专利名称：自动导引运输车蓄电池的快速充电方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明属于电气技术领域，具体涉及一种自动导引运输车系统(AGVS)中使用的镉镍碱性蓄电池的快速充电方法及其快速智能充电设备。
作为洁净能源的电能在现代生产、生活中的得到了极其广泛的应用，可以说对电的需求无处不在。由于电的特性及电蓄存技术的限制，电的常规应用，特别是大功率情况下的应用还只能在线完成，这就大大地限制了电的应用领域。为此，科技工作者经过大量的科学实验与研究，开发了许多电的非在线应用新领域，如电动汽车，集约化仓储系统中使用的自动导引车系统等。这些应用场合都不仅要求蓄电池能够尽可能长时间的供应电能，而且在补充电能时应快捷、高效。欲解决这些问题，除了研制、开发新的更为高效的蓄电池外，更重要的是解决充电速度的问题。现行的充电方法及其充电设备基本上都是基于铅酸蓄电池的特性而设计的，只能按常规的均充方式工作，不能采用倍率充电的方式工作，充电效率很低，充电速度慢，一般要充电8小时左右。本发明人针对现有技术的不足，经过多年潜心研究，开发出了一种针对镉镍蓄电池的高倍率快速充电方法及其快速智能充电设备，并成功地应用于自动导引车系统，与高倍率或超高倍率镉镍碱性蓄电池配套，取得了良好的应用效果。
本发明的第一个目的在于提供一种能够对以镉镍碱性蓄电池作为工作电源的自动导引运输车系统(AGVS)实施快速充电的方法。
本发明的另一个目的在于提供一种为实现上述方法而设计的快速智能充电设备。
本发明的第一个目的是这样实现的可编程控制器对蓄电池充放电前后的状态进行实时监测，利用大电流衡压充电和变电压衡流充电的快速智能充电方法，对其实施快速充电，1．5-12分钟即可充足到电池组额定容量。
本发明的另一发明目的这样实现的快速充电设备主要包括可控编程控制器、整流变换器、电流电压变送器、调解移相触发器、信号接口板、模拟量输入输出模块、中文文本显示器、辅助电源几部分组成。交流电通过接线端子一路进入整流变换器进行AC／DC变换整流，输出24V直流作为整机工作控制电源。另一路进入辅助电源单元进行AC／DC变换整流后输出充电电流。可编程控制器作为中枢神经系统，执行智能快速充电程序，显示器作为人机对话操作界面，编程控制器根据预置参数自动控制整机的可靠运行。可编程控制器发出的控制信号，分别送至接口板电路、调节移相触发器、控制整流变换器。控制整流变换器通过电流、电压变换器向待充电设备充电。被检测待充电设备的状态参数反馈至模拟量输入输出模块进行处理，再送至调节移相触发器、可编程控制器，状态在显示器上显示出来。编程控制器根据状态确定下一步工作程序，通过接口板发出指令信号，控制整机的工作。
由于本发明采用了可编程控制器对电池充放电前后的状态进行实时监测，选择高效快速的充电方式对电池进行充电，即大电流衡压充电和变电压衡流充电的快速智能充电方法，尽量保证每次充电都充足到电池组额定容量，从而提高了充电效率和保证了电池的使用效率。
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不限于附图所示。
图1本发明之快速智能充电设备电气系统工作框图；图2为图1之电原理图；图3为发明工作流程图；图1示出了本发明的快速智能充电设备电气系统工作框图。主要包括可控编程控制器、整流变换器、电流电压变送器、调解移相触发器、信号接口板、模拟量输入输出模块、中文文本显示器、辅助电源几部分组成。
