CN208142937U - 一种自动导引运输车无接触供电取电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动导引运输车无接触供电取电装置，其包括固供电装置、原边线圈和多个AGV取电装置，所述供电装置和所述原边线圈均固定设置且相互连接，所述AGV取电装置与所述原边线圈无接触，其特征在于：所述供电装置包括依次连接的电源、整流滤波电路、高频逆变电路和谐振回路，所述谐振回路与所述原边线圈连接，所述AGV取电装置包括依次相连的取电线圈、谐振电路、整流电路、功率变换电路；所述AGV取电装置通过取电线圈和原边线圈无接触取电。本实用新型的自动导引运输车无接触供电取电装置大大降低了布线难度和电池的维护成本，提高了装置的使用便捷度。

Description

一种自动导引运输车无接触供电取电装置

技术领域

本实用新型涉及一种非接触电能传输***的取电装置，属于交通运输及工业技术领域，具体涉及一种自动导引运输车无接触供电取电装置。

背景技术

自动导引运输车指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，传统AGV供电方式主要由有滑触线供电和蓄电池供电。滑触线供电方式容易引起电火花，同时在复杂的路径规划中极不方便；蓄电池供电方式需要定期对蓄电池进行充放电维护，且蓄电池寿命有限。

发明内容

本实用新型装置的目的就是要解决上述背景技术中不足，提供了一种用于导轨式非接触电能传输***的供电装置，其不仅结构简单、安装使用方便，而且能够为导轨式非接触电能传输***的能量拾取装置提供稳定的电流。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了这样一种自动导引运输车无接触供电取电装置，其包括固供电装置、原边线圈和多个AGV取电装置，所述供电装置和所述原边线圈均固定设置且相互连接，所述AGV取电装置与所述原边线圈无接触，其特征在于：所述供电装置包括依次连接的电源、整流滤波电路、高频逆变电路和谐振回路，所述谐振回路与所述原边线圈连接，所述AGV取电装置包括依次相连的取电线圈、谐振电路、整流电路、功率变换电路；所述AGV取电装置通过取电线圈和原边线圈无接触取电。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述AGV取电装置包括输入接口电路和输出接口电路，所述输入接口电路和所述输出接口电路之间依次连接有谐振电路、整流电路、功率变换电路和电压调节电路。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述谐振电路为多绕组共副边磁芯的结构，每个绕组的副边磁芯上串联有用于调整输出功率等级的开关。

在本实用新型的一种优选实施方案中，每个绕组的副边磁芯为椭圆形结构，且其中心同轴设置有矩形方孔。

在本实用新型的一种优选实施方案中，每个绕组的副边磁芯相对应的原边线圈的下方设置有导磁条。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述导磁条的饱和磁密度大于线圈产生的磁感应强度。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述整流电路为四个二极管组成的全桥整流电路；

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述电压调节电路包括采样及检测电路、控制电路、驱动电路、辅助电源，所述采样及检测电路的输入端与所述输出接口电路的输出端相连，所述采样及检测电路的输出端与所述控制电路的输入端相连，所述控制电路的输出端通过所述驱动电路与所述功率变换电路相连，所述辅助电源与所述采样及检测电路和所述驱动电路电连接。

在本实用新型的一种优选实施方案中，所述功率变换电路包括电感、二极管、开光管和电容，所述开光管和所述电容并联在所述整流电路的正输出端和负输出端之间，所述电感一端与所述整流电路的正输出端相连，另一端与所述开光管相连；所述二极管设置在所述开光管和电容之间。

本实用新型产生的有益效果是：本实用新型的自动导引运输车无接触供电取电装置，实现了自动导引运输车通过无接触的方式进行取电，相比与传统的有线供电和电池供电的方式，大大降低了布线难度和电池的维护成本，提高了装置的使用便捷度；通过整流电路将高频交流电压转换为直流电压，并通过电压调节电路实现对输出电压的调整，使输出电压更加稳定且精确，能够大大提高取电装置的适用范围，且精确的电压输出能够提高用电质量，使装置的使用寿命大大提高。

