一种物流电动车agv无线电能充电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种物流电动车AGV无线电能充电系统，尤其涉及一种物流电动车 AGV电磁共振式无线电能充电系统。
【背景技术】
[0002] AGV是以蓄电池为动力源的一种自动操纵行驶的工业车辆，自动导向按物料搬运 作业自动化、柔性化和准时化的要求，与自动导向系统、自动装卸系统、通讯系统、电能传输 系统等构成自动导向车系统（AGVS)。目前各种新型AGV被广泛地应用于各个领域，单元式 AGV主要用于短距离的物料运输并与自动化程度较高的加工设备组成柔性生产线，例如仓 贮货物的自动装卸和搬运；小型载货式AGV用于办公室信件的自动分发和电子行业的装配 平台；多个载货平台式AGV组成移动式输送线，构成整车柔性装配生产线；小型AGV应用更 为广泛，而且以长距离不复杂的路径规划为主。
[0003] 物流电动车AGV充电目前主要采用接触式充电技术，与接触式充电相比，无线充 电使用方便、安全，无火、无积尘和接触损耗，无相应的维护问题。物流电动车AGV无线充电 便于实现无人自动充电和移动式充电，另外还可以在保证储能设备可频繁充电的前提下， 可通过频繁充电来大幅减少物流电动车AGV配备的储能设备容量，减轻车体重量，提高能 量的有效利用率。超级电容器功率密度大，充放电时间短，大电流充放电特性好，寿命长，低 温特性优于蓄电池，适合于频繁充电，这些优异的性能使它在物流电动车AGV上有很好的 应用前景；而减少储能设备容量可以降低物流电动车AGV的初始购置成本，推进物流电动 车AGV的市场化。因此，采用无线充电技术的超级电容物流电动车AGV，可实现快速充电。
[0004] 物流电动车AGV无线电能传输充电超级电容储能运行过程中，假设物流电动车 AGV从A站点出发，行驶至下一站点，沿途每隔一定距离设置B、C、……Μ若干充电站点，在 经过每一站点时，如有需要就可以实现无线充电。超级电容储能容量可根据两个站点的距 离决定，每个站点安装一个充电电源通过无线发送，每个站点物流电动车AGV停站时间内 可以进行无线充电，这样超级电容的容量只要保证一个站距离的容量。
[0005] 目前常用的两种无线充电技术：电磁感应式以及电磁共振式。相对于感应式移动 充电系统，电磁共振式的传输距离更远，可实现空间全方位的电能传输。
[0006] 传统的物流电动车基本采用铅酸蓄电池储能，在充电点有线充电6-8小时，充电 的电能不能满足工作期间的电能需要，如果增加蓄电池的容量，体积、重量、成本都要增加； 如果不增加蓄电池的容量，物流电动车就要在工作期间进行充电，这就减少了物流电动车 的工作时间。
[0007] 物流电动车AGV采用超级电容储能，在运行过程中停车点采用无线快速充电，可 减小储能容量，同时物流电动车AGV可连续工作，不需要占用另外的充电时间。
【发明内容】
[0008] 本发明结合物流电动车AGV应用需求，采用低频高效定点运行超级电容储能电磁 共振式无线快速充电系统，来解决现有技术中的蓄电池储能，有线充电，充电时间需要几个 小时的问题，实现物流电动车AGV在运行过程中停车点无线自动快速充电的目的。
[0009] 本发明首先提供一种物流电动车AGV无线电能充电系统，其特征在于：包括电磁 共振式无线电能发射系统、电磁共振式无线电能接收系统；
