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自动化码头AGV电池 温度维护装置和方法

阅读：864发布：2024-01-28

专利汇可以提供自动化码头AGV电池温度维护装置和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种自动化码头AGV 电池温度维护装置和方法，包括若干电池模组、水冷系统、加热系统、水循环系统和电池管理系统，电池管理系统包括电芯温度检测模块和温控模块；水冷系统包括压缩机、冷凝器和蒸发器；加热系统包括加热管；水循环系统包括水管路；水管路安装于电池模组的周边；蒸发器和加热管置于水管路中，水管路中填充有水；温控模块基于电芯温度检测模块获取电池模块的电芯温度，控制水冷系统或加热系统工作，通过水冷系统、加热系统和水循环系统的联合作用，能够防止电芯温度过高或过低，使得AGV电池的电芯温度维持在最佳温度区间内，减缓了电池衰减速度，避免其发生放电深度加大甚至过充过放的可能，有效延其使用寿命。，下面是自动化码头AGV电池温度维护装置和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.自动化码头AGV电池温度维护装置，包括若干电池模组，其特征在于，还包括水冷系统、加热系统和水循环系统；所述水冷系统包括压缩机、冷凝器和蒸发器；所述加热系统包括加热管；所述水循环系统包括水管路；所述水管路安装于所述电池模组的周边；所述蒸发器和所述加热管置于水管路中；所述水管路中填充有水；
所述装置还包括电池管理系统，所述电池管理系统包括电芯温度检测模块和温控模块；所述电芯温度检测模块，用于获取所述电池模块的电芯温度；所述温控模块，用于基于所述电芯温度控制所述水冷系统或所述加热系统的工作，以实现将所述电池模组的温度控制在设定温度区间内。
2.根据权利要求1所述的自动化码头AGV电池温度维护装置，其特征在于，所述温控模块包括制冷控制单元和制热控制单元；所述制冷控制单元，用于在所述电芯温度高于第一设定温度且持续第一时间时，控制所述水冷系统执行制冷，以使得所述蒸发器在所述水管路中吸热，对所述电池模组实施降温；所述制热控制单元，用于在所述电芯温度低于第二设定温度且持续第二时间时，控制所述加热系统制热，以使得所述加热管在所述水管路中放热，对所述电池模组实施加热。
3.根据权利要求2所述的自动化码头AGV电池温度维护装置，其特征在于，所述水循环系统还包括水泵，所述水泵连接所述水管路；所述装置还包括温差控制模块，用于在所述电池模组间的温差大于第三设定温度时，驱动所述水泵工作，以使得所述水管路中的水平衡各电池模组的温度；以及，在所述电池模组间的温差小于第四设定温度时，控制停止所述水泵工作。
4.根据权利要求1所述的自动化码头AGV电池温度维护装置，其特征在于，所述若干电池模组分为两组，分别置于第一电池箱和第二电池箱中；所述装置还包括电池组联控模块，用于在所述水冷系统制冷对第一电池箱的电池模组降温时，若第二电池箱内电池模组的电芯温度高于第五设定温度，则控制所述温控模块开启水冷系统对第二电池箱内的电池模组降温；以及，用于在所述加热系统制热对第一电池箱内的电池模组加热时，若第二电池箱内的电池模组的电芯温度低于第六设定温度，则控制所述温控模块开启加热系统对所述第二电池箱内的电池模组加热。
5.根据权利要求3所述的自动化码头AGV电池温度维护装置，其特征在于，所述制冷控制单元，还用于在所述电芯温度低于第七设定温度且持续第三时间时，控制所述水冷系统停止制冷，以及在第四时间后关闭所述水泵；所述制热控制系统，还用于在所述电芯温度高于第八设定温度且持续第五时间时，控制所述加热系统停止制热，以及在第六时间后关闭所述水泵。
6.自动化码头AGV电池温度维护方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的自动化码头AGV电池温度维护装置中，其特征在于，包括如下步骤：
获取各电池模组的电芯温度；
基于所述电芯温度判断是否需要启动水冷系统或加热系统；若是，
控制开启所述水冷系统为所述电池模组降温，或开启所述加热系统为所述电池模组加热，以使得所述电池模组的温度控制在设定温度区间内。
7.根据权利要求6所述的自动化码头AGV电池温度维护方法，其特征在于，基于所述电芯温度判断是否需要启动水冷系统，若是，则控制开启所述水冷空调为所述电池模组降温，具体包括：
判断所述电芯温度是否高于第一设定温度且持续第一时间；若是，
控制所述水冷系统执行制冷，以使得所述蒸发器在所述水管路中吸热，对所述电池模组实施降温；以及，
继续获取电芯温度并判断其是否低于第七设定温度且持续第三时间；若是，控制所述水冷系统停止制冷。
8.根据权利要求6所述的自动化码头AGV电池温度维护方法，其特征在于，基于所述电芯温度判断是否需要启动加热系统，若是，开启所述加热系统为所述电池模组加热，具体包括：
判断所述电芯温度是否低于第二设定温度且持续第二时间；若是，
控制所述加热系统制热，以使得所述加热管在所述水管路中放热，对所述电池模组实施加热；以及，
继续获取电芯温度，并判断其是否高于第八设定温度且持续第五时间；若是，控制所述加热系统停止制热。
9.根据权利要求6所述的自动化码头AGV电池温度维护方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断所述电池模组间的温差是否大于第三设定温度；
若是，驱动所述水泵工作，以使得所述水管路中的水平衡各电池模组的温度；以及，在开启所述水泵之后，判断所述电池模组间的温差是否小于第四设定温度；若是，控制停止所述水泵工作。
10.根据权利要求6所述的自动化码头AGV电池温度维护方法，其特征在于，所述若干电池模组分为两组，分别置于第一电池箱和第二电池箱中；所述方法还包括：
在所述水冷系统制冷对所述第一电池箱内的电池模组降温时，判断所述第二电池箱内的电池模组的电芯温度是否高于第五设定温度；若是，控制开启所述水冷系统对所述第二电池箱内的电池模组降温；以及，
在所述加热系统制热对第一电池箱内的电池模组加热时，判断所述第二电池箱内的电池模组的电芯温度是否低于第六设定温度；若是，控制开启所述加热系统对所述第二电池箱内的电池模组加热。

