技术领域：
[0001] 本实用新型属于电类。其突出特点是利用超级电容作为整个运输系统的能量供应源，大大降低了因为通电
导轨的损耗而造成的经济损失。同时采用NRF24L01通信网络进行参数与控制
信号的传递，提高了系统的
稳定性。背景技术：
[0002] 传统的悬挂式运输车采用
铜轨供电，利用
碳刷连接运输车和导轨。这种方式可以不间断为运输车供电，并且供电
电压稳定，运输车稳定性强。但是在停车时，运输车往往会与导轨打火，一方面造成了严重的安全隐患，一方面加快碳刷的老化速度。由于碳刷造价高昂，较高的更换速率会极大得提高生产成本。
[0003] 一种新的应用于工厂实践的供电方法是感生
电流法。利用电感线圈的
电磁感应原理，在导轨周围分布大量的
电缆并通以强电流，通过在电感线圈中感应出电流为运输车的运动系统供电。这种办法虽然不会带来频繁更换电刷导致的生产成本提高的问题，但是给电缆供强电同样会造成较大的安全隐患，且尚不成熟技术不免造成大量电
力浪费；同时其本身造价高昂，一般企业难以承受。实用新型内容：
[0004] 本项目主要研究如何以超级电容作为新型电源代替工厂中现有的有轨电刷方案或感生电流方案驱动流
水线上的悬挂运输车，并以此为核心，加入RFID
射频识别实现运输车对工作
站点的识别，加入红外模
块辅助控制运输车的启动与停止，加入无线模块以使得各运输车组成
物联网，最终形成一整套新的工厂车间流水线运输物流系统。
[0005] 有益效果：本实用新型选用超级电容作为能量供应源，通过对超级电容组进行均压和稳压控制，为悬挂运输车供电。整个系统采用多站点分工加工零件的工作方式，因此需要准确的启动和
制动，从而保证整个加工过程的准确性和流畅性。为实现精确制动，采用红外对管作为辅助信号采集工具判断减速缓冲带，并通过RFID模块实现在加工工位处准确制动。在工位加工的同时，充电卡槽对超级电容充电，同时RFID模块储存悬挂运输车和站点信息。利用NRF24L01作为通信模块实现终端与各个运输车的通信自组网，实时采集运输车当前的运行状态。整个系统相较于旧有的以及技术尚不成熟的各已有系统来说，既安全稳定，又兼具成本低的优点。
附图说明
[0006] 图1为本实用新型
[0008] 图3为超级电容稳压电路；
[0009] 图4为并联电容电路拓扑结构图；
[0011] 其中：1、超级电容组 2、核心
控制器 3、红外对管 4、直流
电机 5、
舵机 6、伸缩杆 7、驱动电路 8、充电桩 9、停车缓冲区 10、轨道
具体实施方式
[0012] 下面通过具体
实施例来进一步详细说明本实用新型。
[0013] 图1所示，一种用超级电容为能量供应的悬挂运输车控制系统，包括超级电容组、均压充电模块、稳压放电模块、核心控制器、
无线通信模块、射频识别模块、状态显示模块、电机驱动模块以及其他辅助模块构成。
[0014] 所述超级电容组1由四个超级电容
单体构成，位于两个电容槽内，为整个系统所有模块供电。均压充电模块位于轨道固定的充电桩8上，通过停车时的
挤压接触将电容组接入充电电路实现充电。电容输出分为两路，一路直接为驱动模块7供电，另一路接入稳压模块输出3.3伏电压为核心控制器2供电，5伏电压为模块供电，包括舵机、NRF24L01,以及红外对管等。
[0015] 所述均压充电模块为LM358集成运放构成的均压控制电路，稳压放电模块为 TPS63070集成芯片构成的稳压电路。两个电路保证超级电容在充电过程中保持单体电容电压一致，并保证在较长时间内超级电容有较为稳定的恒压输出。
[0016] 所述电机驱动模块由直流电机4和驱动电路7组成：两个直流电机4位于车体后侧，
车轮伸出车体作为动力输出，驱动电路7位于车内底盘，与直流电机连接供电。同时直流电机包含测速模块，其输出与核心控制器2相连获取当前运行速度，构成闭环控制系统。
[0017] 所述核心控制器2位于车体内绝缘板上，防止短接损坏，为其他模块提供
控制信号。
[0018] 所述辅助模块包括：红外对管3检测停车标志并进入停车缓冲区9；舵机5及伸缩杆 6实现辅助停车，当进入停车缓冲区后伸出伸缩杆实现精确停车。
[0019] 所述无线通信模块由NRF04L01组成，位于核心控制器2上，在停车完成后就将当前站点信息发送给正在等待接收的核心控制器，同时转换为接受状态开始等待从核心控制器接受发车信号。核心控制器在接受到所有的运输车发来信息后便转换为发送状态逐一发送发车允许信号。通过主从机的收发状态切换实现全双工通信。
[0020] 所述站点识别标志由FRID射频读卡组成，其外露于悬挂运输车的外侧，在停车成功后通过读取mifare one卡的转移卡号来识别当前站点信息，并通过通信模块将此信息发送。