[0010] 所述电磁共振式无线电能发射系统包括逆变电源主电路、控制电路和无线发射谐 振回路；所述逆变电源主电路包括单相全桥整流电路和单相全桥逆变电路，单相全桥整流 电路将电网单相交流电压变换成直流电压，单相全桥逆变电路将直流电压变换成高频交流 电压；所述控制电路包括发射端逆变电流检测电路、锁相环频率跟踪电路、移相PWM逆变控 制电路、逆变驱动电路和第一单片机，发射端逆变电流检测电路将发射端谐振高频电流变 换成方波信号，输给锁相环频率跟踪电路，锁相环频率跟踪电路根据逆变电路电流信号和 锁相环电路输出的驱动信号进行频率跟踪处理，使锁相环频率跟踪电路输出的驱动信号始 终跟踪电流检测信号，并保持同相位；移相PWM逆变控制电路将锁相环频率跟踪电路输出 的驱动信号变换成移相控制驱动信号输出，通过逆变驱动电路进行功率放大；所述无线发 射谐振回路包括发射线圈Q和谐振补偿电容C i，组成串联谐振电路；
[0011] 所述电磁共振式无线电能接收系统包括无线接收谐振回路、高频变压器、高频整 流滤波电路、控制电路和储能装置；所述无线接收谐振回路包括接收线圈L2和谐振补偿电 容c2，组成接收侧串联谐振电路；所述高频变压器将谐振回路输送的高频电压变换成储能 装置规定的电压范围；所述高频整流滤波电路由高频二极管组成桥式整流电路，由谐振电 容滤波将高频电压变换成直流电压输出，给储能装置充电；所述控制电路包括接收端充电 电压电流检测电路，第二单片机；所述第二单片机完成电压电流采样，并将充电电压电流检 测数据通过无线发送到发射端。
[0012] 所述第一单片机完成充电控制算法和无线充电数据接收任务，根据储能设备的充 电要求选择一种充电控制算法，接收由接收端通过无线通信发送来的充电数据。
[0013] 所述在单相整流电路输出端加小容量高频电容，使单相整流电路输出端电压基本 保持正弦半波。
[0014] 所述在单相全桥整流电路输入端加单调谐滤波器，用于吸收逆变谐振产生的高频 电流，使交流输入电流i~为正弦波，同时和交流输入电压u~同相位。
[0015] 所述单相全桥逆变电路由M0SFET开关管和其反并联二极管组成，将单相整流电 路输出的直流电压变换成高频交流方波电压。
[0016] 所述无线发射线圈竖立安装在路边或平铺在路面下。
[0017] 所述无线接收线圈安装至物流电动车侧面或者物流电动车底面。
[0018] 所述无线发射线圈和无线接收线圈采用平面绕制，包括绝缘板、导磁体、线圈、绝 缘板四层结构，线圈背面和四周用导磁体包围，导磁体背面和线圈一面用绝缘材料覆盖。
[0019] 所述系统包括η个停车充电点，充电点两点的距离和物流电动车AGV的运行功率 决定每个充电点需要充电的电能能量。
[0020] 所述逆变电源主电路是采用高功率因数电路参数设计，其原理是减小单相整流电 路输出端滤波电容C0,使单相整流电路输出端电压基本保持正弦半波，单相逆变电路输出 的高频电流是通过谐振回路产生的高频正谐波，在单相整流电路输出端产生的电流其包络 线是和电压相同的正弦半波，在单相整流电路输入端交流侧产生的交流电流具有单相逆变 电路输出的高频电流谐波，其包络线是和交流输入电压相同的正弦波，在单相整流电路输 入端交流侧加单调谐滤波器，用于吸收高频电流谐波，使交流输入电流i~为无谐波的正 弦波，同时和交流输入电压U~同相位。
[0021] 所述逆变主电路从电网输入单相交流电压~U，经Ln、Cn、Rn组成的单调谐滤波 器，Di 4组成的二极管单相桥式整流电路和滤波电容C。变换成直流电压，经M0SFET开关管 VV VT2、VT3、VT4和其反并联二极管VD p VD2、VD3、VD^成的单相逆变电路变换成高频交流 电压，从输出点al、bl点输出，接到由发射线圈LdP谐振补偿电容C 3且成谐振回路。
[0022] 所述无线接收谐振回路包括接收线圈L2和谐振补偿电容C 2，通过电磁親合，接收 来自发射线圈传输的电能，通过变压器变压在a2、b2连接点输出。
[0023] 所述高频整流滤波电路是将a2、b2点的交流电压通过由二极管Dri