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AGV充電方式及特點

        隨著科學技術的發展,人們對工業生產過程中的自動化程度要求越來越高。越來越多的機器人被應用到生產線上,而無人搬運小車正是其中的一種,無人搬運小車又簡稱為AGV,它在運行過程中不需要駕駛員,車子上裝有自動導引裝置,可以按照預定的軌道循環運行。AGV小車在運行過程中的所有能耗均由車載蓄電池組提供。運行時,蓄電池組電壓會逐漸降低,電池儲存的電能逐漸減少,因此,在循環運行過程中需要補充電能。

AGV常采用24V或48V直流工業蓄電池電能為動力。


       在討論AGV的充電方式的時候,必須從延長蓄電池的使用壽命和保證AGV連續工作兩個角度去考慮。

我們先談談蓄電池的使用壽命


       蓄電池的壽命一般是這樣定義的,浮充狀態下為3-5年或3-8年,并不是說蓄電池在頻繁放電狀態下使用多少年。對處于非浮充狀態下工作的蓄電池,其壽命是按照循環放電次數和放電深度兩個因素衡量,如表1所示。簡單地以能使用多少年來衡量,是不正確的。
表1:蓄電池放電深度與使用壽命之間的關系(25℃)
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       對于蓄電池的循環放電次數來說,必須是在蓄電池放電后充足電能,要充足電能充電時間至少需要24小時(依據YD/T799-2002的規定)。對于充電不足的情況,其循環放電次數很難確定,肯定要低于表1中描述的數據。


蓄電池放電深度的定義


       放電深度對電池使用壽命的影響也非常大。電池放電深度越深,其循環使用次數就越少,如表1所示,因此在使用時應避免深度放電。


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   圖1蓄電池放電曲線


       上圖是蓄電池生產廠家提供的150AH/12V蓄電池放電曲線。在實際使用時根據不同的負載電流選定不同的放電終止電壓。在該放電曲線中,以10小時放電和5小時放電曲線為例,對于10小時放電(負載電流為15A)來說,如果放電到終止電壓11V(44V),此時蓄電池放出的容量大約為100%。一般情況下,為了保護蓄電池盡量避免其深度放電,放電深度最好≤80%,終止電壓在46V左右,放電時間約為8小時。對于5小時的放電率來說(負載電流為25.2A),終止電壓10.8V(43.2V)放出100%容量,在實際使用時放電深度≤80%,終止電壓在45.6左右,放電時間為4小時。

為了更好地分析各種充電方式的特點,我們對AGV的充電方式按以下四種分類討論:

(1)按充電時間可分為:隨機充電和全周期充電


          隨機充電即在 AGV的各停泊站,無時間限制地隨時充電。如果有較多的充電點,保證AGV在工作過程中損耗的電能得到及時的補充,實現對蓄電池的淺充淺放,將極大的延長蓄電池的使用壽命,且可減小所需蓄電池的容量。


       全周期充電則要求AGV退出服務并進人指定的充電區且當蓄電池電荷降至指定范圍時方可進行充電。


       也有的AGV采用上述兩種相結合的充電方式。

(2)按充電區域可分為:在線充電和離線充電


       在線充電即AGV不駛離工作線路,不需要專門的時間進行充電。而是利用工作過程中短暫的停駐時間進行充電。這種完全利用碎片時間,不占用工作時間的充電方式實際上就是隨機充電的延伸。只是把充電站點嵌入到AGV的工作流程中,更進一步的提升AGV的工作效率。


       離線充電即AGV退出服務,駛入充電區或專門的充電臺位進行充電。

(3)按操作方法分類可分為:手動、換電池和自動充電


       當AGV電力不足時,由地面控制中心指揮,駛向指定充電區或臺位,由專職人員手動完成AGV與充電器之間的電器連接,然后實施充電。完成后也是人工去脫離連接電路 恢復工作狀態。手動充電AGV 的特點是安全可靠,簡單易行,設備成本較低。常用于自動化程度要求不是很高,車少人多,標準工作制的場合。且為保證AGV的續航能力需要配備較大容量的電池。無法實現AGV全天24小時連續工作。

       更換電池充電即當AGV電力不足時,由專職人員手動更換電池組,AGV即可投入使用。換下的電池組通過充電后待用。其特點是簡單快捷,可實現AGV全天24小時連續工作。但需多一倍的電池組,成本高且方式原始。常用于對工作響應的及時性要求較高、車不足的場合。以上兩種方式都需要專人看管,浪費人力,而且自動化程度降低。一旦漏充,就會造成AGV無法工作。

       自動充電即當AGV需要補充電力時,會自動報告并請求充電,由地面控制中心指揮,駛向指定充電區或臺位,車載充電連接器與地面充電系統自動連接并實施充電。充電完成后AGV小車自動脫離充電系統,駛向工作區或待命區投入正常運行。自動充電AGV適用于工作周期長,車多人少,自動化程度高的場合。

(4)按充電器電氣連接方法分為:接觸式充電和無線充電


       接觸式充電即所有充電回路需要用電纜和充電觸頭將車輛與供電系統連接,以便可以直接對其進行充電。接觸式充電可提供較大的充電電流,以實現快速充電。目前是離線充電的首選方式。但其不適用于頻繁的隨機充電,且存在充電觸頭磨損,需要定期更換。并可能在充電過程中產生火花,存在安全隱患。另外因為充電觸頭系暴露部件,無法在低溫凝露、潮濕、易燃易爆等環境下正常工作。


       無線充電即非接觸充電裝置,不需要用電纜將車輛與供電系統連接,它拋棄了充電觸頭,充電器及用電的裝置都可以做到無導電接點外露。無線充電技術使充電端與AGV 儲能系統之間實現電氣隔離,從根本上消除直插式充電方法帶來的弊端。更加安全,適用性更廣。現階段的AGV無線充電產品,充電效率已和接觸式充電系統相當。因其無觸點磨損且智能化程度較高,非常適合在線充電。已完全做到了即來即充,即走即停。進一步提高了AGV使用過程的自動化程度。但其技術復雜,成本較高。且10KW以上的無線充電器體積較大,不適合AGV使用。

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