一种智能AGV车的电源管理系统的制作方法

一种智能agv车的电源管理系统
技术领域
1.本发明属于电池控制领域，具有涉及一种智能agv车的电源管理系统。


背景技术：

2.卷烟厂智能agv废料回收小车(以下简称agv小车)是一种以蓄电池为动力，装有激光导向装置和独立寻址系统的无人驾驶自动化搬运车辆，能在计算机的监控下，按指令自主驾驶，自动沿着规定的导引路径行驶，以达到制定地点，用以搬运废料、废烟等卷烟废料，并实现自动称重、统计和数据上传。通过对小车行走路线编程、停车选择装置、安全保护以及各种移栽功能，实现先进的柔性生产线和自动化物流系统的实现，从而极大地提高了卷烟厂生产自动化程度和生产效率。
3.目前，卷烟厂智能agv废料回收小车蓄电池缺乏完整有效的电源管理系统，当蓄电池在使用过程中随着老化程度的加深，内阻逐渐变大，放电电流会变小，agv小车的续航时间就会明显缩短，充电时间和充电频率显著上升。由于agv小车行走路线长，载货量大，系统如果根据每台 agv小车的电池健康度、载货量等信息计算出其续航里程和充电间隔和时长，结合任务指令轻重缓急、行走路线、电能消耗量等需要，合理分配 agv小车的任务，可以最大限度提高agv小车的运行效率，提高车辆运行效率和运载量。
4.同时，由于agv小车采用的无人驾驶控制系统较为复杂，电控系统和传感器众多。为保障安全性和电磁兼容性，电源系统采用多路供电方式，监测难度大。电源系统故障会带来行使路线偏移、障碍物识别错误等造成严重安全事故，所以需要实时监测采集记录各路电源的电压电流情况，使得以诊断预测为目的的实时电源监测显得尤为重要。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种智能agv车的电源管理系统，该系统能够实时监控各路电源的异常情况，并提高agv车的运行效率。
6.一种智能agv车的电源管理系统，包括：
7.微处理系统，用于采用微处理器分别依据电压数据，电流和温度数据得到报警信息和agv车电量信息，并将报警信息和agv车电量信息发送至agv车控制系统；
8.agv车控制系统，用于接收微处理系统发送的报警信息和agv车电量信息，并基于报警信息输出agv车充放电停止信号。
9.本实用新型通过实时将agv车的电压，电流，温度数据通过微处理器进行处理，将电流信息和报警信息传输给agv车控制系统，并通过agv 车控制系统控制各个agv车的行车路线和载货量以提高agv车的效率，并基于报警信息，直接控制充放电机，实现健康度在线监测、电源故障诊断、智能充电和维护预警功能，提供过充、过放、过流、过温和短路等保护。
10.智能agv车的电源管理系统，还包括电压量采集系统，用于分别通过48v，24v和5v电压测量电路对agv车的设备进行测量得到电压数据，并将电压数据通过转换电路转换为第一电压信号，并通过v-f变换将第一电压信号转化为第一脉冲信号，并将电压数据对应的
第一脉冲信号发送至微处理系统。电压量采集系统与微处理器通过引脚连接。电压量采集系统与微处理器通过光耦组成的隔离电路连接。
11.本实用新型采用3路电压量采集电路，包括48v、24v和5v电压测量电路。
12.基于agv车的实际应用场景，由于agv车内部各个器件使用的电压为48v，24v和5v，因此通过三路电压的测量得到agv车的电压数据，满足agv车的实际使用情况，准确反应agv车的实际使用电压。
13.智能agv车的电源管理系统，还包括温度和电流量采集系统，用于通过多路电流和温度测量电路对agv车的设备进行测量得到电流和温度数据，并将电流和温度数据通过运算放大器转换为电流和温度信号，并通过v-f变换将电流和温度信号转化为第二脉冲信号，并将电流和温度数据对应的第二脉冲信号发送至微处理系统。温度和电流量采集系统与微处理器通过引脚连接。温度和电流量采集系统与微处理器通过光耦组成的隔离电路连接。