说明书全文

自动化码头AGV电池 温度维护装置和方法

技术领域

[0001] 本发明属于自动化码头技术领域，具体地说，是涉及一种自动化码头AGV电池温度维护装置和方法。

背景技术

[0002] 自动化码头AGV(自动导引车)依靠电池维持运行动力，通常使用锂电池供电，在电量消耗至设定限值时充电。锂电池内部基本结构是由一个正极、一个负极以及在正负极之间的电解液所组成，电池放电的时候，负极通过氧化还原反应析出锂离子，通过电介质运动到正极，这时正极处于富锂态，负极处于贫锂态，在锂离子活动的过程中，产生的电子运动产生电流。

[0003] 在理想情况下，锂电池内部的氧化还原反应是可以无限循环下去的，也就意味着电池的寿命应该是趋于无穷的。但实际情况是，锂电池在现实中正常使用时其寿命会不断的衰减，这其中，温度是影响电池使用寿命的一个极其重要的因素。

[0004] 当电池温度升高时，锂电池内部的所有化学反应（包括正常的氧化还原反应以及能损耗电池内部活性物质的次生反应）速度会加快，同时电池内材料的腐蚀等也会加快，从而加速电池的衰减；当温度升高到一定程度时，电池会迅速失效，而当温度较低时，锂电池的化学反应迟缓，因此放电的电流变小，使得电池的可用容量降低，直接导致其放电深度加大甚至过充过放，从而降低其使用寿命。

发明内容

[0005] 本申请提供了一种自动化码头AGV电池温度维护装置和方法，能够将AGV电池维护在最佳温度区间，延长电池的使用寿命。

[0006] 为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：提出一种自动化码头AGV电池温度维护装置，包括若干电池模组，还包括水冷系统、加热系统和水循环系统；所述水冷系统包括压缩机、冷凝器和蒸发器；所述加热系统包括加热管；所述水循环系统包括水管路；所述水管路安装于所述电池模组的周边；所述蒸发器和所述加热管置于水管路中；所述水管路中填充有水；所述装置还包括电池管理系统，所述电池管理系统包括电芯温度检测模块和温控模块；所述电芯温度检测模块，用于获取所述电池模块的电芯温度；所述温控模块，用于基于所述电芯温度控制所述水冷系统或所述加热系统的工作，以实现将所述电池模组的温度控制在设定温度区间内。

