGV小车运行路径中。

9.根据权利要求1或8所述的无等待智能充电系统，其特征在于：所述地标为磁钉地标，二维码地标，磁钢地标或者S-N极性地标中的任意一种。