一种提高AGV动态无线充电效率的方法

本发明涉及无线充电，特别是一种提高agv动态无线充电效率的方法。

背景技术：

1、近年来，在国内工业机器人需求量激增以及智慧物流等，和各项政策的保驾护航下，我国agv(可按规划路径运动作业的机器人)销售量持续增长，随着agv技术的发展，可以发现agv的自动化程度越来越高，几乎完全不需要人工的干预，路径规划和生产流程复杂多变，能够运用在几乎所有的搬运场合。agv的智能化工作方式虽然已经非常高了，但其充电方式还是比较传统，自动化程度还不是很高，其主要分为离线充电和在线充电两种方式。离线充电主要有两种方法，第一种方法是更换agv电池，其痛点是：更换电池时间长，拆卸麻烦，且要储备多台电池用于充电周转，提高了应用成本。第二种方法是在固定充电位使用插头插接进行充电，该种方式要储备多台agv数量用于充电等待的时间(没有充电的agv工作)。在线充电的方式一般是采用刷板刷块的方式进行接触式充电，其存在充电触头磨损，需要定期更换的问题，相对的应用成本较高，且由于充电电流很大，并可能在充电过程中产生火花，存在安全隐患。

2、动态无线充电的方式为agv充电是一种较为先进的充电技术，动态无线充电方式利用电磁感应原理，是一种非接触式的充电方式，并且可以在agv工作运动过程中充电，相对于传统的充电方式，自动化程度高，不耽误agv的工作时间，理论上agv使用动态无线充电的方式可以24小时连续工作。但是，相应厂区内agv采用动态无线充电方式充电，需要在agv经常运行的轨迹上铺设十几个、甚至几十个无线充电发射端和线圈，如果这些设备一直在通强电待机的状态的话，功率损耗很大，极大降低了动态无线充电的效率，由于，一般静态无线充电采用的射频配对通信的方式来检测充电设备提高效率的方式，其通信距离短、需要一定的反应时间，并不适合一直处于运行状态的agv动态无线充电的场景，因此，如何提高agv动态无线充电效率成为推广agv采用动态无线充电方式的重要课题。

技术实现思路

1、为了克服现有动态无线充电由于技术所限，存在如背景所述弊端，本发明提供了在agv上采用双接收线圈结构，采用激光slam导航技术建立场地精确地图为agv运动导航，来提高agv动态无线充电功率和效率，通过通信和调度系统，加上最优的发射端开启策略，从而减少了充电发射端的待机损耗，提高整体无线充电系统效率，并可以稳定输出到负载电池的能量，使得agv电池实现了使用安全和增加寿命的一种提高agv动态无线充电效率的方法。

2、本发明解决起技术问题所采用的技术方案是：

3、一种提高agv动态无线充电效率的方法，其特征在于，将agv小车上副边接收线圈布置为两组，两组接收线圈的间距为两组线圈的宽度；所述agv小车的行驶通过2d-slam技术的激光自然导航控制，具体的，激光slam导航的agv在使用区域内建立场地的完整地图，获得一个场地xy平面完整坐标，再通过agv动态无线充电中心调度系统，实时准确的了解agv在场地内的位置和运动方向，agv动态无线充电中心调度系统通过无线路由器与agv和原边进行通讯，agv动态副边和原边通过自身的wife-can收发通讯模块，完成数据转换，保证agv对准铺设动态无线充电跑道运行，满足原边发射线圈和副边接收线圈侧向偏移要求；acv小车的动态充电由中心调度系统控制，所述中心调度系统的控制流程如下，(1)原边发射模组收到中央调度系统的指令，agv运动到动态无线充电发射模组路径上充电，发射模组检测agv到发射模组第一块发射线圈的距离，当小于设定距离时，发射模组控制第一和第二个发射端接通强电；(2)发射模组检测每个发射端的电流，当发射模组中第n块发射端输入电流in＞10a时，第n+2个发射端接通强电，以此控制，当所有发射模组的发射端都接通后，程序停止运行；(3)发射模组检测每个发射端的电流，当agv的双接收线圈从其中一个发射线圈通过时，每个发射端当检测到一次in＞10a时，将记录一次m+1，当m＝2时，表示agv已经通过这个发射线圈，关闭这个发射端的强电开关；所述的原边及副边的传输及接受能量充电，采用双边控制策略，其中原边发射端通过控制可调三相pfc模块稳定整流端输出的电压，即buck电路前端电压，副边接收端的控制选择buck控制电路，控制目标为稳定输出到小车上电池负载的电流。

4、优选地，所述的agv动态无线充电系统安装在agv小车运动路径地面下的源边包含发射线圈、发射模组、控制模块和通信模块，发射模组具有多个发射端，发射端的数量由实际铺设需求数量决定，发射线圈的间距为一个发射线圈的宽度；安装在agv动态无线充电系统agv小车上的副边，由两组接收线圈、谐振电路、整流电路、buck电路及通信控制模块组成，发射和接收线圈采用双d型线圈结构。

5、优选地，所述的无通信控制模块和通信模块都具有wife-can收发通讯模块，完成数据转换。

6、优选地，所述的中心调度系统的控制流程中，原边的弱电一直处在工作状态，通过通讯模块从中心调度系统路由器接收agv充电指令，当agv接近时，才开启发射模组的第1和第2个发射端强电开关，当agv进入跑道后，通过发射模组采样信息判断agv位置，逐个开启下一个发射端强电开关，通过发射模组采样信息判断agv完全通过其中一个发射端的线圈范围后，及时关闭发射端强电开关，减小了发射端强电电路的待机损耗。

