CN209119866U - 一种分布式移动供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种分布式移动供电系统，由充电桩、机器人移动车、电池包组、充电调度单元和用电设备构成，该电池包组可替换式载接于机器人移动车，机器人移动车受驱于充电调度单元在充电桩和用电设备间移动换位，机器人移动车面向用电设备自动换装电池包，且面向充电桩装接充电；该充电调度单元集成并信号接入机器人移动车的主控单元，且充电调度单元通过指令通讯网络与充电桩、用电设备互联。应用本实用新型的移动供电系统，提供了驱动机器人移动车移动换位于充电桩和用地设备之间并执行自动换装电池包和装接充电的灵活控制能力，且通过改良优化了电池包，简化了应用场景下的空间接线复杂度及机器人移动车的硬件配置，消除了供电的安全隐患。

Description

一种分布式移动供电系统

技术领域

本实用新型涉及一种供电系统，尤其涉及一种基于移动机器人的分布式移动供电系统。

背景技术

目前在工业生产应用中，对于自动化的独立用电设备其工作生命周期是依靠自身所携带的电源器件（电池包）或者外接电源决定的。

首先按照用电设备的形式划分，能够划分为固定式的用电设备和具有行进能力的用电设备。对于固定式的用电设备，分为固定和半固定式用电设备。

对于固定式用电设备，其可以进行外接电源也能够安装电池，但是在某些特殊工作区间不允许接线，例如：需要通过水区间，火区间，易燃易爆区间，不适合接线时或者接线价值不高时就需要自身携带电池；半固定式用电设备行动距离短，会选择拖线形式，但是如果用电设备数量多，会造成线路交错，穿插，增加了损毁的风险。

对于具有移动能力的用电设备，又分为半移动式和移动式用电设备。半移动式用电设备又分为，固定线路定点充电和不定点充电，基于这种情况的充电形式又有多种，分为外接电源或者换电池，或者更高级的无线充电；对于移动式的用电设备而言，其低速行驶，中速行驶，高速行驶，整个工作过程都在运动状态，就需要充电方具有能够跟随用电设备速度的能力进行桥接充电。

目前生产应用中，电池充电方式有快充和更换电池两种方式，对于快充需要具备高电流，容易发生不必要的安全事故，对于更换电池，可能需要机械臂来操控，机械臂操作空间范围较大，占面积。

如此一来针对以上种种不便，不论是外接电线不方便成本高，还是更换电源用机械臂比较机械繁杂，亦或是考虑快充时的安全问题，都需要一种分布式的移动供电小车来解决相关问题。

发明内容

鉴于以上现有技术的种种不便，本实用新型的目的旨在提出一种分布式移动供电系统，解决复杂生产系统场景下用电设备供能接线不便、易诱发事故及应用固定式机器人之机械臂进行电池包换装的繁杂占空问题。

本实用新型实现上述目的的技术解决方案是，一种分布式移动供电系统，其特征在于由充电桩、机器人移动车、电池包组、充电调度单元和用电设备构成，所述电池包组可替换式载接于机器人移动车，所述机器人移动车受驱于充电调度单元在充电桩和用电设备间移动换位，机器人移动车面向用电设备自动换装电池包，且面向充电桩装接充电；所述充电调度单元集成并信号接入机器人移动车的主控单元，且充电调度单元通过指令通讯网络与充电桩、用电设备互联。