[0007] 进一步的，所述温控模块包括制冷控制单元和制热控制单元；所述制冷控制单元，用于在所述电芯温度高于第一设定温度且持续第一时间时，控制所述水冷系统执行制冷，以使得所述蒸发器在所述水管路中吸热，对所述电池模组实施降温；所述制热控制单元，用于在所述电芯温度低于第二设定温度且持续第二时间时，控制所述加热系统制热，以使得所述加热管在所述水管路中放热，对所述电池模组实施加热。

[0008] 进一步的，所述水循环系统还包括水泵，所述水泵连接所述水管路；所述装置还包括温差控制模块，用于在所述电池模组间的温差大于第三设定温度时，驱动所述水泵工作，以使得所述水管路中的水平衡各电池模组的温度；以及，在所述电池模组间的温差小于第四设定温度时，控制停止所述水泵工作。

[0009] 进一步的，所述若干电池模组分为两组，分别置于第一电池箱和第二电池箱中；所述装置还包括电池组联控模块，用于在所述水冷系统制冷对第一电池箱的电池模组降温时，若第二电池箱内电池模组的电芯温度高于第五设定温度，则控制所述温控模块开启水冷系统对第二电池箱内的电池模组降温；以及，用于在所述加热系统制热对第一电池箱内的电池模组加热时，若第二电池箱内的电池模组的电芯温度低于第六设定温度，则控制所述温控模块开启加热系统对所述第二电池箱内的电池模组加热。

[0010] 进一步的，所述制冷控制单元，还用于在所述电芯温度低于第七设定温度且持续第三时间时，控制所述水冷系统停止制冷，以及在第四时间后关闭所述水泵；所述制热控制系统，还用于在所述电芯温度高于第八设定温度且持续第五时间时，控制所述加热系统停止制热，以及在第六时间后关闭所述水泵。

[0011] 提出一种自动化码头AGV电池温度维护方法，应用于上述的自动化码头AGV电池温度维护装置中，包括如下步骤：获取各电池模组的电芯温度；基于所述电芯温度判断是否需要启动水冷系统或加热系统；若是，控制开启所述水冷系统为所述电池模组降温，或开启所述加热系统为所述电池模组加热，以使得所述电池模组的温度控制在设定温度区间内。

[0012] 进一步的，基于所述电芯温度判断是否需要启动水冷系统，若是，则控制开启所述水冷空调为所述电池模组降温，具体包括：判断所述电芯温度是否高于第一设定温度且持续第一时间；若是，控制所述水冷系统执行制冷，以使得所述蒸发器在所述水管路中吸热，对所述电池模组实施降温；以及，继续获取电芯温度并判断其是否低于第七设定温度且持续第三时间；若是，控制所述水冷系统停止制冷。

[0013] 进一步的，基于所述电芯温度判断是否需要启动加热系统，若是，开启所述加热系统为所述电池模组加热，具体包括：判断所述电芯温度是否低于第二设定温度且持续第二时间；若是，控制所述加热系统制热，以使得所述加热管在所述水管路中放热，对所述电池模组实施加热；以及，继续获取电芯温度，并判断其是否高于第八设定温度且持续第五时间；若是，控制所述加热系统停止制热。

[0014] 进一步的，所述方法还包括：判断所述电池模组间的温差是否大于第三设定温度；若是，驱动所述水泵工作，以使得所述水管路中的水平衡各电池模组的温度；以及，在开启所述水泵之后，判断所述电池模组间的温差是否小于第四设定温度；若是，控制停止所述水泵工作。

[0015] 进一步的，所述若干电池模组分为两组，分别置于第一电池箱和第二电池箱中；所述方法还包括：在所述水冷系统制冷对所述第一电池箱内的电池模组降温时，判断所述第二电池箱内的电池模组的电芯温度是否高于第五设定温度；若是，控制开启所述水冷系统对所述第二电池箱内的电池模组降温；以及，在所述加热系统制热对第一电池箱内的电池模组加热时，判断所述第二电池箱内的电池模组的电芯温度是否低于第六设定温度；若是，控制开启所述加热系统对所述第二电池箱内的电池模组加热。

