專利名稱：自動導引運輸車蓄電池的快速充電方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電氣技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自動導引運輸車系統(tǒng)(AGVS)中使用的鎘鎳堿性蓄電池的快速充電方法及其快速智能充電設(shè)備。
作為潔凈能源的電能在現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中的得到了極其廣泛的應用，可以說對電的需求無處不在。由于電的特性及電蓄存技術(shù)的限制，電的常規(guī)應用，特別是大功率情況下的應用還只能在線完成，這就大大地限制了電的應用領(lǐng)域。為此，科技工作者經(jīng)過大量的科學實驗與研究，開發(fā)了許多電的非在線應用新領(lǐng)域，如電動汽車，集約化倉儲系統(tǒng)中使用的自動導引車系統(tǒng)等。這些應用場合都不僅要求蓄電池能夠盡可能長時間的供應電能，而且在補充電能時應快捷、高效。欲解決這些問題，除了研制、開發(fā)新的更為高效的蓄電池外，更重要的是解決充電速度的問題?，F(xiàn)行的充電方法及其充電設(shè)備基本上都是基于鉛酸蓄電池的特性而設(shè)計的，只能按常規(guī)的均充方式工作，不能采用倍率充電的方式工作，充電效率很低，充電速度慢，一般要充電8小時左右。本發(fā)明人針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，經(jīng)過多年潛心研究，開發(fā)出了一種針對鎘鎳蓄電池的高倍率快速充電方法及其快速智能充電設(shè)備，并成功地應用于自動導引車系統(tǒng)，與高倍率或超高倍率鎘鎳堿性蓄電池配套，取得了良好的應用效果。
本發(fā)明的第一個目的在于提供一種能夠?qū)σ枣k鎳堿性蓄電池作為工作電源的自動導引運輸車系統(tǒng)(AGVS)實施快速充電的方法。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種為實現(xiàn)上述方法而設(shè)計的快速智能充電設(shè)備。
本發(fā)明的第一個目的是這樣實現(xiàn)的可編程控制器對蓄電池充放電前后的狀態(tài)進行實時監(jiān)測，利用大電流衡壓充電和變電壓衡流充電的快速智能充電方法，對其實施快速充電，1．5-12分鐘即可充足到電池組額定容量。
本發(fā)明的另一發(fā)明目的這樣實現(xiàn)的快速充電設(shè)備主要包括可控編程控制器、整流變換器、電流電壓變送器、調(diào)解移相觸發(fā)器、信號接口板、模擬量輸入輸出模塊、中文文本顯示器、輔助電源幾部分組成。交流電通過接線端子一路進入整流變換器進行AC／DC變換整流，輸出24V直流作為整機工作控制電源。另一路進入輔助電源單元進行AC／DC變換整流后輸出充電電流?？删幊炭刂破髯鳛橹袠猩窠?jīng)系統(tǒng)，執(zhí)行智能快速充電程序，顯示器作為人機對話操作界面，編程控制器根據(jù)預置參數(shù)自動控制整機的可靠運行?？删幊炭刂破靼l(fā)出的控制信號，分別送至接口板電路、調(diào)節(jié)移相觸發(fā)器、控制整流變換器?？刂普髯儞Q器通過電流、電壓變換器向待充電設(shè)備充電。被檢測待充電設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)反饋至模擬量輸入輸出模塊進行處理，再送至調(diào)節(jié)移相觸發(fā)器、可編程控制器，狀態(tài)在顯示器上顯示出來。編程控制器根據(jù)狀態(tài)確定下一步工作程序，通過接口板發(fā)出指令信號，控制整機的工作。
由于本發(fā)明采用了可編程控制器對電池充放電前后的狀態(tài)進行實時監(jiān)測，選擇高效快速的充電方式對電池進行充電，即大電流衡壓充電和變電壓衡流充電的快速智能充電方法，盡量保證每次充電都充足到電池組額定容量，從而提高了充電效率和保證了電池的使用效率。
下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明不限于附圖所示。


圖1本發(fā)明之快速智能充電設(shè)備電氣系統(tǒng)工作框圖；圖2為圖1之電原理圖；圖3為發(fā)明工作流程圖；圖1示出了本發(fā)明的快速智能充電設(shè)備電氣系統(tǒng)工作框圖。主要包括可控編程控制器、整流變換器、電流電壓變送器、調(diào)解移相觸發(fā)器、信號接口板、模擬量輸入輸出模塊、中文文本顯示器、輔助電源幾部分組成。