14.电流量采集电路对主驱动电机、转向电机、液压泵电机和蓄电池总负载电流等关键部位电流进行采集，所采集的电流信号处理与上述电压量采集电路类似。首先将被测量电流通过运算放大电路转化后，由lm331组成的进行v/f变换电路将电流信号转化0-10khz为脉冲信号，通过光耦组成的隔离电路输入电源管理控制电路，在电路上具备隔离作用，保证测量电路与agv小车电控系统互不干扰。
15.本使用新型将温度和电流系统集成再一个电路，达到了提高效率，节省材料和成本的目的。
16.智能agv车的电源管理系统，温度和电流量采集系统还包括多路模拟开关，多路模拟开关通过微处理器控制，将多路电流和温度测量电路测量的电流和温度数据分时发送至微处理系统。
17.微处理器控制多路模拟开关以控制电流，电压，温度数据输入微处理系统，已达到基于需求获得各个电路的电流，电压，温度数据，并有利于后续的计算。
18.智能agv车的电源管理系统，还包括电池内阻测量系统，电池内阻测量系统包括电流取样电阻和电压电流检测器，将电流取样电阻的一端与蓄电池正极输出端连接，另一端连接agv车电路供电输入端，电压电流检测器连接蓄电池两端，用于检测流经电流取样电阻的电流和蓄电池的电压。通过对内阻的数据实时监控，已实时获得agv车蓄电池老化的情况，为后续维护提供数据基础。
19.智能agv车的电源管理系统，还包括温度传感器，温度传感器用于检测蓄电池的温度，并将温度数据发送至温度和电流量采集系统。测温1 和测温2将温度传感器的信号接入电流量和温度处理电路，用于检测蓄电池的温度，采集的温度范围－55℃～+125℃。
20.智能agv车的电源管理系统，微处理器与agv控制系统通过无线通讯电路连接。
21.微处理系统通过rs485接口实现与agv小车电控系统的数据传输和交换；微处理与电压量采集系统，温度和电流量采集系统通过光耦组成的隔离电路连接。
22.通过光耦组成的隔离电路输入电源管理控制电路，在电路上具备隔离作用，保证测量电路与agv小车电控系统互不干扰。
23.在实际应用中，车用蓄电池智能电源管理系统在车辆停放时也会进入待机状态，在预设时间间隔对车辆进行监控，因此，通过本技术提供的一种车用蓄电池智能监控装置，可以在车辆运行和停放时完成对车辆蓄电池电路中的参数进行准确详细的监控，能够对运
行车辆电流电压异常、停放时车辆电流异常、充电异常等进行监控。在检测到异常时发出预警，如果是充电状态异常时，将通过rs-485通讯接口输出充电停止信号给充电机，暂停蓄电池充电，防止电池或控制电路自燃的风险，同时将这些信息进行记录，供技术人员排查车辆电器故障，分析异常原因以及进行后续的维护。
24.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
25.通过分析agv小车电源的使用情况，能够将系统包含的所有电源健康状态清晰有序地呈现出来，通过对电池和充电电路的监控和记录，监控蓄电池的充放电全过程，评估电池的性能参数是否处于健康状态，全面支撑电源健康诊断，起到预警作用。
26.本实用新型提供一种卷烟厂智能agv废料回收小车的电源管理系统，包含电池充电监测、电压量采集、电流量采集、电池健康度监测等模块，实现对agv小车车载蓄电池的健康度在线监测、电源故障诊断、智能充电和维护预警等功能，并通过rs485接口实现与agv小车电控系统的数据传输和交换。系统可以根据每台agv小车的电池健康度、载货量等信息计算出其续航里程和充电间隔和时长，从而根据任务指令轻重缓急、行走路线、电能消耗量等需要，合理分配agv小车的任务。最大限度提高 agv小车的运行效率，避免出现由于任务分配不合理导致的agv小车因蓄电池电量不足使任务被迫中止折返等情况，有效提高任务执行成功率和通行效率。
附图说明
27.图1为本实用新型的具体实施方式提供的智能agv车的电源管理系统的流程图；
28.图2为本实用新型的具体实施方式提供的微处理器电路图；