7、优选地，所述的原边及副边的传输及接受能量充电中，原边发射端能补偿由于发射接收互感变化导致的输出端能量的波动，副边接收端能满足负载电池的恒流充电要求，减少充电纹波，提高电池安全和使用寿命。

8、与现有技术相比本发明有益效果是：(1)本发明agv小车上通过采用双接收线圈结构，提高了agv动态无线充电功率和效率。(2)由于采用激光slam导航技术建立场地精确地图，提高了agv小车在无线充电跑道路径上的运动精度，并且获取无线充电跑道坐标和agv小车实时运动位置、对运动轨迹校准，进一步提高了agv动态无线充电效率。(3)通过通信和调度系统等，无线充电发射模组段能实时掌握agv运动状态，再加上最优的发射端开启策略，从而减少了发射端待机损耗，并提高整体无线充电系统效率。(4)通过采用发射端和接收端的双边控制策略，可以稳定输出到负载电池的能量，减少充电电流纹波，提高了负载电池的使用安全和寿命。

技术特征：

1.一种提高agv动态无线充电效率的方法，其特征在于，将agv小车上副边接收线圈布置为两组，两组接收线圈的间距为两组线圈的宽度；所述agv小车的行驶通过2d-slam技术的激光自然导航控制，具体的，激光slam导航的agv在使用区域内建立场地的完整地图，获得一个场地xy平面完整坐标，再通过agv动态无线充电中心调度系统，实时准确的了解agv在场地内的位置和运动方向，agv动态无线充电中心调度系统通过无线路由器与agv和原边进行通讯，agv动态副边和原边通过自身的wife-can收发通讯模块，完成数据转换，保证agv对准铺设动态无线充电跑道运行，满足原边发射线圈和副边接收线圈侧向偏移要求；acv小车的动态充电由中心调度系统控制，所述中心调度系统的控制流程如下，(1)原边发射模组收到中央调度系统的指令，agv运动到动态无线充电发射模组路径上充电，发射模组检测agv到发射模组第一块发射线圈的距离，当小于设定距离时，发射模组控制第一和第二个发射端接通强电；(2)发射模组检测每个发射端的电流，当发射模组中第n块发射端输入电流in>10a时，第n+2个发射端接通强电，以此控制，当所有发射模组的发射端都接通后，程序停止运行；(3)发射模组检测每个发射端的电流，当agv的双接收线圈从其中一个发射线圈通过时，每个发射端当检测到一次in>10a时，将记录一次m+1，当m＝2时，表示agv已经通过这个发射线圈，关闭这个发射端的强电开关；所述的原边及副边的传输及接受能量充电，采用双边控制策略，其中原边发射端通过控制可调三相pfc模块稳定整流端输出的电压，即buck电路前端电压，副边接收端的控制选择buck控制电路，控制目标为稳定输出到小车上电池负载的电流。

2.根据权利要求1所述的一种提高agv动态无线充电效率的方法，其特征在于，agv动态无线充电系统安装在agv小车运动路径地面下的源边包含发射线圈、发射模组、控制模块和通信模块，发射模组具有多个发射端，发射端的数量由实际铺设需求数量决定，发射线圈的间距为一个发射线圈的宽度；安装在agv动态无线充电系统agv小车上的副边，由两组接收线圈、谐振电路、整流电路、buck电路及通信控制模块组成，发射和接收线圈采用双d型线圈结构。

3.根据权利要求1所述的一种提高agv动态无线充电效率的方法，其特征在于，无通信控制模块和通信模块均具有wife-can收发通讯模块，完成数据转换。

4.根据权利要求1所述的一种提高agv动态无线充电效率的方法，其特征在于，中心调度系统的控制流程中，原边的弱电一直处在工作状态，通过通讯模块从中心调度系统路由器接收agv充电指令，当agv接近时，才开启发射模组的第1和第2个发射端强电开关，当agv进入跑道后，通过发射模组采样信息判断agv位置，逐个开启下一个发射端强电开关，通过发射模组采样信息判断agv完全通过其中一个发射端的线圈范围后，及时关闭发射端强电开关，减小了发射端强电电路的待机损耗。

5.根据权利要求1所述的一种提高agv动态无线充电效率的方法，其特征在于，原边及副边的传输及接受能量充电中，原边发射端能补偿由于发射接收互感变化导致的输出端能量的波动，副边接收端能满足负载电池的恒流充电要求，减少充电纹波，提高电池安全和使用寿命。

技术总结
一种提高AGV动态无线充电效率的方法，将AGV小车上副边接收线圈布置为两组，AGV小车的行驶通过激光自然导航控制，动态充电由中心调度系统控制、流程如下，(1)发射模组检测AGV到第一发射线圈距离，小于设定距离时，第一和第二个发射端接通强电；(2)发射模组检测每个发射端的电流、并控制所有发射端接通后停止运行；(3)AGV通过相应发射线圈，关闭该发射端的强电开关；原边及副边的传输及接受能量充电，采用双边控制策略。本发明提高了AGV小车运动精度及无线充电效率。减少了发射端待机损耗，并提高整体无线充电系统效率，可以稳定输出到负载电池的能量，减少充电电流纹波，提高了负载电池的使用安全和寿命。

技术研发人员：徐小野,卢山,孙国栋,林鸿,唐丽静,刘瑞
受保护的技术使用者：深圳职业技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15