一种AGV电池充电系统的自动充电方法与流程

本发明属于agv小车充电，涉及一种agv电池充电系统的自动充电方法，具体涉及一种基于双向电磁恒压的agv电池自动充电方法。

背景技术：

1、随着智能制造与智慧物流的快速发展，agv（英文全称：automated guidedvehicle ，中文名称：自动导引车）搬运机器人、清洁机器人及各类智能移动作业设备已广泛应用于仓储分拣、工厂物流、园区巡检等场景，成为实现作业无人化与自动化的核心装备。目前，agv设备普遍采用蓄电池作为动力源，电池续航能力与充电效率直接决定了整机的作业效能与自动化水平。

2、现有技术中，agv的充电方式主要分为人工插接快充与设备自动慢充两类，均存在难以克服的技术缺陷。人工插接快充方式：依赖操作人员手动插拔充电枪，虽然能够实现大电流快充，但高度依赖人工值守，无法适配全流程无人化作业场景，人力成本高、智能化程度低。设备自动慢充方式：行业主要包括电磁感应无线充电与常规金手指接触式充电，两类方案受结构限制，仅能实现小功率慢充，电池完全充满通常需要5至8小时，极长的充电周期导致设备周转率低，大量时间处于停机等待状态，严重制约了agv的连续作业能力。

3、为解决自动慢充效率低下的行业痛点，业界尝试对agv引入大电流快充方案，但始终无法落地，存在明确且长期未解决的技术瓶颈与行业技术偏见。具体而言，轮式agv为移动作业结构，依靠行走轮支撑车体，受作业地面平整度误差、车轮装配间隙等因素影响，车体在静止充电状态下仍具备天然的浮动特性，充电对接后无法依靠自身自重形成持续、稳定的接触压紧力。基于上述工况，行业普遍形成固化技术认知：agv自动对接充电结构无法满足大电流快充所需的低接触电阻与恒定压紧工况，因此，现有所有agv自动充电方案均舍弃快充设计，仅能采用小电流慢充。若在接触压力不稳定、接触间隙动态波动的工况下强行进行大电流充电，则会导致接触电阻急剧增大、电流分布不均，进而引发触点电弧打火与局部高温烧灼，这不仅极易造成充电触点烧蚀，还可能引发电池热失控甚至起火事故，存在严重的安全隐患，无法满足工业场景的安全使用要求。

4、现有公开的agv磁吸充电相关技术，均仅采用单侧电磁铁结构，其作用仅限于辅助对位纠偏、提升对接成功率、防止充电头松脱，并未对充电接触面施加可控恒定压紧力，不具备降低接触电阻、适配大电流快充的功能，无法解决 “压力不稳、快充打火、无法自动快充”的核心问题。而传统机械式压紧方案（如弹簧顶紧、气缸伸缩等）则存在机械磨损、压力衰减、卡顿失效等问题，且无法适配agv车体浮动、地面不平的动态工况，压力一致性差、可靠性低。

5、综上，现有技术中尚不存在任何可在agv自动充电场景下，实现可控恒压、低接触电阻、安全大电流快充的成熟方案，行业长期存在技术空白。为此，本技术人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种agv电池充电系统的自动充电方法，以解决现有agv自动充电无法兼顾无人化与大电流快充、接触压力不稳定、大电流充电易打火烧蚀、充电时长过长、设备作业率低的技术问题，本发明首创双向电磁对吸主动恒压技术，通过配对电磁铁精准对吸构建可控、恒定的充电接触压力，稳定降低接触电阻，实现全自动、高安全、高效率的大电流直流快充。

2、本发明的目的是这样来达到的，一种agv电池充电系统的自动充电方法，所述agv电池充电系统包括充电桩和agv小车，所述充电桩上设置有第一电磁铁和充电金手指，所述agv小车上对应设置有第二电磁铁和充电对接触点，所述自动充电方法包括如下步骤，

3、s1、电量检测与充电触发：所述agv小车在运行过程中实时检测车载电池剩余电量，当剩余电量低于预设充电阈值时，所述agv小车自动生成充电指令，暂停作业并启动自主导航模式行驶至预设充电桩位置；