进一步地，所述机器人移动车底部设有万向轮，所述万向轮受控于机器人移动车的主控单元带动整车行进、转向。

进一步地，所述机器人移动车顶部仅设有两个并排且分别自带顶升柱的载台，各个载台中的顶升柱独立受控于主控单元顶升或降落。

进一步地，所述机器人移动车相对充电桩和用电设备之间设有匹配相接的电气触点，且用电设备的电量、充电桩的饱和度检测数据作为调度参数通过电气触点交互传入充电调度单元。

进一步地，所述用电设备旁侧设有对应满电电池包的第一缓冲区，所述充电桩旁侧设有对应待充电电池包的第二缓存区。

进一步地，所述用电设备为固定装置，且用电设备的外壁设有倒钩，所述倒钩为顺次向外延伸、向上弯折延伸、向内弯折延伸形成；所述机器人移动车临近用电设备自动换装电池包。

进一步地，所述用电设备为随工况要求实时换位的移动装置，且用电设备的外壁设有倒钩，所述倒钩为顺次向外延伸、向上弯折延伸、向内弯折延伸形成；所述机器人移动车同步用电设备移动并自动换装电池包。

更进一步地，所述用电设备设有换装电池包期间连续供电的不间断电源。

进一步地，所述电池包组为两个电池包成组设置，且电池包一侧外壁设有挂钩，所述挂钩为顺次向外延伸、向下弯折延伸、向内弯折延伸形成，两个电池包呈挂钩相背状落位承载于机器人移动车。

进一步地，系统应用场景下分布设有一个以上的充电桩、不同工位中一个以上的用电设备和一台以上移动换位的机器人移动车，各个所述用电设备的电量自检信号与充电调度单元通讯交互，充电调度单元根据换装电池包的队列及预设先进先出的调度算法形成调度指令，并驱动临近的机器人移动车在充电桩和用电设备间移动换位、自动换装电池包、装接充电。

应用本实用新型的移动供电系统，具备突出的实质性特点和显著的进步性：通过预设或远程传送的调度算法提供了驱动机器人移动车移动换位于充电桩和用电设备之间并执行自动换装电池包和装接充电的灵活控制能力，且通过改良优化了电池包，简化了应用场景下的空间接线复杂度及机器人移动车的硬件配置，消除了供电的安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型分布式移动供电系统的基本架构示意图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握，从而对本实用新型的保护范围做出更为清晰的界定。

综合分析现有工业生产应用中供电系统的不足性分析，总结得到如下三个主要方面：一者接线不便，其需要经过各种不利于电流通过或者对于电线外表面损毁，易导致事故发生；二者快充安全问题，快充需要的即时电流较大，可能会引发安全事故；三者应用机械臂更换电池包其非但操作繁杂而且占用空间较大。为解决该些问题，本创作设计者出于应用场景下分布式供电的需求，创新提出了一种分布式移动供电系统。

就该分布式移动供电系统的概述特征而言，其主要涉及并由充电桩、机器人移动车、电池包组、充电调度单元和用电设备五个部分构成。分别来看，其中充电桩固定接电源，用于面向所装接的电池包充电；机器人移动车具有自主运动和装卸电池能力，能够自主在充电桩和用电设备之间移动，并能够将用电设备的电池包拆卸下来并重新安装满电量的电池包，将拆下来的电池包送给充电桩充电，并将充电桩已充好电的电池包卸下；电池包组用于蓄电储能、接受稳定的充放电能力及移动供电的基础；用电设备即指的是工业生产应用场景中各种用电工具、用电载具等，即应用场景下的供电服务对象；充电调度单元用于通讯互联充电桩、机器人移动车、用电设备并发布指令完成各项供电操作。

在功能介绍的基础上，上述各部分的连接关系可以理解为。如图1所示，电池包组3可替换式载接于机器人移动车2，该机器人移动车2受驱于充电调度单元（隐藏未标识）在充电桩1和用电设备5间移动换位，机器人移动车2面向用电设备2自动换装电池包，且面向充电桩1装接充电；而充电调度单元集成并信号接入机器人移动车2的主控单元23，且充电调度单元通过指令通讯网络与充电桩1、用电设备5互联。其中所谓指令通讯网络指的是通过有线的对接和无线方式形成数据流双向传输的通讯环境。

