自动化集装箱运输车AGV动力能源系统

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所属分类:AGV设计资料
摘要

对新型水平运输设备 AGV 能源动力系统配置方案展开研究,主要围绕混合动力系统、移动供电系统、动力电池供电系统三种配置方案展开,对应用可行性和投入成本进行详细的比较和论证。分析比较结果表明,移动供电系统方案较其他两种方案在未来发展过程中更具有优势,这一结论对于后续城市物流系统建设过程中运输车辆的能源动力选择具有指导意义。

0 引言

随着经济全球化进程的加快,全球集装箱运输发展迅速,世界各地主要集装箱码头均面临吞吐量急剧增长的压力,而集装箱在各大城市内的集散主要通过集装箱卡车运输,传统的集装箱卡车运输方式导致城市交通拥堵、环境污染,城市货运的通达性和质量受到严重制约高度自动化集成的集装箱运输设备将逐渐代替传统集装箱集散普遍采用的集卡运输方式集装箱自动导引车AGV 作为一种比较先进的自动化设备,在效率、自动化水平和统一调度方面都强于传统的集卡运输方式,是解决城市交通拥堵、减少环境污染、提高城市货物运输的通达性和质量的有效途径。AGV 的出现能够满足循环经济的发展模式,符合资源节约型社会的发展要求,是我国城市可持续发展的必要选择。

AGV 是 20 世纪 80 年代发展起来的新技术,具有无人驾驶、自动导航、定位精确、路径优化、安全避障等智能化特征,广泛应用在许多自动化领域。随着替代集装箱卡车的 AGV 技术的逐渐成熟,AGV 动力能源系统最优配置方案的选择倍受重视。

采用柴油机 - 液压驱动系统的第一代 AGV 于 20 世纪 90 年代投入商业使用,由于技术问题,不仅行驶性能有限,而且存在维护困难、能耗较高、噪声污染和废气排放等严重问题。

近年来,随着新技术的涌现,AGV 已经形成多个换代产品,其驱动形式可分为柴油机驱动和电机驱动,动力能源系统配置方案也历经多种形式的变迁,现有配置方案主要为混合动力系统、移动供电、动力电池供电三种能源系统。对于现阶段的 AGV 设备,优化动力能源配置和能源管理系统已成为最有效和最直接的节能减排手段,在减少能源浪费的同时可以大幅度甚至消除噪声和废气污染排放,通过合理的管理策略来优化能源输出和回收,使能源的利用效率最大化。目前市场上投入使用的是多种动力能源配置共存的 AGV,本文就上述三种动力能源系统配置在不同工况下的能耗及造价进行比较。

1 AGV 动力能源配置方案

1.1 混合动力系统

当前,混合动力处于传统柴油动力和电动力的过渡阶段,作为两种动力系统的结合体很好地承担了衔接任务。一般混合动力系统多以柴油机组配备锂电池(或超级电容)的组合形式呈现。柴油机组负责低功率运行时的能源供应以及为锂电池(或超级电容)充电,而锂电池(或超级电容)提供短时高倍率放电,辅助柴油机组提供动力能源,并回收存储多余电能,图 1 为混合动力系统的配置示意图。

自动化集装箱运输车AGV动力能源系统

图 1 混合动力系统示意图

锂电池或超级电容可以进行大功率放电,能满足瞬时或短时间 AGV 运行大功率需求(如 AGV 加速时),因此,柴油机选型上时主要参考平均功率输出要求。与全柴油机的动力源相比,混合动力系统中可以选择额定功率和排量较低的柴油机。柴油机的小型化,降低了柴油机的基础能耗,同时减少了排放污染和噪声污染,达到节能减排效果。

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