29.图3为本实用新型的具体实施方式提供的电源处理电路图；
30.图4为本实用新型的具体实施方式提供的5v电压量采集电路图；
31.图5为本实用新型的具体实施方式提供的24v电压量采集电路图；
32.图6为本实用新型的具体实施方式提供的48v电压量采集电路图；
33.图7为本实用新型的具体实施方式提供的电流量和温度采集电路图；
34.图8为本实用新型的具体实施方式提供的rs485通信电路图。
具体实施方式
35.为使发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明的技术方案进行描述。
36.如图1所示，一种agv车的电源管理系统，包括微处理器系统、与微处理系统分别连接的电压量采集系统、温度和电流量采集系统，采样的数据经过微处理系统处理得到的报警信息和agv车电量信息，通过rs485 无线通讯电路与agv车控制系统进行通讯。
37.微处理系统，用于采用微处理器分别依据电压数据，电流和温度数据得到报警信息和agv车电量信息，并将报警信息和agv车电量信息发送至agv车控制系统；
38.agv车控制系统，用于基于微处理系统发送的报警信息和agv车电量信息输出agv车充放电停止信号。
39.如图2所示，本实用新型采用stm32f103r6微处理器，主要作用是负责电压/电流/温度数据接收和处理，以及通过rs485与agv车控制系统通信，其中，通过ad1，ad2，ad3引线
分别与5v，24v，48v电压量测量电路相连接，起到采集电压数据的作用，通过ad4引线与电流量和温度采集电路图连接，起到采集电流和温度数据的作用，通过pc0-pc4，对agv小车的报警指示系统进行报警指示通信。
40.电源处理电路如图3所示，将24v转换为5v和3.3v电压供给微处理器系统和其他电路。采用lm2596开关电源电路，提供最大为3a的电流供给。
41.如图4至图6所示，电压量采集系统为3路电压量测量电路设计，包 48v电压测量电路、24v电压测量电路和5v电压测量电路。首先将被测量电压通过转换电路转为0～10v电压信号，采用lm331的v-f变换电路，将测量到的电压信号转化为0-10khz脉冲信号输送至图2的微处理系统。电压量采集系统与微处理系统通过引脚，光耦组成的隔离电路连接。
42.如图7所示，温度和电流量采集系统包括4路电流测量电路和2路温度测量电路，通过模拟多路开关dg408进行输入切换，由lm2904组成放大电路对被测量电流进行放大，lm331的v/f变换电路，将测量到的电流信号转化为0-10khz脉冲信号输送至图2的微处理控制器。
43.温度和电流量采集系统需要采集4路电流信号和2路温度信号，为减少线性隔离电路的路数，在电路上利用多路模拟开关将线性隔离电路分时复用，其中模拟多路开关dg408由微处理器控制，分时采集各路电流和温度测量电路输入信号。模拟多路开关的1、16、15号引脚通过光耦tlp785 连接到stm32f103r6的44、45、46号引脚，4、5、6、7、9、10、11号引脚连接各路电流传感器。
44.如图8所示，rs485通讯模块为max487芯片，组成2路rs485通讯电路。为提高数据总线的抗干扰能力，max487芯片与微处理器 stm32f103r6的串口连接采用了磁隔离芯片adum3201进行隔离。
45.agv车的电源管理系统还包括电池内阻测量系统，电池内阻测量系统包括电流取样电阻和电压电流检测器，将电流取样电阻的一端与蓄电池正极输出端连接，另一端连接agv车电路供电输入端，电压电流检测器连接蓄电池两端，用于检测流经电流取样电阻的电流和蓄电池的电压。
46.智能agv车的电源管理系统，还包括温度传感器，温度传感器用于检测蓄电池的温度，并将温度数据发送至温度和电流量采集系统。测温1 和测温2将温度传感器的信号接入电流量和温度处理电路，用于检测蓄电池的温度，采集的温度范围－55℃～+125℃。