就各组成部分的细节特征来理解，上述机器人移动车2底部设有万向轮21，该万向轮21受控于机器人移动车2的主控单元23带动整车行进、转向。这里机器人移动车可以是当前常用的AGV或同类具有自动循迹、转向、移动及一定承载能力的小型车辆。本移动供电系统对此类机器人移动车拓展了应用。该机器人移动车2顶部仅设有两个并排且分别自带顶升柱22的载台，各个载台中的顶升柱22独立受控于主控单元23顶升或降落。该顶升柱的升降动作由主控单元驱动并直接作用于其上载接的电池包对其进行抬升或降落，同时结合机器人移动车的前进、后退，配合电池包与用电设备、充电桩之间所设的特殊的连接结构实现全自动化的装接、脱卸。

上述电池包组3为两个电池包成组设置，且电池包一侧外壁设有挂钩31，该挂钩31为顺次向外延伸、向下弯折延伸、向内弯折延伸形成，两个电池包呈挂钩相背状落位承载于机器人移动车2。

上述用电设备5为固定装置或随工况要求实时换位的移动装置，且用电设备的外壁设有倒钩51，该倒钩51为顺次向外延伸、向上弯折延伸、向内弯折延伸形成；而机器人移动车2临近用电设备5或同步用电设备5移动并自动换装电池包。

基于以上电池包与用电设备、充电桩连接结构的图示及描述，上述机器人移动车之升降台22在主控单元23的驱动下是按照如下过程完成电池包换装或装接的。在取下低电量电池包时机器人移动车先靠近用电设备到指定距离，而后驱动临近侧的顶升柱上升将电池包提升到指定高度，机器人移动车继续靠近用电设备一小段到指定距离，机器人移动车继续顶升电池包到指定高度，即可实现挂钩和倒钩的完全脱离，而后机器人移动车远离用电设备，取下电池包。反之，当需要面向用电设备装接电池包时，首先机器人移动车换向将满电量的电池包临近用电设备，而后机器人移动车先靠近用电设备到指定距离，而后将电池包抬升到指定高度，机器人移动车继续靠近用电设备到指定距离，继而驱动顶升柱下降电池包到指定高度，最后机器人移动车微微远离用电设备，并彻底放下电池包完成挂钩和倒钩的接合。机器人移动车自由脱开。需要说明的是，上述电池包与用电设备、充电桩的连接结构并非简单的机械挂接，在挂钩和倒钩完全接合的同时也完成了电气连接。

此外，该机器人移动车2相对充电桩1和用电设备5之间设有匹配相接的电气触点（未标识），且用电设备的电量、充电桩的饱和度检测数据作为调度参数通过电气触点交互传入充电调度单元。这样可以实现通过机器人移动车依次巡检各用电设备的电池包余量，在合理需要的情况下自主判断进行电池包换装。当然，该些调度参数同样能够无线的通讯网络环境实时交互传入充电调度系统，并自动优化调度队列。

上述用电设备5还必要地设有换装电池包期间连续供电的不间断电源52，根据该移动供电系统换装电池包的过程耗时，该UPS模块至少满足1-5分钟的不间断供电，这样能够满足在换装取下低电量电池包时，用电设备能自动切换不间断电源而保持连续作业，不至于影响工业生产连续性。

通常情况下，应用场景内可以分布设有一个以上的充电桩、不同工位中一个以上的用电设备和一台以上移动换位的机器人移动车，为更好地理解应用场景中的分布式移动供电，以下介绍一种更具体的场景实施例。其应用场景为一个空间立方体车间，其内两个角落分布设有各两个充电桩、不同工位中的地面和空中分别具有五个的用电设备，且车间地面分布设有四台移动换位的机器人移动车，各机器人移动车中集成的充电调度单元联网信息交互。各个所述用电设备的电量自检信号与充电调度单元通讯交互，充电调度单元根据换装电池包的队列及预设先进先出的调度算法形成调度指令，并驱动临近的机器人移动车在充电桩和用电设备间移动换位、自动换装电池包、装接充电。对于空中的用电设备，在进行电池包换装时，可以提前降落至地面等待更换电池包。由此可以大幅提高工业生产的连续性和安全性，应用场景中秩序井然。

