本發(fā)明涉及一種充電系統(tǒng)，特別涉及一種無等待智能充電系統(tǒng)及其充電方法。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)4.0的到來，全球開始大力發(fā)展，制造商、系統(tǒng)整合廠商業(yè)者不斷挖掘新的商機，其中物流倉儲機器人極具發(fā)展?jié)摿?，成為未來市場的一大風向標。物流倉儲機器人通常采用蓄電池供電。特別地，如agv智能小車，通常采用鉛酸和鋰離子電池作為供電電源。然而，無論是鉛酸電池還是鋰離子電池，都不能連續(xù)提供agv小車電能。為了滿足使用工況，采用鉛酸電池的agv小車通常配備兩塊電池。當一塊電池用完之后，通過人工替換，agv小車利用另一塊電池獲得電量，完成倉儲任務(wù)。盡管這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)agv小車不間斷工作，但是人工更換電池有悖于agv小車的無人化管理，尤其在環(huán)境惡劣的倉儲領(lǐng)域，更是難以實現(xiàn)人工更換電池；此外，安裝可替換的鉛酸電池使agv小車內(nèi)部電路系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)復雜，設(shè)計成本增加，因此充電成為agv小車運作最為棘手的問題。采用鋰離子電池的agv小車，由于鋰離子電池充電時間長，因此agv小車通常在晚間進行充電，白天完成生產(chǎn)任務(wù)。這種作業(yè)模式大大降低了agv小車的工作效率，不能滿足密集型倉儲領(lǐng)域的需求；此外，還有在各個工位站點設(shè)置充電樁，可以在小車電量不足時及時進行電量補給，但是這種充電系統(tǒng)設(shè)計成本高，難以實現(xiàn)工業(yè)化。

發(fā)明

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于鋰離子電容器的無等待智能充電系統(tǒng)及其充電方法，基于鋰離子電容器的高功率密度，鋰離子電容電源可以快速充電，實現(xiàn)agv小車無等待不間斷工作；且本方案無需更換電池，能夠真正實現(xiàn)無人化管理，滿足密集型倉儲領(lǐng)域的需求。

鋰離子電容器采用鋰離子電池和超級電容器混合結(jié)構(gòu)，正極采用超級電容器正極材料，負極采用鋰離子電池負極材料。鋰離子電容器功率密度高，接近于超級電容器，因此具備大電流充電接受能力；能量密度是超級電容器的兩倍，循環(huán)壽命高達百萬余次。此外，鋰離子電容器自放電率低，常溫25℃放置3個月，電壓下降≤5％；具有寬使用溫度范圍(-30℃～70℃)的運行安全性、可靠性且免維護。

基于此，本發(fā)明公開一種基于鋰離子電容器的無等待智能充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括若干個agv小車，所述agv小車包括至少一個工作agv小車和至少一個備用agv小車，工作agv小車與備用agv小車的數(shù)量取決于實際工況需求。所述agv小車包括內(nèi)置有電容管理系統(tǒng)的鋰離子電容電源，地標讀卡器，小車控制器，通訊電纜和無線模塊，所述電容管理系統(tǒng)、地標讀卡器分別通過通訊電纜將信號傳輸給小車控制器，所述小車控制器通過通訊電纜將信號傳輸給無線模塊；所述工作agv小車還設(shè)置有與本小車內(nèi)鋰離子電容電源連接的接收電源裝置，所述備用agv小車還設(shè)置有與本小車內(nèi)鋰離子電容電源連接的供電電源裝置；該無等待智能充電系統(tǒng)還包括與agv小車中無線模塊實現(xiàn)無線通訊的上位機，用于地標讀卡器讀取位置信號的地標。

進一步地，所述鋰離子電容電源是由多個鋰離子電容單體通過串并聯(lián)構(gòu)成。

進一步地，所述備用agv小車中鋰離子電容電源單體數(shù)量大于工作agv小車中鋰離子電容電源單體數(shù)量。

進一步地，所述接收電源裝置安裝于工作agv小車尾部或者側(cè)身。

進一步地，所述接收電源裝置為充電刷板。

進一步地，所述供電電源裝置安裝于備用agv小車的頭部或者側(cè)身，且與接收電源裝置的安裝位置相對應，即接收電源裝置安裝于工作agv小車尾部時，供電電源裝置安裝于備用agv小車的頭部；接收電源裝置安裝于工作agv小車的左側(cè)(或右側(cè))時，供電電源裝置安裝于備用agv小車的右側(cè)(或左側(cè))，使工作agv小車的接收電源裝置與備用agv小車的供電電源裝置方便對接，保證充電成功。