附图说明

图1是本实用新型实施例的无线电能传输原理图；

图2是本实用新型实施例的取电器功能组成框图；

图3是本实用新型实施例的多绕组共副边磁芯结构；

图4是本实用新型实施例的主电路结构；

图5是本实用新型实施例的取电器电路分模块示意图；

图6是本实用新型实施例的取电器控制框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本发明公开了一种自动导引运输车无接触供电取电装置，包括固定设置的供电装置和设置在自动引导运输车上的取电装置，供电装置和取电装置通过无接触的方式进行电量传输；其中，取电装置包括依次相连的谐振电路、整流电路和功率变换电路，功率变换电路上还连接有电压调节电路和输出接口；谐振电路通过高频磁场产生电流，电流通过整流电路后传输至功率变换电路，并经过电压调节电路的调节后，通过输出接口输出给负载自动引导运输车。进一步地，本实用新型的取电装置中的谐振电路为多绕组共副边磁芯的结构，通过设置在各个绕组中的开关来调整输出功率的等级。进一步地，采用了多绕组共副边磁芯线圈设计结构，其特征在于椭圆形结构，中心开矩形方孔，绕组平面均匀布置，分层绕制，中间采用云母片隔离。进一步地，使用导磁条可以优化线圈磁路，适当放置导磁条于原边线圈下方，副边线圈上方可以缩短磁路，降低边缘磁通。同时导磁条选择主要考虑导磁条的磁化曲线、磁损、几何尺寸和导磁条的质量。对于导磁条的相关参数，线圈产生的磁感应强度应小于导磁条饱和磁密，同时在导磁条选型时应满足磁滞损耗的要求。进一步地，实用新型的取电装置中的功率变换电路包括电感L、二极管D、开光管S和电容C，开光管S和电容C并联在整流电路的正输出端和负输出端之间，电感L一端与整流电路的正输出端相连，另一端与开光管S相连；二极管D设置在开光管S和电容C之间。进一步地，本实用新型的取电装置中的电压调节电路包括采样电路、控制电路、驱动电路和辅助电源；采样电路的采样输入端与输出接口相连，输出端与控制电路的输入端相连；控制电路的输出端通过驱动电路与功率变换电路相连；辅助电源与采样电路和驱动电路均相连。

如图1所示，本实用新型实施例的自动导引运输车无接触供电取电装置，包括固定设置的供电装置和设置在自动引导运输车上的取电装置，供电装置和取电装置通过无接触的方式进行电量传输；其中：

供电装置包括依次连接的电源、整流滤波电路和高频逆变电路，高频逆变电路上还连接有用于产生高频磁场的原边电缆；取电装置包括依次相连的谐振电路、整流电路和功率变换电路，功率变换电路上还连接有电压调节电路和输出接口；谐振电路通过高频磁场产生电流，电流通过整流电路后传输至功率变换电路，并经过电压调节电路的调节后，通过输出接口输出给负载自动引导运输车。

如图2所示，取电器由谐振电路、整流电路、功率变换电路、采样及检测电路、控制电路、驱动电路、辅助电源等部分组成。

如图3所示，在设计谐振电路时为了满足不同功率等级的要求，本***设计了多绕组共副边磁芯的结构，通过开关S1、S2切换到不同大小的绕组上可以实现不同的功率输出。

取电装置通过安装在自动导引运输车上的带磁芯的感应线圈通过感应原边电缆磁场获取电能，谐振电路为多绕组共副边磁芯的结构，通过设置在各个绕组中的开关来调整输出功率的等级。

多绕组共副边磁芯线圈设计结构，其特征在于椭圆形结构，中心开矩形方孔，绕组平面均匀布置，分层绕制，中间采用云母片隔离。使用导磁条可以优化线圈磁路，适当放置导磁条于原边线圈下方，副边线圈上方可以缩短磁路，降低边缘磁通。同时导磁条选择主要考虑导磁条的磁化曲线、磁损、几何尺寸和导磁条的质量。对于导磁条的相关参数，线圈产生的磁感应强度应小于导磁条饱和磁密，同时在导磁条选型时应满足磁滞损耗的要求。

在自动导引运输车的工作过程中，由于带磁芯的感应线圈与原边电缆直接的位置关系在不断的变化，导致感应线圈拾取的感应电动势总是在一定范围内变化。因此，感应过来的电压不能够直接连接用电设备，必须经过整流滤波和稳压控制后才能以恒压源的形式为用电设备供电。

如图4所示，整流电路采用二极管整流VD1-VD4组成全桥整流电路，将谐振感应到的高频交流电压变成直流电压，供给后级功率变换电路。功率变换电路由电感L、二极管D、开关管S、电容C组成，当S导通时，线圈感应能量减小，负载无能量向负载输出；当S关闭时，根据S占空比大小将线圈感应能量传递给负载输出。

如图4所示，采样电路通过小电阻、康铜丝或电压霍尔采样输出电压，输出电压经过检测电路进行处理后进入PIC16f873单片机的AD采样口，PIC16f873单片机对采样电压进行处理。控制电路部分在PIC16f873单片机程序里实现，对AD口采样得到的电压进行PI控制器调节来改变电路的占空比。采样得到的电压进行PI调节后与PIC16f873单片机内部的锯齿波进行比较，得到驱动信号，驱动电路将信号进行放大来驱动开关管。

如图4所示，输出接口连接负载，负载为AGV直流电机。辅助电源的作用是给采样及检测电路、驱动电路供电。在本***中，辅助电源直接从直流母线上取电，无需另外用电源供电。