作为进一步提高效率的完善，在空间允许的条件下，上述用电设备旁侧可以设有对应满电电池包的第一缓冲区，确保当用电设备请求换电源时，充电调度单元在机器人移动车中优先选取距离近，没有进入工作进程的机器人移动车进行服务，响应时间缩短到3分钟以内。而充电桩旁侧可以设有对应待充电电池包的第二缓存区，当接受到信号的时候进行相应反馈工作状态，采用先发送请求优先进入充电状态，其余排队等候，提高工作效率，充电桩的效率提升到95%以上。

综上实施例的详细描述二建，应用本实用新型的移动供电系统，具备突出的实质性特点和显著的进步性：通过预设或远程传送的调度算法提供了驱动机器人移动车移动换位于充电桩和用电设备之间并执行自动换装电池包和装接充电的灵活控制能力，且通过改良优化了电池包，简化了应用场景下的空间接线复杂度及机器人移动车的硬件配置，消除了供电的安全隐患。

Claims (10)

1.一种分布式移动供电系统，其特征在于由充电桩、机器人移动车、电池包组、充电调度单元和用电设备构成，所述电池包组可替换式载接于机器人移动车，所述机器人移动车受驱于充电调度单元在充电桩和用电设备间移动换位，机器人移动车面向用电设备自动换装电池包，且面向充电桩装接充电；所述充电调度单元集成并信号接入机器人移动车的主控单元，且充电调度单元通过指令通讯网络与充电桩、用电设备互联。

2.根据权利要求1所述分布式移动供电系统，其特征在于：所述机器人移动车底部设有万向轮，所述万向轮受控于机器人移动车的主控单元带动整车行进、转向。

3.根据权利要求1所述分布式移动供电系统，其特征在于：所述机器人移动车顶部仅设有两个并排且分别自带顶升柱的载台，各个载台中的顶升柱独立受控于主控单元顶升或降落。

4.根据权利要求1所述分布式移动供电系统，其特征在于：所述机器人移动车相对充电桩和用电设备之间设有匹配相接的电气触点，且用电设备的电量、充电桩的饱和度检测数据作为调度参数通过电气触点交互传入充电调度单元。

5.根据权利要求1所述分布式移动供电系统，其特征在于：所述用电设备旁侧设有对应满电电池包的第一缓冲区，所述充电桩旁侧设有对应待充电电池包的第二缓存区。

6.根据权利要求1所述分布式移动供电系统，其特征在于：所述用电设备为固定装置，且用电设备的外壁设有倒钩，所述倒钩为顺次向外延伸、向上弯折延伸、向内弯折延伸形成；所述机器人移动车临近用电设备自动换装电池包。

7.根据权利要求1所述分布式移动供电系统，其特征在于：所述用电设备为随工况要求实时换位的移动装置，且用电设备的外壁设有倒钩，所述倒钩为顺次向外延伸、向上弯折延伸、向内弯折延伸形成；所述机器人移动车同步用电设备移动并自动换装电池包。

8.根据权利要求6或7所述分布式移动供电系统，其特征在于：所述用电设备设有换装电池包期间连续供电的不间断电源。

9.根据权利要求1所述分布式移动供电系统，其特征在于：所述电池包组为两个电池包成组设置，且电池包一侧外壁设有挂钩，所述挂钩为顺次向外延伸、向下弯折延伸、向内弯折延伸形成，两个电池包呈挂钩相背状落位承载于机器人移动车。

10.根据权利要求1所述分布式移动供电系统，其特征在于：系统应用场景下分布设有一个以上的充电桩、不同工位中一个以上的用电设备和一台以上移动换位的机器人移动车，各个所述用电设备的电量自检信号与充电调度单元通讯交互，充电调度单元根据换装电池包的队列及预设先进先出的调度算法形成调度指令，并驱动临近的机器人移动车在充电桩和用电设备间移动换位、自动换装电池包、装接充电。