一种基于电池和超级电容的电源管理方法及系统与流程

1.本发明属于物流设备领域，具体而言，涉及一种基于电池和超级电容的电源管理方法及系统。


背景技术：

2.物流设备包括穿梭车、agv小车等。穿梭车是一种智能机器人，可以编程实现取货、运送、放置等任务，并可与上位机或wms系统进行通讯，结合rfid、条码等识别技术，实现自动化识别、存取等功能。agv小车为装备有电磁或光学等自动导航装置，能够沿规定的导航路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。物流设备通常以可充电的蓄电池为其动力来源，充电时间较长，工作效率有待提高。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种基于电池和超级电容的电源管理方法及系统，使用超级电容和电池作为动力来源，将超级电容设定为主电源，缩短了充电时间，并通过合理的控制策略，提高了充电效率。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种基于电池和超级电容的电源管理方法，包括：
5.物流设备的电源管理单元将超级电容设置为主电源；
6.物流设备在等待接货或送货时，充电单元为所述超级电容充电；
7.等待结束后，使用主电源超级电容为所述物流设备供电，运行预设时间后，如果没有对所述超级电容充电，使用电池为物流设备供电。
8.其中，充电单元为所述超级电容充电，包括：
9.充电单元采用分段充电的方式为所述超级电容充电，包括：脉冲充电、恒流充电、恒压充电和重新启动充电。
10.其中，充电单元为所述超级电容充电，包括：
11.物流设备在等待接货或送货时，充电单元为所述超级电容充电，超级电容充电完成后，再对电池充电。
12.其中，如果没有对所述超级电容充电，使用电池为物流设备供电，包括：
13.检测超级电容的剩余电量，如果超级电容的剩余电量小于电量阈值时，使用电池为物流设备供电。
14.其中，物流设备每次在等待接货或送货时，充电单元都为所述超级电容充电。
15.第二方面，本技术提供了一种基于电池和超级电容的电源管理系统，包括：电源管理单元、电池、超级电容和充电单元；
16.物流设备的电源管理单元用于将超级电容设置为主电源；
17.充电单元用于：物流设备在等待接货或送货时，为所述超级电容充电；
18.等待结束后，使用主电源超级电容为所述物流设备供电，运行预设时间后如果没有对所述超级电容充电，使用电池为物流设备供电。
19.其中，所述充电单元用于：
20.充电单元采用分段充电的方式为所述超级电容充电，包括：脉冲充电、恒流充电、恒压充电和重新启动充电。
21.其中，所述充电单元用于：
22.物流设备在等待接货或送货时，充电单元为所述超级电容充电，超级电容充电完成后，再对电池充电。
23.第三方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
24.第四方面，本技术提供了一种物流设备，包括上述任一项所述基于电池和超级电容的电源管理系统。
25.本技术实施例基于电池和超级电容的电源管理方法及系统具有如下有益效果：
26.本技术基于电池和超级电容的电源管理方法包括：物流设备的电源管理单元将超级电容设置为主电源；物流设备在等待接货或送货时，充电单元为超级电容充电；等待结束后，使用主电源超级电容为物流设备供电，运行预设时间后，如果没有对超级电容充电，使用电池为物流设备供电。本技术实施例提供了一种基于电池和超级电容的电源管理方法及系统，使用超级电容和电池作为动力来源，将超级电容设定为主电源，缩短了充电时间，并通过合理的控制策略，提高了充电效率。
附图说明
27.图1为本技术实施例基于电池和超级电容的电源管理方法流程示意图；
28.图2为本技术实施例基于电池和超级电容的电源管理系统的结构示意图。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本技术进行进一步的介绍。
30.在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本技术也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征a、b、c，另一个实施例包含特征b、d，那么本技术也应视为包括含有a、b、c、d的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
31.下面的描述提供了示例，并且不对权利要求书中阐述的范围、适用性或示例进行限制。可以在不脱离本技术内容的范围的情况下，对描述的元素的功能和布置做出改变。各个示例可以适当省略、替代或添加各种过程或组件。例如所描述的方法可以以所描述的顺序不同的顺序来执行，并且可以添加、省略或组合各种步骤。此外，可以将关于一些示例描述的特征组合到其他示例中。
32.如图1所示，基于电池和超级电容的电源管理方法包括：s101，物流设备的电源管理单元将超级电容设置为主电源；s103，物流设备在等待接货或送货时，充电单元为超级电容充电；s105，等待结束后，使用主电源超级电容为物流设备供电，运行预设时间后，如果没有对超级电容充电，使用电池为物流设备供电。
33.超级电容器为介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。当电极与电解液接触时，由于库仑力、分子间力及原子间力的作用，使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷，称其为界面双层。把双电层超级电容看成是悬在电解质中的2个非活性多孔板，电压加载到2个板上。加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器。双电层电容器根据电极材料的不同，可以分为碳电极双层超级电容器、金属氧化物电极超级电容器和有机聚合物电极超级电容器。