4、s2、对位预处理：所述agv小车完成与充电桩的精准对位校准，使第一电磁铁、第二电磁铁正对设置，并使充电对接触点与充电金手指对齐贴合，形成充电接触面，完成充电预处理对位操作；

5、s3、电磁吸合加压固定：对位完成后，agv小车控制系统与充电桩控制系统联动，同步接通第一电磁铁和第二电磁铁的供电电源，第一电磁铁和第二电磁铁产生双向互吸的电磁吸合力，主动为所述充电接触面提供持续、恒定的压紧力，抵消由agv小车浮动与地面不平带来的间隙波动，消除接触间隙；

6、s4、大电流快充作业：待电磁吸合压紧状态稳定后，充电桩启动大电流直流快充模式，通过恒压贴合的充电金手指与充电对接触点对agv小车的车载电池进行快充；充电全程维持第一电磁铁和第二电磁铁通电吸合的恒压状态，保证充电接触面处的压力无波动；

7、s5、电量监测与充电终止：充电过程中，所述agv小车实时采集车载电池电压、电流、电量数据，当电池电量达到预设满电阈值且电池电压达到额定满电电压时，agv小车控制系统生成充电结束指令并发送至充电桩控制系统；

8、s6、磁吸释放与复位：所述充电桩控制系统收到充电结束指令后，首先停止充电，然后断开第一电磁铁、同步通知所述agv小车控制系统断开第二电磁铁的供电电源，电磁吸力消失，所述充电金手指与充电对接触点解除压紧贴合状态；随后agv小车自动驶离充电桩，恢复正常作业流程，完成一次自动快充循环。

9、在本发明的一个具体的实施例中，所述的步骤s1中，所述预设充电阈值为电池额定电量的10%～30%。

10、在本发明的另一个具体的实施例中，所述步骤s2中的精准对位校准的对位偏差控制在±0.5mm以内。

11、在本发明的又一个具体的实施例中，所述步骤s3中，所述第一电磁铁与第二电磁铁之间的电磁吸合力通过调节供电电流实现可调可控，针对不同快充电流等级自适应匹配对应的电磁吸合力大小，从而在不同快充电流等级下均维持所述充电接触面的稳定低阻接触状态。

12、在本发明的再一个具体的实施例中，所述步骤s4中，快充的大电流范围为10～50a。

13、在本发明的还有一个具体的实施例中，充电过程中，所述充电桩控制系统实时监测充电接触面的温度和接触电阻，当所述温度超过预设温度阈值或所述接触电阻超过预设电阻阈值时，所述充电桩控制系统先切断充电回路以终止大电流快充，再断开所述第一电磁铁和第二电磁铁的供电电源以解除电磁吸合，同时发出故障报警信号。

14、本发明由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：

15、其一，首次将双侧同步电磁对吸作为解决agv充电压力失稳的核心手段，替代了传统的自重、弹簧、机械顶紧结构，有效克服了轮式agv车体浮动、地面不平整导致的充电接触不稳定技术难题；

16、其二，通过电磁恒压技术消除动态接触间隙，使充电接触面始终保持稳定的压紧状态，稳定降低接触电阻，消除了大电流工况下的电弧打火、高温烧灼及触点熔焊风险，避免了电池热失控隐患，实现了10～50a工业级大电流的安全稳定传输，填补了agv无人自动快充的技术空白；

17、其三，基于稳定的低阻抗接触，本发明将传统agv充电所需的5～8小时慢充时长大幅压缩至1～2小时，充电效率提升70%以上，极短的充电周期极大减少了设备停机时间，显著提升了agv小车的作业周转率，完美适配工业高频次、不间断的无人化作业需求；

18、其四，本发明的磁吸压力可自适应调节，能够匹配不同电池容量、不同快充功率的agv设备；全程实现自检、对位、稳压快充、断电复位、自主复工的全无人化闭环控制，自动化程度高，无需人工干预，步骤简单、故障率低、维护便捷，适合大规模产业化推广。