图2示出了本发明之快速智能充电设备的一个的电路结构。交流电通过接线端子一路进入整流变换器进行AC／DC变换整流，输出24V直流作为PLC部分的主机CPU224、模拟量输入输出模块EM235、TD200显示器以及电流、电压变送器的工作电源。另一路进入辅助电源单元进行AC／DC变换整流后输出充电电流。PLC-S7-200控制器作为中枢神经系统，执行智能快速充电程序，TD200显示器作为人机对话操作界面，S7-200控制器根据预置参数自动控制整机的可靠运行。S7-200控制器发出的控制信号，分别送至接口板电路、调节移相触发器(CF6B-1A)、整流变换器。整流变换器通过电流、电压变换器向待充电设备充电。被检测待充电设备的状态参数反馈至模拟量输入输出模块进行处理，再送至调节移相触发器、可编程控制器，状态在显示器上显示出来。编程控制器根据状态确定下一步工作程序，通过接口板发出指令信号，控制整机的工作。
以上各单元的工作元件，不限于上述的型号和规格，可用具有相似或相同功能的元件替代，同样可以实现本发明。
图3示出了本发明在自动导引车系统中的工作流程图。以下说明本发明的工作过程。
正常工作时，合上充电设备上的开关AN1，则AC／DC整流变换器得电输出直流24V控制电源，随后供电给可编程控制器部分的微处理器、电流变送器、电压变送器、调解移相触发器、可控编程控制器、模拟量输入输出模块、中文文本显示器工作。如果可编程控制器判定微初次上电则自动初始化各参数，然后进入正常工作状态。平时无待充电电池接入时，则通过中文文本显示“电池电压=OV”、“充电电流=OA”、和“待机”等字样。如果有待充电电池接入充电电路，则通过电压变送器、模拟量输入输出模块将检测到的电压值送入微处理器，通过文本显示器实测值。如电池电压高于设定的电池电压下限值，则延时10S进入快速充电状态(J1吸合、主接触器KM1吸合、通过模拟量输入输出模块输出给定值，至调节移相触发板触发可控硅、进入快速充电状态，以2C5电流对电池充电)，同时中文文本显示器显示“电池电压=××V”、“充电电流=××A”、和“快充时间=××分”等字样。当充电电压达到预设定值后则电流开始下降，电流下降到快充预设定值的40％时(此过程时间超过计划10分钟，则认为是异常充电并记录转入充电结束状态，则主机微机处理器判定充电结束(电池容量已满)，文本显示器显示“电池电压=××V”、“充电电流=××A”、和“充电结束”等字样，同时J1失电、KM1断开、通过信号接口板发出“充电结束”信号。
当自动导引车开走(即电池断开)时，则充电站自动重新回到待机状态。如果接入电池的等级不符，即电池电压低于预设的“电池电压下限值”，则文本显示“电池电压=××V”、“充电电流=OA”、和“电池电压超限”的字样，同时通过信号接口板向上位机传送“电池电压超限”故障信号。如果接入的电池后按下AN2按钮(超过5S)则进入均充状态(类同快充状态)，只是充电电流为0．2C5，时间为2小时，中文显示“电池电压=××V”、“充电电流=××A”、和“均充时间=××小时”的字样，时间达到预定的12小时后则进入充电结束状态。如主机微处理器检测出主整流器有故障，则中文文本显示器显示“电池电压=××V”、“充电电流=OA”、和“充电站故障”的字样，同时向微处理器发出“充电故障”的信号等待维修，并且故障原因将由记忆模块记忆，以供维修参考。
在正常工作状态下中文文本显示器上“F1”键可进入参数修改设定状态，按下“F2”键可返回正常显示状态。按“↓”可观察到充电次数和异常充电(快充时间达到10分钟)次数。
本发明的充电器经系统调试后进入正常工作状态。显示器显示正常工作状态及电压电流值。此时可自动完成对自动导引车蓄电池的快速充电(电流为2C5)，如要进入均充(电流为2C5)可打开前门按下信号接口板上的红色按钮5S即可进入均充状态(12小时小电流保养充电，应事先将电池剩余电量放尽)。作为在自动导引车上的应用，导引车的蓄电池组与充电设备接通时，自动检测其状态，选择最佳方案对其充电，并充足到其额定的电量，保证工作的高效率。蓄电池充足后，充电设备会自动识别，自动断开电源。充电设备进入待机工作状态。