圖2示出了本發(fā)明之快速智能充電設(shè)備的一個的電路結(jié)構(gòu)。交流電通過接線端子一路進入整流變換器進行AC／DC變換整流，輸出24V直流作為PLC部分的主機CPU224、模擬量輸入輸出模塊EM235、TD200顯示器以及電流、電壓變送器的工作電源。另一路進入輔助電源單元進行AC／DC變換整流后輸出充電電流。PLC-S7-200控制器作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)，執(zhí)行智能快速充電程序，TD200顯示器作為人機對話操作界面，S7-200控制器根據(jù)預置參數(shù)自動控制整機的可靠運行。S7-200控制器發(fā)出的控制信號，分別送至接口板電路、調(diào)節(jié)移相觸發(fā)器(CF6B-1A)、整流變換器。整流變換器通過電流、電壓變換器向待充電設(shè)備充電。被檢測待充電設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)反饋至模擬量輸入輸出模塊進行處理，再送至調(diào)節(jié)移相觸發(fā)器、可編程控制器，狀態(tài)在顯示器上顯示出來。編程控制器根據(jù)狀態(tài)確定下一步工作程序，通過接口板發(fā)出指令信號，控制整機的工作。
以上各單元的工作元件，不限于上述的型號和規(guī)格，可用具有相似或相同功能的元件替代，同樣可以實現(xiàn)本發(fā)明。
圖3示出了本發(fā)明在自動導引車系統(tǒng)中的工作流程圖。以下說明本發(fā)明的工作過程。
正常工作時，合上充電設(shè)備上的開關(guān)AN1，則AC／DC整流變換器得電輸出直流24V控制電源，隨后供電給可編程控制器部分的微處理器、電流變送器、電壓變送器、調(diào)解移相觸發(fā)器、可控編程控制器、模擬量輸入輸出模塊、中文文本顯示器工作。如果可編程控制器判定微初次上電則自動初始化各參數(shù)，然后進入正常工作狀態(tài)。平時無待充電電池接入時，則通過中文文本顯示“電池電壓=OV”、“充電電流=OA”、和“待機”等字樣。如果有待充電電池接入充電電路，則通過電壓變送器、模擬量輸入輸出模塊將檢測到的電壓值送入微處理器，通過文本顯示器實測值。如電池電壓高于設(shè)定的電池電壓下限值，則延時10S進入快速充電狀態(tài)(J1吸合、主接觸器KM1吸合、通過模擬量輸入輸出模塊輸出給定值，至調(diào)節(jié)移相觸發(fā)板觸發(fā)可控硅、進入快速充電狀態(tài)，以2C5電流對電池充電)，同時中文文本顯示器顯示“電池電壓=××V”、“充電電流=××A”、和“快充時間=××分”等字樣。當充電電壓達到預設(shè)定值后則電流開始下降，電流下降到快充預設(shè)定值的40％時(此過程時間超過計劃10分鐘，則認為是異常充電并記錄轉(zhuǎn)入充電結(jié)束狀態(tài)，則主機微機處理器判定充電結(jié)束(電池容量已滿)，文本顯示器顯示“電池電壓=××V”、“充電電流=××A”、和“充電結(jié)束”等字樣，同時J1失電、KM1斷開、通過信號接口板發(fā)出“充電結(jié)束”信號。
當自動導引車開走(即電池斷開)時，則充電站自動重新回到待機狀態(tài)。如果接入電池的等級不符，即電池電壓低于預設(shè)的“電池電壓下限值”，則文本顯示“電池電壓=××V”、“充電電流=OA”、和“電池電壓超限”的字樣，同時通過信號接口板向上位機傳送“電池電壓超限”故障信號。如果接入的電池后按下AN2按鈕(超過5S)則進入均充狀態(tài)(類同快充狀態(tài))，只是充電電流為0．2C5，時間為2小時，中文顯示“電池電壓=××V”、“充電電流=××A”、和“均充時間=××小時”的字樣，時間達到預定的12小時后則進入充電結(jié)束狀態(tài)。如主機微處理器檢測出主整流器有故障，則中文文本顯示器顯示“電池電壓=××V”、“充電電流=OA”、和“充電站故障”的字樣，同時向微處理器發(fā)出“充電故障”的信號等待維修，并且故障原因?qū)⒂捎洃浤K記憶，以供維修參考。
在正常工作狀態(tài)下中文文本顯示器上“F1”鍵可進入?yún)?shù)修改設(shè)定狀態(tài)，按下“F2”鍵可返回正常顯示狀態(tài)。按“↓”可觀察到充電次數(shù)和異常充電(快充時間達到10分鐘)次數(shù)。
本發(fā)明的充電器經(jīng)系統(tǒng)調(diào)試后進入正常工作狀態(tài)。顯示器顯示正常工作狀態(tài)及電壓電流值。此時可自動完成對自動導引車蓄電池的快速充電(電流為2C5)，如要進入均充(電流為2C5)可打開前門按下信號接口板上的紅色按鈕5S即可進入均充狀態(tài)(12小時小電流保養(yǎng)充電，應事先將電池剩余電量放盡)。作為在自動導引車上的應用，導引車的蓄電池組與充電設(shè)備接通時，自動檢測其狀態(tài)，選擇最佳方案對其充電，并充足到其額定的電量，保證工作的高效率。蓄電池充足后，充電設(shè)備會自動識別，自動斷開電源。充電設(shè)備進入待機工作狀態(tài)。
本發(fā)明的快速智能充電設(shè)備可以通過其信號接口板與其他設(shè)備進行控制信號交換，通過上位計算機系統(tǒng)可以進行遠程控制或異地控制。
