阅读说明：本技术 Agv换电自动充电装置、系统及方法 (Automatic charging device, system and method for AGV battery replacement ) 是由 张亚方 陈英 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本公开提供了一种AGV换电自动充电装置、系统及方法,包括：智能充电站本体,所述智能充电站本体用于形成对AGV的待充电电池充电及更换的空间；至少一个充电单元,所述充电单元设置于所述智能充电站内,与充电电源电性连接,用于对AGV的待充电电池进行充电；至少一个电池移载装置,所述电池移载装置安装于所述智能充电站内,用于实现AGV电池在所述AGV与所述充电单元之间的运载。(The utility model provides an AGV trades electric automatic charging device, system and method, includes: the intelligent charging station comprises an intelligent charging station body, a charging control unit and a charging control unit, wherein the intelligent charging station body is used for forming a space for charging and replacing a to-be-charged battery of the AGV; the charging unit is arranged in the intelligent charging station, is electrically connected with a charging power supply and is used for charging a battery to be charged of the AGV; at least one battery moves and carries the device, the battery moves and carries the device install in the intelligent charging station for realize that the AGV battery is in AGV with delivery between the charging unit.)

AGV换电自动充电装置、系统及方法

技术领域

本公开涉及仓储物流领域，更具体地，涉及一种AGV换电自动充电装置、系统及方法。

背景技术

随着人工智能的迅速发展，AGV(Automatic Guided Vehicle，自动引导运输车)的应用越来越广泛。当前AGV运行电源一般为锂离子电池，绝大多数AGV运行时不具备自动更换电源功能的，当AGV电池电量低时，AGV小车会自动运行至固定的充电点位，在此位置自动充电，充满点后再进行作业，较少部分AGV采用手动更换电池。

在实现本公开构思的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

1)为了方便AGV小车充电，一般在小车附件安设充电桩，充电桩的数量增加固然可以提高效率，但是由于充电桩都是开放式的，在充电过程中存在极大的安全隐患，尤其是在库房等防火等级较高的场合；且电池属于易燃易爆物品，在充电过程中如果人员频繁进入充电区也存在安全隐患；

2)AGV小车采用自动充电方式时，电源在夏季高温环境下充电容易产生高温报警，因为锂电池在充电过程中电池温度会随着充电时间与充电电流大小而升温，当温度升到设定值后会发生高温报警；而在冬季环境温度比较低的情况下，锂电池充电也会由于温度过低而自动切断，影响充电效率，且造成使用上的不便；

3)当AGV电池电量低时，AGV小车需要运行至固定的充电点位，在此位置充满电后才能再进行作业，因此充电等待时间较长，降低了AGV的运行效率；

4)采用人工换电池则会耗费较大的人力，并且人员也会随着AGV小车需要24小时不间断工作，并且在作业过程中会出现人机混合作业情况，容易发生安全事故。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种AGV换电自动充电装置、系统及方法。

本公开的一个方面提供了一种AGV换电自动充电装置，包括：

智能充电站本体，所述智能充电站本体用于形成对AGV的待充电电池充电及更换的空间；

至少一个充电单元，所述充电单元设置于所述智能充电站内，与充电电源电性连接，用于对AGV的待充电电池进行充电；

至少一个电池移载装置，所述电池移载装置安装于所述智能充电站内，用于实现AGV电池在所述AGV与所述充电单元之间的运载。

根据本公开的实施例，所述的AGV换电自动充电装置还包括：

恒温恒湿调节装置，所述恒温恒湿调节装置设置于所述智能充电站本体内，用于对智能充电站本体内部空间进行温度及湿度调节，使所述智能充电站本体内部空间的温度及湿度保持在预定范围内。