[0021] 当运输车停车后进行充电并发送本机当前信息，当所有运输车都充电完后后才能再次发车，从而保证系统的稳定性与安全性。
[0022] 由于超级电容的特性，其充电速度很快，所以在工作站点并不会因为充电而等待太长时间，从而保证系统平稳流畅运行。
[0023] 对于超级电容器来说，首先，超级电容的
输出电压波形是成指数下降的，无法满足负载对恒定电压的长时性要求；其次，现有的商品化的超级电容单体的额定电压一般都比较低，为了满足外部负载对电压等级的要求，通常需要将超级电容器
串联使用。但是由于制造工艺等的差别，超级电容单体存在容量和内阻的不一致性，造成各电容单体工作中的充放电速度不同从而导致单体电压的不均衡，降低电容组的
电能存储能力和使用寿命。因此，采取合适的电压均衡电路与稳压电路使超级电容单体电压保持一致和保持较长时间的恒压输出具有重要意义。
[0024] 实践中稳压的方法有很多，下面介绍一种基于BOOST变换器的稳压放电电路。BOOST 电路原理如图2所示。
[0025] 电路中电感L的电压UL表达式为：
[0026]
[0028] 根据稳态条件下的秒伏平衡规律可得：
[0029] UsDTs-(U0-Us)D′Ts＝0 (式2.2)
[0030] 其中D′＝1-D。
[0031]
整理得到BOOST电路的输出电压与输入电压的比：
[0032]
[0033] 由式2.3可以看出，调节占空比可以改变变换器的升压比。据此可以设计一种超级电容稳压电路，如图3所示。该稳压放电控制电路由超级电容器储能系统、Boost变换器、负载、控制系统单元组成。在超级电容器储能系统给负载供电的过程中，控制系统的电压采集单元对负载电压变化进行实时
采样，将采集到的电压与参考电压Uref进行求和，然后经过PID调节器进行调节，输出结果PWM脉冲的占空比,使储能系统下降的输出电压通过BOOST变换器进行升压稳压管到负载所需电压值范围。
[0034] 对于电容串联带来的不均衡电路特性，可以采用并联电容均压电路解决，其基本原理如下：
[0035] 均压电路拓扑结构：
[0036] 均压电路由若干均压电容与级联电感端口网级联形成，每一级均压电容端口通过开关分别与串联储能单体(超级电容)并联，并通过电感与下一级均压电容端口连接，由此形成串联模组电容储能系统的均压电路结构，如图4所示。级联电感在提供并联电流通路的同时限制开关闭合时均压电容正负极之间的电流。
[0037] 并联电容电路均压原理：
[0038] 图4所示电路中所有开关(S1～S2N)由方波驱动同步开或关，方波(开/关)周期为 T占空比为D。均压电容与超级电容在开关合上瞬间连接，均压电容与超级电容交换电荷，电压趋于一致。均压电容在所有开关管断开期间通过电感相互并联连接交换电荷，电压趋于一致。上述实现见图2-4。由方波驱动所有开关不断重复上述过程，则超级电容与均压电容电压趋同。理论上，只需给定开关动作期与占空比即可实现不均衡能量的自动转移与均压输出。
[0039] 图中C1～CN为超级电容；S1～SN为开关元件；Cb1～CbN为均压电容；La1～ La(N-1)和Lb1～Lb(N-1)分别为均压电容正负极之间的级联电感。
[0040] 对于无线通信模块，常用的无线通信模块有Wi-Fi、ZigBee、NRF2401等。Wi-Fi的传输速率快，并且可实现一对多通信，传输距离远，但是其成本高，控制
算法复杂；ZigBee 通信技术控制简洁、成本低，但它的传输距离近，速率低。而NRF2401工作于2.4～2.5GHz ISM频段，芯片内置
频率合成器、功率
放大器、
晶体振荡器和
调制器等功能模块，易实现一对多通信，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，传输距离远，成本低廉，并且可使用中继式方法通信，适合于批量使用。悬挂运输车在运行过程中将自己的
位置信息实时传输给主机，经主机处理后将位置信息从显示其输出，供工位操作人员实时了解运输车的位置。
[0041] 对于红外对管识别模块，由于运输车如果迅速在RFID射频识别模块的站点停车，很大几率会导致系统丧失稳定性。由于带载
工件质量较大，其较大的惯性会导致自身因速度无法及时降低从而失控，最终不能够实现在站点迅速精准停车。利用红外对管提前识别站点前的凸出减速标志，使运输车在缓冲区减速到一个较低速度，然后在加工站点依托充电卡槽做最后一次制动，可以实现精准停靠。如图2-5所示。
[0042] 对于RFID模块，当运输车到达加工站点时，通过射频读卡技术采集信息，运输车将当前信息通过无线通信模块传送回终端。射频读卡有两个状态，一个是当前运输车处于加工站点处，另一个状态是其正处于从第n个站点前往第n+1个站点的过程中。这些信息将传回终端并由终端统一调控各个运输机控制其运动状态避免相撞。