本發(fā)明的快速智能充電設(shè)備主整流器采用了數(shù)字觸發(fā)的三相全控整流電路，具有可靠性高、三相平衡性好等優(yōu)點，比之交流穩(wěn)壓直流整流型電路，在主元件選取、工作穩(wěn)定性、可靠性、安裝方便性上均具有優(yōu)勢。
本發(fā)明的快速智能充電設(shè)備對于Cd-Ni堿性蓄電池這類適合倍率充電的蓄電池特別適用，也可以用于鉛酸普通蓄電池這種適合均充的蓄電池。并適合在各種工作環(huán)境下高效可靠工作。
本發(fā)明的特點本發(fā)明系根據(jù)鎘鎳蓄電池的特性而開發(fā)，是一種淺充淺放、循環(huán)隨機充電技術(shù)，對蓄電池進行大電流衡壓充電和變壓衡流充電聯(lián)合智能控制充電。利用鎘鎳堿性蓄電池的使用壽命與電池深度循環(huán)放電之間的函數(shù)關(guān)系，在選用鎘鎳堿性蓄電池的時候，適當考慮提高電池組的容量，按30％深度放電后，采用大電流快速充電方式，一般采用倍率充電電流進行充電。當充到接近電池容量時，自動轉(zhuǎn)為小電流衡壓充電，充到蓄電池額定容量時，自動斷開。
利用本發(fā)明開發(fā)的快速充電方法及其為實現(xiàn)該方法而研制的快速智能充電設(shè)備，充電時間最長不會超過12分鐘，最短可在1．5分鐘內(nèi)充滿，一般充電5分鐘即可滿足自動導引運輸車的工作要求。本發(fā)明對非在線電動機械的開發(fā)和應用提供可靠的技術(shù)保障。
權(quán)利要求
1.一種自動導引運輸車蓄電池的快速充電方法，其特征是可編程控制器對蓄電池充放電前后的狀態(tài)進行實時監(jiān)測，利用大電流衡壓充電和變電壓衡流充電的快速智能充電方法，對其實施快速充電，1．5-12分鐘即可充足到電池組額定容量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是蓄電池為鎘鎳蓄電池，每次充電5分鐘即可滿足自動導引運輸車的工作要求。
3.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的快速智能充電設(shè)備，主要包括可控編程控制器、整流變換器、電流、電壓變送器、調(diào)解移相觸發(fā)器、信號接口板、模擬量輸入輸出模塊、中文文本顯示器、輔助電源幾部分組成，其特征是交流電通過接線端子一路進入整流變換器進行AC／DC變換整流，輸出24V直流作為整機工作控制電源；另一路進入輔助電源單元進行AC／DC變換整流后輸出充電電流；可編程控制器作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)，執(zhí)行智能快速充電程序，顯示器作為人機對話操作界面，可編程控制器根據(jù)預置參數(shù)自動控制整機的可靠運行；可編程控制器發(fā)出的控制信號，分別送至接口板電路、調(diào)節(jié)移相觸發(fā)器、控制整流變換器。控制整流變換器通過電流、電壓變換器向待充電設(shè)備充電；被檢測待充電設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)反饋至模擬量輸入輸出模塊進行處理，再送至調(diào)節(jié)移相觸發(fā)器、可編程控制器，狀態(tài)在顯示器上顯示出來，編程控制器根據(jù)狀態(tài)確定下一步工作程序，通過接口板發(fā)出指令信號，控制整機的工作。
4.如權(quán)利要求3所述的快速智能充電設(shè)備，其特征是可編程控制器為PLC-S7-200；顯示器為TD200；模擬量輸入輸出模塊為EM235；調(diào)節(jié)移相觸發(fā)板為CF6B-1A。
5.如權(quán)利要求3所述的快速智能充電設(shè)備，其特征是可以通過其信號接口板與其他設(shè)備進行控制信號交換，通過上位計算機系統(tǒng)可以進行遠程控制或異地控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動導引運輸車蓄電池的快速充電方法及其快速智能充電設(shè)備?？焖僦悄艹潆娫O(shè)備主要包括可控編程控制器、整流變換器、電流、電壓變送器、調(diào)解移相觸發(fā)器、信號接口板、模擬量輸入輸出模塊、中文文本顯示器、輔助電源幾部分組成?？删幊炭刂破鲗﹄姵爻浞烹娗昂蟮臓顟B(tài)進行監(jiān)測,采用大電流衡壓充電和變電壓衡流充電的快速智能充電方法,在1.5—12分鐘內(nèi)即可完成充電過程,從而提高了充電效率和保證了電池的使用效率。
文檔編號H02J7/10GK1293478SQ0012056
公開日2001年5月2日 申請日期2000年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月6日
發(fā)明者冉文學, 湯高峰, 王勇, 片春媛, 丁興, 岳向陽, 張艷, 張俊 申請人:云南昆船設(shè)計研究院