根据本公开的实施例，其中，所述智能充电站本体能够形成密闭空间。

根据本公开的实施例，所述智能充电站还包括：

自动开关门装置，设置于所述智能充电站本体上，用于在AGV的电池取出和放回过程中自动打开或关闭。

根据本公开的实施例，其中，所述智能充电站本体内沿水平方向和/或垂直方向设置多个充电单元。

根据本公开的实施例，所述的AGV换电自动充电装置还包括：

至少一备用AGV电池，所述备用AGV电池设置于所述智能充电站本体内，能够与所述充电单元电性连接，用于替换所述AGV的待充电电池。

根据本公开的实施例，所述电池移载装置包括：

电池托盘，用于取放及承载电池；

水平移载装置，用于实现电池移载装置水平方向的移动；

垂直移载装置，用于实现电池移载装置垂直方向的移动。

根据本公开的实施例，所述水平移载装置及垂直移载装置的传动结构采用齿轮齿条、链轮链条、同步齿形带或钢丝绳。

根据本公开的实施例，其中，所述电池托盘安装于所述垂直移载装置上，所述垂直移载装置与所述电池托盘安装于所述水平移载机构上。

根据本公开的实施例，所述水平移载装置包括水平导轨、第一滑块、第一连接板、第一齿条、第一齿轮及第一驱动装置，其中，所述水平导轨及第一齿条安装于智能充电站本体的底梁上，所述第一滑块与所述水平导轨滑动连接，所述第一齿轮与所述第一齿条配合连接，所述第一驱动装置驱动所述第一齿轮转动，第一连接板连接所述第一滑块与所述第一驱动装置；和/或

所述垂直移载装置包括垂直导轨、第二滑块、第二连接板、第二齿条、第二齿轮及第二驱动装置，其中，所述垂直导轨及第二齿条安装于智能充电站本体的竖梁上，所述第二滑块与所述垂直导轨滑动连接，所述第二齿轮与所述第二齿条配合连接，所述第二驱动装置驱动所述第二齿轮转动，第二连接板连接所述第二滑块与所述第二驱动装置。

根据本公开的实施例，所述电池托盘包括电池取放托板，托盘导轨、上齿条、下齿条、齿轮箱及第三驱动装置，其中，所述电池取放托板、托盘导轨与上齿条连接，所述齿轮箱与所述上齿条及所述下齿条配合连接，并由所述托盘导轨配合导向，所述第三驱动装置用于驱动所述齿轮箱转动，带动所述电池取放托板水平移动。

根据本公开的实施例，所述电池托盘还包括：

电池定位架，所述电池定位架固定于所述电池移载装置上，其上设置有：

第一定位销，与所述电池移载装置运载的待充电电池的定位销孔相配合。

根据本公开的实施例，所述充电单元包括：

充电架，所述充电架固定于所述智能充电站本体的托板上，其上设置有：

充电板，用于与所述待充电电池的充电接口电性连接，并通过充电电缆连接至充电电源；

第二定位销，与所述待充电电池的定位销孔相配合。

根据本公开的实施例，所述充电板包括：

导向部，所述导向部位于充电板远离所述充电架的端部，该端部具有导向斜面。

根据本公开的实施例，所述的AGV换电自动充电装置还包括：

检测装置，设置于所述智能充电站本体，用于对当前充电电池的充电电流、电压进行检测，并判断电池是否发生故障。

根据本公开的实施例，所述的AGV换电自动充电装置还包括：

维修通道，所述维修通道设置于所述智能充电站本体内，具有与外界连通的出口，用于运载故障电池。

本公开的另一个方面提供了一种AGV换电自动充电系统，包括：

如前所述的AGV换电自动充电装置；

至少一AGV，所述AGV包括电池检测单元，所述电池检测单元用于检测AGV电池欠压或欠电情况。

本公开的另一个方面提供了一种AGV换电自动充电的方法，采用如前所述的AGV换电自动充电装置，包括：

当AGV运行至智能充电站本体外侧的换电位时，电池移载装置将AGV车体内的电池取出；

电池移载装置运行至系统分配的空充电位进行充电，然并将已经充满电的电池从充电位取出，运行至换电位；

电池移载装置为AGV安装充满电的电池。

根据本公开的实施例，所述的方法还包括：

通过所述智能充电站内部的恒温恒湿调节装置对智能充电站内部空间进行温度及湿度调节，使所述智能充电站内部空间的温度及湿度保持在预定范围内。

根据本公开的实施例，所述的方法还包括：

所述智能换电站本体上的自动开关门装置在取放电池时打开，取放电池动作结束后立刻关闭。

根据本公开的实施例，所述的方法还包括：

当检测到AGV电池欠压/欠电时，AGV自动运行至智能充电站换电位，换电完成后，AGV自动离开换电位进入正常作业区工作。

根据本公开的实施例，可以至少部分地解决现有AGV充电效率低、人机混合作业存在的安全隐患问题，并因此可以实现提升AGV充电安全性与充电效率的技术效果。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本公开实施例AGV换电自动充电装置的俯视图；