進一步地，所述接收電源裝置為供電刷塊。

進一步地，所述地標有多個，分布于agv小車運行路徑中。

進一步地，所述地標為磁釘?shù)貥?，二維碼地標，磁鋼地標或者s-n極性地標中的任意一種。

本發(fā)明還公開一種采用上述無等待智能充電系統(tǒng)的充電方法，該方法包括如下步驟：

(1)工作agv小車中的地標讀卡器讀取小車運行路徑中地標，并將此信號傳輸給工作agv小車的小車控制器，小車控制器將此信號通過通訊電纜傳輸給無線模塊，并通過無線模塊傳輸給運行系統(tǒng)中的上位機，上位機實時監(jiān)測工作agv小車的具體位置；

(2)電容管理系統(tǒng)監(jiān)測鋰離子電容電源剩余電量，通過工作agv小車中的通訊電纜將鋰離子電容電源中的剩余電量信號傳輸給小車控制器，小車控制器將此信號傳輸給無線模塊，再通過工作agv小車中的無線模塊將信號以無線通訊方式傳輸給上位機，上位機判斷工作agv小車中鋰離子電容電源的剩余電量值；當檢測到剩余電量不足以滿足工作agv小車回到運行路徑的停車場充電時，上位機發(fā)出信號，備用agv小車的無線模塊接收此信號，并將信號通過通訊電纜傳輸給備用agv小車b的小車控制器，小車控制器控制備用agv小車準備發(fā)出；

(3)上位機通過工作agv小車中的無線模塊傳輸?shù)牡貥诵盘柵袛鄠溆胊gv小車行駛路徑中是否有路徑相向的工作agv小車，若存在路徑相向的工作agv小車，即備用agv小車運行路徑與工作agv小車的運行路徑相反，工作agv小車的存在會阻擋備用agv小車的行駛，則備用agv小車處于等待狀態(tài)，待工作agv小車駛出其共有路徑后，備用agv小車出發(fā)；若不存在路徑相向的工作agv小車或者備用agv小車與工作agv小車的行駛路徑相同，上位機調(diào)度備用agv小車，使其行駛到步驟2的工作agv小車當前位置；

(4)備用agv小車的供電電源裝置與工作agv小車的充電電源裝置對接，通過光電感應判斷備用agv小車的供電電源裝置與工作agv小車的充電電源裝置對接是否成功；當對接成功后，備用agv小車的鋰離子電容電源給工作agv小車的鋰離子電容電源進行快速充電；

(5)充電過程中，工作agv小車中電量數(shù)據(jù)信號通過通訊電纜傳輸給小車控制器，小車控制器將電量數(shù)據(jù)信號通過工作agv小車中的無線模塊反饋給上位機，上位機判斷工作agv小車電量；當工作agv小車電量已滿，上位機發(fā)送信號，并通過備用agv小車中的無線模塊將信號發(fā)送至備用agv小車的小車控制器，從而控制備用agv小車原路返回，而工作agv小車繼續(xù)執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)。

本發(fā)明的有益效果在于：基于鋰離子電容器的高功率密度，鋰離子電容器可以進行大電流快速充放電。因此，備用agv小車中的鋰離子電容電源可以快速對工作agv小車中的鋰離子電容電源進行充電，實現(xiàn)agv小車無等待不間斷工作，且大電流充放電過程不會降低鋰離子電容器的性能。本發(fā)明考慮agv小車工作需求，通過合理設(shè)置，消除了agv小車電源更換的麻煩，從而真正意義上實現(xiàn)agv小車無人化管理。

附圖說明

圖1為基于鋰離子電容器的無等待智能充電系統(tǒng)的示意圖；

圖2為無等待智能充電系統(tǒng)的工作示意圖；

圖中附圖標記，1-鋰離子電容電源，1.1-電容管理系統(tǒng)；2-地標讀卡器；3-小車控制器；4-無線模塊；5-上位機；6-地標；7-通訊電纜；8-接收電源裝置；9-供電電源裝置；a-工作agv小車；b-備用agv小車。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例，更具體地闡述本發(fā)明的內(nèi)容。本發(fā)明的實施并不限于下面的實施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通或改變都應在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

