本實(shí)用新型涉及一種充電系統(tǒng)，特別涉及一種無等待智能充電系統(tǒng)。

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(jī)，其中物流倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人極具發(fā)展?jié)摿Γ蔀槲磥硎袌?chǎng)的一大風(fēng)向標(biāo)。物流倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)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(dāng)一塊電池用完之后，通過人工替換，AGV小車?yán)昧硪粔K電池獲得電量，完成倉(cāng)儲(chǔ)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(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域，更是難以實(shí)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(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)成本增加，因此充電成為AGV小車運(yùn)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(shí)間長(zhǎng)，因此AGV小車通常在晚間進(jìn)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(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域的需求；此外，還有在各個(gè)工位站點(diǎn)設(shè)置充電樁，可以在小車電量不足時(shí)及時(shí)進(jìn)行電量補(bǔ)給，但是這種充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本高，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(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(shí)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(shí)現(xiàn)無人化管理，滿足密集型倉(cāng)儲(chǔ)領(lǐng)域的需求。

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

基于此，本實(shí)用新型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(gè)AGV小車，所述AGV小車包括至少一個(gè)工作AGV小車和至少一個(gè)備用AGV小車，工作AGV小車與備用AGV小車的數(shù)量取決于實(shí)際工況需求。所述每個(gè)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(biāo)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(biāo)讀卡器分別通過通訊電纜將信號(hào)傳輸給小車控制器，所述小車控制器通過通訊電纜將信號(hào)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)的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)的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(shí)現(xiàn)無線通訊的上位機(jī)，用于地標(biāo)讀卡器讀取位置信號(hào)的地標(biāo)。

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

進(jìn)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(jìn)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(jìn)一步地，所述接收電源裝置為充電刷板。

進(jìn)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(duì)應(yīng)，即接收電源裝置安裝于工作AGV小車尾部時(shí)，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(shí)，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(duì)接，保證充電成功。

進(jìn)一步地，所述接收電源裝置為供電刷塊。

進(jìn)一步地，所述地標(biāo)有多個(gè)，分布于AGV小車運(yùn)行路徑中。

進(jìn)一步地，所述地標(biāo)為磁釘?shù)貥?biāo)，二維碼地標(biāo)，磁鋼地標(biāo)或者S-N極性地標(biāo)中的任意一種。

本實(shí)用新型的有益效果在于：基于鋰離子電容器的高功率密度，鋰離子電容器可以進(jìn)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(duì)工作AGV小車中的鋰離子電容電源進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)AGV小車無等待不間斷工作，且大電流充放電過程不會(huì)降低鋰離子電容器的性能。本實(shí)用新型考慮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(shí)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(biāo)記，1-鋰離子電容電源，1.1-電容管理系統(tǒng)；2-地標(biāo)讀卡器；3-小車控制器；4-無線模塊；5-上位機(jī)；6-地標(biāo)；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(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，更具體地闡述本實(shí)用新型的內(nèi)容。本實(shí)用新型的實(shí)施并不限于下面的實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型所做的任何形式上的變通或改變都應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。

實(shí)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)包括4個(gè)AGV小車，其中3個(gè)為用于運(yùn)載貨物的工作AGV小車A，1個(gè)為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，AGV小車A、B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(cè)鋰離子電容電源的剩余電量，鋰離子電容電源1是由多個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)無線傳輸?shù)臒o線模塊4；地標(biāo)讀卡器2。工作AGV小車A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(shí)施例中該接收裝置為充電刷板，備用AGV小車B設(shè)置有與本小車內(nèi)鋰離子電容電源1連接的供電電源裝置9，本實(shí)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(duì)應(yīng)，利用光電傳感器實(shí)現(xiàn)光電感應(yīng)，判斷充電刷板與充電刷塊對(duì)接是否成功。對(duì)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(shí)現(xiàn)無線通訊的上位機(jī)5，用于地標(biāo)讀卡器讀取的地標(biāo)6，該地標(biāo)可以為磁釘?shù)貥?biāo)，二維碼地標(biāo)，磁鋼地標(biāo)或者S-N極性地標(biāo)中的任意一種，本實(shí)施例中采用磁釘?shù)貥?biāo)。且地標(biāo)有多處，分別設(shè)置于AGV小車運(yùn)行路徑中。

本實(shí)用新型所公開的無等待智能充電系統(tǒng)，通過下述方法實(shí)現(xiàn)智能充電：

(1)在運(yùn)行路徑中，工作AGV小車A有3個(gè)，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(yùn)行路徑中，也可以部分停留在停車場(chǎng)，備用AGV小車B停留在停車場(chǎng)備用。當(dāng)工作AGV小車A行駛于運(yùn)行路徑中，首先經(jīng)過充電點(diǎn)充電，充電完畢后至上料位裝載貨物，隨后將貨物運(yùn)送至工位處并卸載，最后又從工作AGV小車運(yùn)行通道中駛出，回到停車場(chǎng)。工作AGV小車A運(yùn)行到路徑中的每一個(gè)地標(biāo)6處時(shí)，工作AGV小車A中的地標(biāo)讀卡器2讀取小車運(yùn)行路徑中地標(biāo)6，并將此信號(hào)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(hào)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(yùn)行系統(tǒng)中的上位機(jī)5，上位機(jī)5實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作AGV小車A的具體位置；

(2)電容管理系統(tǒng)1.1監(jiān)測(cè)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(hào)傳輸給小車控制器3，小車控制器3將此信號(hào)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(hào)以無線通訊方式傳輸給上位機(jī)5，上位機(jī)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(dāng)檢測(cè)到剩余電量不足以滿足工作AGV小車A回到運(yùn)行路徑的充電點(diǎn)充電時(shí)，上位機(jī)5發(fā)出信號(hào)，備用AGV小車B的無線模塊4接收此信號(hào)，并將信號(hào)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(chǎng)處的備用AGV小車B發(fā)出；

(3)上位機(jī)5通過工作AGV小車A中的無線模塊4傳輸?shù)牡貥?biāo)信號(hào)判斷備用AGV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(yùn)行路徑與工作AGV小車A的運(yùn)行路徑相反，工作AGV小車A的存在會(huì)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(jī)5調(diào)度備用AGV小車B，備用AGV小車B從備用AGV小車運(yùn)行通道行駛到步驟2中的工作AGV小車A當(dāng)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(duì)接，通過激光感應(yīng)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(duì)接是否成功；當(dāng)對(duì)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(jìn)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(hào)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(hào)通過工作AGV小車A中的無線模塊4反饋給上位機(jī)5，上位機(jī)5判斷工作AGV小車A電量；當(dāng)工作AGV小車A電量已滿，上位機(jī)5發(fā)送信號(hào)，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)。