图2为本公开实施例AGV换电自动充电装置的侧视图；

图3A为本公开实施例电池移载装置的水平移载装置的结构示意图；

图3B为本公开实施例电池移载装置的垂直移载装置的结构示意图；

图3C为本公开实施例电池移载装置的电池托盘的侧视图；

图3D为本公开实施例电池移载装置的电池托盘的俯视图；

图3E为本公开实施例电池移载装置的电池定位架的俯视图；

图4为本公开实施例AGV换电自动充电装置的充电单元的侧视图；

图5为本公开实施例AGV换电自动充电方法流程图。

附图标记说明

10-智能充电站本体；20-充电单元；30-电池移载装置；40-恒温恒湿调节装置；50-自动开关门装置；60-备用AGV电池；70-AGV车体；80-维修通道；101-底梁；102-竖梁；103-托板；201-充电架；202-充电板；203-第二定位销；204-充电电缆；205-固定螺钉；2021-导向部；301-水平移载装置；302-垂直移载装置；303-电池托盘；3011-水平导轨；3012-第一滑块；3013-第一连接板；3014-第一齿条；3015-第一齿轮；3016-第一驱动装置；3021-垂直导轨；3022-第二滑块；3023-第二连接板；3024-第二齿条；3025-第二齿轮；3026-第二驱动装置；3031-电池取放托板；3032-托盘导轨；3033-上齿条；3034-下齿条；3035-齿轮箱；3036-第三驱动装置；3037电池定位架；30371-第一定位销；701-AGV电池；702-电池锁紧装置。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。

本公开的实施例提供了一种AGV换电自动充电装置，包括智能充电站本体10、至少一个充电单元20及至少一个电池移载装置30。其中，所述智能充电站本体10用于形成对AGV的待充电电池充电及更换的空间；所述充电单元20设置于所述智能充电站内，与充电电源及充电电池电性连接，用于对AGV的待充电电池进行充电；所述电池移载装置30安装于所述智能充电站内，用于取出所述AGV的待充电电池并运载至所述充电单元20。所述的智能充电站本体10还构成封闭空间，该封闭空间内包括恒温恒湿调节装置40，所述恒温恒湿调节装置40设置于所述智能充电站本体10内，用于对智能充电站本体10内部空间进行温度及湿度调节，使所述智能充电站本体10内部空间的温度及湿度保持在预定范围内。

在本公开一个示意性实施例中，通过了一种AGV换电自动充电装置。图1为本公开实施例AGV换电自动充电装置的俯视图；图2为本公开实施例AGV换电自动充电装置的侧视图。需要注意的是，图1-2所示仅为可以应用本公开实施例的系统结构的示例，以帮助本领域技术人员理解本公开的技术内容，但并不意味着本公开实施例不可以用于其他设备、系统、环境或场景。

如图1-2所示，根据该实施例的AGV换电自动充电装置可以包括智能充电站本体10、电池移载装置30、充电单元20、恒温恒湿调节装置40、备用AGV电池60、自动开关门装置50等。

其中智能充电站本体10为一可密闭站体；充电单元20设置于所述智能充电站内，与充电电源及充电电池电性连接，用于对AGV的待充电电池进行充电，本实施例中，所述智能充电站本体10内沿水平方向设置多个充电单元20，且在垂直方向设置了多层容置充电单元的结构，从而可以满足更多AGV的充电需求。所述智能充电站本体10内还包括多个备用AGV电池60，能够与所述充电单元20电性连接，用于替换所述AGV的待充电电池，为AGV本体提供动力电源，在欠电情况由AGV车体70运至换电位进行充电成为备用AGV电池60，在有AGV需要换电时直接将充满电的备用AGV电池60运载给AGV，从而可以减少AGV充电等待时间。

电池移载装置30安装在智能充电站本体10内，可沿X、Y、Z方向运动；所述电池移载装置30安装于所述智能充电站内，可将AGV车体70上的电池进行自动取放，将取出所述AGV的待充电电池并运载至所述充电单元20，并将充满的电池运载回所述AGV。

恒温恒湿调节装置40设置于所述智能充电站本体10内，可为智能充电站本体10内部空间进行温度与湿度调节，使之一直保持在预定范围之内。由此可在电池充电过程中实现恒温、恒湿，保证充电过程安全、稳定。