[0016] 与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的自动化码头AGV电池温度维护装置和方法中，包括水冷系统、加热系统和水循环系统，水冷系统中的蒸发器和加热系统中的加热管均安装在水循环系统的水管路中，水管路安装在AGV电池模组的周边，其中填充水，在电芯温度过高时，开启水冷系统，使得蒸发器在水管路中吸热，从而使得水管路中的水降温，起到对电池模组降温的作用，同时驱动水泵使得水管路中的水循环起来实施快速平衡降温；在电芯温度过低时，开启制热系统，使得加热管在水管路中放热，从而使得水管路中的水升温，起到对电池模组加热的作用，同时驱动水泵使得水管路中的水循环起来实施快速平衡升温；通过水冷系统、加热系统和水循环系统的联合作用，能够防止AGV电池的电芯温度过高或过低，使得AGV电池的电芯温度维持在最佳温度区间内，减缓了电池衰减速度，避免其发生放电深度加大甚至过充过放的可能，有效延长了AGV电池模组的使用寿命。

[0017] 结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

[0018] 图1 为本申请提出的自动化码头AGV电池温度维护装置的架构图；图2为本申请提出的自动化码头AGV电池温度维护装置的架构示意图；
图3为本申请提出的自动化码头AGV电池温度维护方法的流程图；
图4为基于本申请提出的自动化码头AGV电池温度维护装置和方法，实现的电芯温度趋势图；
图5为基于本申请提出的自动化码头AGV电池温度维护装置和方法，实现的电芯温度趋势图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

[0020] 本申请提出的自动化码头AGV电池温度维护装置，如图1所示，包括若干电池模组1，还包括水冷系统2、加热系统3和水循环系统4；水冷系统2包括压缩机、风机、冷凝器和蒸发器等；加热系统3包括加热管；水循环系统4包括水管路41；水管路41安装于电池模组1的周边；蒸发器和加热管置于水管路41中；水管路41中填充有水；该装置还包括电池管理系统，电池管理系统包括电芯温度检测模块5和温控模块6；电芯温度检测模块5用于获取各个电池模块的电芯温度；温控模块6用于基于电芯温度控制水冷系统2或加热系统3的工作，以实现将电池模组的温度控制在设定温度区间内；该设定温度区间为AGV电池能够工作在最佳状态的温度区间，通常为夏季在30℃左右，冬季在20℃左右，也即20℃至30℃之间。

[0021] 具体的，温控模块6包括制冷控制单元61和制热控制单元62；制冷控制单元61用于在电芯温度高于第一设定温度（例如35℃）且持续第一时间（例如10S）时，控制水冷系统2执行制冷，以使得蒸发器在水管路中吸热，对电池模组实施降温；这里的水冷系统2中制冷方式与现有空调冷媒制冷方式相同，通过压缩机将低温低压的气态冷媒压缩为高温高压的气态冷媒，经过冷凝器的放热后转化为液态冷媒通过毛细管进入蒸发器，在蒸发器中吸热转化为低温低压的气态冷媒返回压缩机，使得水管路中的水由于蒸发器的吸热而降温，从而实现对电池模组的降温；制热控制单元62用于在电芯温度低于第二设定温度且持续第二时间时，控制加热系统制热，以使得加热管在水管路中放热，对电池模组实施加热。

[0022] 本申请实施例中，水循环系统4还包括水泵42，与水管路41连接；本申请提出的自动化码头AGV电池温度维护装置还包括温差控制模块7，用于在电池模组1间的温差大于第三设定温度（例如6℃）时，驱动水泵42工作，以使得水管路41中的水循环流动，以平衡各电池模组的温度；以及，在电池模组间的温差小于第四设定温度（例如4℃）时，控制停止水泵42工作；在温差大于第三设定温度时，通过水循环的方式，让水在水管路中流动起来，平衡区域温度差异，从而实现平衡个电池模组的温度。

[0023] 如图2所示，本申请实施例中，若干电池模组分为两组，分别置于第一电池箱11和第二电池箱12中；装置还包括电池组联控模块8，用于在水冷系统制冷对第一电池箱11内的电池模组降温时，若第二电池箱内的电池模组的电芯温度高于第五设定温度（例如30℃），则控制温控模块开启水冷系统对第二电池箱内的电池模组降温；以及，用于在第一电池箱制热时，若第二电池箱内的电池模组的电芯温度低于第六设定温度（例如16℃），则控制温控模块开启加热系统对第二电池箱内的电池模组加热；也即，在将若干电池模组分装于两个或多个电池箱内时，若对其中一个或多个电池箱内的电池模组执行降温或加热，而剩下的其他电池箱内电池模组的电芯温度还未达到降温或加热的条件时，基于第五设定温度或第六设定温度的设定，与已经执行降温或加热的电池箱产生联动而启动降温或加热，以平衡两个或多个电池箱之间的温度差异，避免电池箱之间温度差异过大而提高制冷或加热的能耗。

