[发明专利]用于AGV的无线电能传输系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种用于AGV的无线电能传输系统及其控制方法，该系统包括地面无线电能发射系统和AGV无线电能接收系统，本发明采用无线充电代替有线充电，提高AGV充电系统的安全性；采用电磁谐振式无线电能传输方法，增加传输距离；采用快充和慢充相结合的充电策略，在保证电池使用寿命的同时，提高了AGV的工作效率，实现AGV全自动工作。

技术领域

本发明涉及无线电能传输技术领域，具体地指涉及一种用于AGV的电磁谐振式无线电能传输系统及方法。

背景技术

AGV是一种具有导引装置和微机控制系统，能准确沿导引路径行驶的移动机器人。AGV的适应性强，工作效率高，可以实现24小时无人值守运行，已在机械加工、汽车装配、烟草业、物流储运、钢铁冶炼等多个领域发挥了重要作用。AGV一般是以充电蓄电池为其动力来源，运行时，蓄电池组电压会逐渐降低，电池储存的电能逐渐减小，因此，在循环运行过程中需要定时补充电能。

传统的AGV多采用滑触线、拖链供电，设备的灵活性不足，且有一定的供电安全隐患。随着充电次数的增加，充电器接头的故障率显著升高，增加了管理和运行成本。

因为蓄电池容量有限，AGV的持续工作时间、功率、行驶速度等都受到了影响，因而难以提高AGV的利用率和工作效率。

目前常用的两种无线充电技术：电磁感应耦合式以及电磁谐振耦合式。相对于感应耦合式无线充电技术，电磁谐振耦合式的显著特点为电路拓扑结构中具有调谐网络，能够实现漏感补偿和频率调谐，提高传输距离，且当充电路径中的障碍物离线圈距离较远时，不会对无线充电产生显著影响。

AGV在运行过程中停车点采用无线快速脉冲充电，在保证AGV连续工作的前提下，可适当减小蓄电池的储能容量，不需要占用另外的充电时间，提高了工作效率。

发明内容

本发明为解决现有技术中的问题，结合AGV自身特点提出一种AGV无线电能充电系统，能够使AGV自动完成无线充电，利用间歇时间充电，提高物流效率。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种用于AGV的无线电能传输系统，该系统包括地面无线电能发射系统和AGV无线电能接收系统；

所述地面无线电能发射系统包括全桥整流模块、boost模块、逆变模块、无线电能发射模块、发射端控制器和地面无线通信模块；所述全桥整流模块输入端外接单相交流电，所述boost模块输入端与全桥整流模块输出端相连，所述逆变模块输入端与boost模块输出端相连，所述逆变模块输出端与无线电能发射模块输入端相连；所述无线电能发射模块包括发射端LCC补偿电路和无线发射线圈；所述地面无线通信模块和发射端控制器连接；

所述AGV无线电能接收系统包括蓄电池电能检测模块、无线电能传输系统接收装置、接收端控制器和AGV无线通信模块；所述无线电能传输系统接收装置包括无线电能接收模块、全波整流模块和滤波电路；所述无线电能接收模块输出端与全波整流模块输入端相连，所述全波整流模块输出端与滤波电路输入端相连，所述滤波电路输出端为蓄电池充电；所述无线电能接收模块包括接收端LCC补偿电路和无线接收线圈；AGV无线通信模块和接收端控制器连接。

进一步地，所述发射端LCC补偿电路包括谐振电感L_f1，并联谐振电容C_f1和串联补偿电容C_p1；接收端LCC补偿电路包括谐振电感L_f2，并联谐振电容C_f2和串联补偿电容C_p2。

进一步地，所述逆变模块由MOSFET开关管和其反并联二极管组成，其作用是将直流电转换成高频交流电，通过合理的参数配置，使得其输出阻抗成感性，这样就使得谐振电流相位滞后于谐振电压相位从而保证了其的零电压开关的实现，从而减小功率损耗。