本发明的快速智能充电设备可以通过其信号接口板与其他设备进行控制信号交换，通过上位计算机系统可以进行远程控制或异地控制。
本发明的快速智能充电设备主整流器采用了数字触发的三相全控整流电路，具有可靠性高、三相平衡性好等优点，比之交流稳压直流整流型电路，在主元件选取、工作稳定性、可靠性、安装方便性上均具有优势。
本发明的快速智能充电设备对于Cd-Ni碱性蓄电池这类适合倍率充电的蓄电池特别适用，也可以用于铅酸普通蓄电池这种适合均充的蓄电池。并适合在各种工作环境下高效可靠工作。
本发明的特点本发明系根据镉镍蓄电池的特性而开发，是一种浅充浅放、循环随机充电技术，对蓄电池进行大电流衡压充电和变压衡流充电联合智能控制充电。利用镉镍碱性蓄电池的使用寿命与电池深度循环放电之间的函数关系，在选用镉镍碱性蓄电池的时候，适当考虑提高电池组的容量，按30％深度放电后，采用大电流快速充电方式，一般采用倍率充电电流进行充电。当充到接近电池容量时，自动转为小电流衡压充电，充到蓄电池额定容量时，自动断开。
利用本发明开发的快速充电方法及其为实现该方法而研制的快速智能充电设备，充电时间最长不会超过12分钟，最短可在1．5分钟内充满，一般充电5分钟即可满足自动导引运输车的工作要求。本发明对非在线电动机械的开发和应用提供可靠的技术保障。
权利要求
1.一种自动导引运输车蓄电池的快速充电方法，其特征是可编程控制器对蓄电池充放电前后的状态进行实时监测，利用大电流衡压充电和变电压衡流充电的快速智能充电方法，对其实施快速充电，1．5-12分钟即可充足到电池组额定容量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是蓄电池为镉镍蓄电池，每次充电5分钟即可满足自动导引运输车的工作要求。
3.一种实现权利要求1所述方法的快速智能充电设备，主要包括可控编程控制器、整流变换器、电流、电压变送器、调解移相触发器、信号接口板、模拟量输入输出模块、中文文本显示器、辅助电源几部分组成，其特征是交流电通过接线端子一路进入整流变换器进行AC／DC变换整流，输出24V直流作为整机工作控制电源；另一路进入辅助电源单元进行AC／DC变换整流后输出充电电流；可编程控制器作为中枢神经系统，执行智能快速充电程序，显示器作为人机对话操作界面，可编程控制器根据预置参数自动控制整机的可靠运行；可编程控制器发出的控制信号，分别送至接口板电路、调节移相触发器、控制整流变换器。控制整流变换器通过电流、电压变换器向待充电设备充电；被检测待充电设备的状态参数反馈至模拟量输入输出模块进行处理，再送至调节移相触发器、可编程控制器，状态在显示器上显示出来，编程控制器根据状态确定下一步工作程序，通过接口板发出指令信号，控制整机的工作。
4.如权利要求3所述的快速智能充电设备，其特征是可编程控制器为PLC-S7-200；显示器为TD200；模拟量输入输出模块为EM235；调节移相触发板为CF6B-1A。
5.如权利要求3所述的快速智能充电设备，其特征是可以通过其信号接口板与其他设备进行控制信号交换，通过上位计算机系统可以进行远程控制或异地控制。
全文摘要
本发明公开了一种自动导引运输车蓄电池的快速充电方法及其快速智能充电设备。快速智能充电设备主要包括可控编程控制器、整流变换器、电流、电压变送器、调解移相触发器、信号接口板、模拟量输入输出模块、中文文本显示器、辅助电源几部分组成。可编程控制器对电池充放电前后的状态进行监测,采用大电流衡压充电和变电压衡流充电的快速智能充电方法,在1.5—12分钟内即可完成充电过程,从而提高了充电效率和保证了电池的使用效率。
文档编号H02J7/10GK1293478SQ0012056
公开日2001年5月2日 申请日期2000年11月6日 优先权日2000年11月6日
发明者冉文学, 汤高峰, 王勇, 片春媛, 丁兴, 岳向阳, 张艳, 张俊 申请人:云南昆船设计研究院