[0024] 本申请实施例中，在开启水冷系统或加热系统后，制冷控制单元61还用于在电芯温度低于第七设定温度（例如25℃）且持续第三时间（例如30S）时，则控制水冷系统停止制冷，此时，若水泵42在开启状态，则在第四时间（例如120S）后关闭水泵；制热控制系统62还用于在电芯温度高于第八设定温度（例如20℃）且持续第五时间（例如30S）时，控制加热系统停止制热，此时，若水泵42在开启状态，则在第六时间（例如120S）后关闭水泵；在停止水冷系统或加热系统后，若水泵已经因为满足电池模组间温差小于第四设定温度的条件而停止工作，则无需做其他处理。

[0025] 基于上述提出的自动化码头AGV电池维护装置，本申请还提出一种自动化码头AGV电池维护方法，应用于该电池维护装置中，如图3所示，包括如下步骤：步骤S31：获取各电池模组的电芯温度；。

[0026] 通过电芯温度检测模块检测各个电池模组的电芯温度，本申请实施例中，通过在电池模组内的热敏电阻检测电芯温度，并报给温控模块。

[0027] 步骤S32：基于电芯温度判断是否需要启动水冷系统或加热系统。

[0028] 温控模块根据检测的电芯温度判断电池模组是否需要降温或加热，若是，则步骤S33：控制开启水冷系统为电池模组降温，或开启加热系统为电池模组加热，以使得电池模组的温度控制在设定温度区间内。

[0029] 具体的，温控模块判断电芯温度是否高于第一设定温度且持续第一时间；若是，则控制水冷系统执行制冷，以使得蒸发器在水管路中吸热，对电池模组实施降温；以及，在制冷降温过程中，继续获取电芯温度，并判断其是否低于第七设定温度且持续第三时间；若是，控制水冷系统停止制冷。

[0030] 或者，判断电芯温度是否低于第二设定温度且持续第二时间；若是，则控制加热系统制热，以使得加热管在水管路中放热，对电池模组实施加热；以及，在加热过程中继续获取电芯温度，并判断其是否高于第八设定温度且持续第五时间；若是，控制加热系统停止制热。

[0031] 在检测到各个电池模组的电芯温度之后，本申请实施例中，首先做一系列的自检，包括判断电池模组的电量是否在50%以上，若不够50%，则关闭可能正在运行的水冷系统、加热系统和水循环系统，根据设定执行充电流程；若在50%以上，则检测是否存在制冷或加热未使能而已经开启的情况，若存在并持续了一定时间，则停止制冷或加热，若不存在则按照步骤S31至S33执行。

[0032] 本申请实施例中，在开启制冷或加热对电池模组降温或加热之后，还判断电池模组间的温差是否大于第三设定温度，在各个电池模组之间的温差过大时，驱动水泵工作，以使得水管路中的水平衡各电池模组的温度；以及，在开启水泵之后，继续判断电池模组间的温差是否小于第四设定温度；若是，控制停止水泵工作。

[0033] 在本申请实施例中，若干电池模组分为两组，分别置于第一电池箱和第二电池箱中；则在水冷系统制冷对第一电池箱内的电池模组降温时，判断第二电池箱内的电池模组的电芯温度是否高于第五设定温度；若是，控制开启水冷系统对第二电池箱内的电池模组降温；以及，在加热系统制热对第一电池箱内的电池模组加热时，判断第二电池箱内的电池模组的电芯温度是否低于第六设定温度；若是，控制开启加热系统对第二电池箱内的电池模组加热。

[0034] 上述本申请提出的自动化码头AGV电池温度维护装置和方法，经过夏天和冬天的测试，AGV电池运行平稳正常，根据历史数据分析，电芯温度在本申请提出策略的支撑下能够稳定维持在夏季30℃左右，冬季20℃左右，为锂电池最佳工作区间，如图4所示为夏季截取的电芯温度的变化趋势图，如图5所示为冬季截取的电芯温度变化趋势图。

[0035] 应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

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