优选地，所述智能充电站本体10形成可密闭的空间，从而进一步保证恒温恒湿调节装置40的温湿度调节效果。进一步的，所述智能充电站本体10上设置自动开关门装置50，自动开关门装置50外侧设置AGV的自动换电位，在AGV车体70行驶至换电位后，将电池取出和放回过程中自动开关门装置50自动打开或关闭，从而保证了智能充电站本体10在未进行电池取放的阶段保持密闭。

本实施例的AGV换电自动充电装置，采用智能充电站为AGV自动更换电池，并可以将电池放置在充电位上进行自动充电，在AGV车体70更换下来的电池自动运输至指定位置进行充电的同时，可以将备用充满电的电池重新安装至AGV小车上，减少AGV充电等待时间，提高小车运行效率。在整个运行过程中，充电站基本保持密闭空间，在电池充电过程中可实现温度与湿度调节，保证充电过程安全稳定，在充电机更换电池过程中不需要人员参与，提高了对现场作业人员的安全性。

为了实现智能充电站内部空间的充分利用，电池移载装置30可在智能充电站本体10内沿X、Y、Z方向运动。具体地，电池移载装置30包括电池托盘303、水平移载装置301及垂直移载装置302。其中，电池托盘303用于取放及承载电池；水平移载装置301用于实现电池移载装置30水平方向的移动；垂直移载装置302用于实现电池移载装置30垂直方向的移动。所述水平移载装置301及垂直移载装置302的传动结构采用齿轮齿条、或链轮链条、或同步齿形带或钢丝绳等，但不以此为限。

本实施例中，电池托盘303安装于所述垂直移载装置302上，所述垂直移载装置302与所述电池托盘303安装于所述水平移载机构上，从而实现电池移载装置30X、Y、Z三个方向的运动。本实施例以电池移载装置30采用的是齿轮齿条方式传动进行说明，其中，智能充电站本体10的底梁101与竖梁102为负重支撑件，齿轮齿条将电机减速机的动力源传递到执行末端，导轨与滑块均为机构提供导向作用，连接板将各个组件连接起来。

图3A为本公开实施例电池移载装置的水平移载装置的结构示意图。图中的如图3A所示，所述水平移载装置301包括水平导轨3011、第一滑块3012、第一连接板3013、第一齿条3014、第一齿轮3015及第一驱动装置，其中，所述水平导轨3011及第一齿条3014安装于智能充电站本体10的底梁101上，所述第一滑块3012与所述水平导轨3011滑动连接，所述第一齿轮3015与所述第一齿条3014配合连接，所述第一驱动装置驱动所述第一齿轮3015转动，第一连接板3013连接所述第一滑块3012与所述第一驱动装置。示例性的，第一驱动装置可以为电机减速机。

图3B为本公开实施例电池移载装置的垂直移载装置的结构示意图。如图3B所示，所述垂直移载装置302包括垂直导轨3021、第二滑块3022、第二连接板3023、第二齿条3024、第二齿轮3025及第二驱动装置，其中，所述垂直导轨3021及第二齿条3024安装于智能充电站本体10的竖梁102上，所述第二滑块3022与所述垂直导轨3021滑动连接，所述第二齿轮3025与所述第二齿条3024配合连接，所述第二驱动装置驱动所述第二齿轮3025转动，第二连接板3023连接所述第二滑块3022与所述第二驱动装置。示例性的，第二驱动装置可以为电机减速机。

图3C为本公开实施例电池移载装置的电池托盘的侧视图；图3D为本公开实施例电池移载装置30的电池托盘303的俯视图。如图3C-3D所示，电池托盘303包括电池取放托板3031，托盘导轨3032、上齿条3033、下齿条3034、齿轮箱3035及第三驱动装置3036，其中，所述电池取放托板3031、托盘导轨3032与上齿条3033连接，所述齿轮箱3035内安装有齿轮，与所述上齿条3033及所述下齿条3034配合连接，并由所述托盘导轨3032配合导向，所述第三驱动装置3036用于驱动所述齿轮箱3035转动，带动所述电池取放托板3031水平移动。示例性的，第三驱动装置3036可以为电机减速机。由于采用了上下齿条传动的结构，因而可以通过较小的电机减速机转动角度，使得托盘导轨获取较大的位移量。