實施例1

一種基于鋰離子電容器的無等待智能充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)有4個agv小車，包括3個用于運載貨物的工作agv小車a，1個用于為電量不足的工作agv小車a供電的備用agv小車b。如圖1所示，每個agv小車中均包括控制agv小車執(zhí)行命令的小車控制器3；內(nèi)置電容管理系統(tǒng)1.1的鋰離子電容電源1，電容管理系統(tǒng)1.1可以檢測鋰離子電容電源的剩余電量，鋰離子電容電源1是由多個鋰離子電容單體通過串并聯(lián)構(gòu)成，且備用agv小車b中鋰離子電容單體數(shù)量比工作agv小車a中鋰離子電容單體數(shù)量多，使得備用agv小車b中的鋰離子電容電源足以為多輛工作agv小車a中的鋰離子電容電源供電；實現(xiàn)電容管理系統(tǒng)1.1與小車控制器3通訊的通訊線束7；實現(xiàn)無線傳輸?shù)臒o線模塊4；地標讀卡器2。工作agv小車a還設(shè)置有與本小車內(nèi)的鋰離子電容電源1連接的接收電源裝置8，本實施例中該接收裝置為充電刷板，備用agv小車b還設(shè)置有與本小車內(nèi)的鋰離子電容電源1連接的供電電源裝置9，本實施例中該供電電源裝置9為供電刷塊，其中充電刷板8安裝于工作agv小車車尾，充電刷塊9安裝于備用agv小車車頭，與充電刷板安裝位置對應，利用光電傳感器實現(xiàn)光電感應，判斷充電刷板與充電刷塊對接是否成功。對接成功后，利用充電刷塊給充電刷板供電，使工作agv小車a中的鋰離子電容電源1得電，直至充電完成。該無等待智能充電系統(tǒng)還包括與agv小車a、b中無線模塊4實現(xiàn)無線通訊的上位機5，用于地標讀卡器讀取的地標6，該地標可以為磁釘?shù)貥?，二維碼地標，磁鋼地標或者s-n極性地標中的任意一種，本實施例中采用磁釘?shù)貥恕Ｇ业貥擞卸嗵?，分別設(shè)置于agv小車運行路徑中。

采用上述無等待智能充電系統(tǒng)對應的充電方法，該方法包括如下步驟：

(1)在運行路徑中，工作agv小車a有3個，包括工作agv1，工作agv2，工作agv3，根據(jù)工作需求，工作agv小車a可以全部在運行路徑中，也可以部分停留在停車場，備用agv小車b停留在停車場備用。當工作agv小車a行駛于運行路徑中，首先經(jīng)過充電點充電，充電完畢后至上料位裝載貨物，隨后將貨物運送至工位處并卸載，最后又從工作agv小車運行通道中駛出，回到停車場。工作agv小車a運行到路徑中的每一個地標6處時，工作agv小車a中的地標讀卡器2讀取小車運行路徑中地標6，并將此信號傳輸給工作agv小車a的小車控制器3，小車控制器3將此信號通過通訊電纜7傳輸給無線模塊4，并通過無線模塊4無線傳輸給運行系統(tǒng)中的上位機5，上位機5實時監(jiān)測工作agv小車a的具體位置；

(2)電容管理系統(tǒng)1.1監(jiān)測鋰離子電容電源1剩余電量，通過工作agv小車a中的通訊線束7將鋰離子電容電源1中的剩余電量信號傳輸給小車控制器3，小車控制器3將此信號傳輸給無線模塊4，再通過工作agv小車a中的無線模塊4將信號以無線通訊方式傳輸給上位機5，上位機5判斷工作agv小車a中鋰離子電容電源1的剩余電量值；當檢測到剩余電量不足以滿足工作agv小車a回到運行路徑的充電點充電時，上位機5發(fā)出信號，備用agv小車b的無線模塊4接收此信號，并將信號通過通訊電纜傳輸給備用agv小車b的小車控制器3，小車控制器3調(diào)用停車場處的備用agv小車b發(fā)出；

(3)上位機5通過工作agv小車a中的無線模塊4傳輸?shù)牡貥诵盘柵袛鄠溆胊gv小車b行駛路徑中是否有路徑相向的工作agv小車a，若存在路徑相向的工作agv小車a，即備用agv小車b運行路徑與工作agv小車a的運行路徑相反，工作agv小車a的存在會阻擋備用agv小車b的行駛，則備用agv小車處于等待狀態(tài)，待工作agv小車a駛出其共有路徑后，備用agv小車b出發(fā)；若不存在路徑相向的工作agv小車a或者備用agv小車b與工作agv小車a的行駛路徑相同，上位機5調(diào)度備用agv小車b，備用agv小車b從備用agv小車運行通道行駛到步驟2中的工作agv小車a當前位置；

(4)備用agv小車b的供電電源裝置與工作agv小車a的充電電源裝置對接，通過激光感應判斷備用agv小車b的供電電源裝置與工作agv小車a的充電電源裝置對接是否成功；當對接成功后，備用agv小車b的鋰離子電容電源1給工作agv小車a的鋰離子電容電源1進行快速充電。

(5)充電過程中，工作agv小車a中電量數(shù)據(jù)信號通過無線電纜7傳輸給小車控制器3，小車控制器3將電量數(shù)據(jù)信號通過工作agv小車a中的無線模塊4反饋給上位機5，上位機5判斷工作agv小車a電量；當工作agv小車a電量已滿，上位機5發(fā)送信號，并通過備用agv小車b中的無線模塊4調(diào)用備用agv小車b原路返回，而工作agv小車a繼續(xù)執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)。