34.与蓄电池和传统物理电容器相比，超级电容器有以下优点：
35.功率密度高，可达102～104kw/kg，远高于蓄电池的功率密度水平。循环寿命长，在几秒钟的高速深度充放电循环50万次至100万次后，超级电容器的特性变化很小，容量和内阻仅降低10％～20％。工作温限宽，由于在低温状态下超级电容器中离子的吸附和脱附速度变化不大，因此其容量变化远小于蓄电池。商业化超级电容器的工作温度范围可达-40℃～ 80℃。免维护，超级电容器充放电效率高，对过充电和过放电有一定的承受能力，可稳定地反复充放电，在理论上是不需要进行维护的。绿色环保，超级电容器在生产过程中不使用重金属和其他有害的化学物质，且自身寿命较长，因而是一种新型的绿色环保电源。
36.在一些实施例中，充电单元为超级电容充电，包括：充电单元采用分段充电的方式为超级电容充电，包括：脉冲充电、恒流充电、恒压充电和重新启动充电。具体地，脉冲充电主要针对超级电容器第一次充电或者长期未使用后的充电，当超级电容器端电压等于脉冲充电结束时电压设定值时脉冲充电过程结束。脉冲充电控制结束时，系统自动转入恒流充电控制状态，在阈值以下，电流越大，电压增长越快。由于超级电容器可以接受大电流充电，因此该阶段采用恒流方式充电大大提高了充电速度，且效率较高。若在恒流充电末端时刻对电压未进行限制，则会岀现充电电压高于超级电容电压阈值情况，导致超级电容器因过压而失效损坏，且有效容值降低，因此需要在恒流充电末端时刻采用电压控制方式以减小出现过压现象的可能性。恒流充电控制结束时，系统自动转入恒压充电控制状态，若超级电容器充电初期采用恒压充电法，则电路拓扑的电流将较大，大电流长期存在会增大拓扑结构中功率器件损坏的可能性；同时相比于恒流充电法，其充电速度较慢和充电电流较小，在充电后期不会造成电能损失。满足预设条件时，开始对超级电容器重新进行充电，根据相应的充电条件进入不同的充电过程；在实际系统应用中，一般处于恒流充电和恒压充电两个阶段。本技术采用分段充电控制方式，对初始状态为零时的超级电容器首先进行脉冲充电，然后再快速恒流充电以缩短充电时间，最后实行恒压充电以避免充电末期电流过大隐患的出现。
37.在一些实施例中，充电单元为超级电容充电，包括：物流设备在等待接货或送货时，充电单元为超级电容充电，超级电容充电完成后，再对电池充电。如果没有对超级电容充电，使用电池为物流设备供电，包括：检测超级电容的剩余电量，如果超级电容的剩余电量小于电量阈值时，使用电池为物流设备供电。物流设备每次在等待接货或送货时，充电单元都为超级电容充电。
38.本技术实施例提供了一种基于电池和超级电容的电源管理方法及系统，使用超级电容和电池作为动力来源，将超级电容设定为主电源，缩短了充电时间，并通过合理的控制
策略，提高了充电效率。
39.物流设备双电源供电的管理需求，节省充电时间，设备在执行任务时会经过特定的点等待接货或送货，采用超级电容作为主电源，接货送货的时间(5秒左右)可以为超级电容充电，供设备持续使用3分钟，3分钟若未再进行充电，则采用电池供电，充电时，优先对超级电容进行充电，超级电容充满后再对电池进行充电。
40.如图2所示，本技术提供了一种基于电池和超级电容的电源管理系统，包括：电源管理单元201、电池202、超级电容203和充电单元204；电池202例如为锂电池。物流设备的电源管理单元用于将超级电容设置为主电源；充电单元204用于：物流设备在等待接货或送货时，为超级电容充电；等待结束后，使用主电源超级电容为物流设备供电，运行预设时间后如果没有对超级电容充电，使用电池为物流设备供电。
41.其中，充电单元用于：充电单元采用分段充电的方式为超级电容充电，包括：脉冲充电、恒流充电、恒压充电和重新启动充电。
42.其中，充电单元用于：物流设备在等待接货或送货时，充电单元为超级电容充电，超级电容充电完成后，再对电池充电。
43.本技术中，基于电池和超级电容的电源管理系统实施例与基于电池和超级电容的电源管理方法实施例基本相似，相关之处请参考基于电池和超级电容的电源管理方法实施例的介绍。
44.本技术还提供了一种物流设备，包括上述任一项基于电池和超级电容的电源管理系统。
45.本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例的技术方案可借助软件和/或硬件来实现。本说明书中的“单元”和“模块”是指能够独立完成或与其他部件配合完成特定功能的软件和/或硬件，其中硬件例如可以是fpga(field－programmable gate array，现场可编程门阵列)、ic(integrated circuit，集成电路)等。
46.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述基于电池和超级电容的电源管理方法步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、dvd、cd-rom、微型驱动器以及磁光盘、rom、ram、eprom、eeprom、dram、vram、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器ic)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。
47.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
48.在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
49.以上介绍仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。