如图5所示，取电器内部设置有与每个专用功能模块所采用的电路相对应的实体电路，包括输入接口电路、输出接口电路、谐振电路、整流电路、功率变换电路、控制电路、驱动电路、辅助电源。整流电路采用4个二极管组成的全桥整流电路。功率变换电路包括电感L、二极管D、开光管S和电容C，开光管S和电容C并联在整流电路的正输出端和负输出端之间，电感L一端与整流电路的正输出端相连，另一端与开光管S相连；二极管D设置在开光管S和电容C之间。电压调节电路包括采样电路、控制电路、驱动电路和辅助电源；采样电路的采样输入端与输出接口相连，输出端与控制电路的输入端相连；控制电路的输出端通过驱动电路与功率变换电路相连；辅助电源与采样电路和驱动电路均相连。

比较模拟和数字控制方法，数字式的方式更加的灵活，保密性高于模拟硬件电路，而且干扰能力强，噪声容限大，易于实现复杂算法、性价比高，因此本***采用的是数字式的控制方式，主控芯片采用单片机PIC16f873，PIC16f873是一款高性价比8位嵌入式微控制器。

如图6所示，取电器反馈控制***和控制框。控制框图主要由反馈网络、电压比较、控制器、PWM驱动等单元构成。其中其中电压比较和控制器由主控芯片通过软件完成，输出电压经过反馈网络后与给定参考电压作差，进入控制器，其中控制器的设计影响着***的输出精度和动态性能，这里采用经典PI控制器。控制器的输出与PIC内部的锯齿波进行比较得到驱动信号，通过驱动电路进行信号放大后来控制开关管。当采样得到的电压小于给定电压时，误差电压增大，控制器的输出电压增大，进而占空比增大，使得输出电压变大，从而使***的电压稳定，达到闭环控制实现稳定输出电压的目的，且***具有好的动态性能。

本实用新型的自动导引运输车无接触供电取电装置，实现了自动导引运输车通过无接触的方式进行取电，相比与传统的有线供电和电池供电的方式，大大降低了布线难度和电池的维护成本，提高了装置的使用便捷度；通过整流电路将高频交流电压转换为直流电压，并通过电压调节电路实现对输出电压的调整，使输出电压更加稳定且精确，能够大大提高取电装置的适用范围，且精确的电压输出能够提高用电质量，使装置的使用寿命大大提高。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动导引运输车无接触供电取电装置，包括固供电装置、原边线圈和多个AGV取电装置，所述供电装置和所述原边线圈均固定设置且相互连接，所述AGV取电装置与所述原边线圈无接触，其特征在于：所述供电装置包括依次连接的电源、整流滤波电路、高频逆变电路和谐振回路，所述谐振回路与所述原边线圈连接，所述AGV取电装置包括依次相连的取电线圈、谐振电路、整流电路、功率变换电路；所述AGV取电装置通过取电线圈和原边线圈无接触取电。

2.根据权利要求1所述的一种自动导引运输车无接触供电取电装置，其特征在于：所述AGV取电装置包括输入接口电路和输出接口电路，所述输入接口电路和所述输出接口电路之间依次连接有谐振电路、整流电路、功率变换电路和电压调节电路。

3.根据权利要求2所述的一种自动导引运输车无接触供电取电装置，其特征在于：所述谐振电路为多绕组共副边磁芯的结构，每个绕组的副边磁芯上串联有用于调整输出功率等级的开关。

4.根据权利要求3所述的一种自动导引运输车无接触供电取电装置，其特征在于：每个绕组的副边磁芯为椭圆形结构，且其中心同轴设置有矩形方孔。

5.根据权利要求4所述的一种自动导引运输车无接触供电取电装置，其特征在于：每个绕组的副边磁芯相对应的原边线圈的下方设置有导磁条。

6.根据权利要求5所述的一种自动导引运输车无接触供电取电装置，其特征在于：所述导磁条的饱和磁密度大于线圈产生的磁感应强度。

7.根据权利要求2所述的一种自动导引运输车无接触供电取电装置，其特征在于：所述整流电路为四个二极管组成的全桥整流电路。

8.根据权利要求2所述的一种自动导引运输车无接触供电取电装置，其特征在于：所述电压调节电路包括采样及检测电路、控制电路、驱动电路、辅助电源，所述采样及检测电路的输入端与所述输出接口电路的输出端相连，所述采样及检测电路的输出端与所述控制电路的输入端相连，所述控制电路的输出端通过所述驱动电路与所述功率变换电路相连，所述辅助电源与所述采样及检测电路和所述驱动电路电连接。

9.根据权利要求2所述的一种自动导引运输车无接触供电取电装置，其特征在于：所述功率变换电路包括电感(L)、二极管(D)、开光管(S)和电容(C)，所述开光管(S)和所述电容(C)并联在所述整流电路的正输出端和负输出端之间，所述电感(L)一端与所述整流电路的正输出端相连，另一端与所述开光管(S)相连；所述二极管(D)设置在所述开光管(S)和电容(C)之间。