为了保证在取放电池时电池移载装置30能够准确，在电池托盘303上还设置了电池定位架3037，同时在电池封装件上设计相同的结构，以保证在电池取放或者是充电过程中能够更加稳定，增加系统可靠性，图3E为本公开实施例电池移载装置的电池定位架的俯视图；电池定位架3037上有两个第一定位销30371，用于防止在电池移载装置30运行过程中由于震动影响电池防止稳定性。

由于电池移载装置30上安装有齿条和导轨，可以驱动两边电池取放托板3031左右移动，电池取放托板3031上安装有第二定位销203，电池封装结构对应位置开有定位销孔，当齿条驱动电池取放托板3031运动至电池底部后，垂直移载装置302向上升起一定距离，使第一定位销30371与定位销孔配合，然后齿条驱动电池托板缩回，完成取电池动作，同理，在电池放置时执行反向动作，AGV车体70上的电池锁紧装置702用于电池在AGV车上锁紧固定用，在AGV车体70上安装有类似的取电装置。

本实施例中，智能充电站本体10设置三层充电单元20容置结构，每层充电单元20容置结构都安装有托板，托板上安装有充电架201。图4为本公开实施例AGV换电自动充电装置的充电单元的侧视图。如图4所示，所述充电单元20包括充电架201、充电板202及第二定位销203。其中，所述充电架201固定于所述智能充电站本体10的托板上，其上设置有充电板202及第二定位销203。充电板202通过充电电缆204连接充电电源，用于与所述待充电电池的充电接口电性连接。优选地，充电板202用螺钉固定在充电架201上，充电板202上端与前后端都有一定斜度的导向，形成导向部2021，便于电池在充电架201上放置；第二定位销203与所述待充电电池的定位销孔相配合，用于在放置电池充电时准确定位，且不受震动等影响。

进一步的，在智能充电站本体10内还设置了检测装置与维修通道80，可以对电池电流、电压进行检测，当电池充满电后自动切断电源，防治意外发生，另外，当充电站内检测某个电池发生故障需要人为介入时，检测装置可以发送报警信息，此时电池移栽装置会将故障电池运载至维修通道80处，由人工将电池取走进行检测维修。

在本公开第二个示意性实施例中，提供了一种AGV换电自动充电系统。所述AGV换电自动充电的系统包括如第一实施例所述的AGV换电自动充电装置及至少一AGV，所述AGV包括电池检测单元，所述电池检测单元用于检测AGV电池欠压/欠电情况。

为了达到简要说明的目的，上述第一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。

在本公开第三个示意性实施例中，提供了一种AGV换电自动充电的方法。图5为本公开实施例AGV换电自动充电方法的流程图。如图5所示，该方法包括：

当AGV运行至智能充电站换电位时，电池移载装置的电池托盘伸出，将AGV车体内的电池取出；

电池移载装置运行至系统分配的空充电位进行充电，然后电池托盘将已经充满电的电池从充电位取出，运行至换电位；

电池托盘伸出为AGV安装充满电的电池，然后电池托盘缩回。

进一步的，所述方法还包括：通过所述智能充电站内部的恒温恒湿调节装置对智能充电站内部空间进行温度及湿度调节，使所述智能充电站内部空间的温度及湿度保持在预定范围内。

进一步的，所述方法还包括：

自动门只有在取放电池时打开，取放电池动作结束后立刻关闭。从而进一步保持充电站内的温湿度恒定

具体地，当AGV运行至智能充电站换电位时，自动开关门装置打开；将将AGV车体内的电池取出后，自动开关门装置闭合；和/或当电池移载装置运行至换电位时，自动开关门装置打开；移载托盘伸出为AGV安装充满电的电池后，自动门闭合。

进一步的，所述方法还包括：

当某一AGV检测到电池欠压/欠电时，自动运行至智能充电站换电位，换电完成后，AGV离开换电位进入正常作业区工作。

本实施例通过智能充电站为AGV自动更换电池，可以将电池放置在充电位上进行自动充电，提高AGV运行效率；同时在整个运行过程中，充电站基本保持密闭空间，在电池充电过程中可实现温度与湿度调节，保证充电过程安全稳定。

根据本公开的实施例的模块、子模块、单元、子单元中的任意多个、或其中任意多个的至少部分功能可以在一个模块中实现。根据本公开实施例的模块、子模块、单元、子单元中的任意一个或多个可以被拆分成多个模块来实现。根据本公开实施例的模块、子模块、单元、子单元中的任意一个或多个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式的硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，根据本公开实施例的模块、子模块、单元、子单元中的一个或多个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。