文/新戰略機器人全媒體 黃滿婷
AGV充電方式的四種形式
AGV一般是由電池作為儲能載體。過去，能夠被AGV使用的電池種類有鉛酸/純鉛、鎳氫、鎘鎳、鋰離子電池。不過出于安全性的考慮，大部分AGV產品使用的都是鉛酸蓄電池，AGV的續航能力也因此十分有限。
隨著儲能技術的成熟，超級電容在AGV上的應用逐步推廣。電容最大的特性是“物理線性放電”，充電效率高，使用壽命長。由于成本較高及容量因素限制，一般會與電池進行配套使用。
近年來，磷酸鐵鋰和三元電池因體積小、續航高正在不斷取代傳統的鉛酸電池。因此，現階段主流應用在AGV上的是以磷酸鐵鋰、三元電池等組成的車載蓄電池組。AGV小車在運行過程中的所有能耗均由這些車載蓄電池組提供，常采用24V或48V直流工業蓄電池電能為動力。運行時，蓄電池組電壓會逐漸降低，電池儲存的電能逐漸減少，因此，在循環運行過程中需要補充電能。
在尚且不能大幅提高電池容量下，AGV的充電方式正在不斷革新，成為AGV長時間續航工作的關鍵，也成為AGV高效率作業的關鍵。當前，AGV的充電方式主要分為換電池充電、手動充電、自動充電及無線充電四種形式：
換電池充電：當AGV電力不足時，由專職人員手動更換電池組，AGV即可投入使用。換下的電池組通過充電后待用。其特點是簡單快捷，但要專人看管，需多一倍的電池組，浪費人力財力，方式原始。常用于對工作響應的及時性要求較高、車不足的場合。
手動充電：當AGV電力不足時，由地面控制中心指揮，駛向指定充電區或臺位，由專職人員手動完成AGV與充電器之間的電器連接，然后實施充電，完成后也是人工去脫離連接電路，恢復工作狀態。手動充電AGV的特點是安全可靠，簡單易行，但需要專人看管，浪費人力，而且自動化程度降低。常用于自動化程度要求不是很高，車少人多，標準工作制的場合，如白天上班8 小時使用AGV，下班休息時讓AGV充電，適用于酸性常規電池。
自動充電：自動充電分為自動在線充電與自動離線充電兩種方式，自動在線充電即AGV小車在日常任務實施中依據生產制造節奏，使用時間間隔，根據操作系統自行挑選電池充電。這種方式很大程度的增加了使用率，現階段尤其是伴隨鋰電池的使用，很多的客戶挑選這類電池充電方法。要指出的是，在線極速充電目前有兩種，一類是側邊電池充電，另一類是充電電極朝下地面電池充電，地面快充的優勢是不容易影響附近裝配工人，缺點則要挖管溝、排線，重新修改則繁雜一些;而側邊充電恰好相反，它具有協調能力，出故障便捷排查、更換電池充電位置，具有更好的協調能力。自動離線充電則是在AGV小車日常任務完成后，或是要相隔一段時間才有新日常任務時，待機之時會全自動挑選充電直到充滿;在物流運輸工作中節奏遲緩、工作量并不大的環境下，這類方法使用的尤其多。
無線充電： 值得注意的是，隨著AGV智能化水平越來越高，越來越多無線充電產品被應用在各個品類的AGV中。AGV無線充電最大的優勢在于無裸露電極，充電更安全，無需精確對準，充電成功率更高。這類充電方式常用于滿足更多柔性化場景自主移動機器人上。
快速發展——AGV充電技術的不斷革新
AGV充電技術正處在不斷創新的階段，致力于AGV充電技術的企業也迎來百花齊放的時期。新充電方式的出現也并不意味著傳統充電方式要被淘汰，各種充電方式適配的AGV和應用場景各不相同，AGV充電解決方案商們通過不同選型的AGV為廠商提供最佳充電方式，AGV廠商則通過后臺調度系統根據需要充電的AGV數量選擇充電方式，當需要充電的AGV數量大于設定值時，采用優先級的調度方式。
企業 | 相關產品 | 特點 |
史陶比爾 | CombiTac模塊化連接器系統、充電連接器、大容差充電連接器。 | 憑借MULTILAM技術，充電連接方案具有更低的接觸電阻，更大的額定電流，高抗振和抗沖擊性，使用壽命更長。 |
法勒移動供電 | 接觸式刷板刷塊FTS系列及非接觸式充電系統F07。 | 配置有CANopen通訊功能，可以通過CANopen接口向AGV上的PLC傳輸狀態信息和輸出參數信息做到自主監控。 |
瑞典Micropower | 高頻充電機，三元鋰電池整體解決方案等。 | 專注于高頻充電機，每年向包括AGV客戶在內的廠商提供超50萬臺充電機。 |
柏壹科技 | 無線充電芯片和無線充電方案。 | 將國內罕有且較成熟的大功率技術，應用到了AGV無線充電芯片與一站式系統集成解決方案上。 |
青島魯渝能源
| 多系列無線充電產品。 | 具有輸出電流大（最大200A），接收端體積小、低壓大電流輸出、效率高等特點。 |
太行佳信電氣 | 電池系統、充電對接裝置、電池管理系統、電池維護系統等。 | 使用壽命長達15年，為國內外多家AGV廠商及用戶提供智能充電站近千臺，運行現場上百個。相關產品均已通過CE、UL、PSB等認證。 |
前衛無線 | 標準式無線供電系統及軌道式無線供電系統等。 | 開發軌道式無線供電系統，用于替代傳統滑觸線或蓄電池供電模式，實現了電網與用電設備的電氣隔離，可實現設備終身免維護運行。 |
廣東泰坦智能 | AGV鋰電池充電機、磷酸鐵鋰電池、刷版、刷快、側充機構、CANWIFI2模塊等。 | AGV整體充電解決方案通過將集成設計方法結合到AGV能源部分的黑匣子中，打造一體化的動力解決方案。 |
科奧信 | 適用多種AGV電池的智能充電裝置 | 遠程監控設置、N+1冗余技術、一對多同時充電。 |
東方陽泰 | 充電樁、充電機、電池測試系統。 | 帶動力電池和電芯綜合測試、維護、篩選系統。 |
湖北英特利 | 工業等離子加熱電源 | 工業AGV用充電機 |
表：AGV充電技術品牌商（本表粗略統計，如有未完善之處，請指正！）
PARTI AGV充電機迎來變革
充電機充電作為AGV主流充電方式，也越來越向智能化發展。無論是提高效率還是調整與AGV適配度，企業在AGV充電機上做出更多創新性的解決方案來適應AGV的蓬勃發展。
太行佳信：為AGV企業提供超4000套充電機
新鄉市太行佳信電氣技術有限公司成立于2003年，是國家高新技術企業，也是“蛟龍”號和“深海勇士”號載人潛水器的參研
參試單位。太行佳信是最早一批為AGV廠商提供充電解決方案的企業之一，到目前為止，太行佳信已為AGV制造商和AGV系統用戶提供過4000臺套公司生產的AGV智能充電機等產品。 截止2019年底的不完全統計，仍在運行且使用壽命超過十五年的太行佳信AGV智能充電機有50多臺。
1998年，太行佳信技術團隊主要成員率先在國內實現AGV智能充電站國產化開發與設計， 為AGV提供電源系統全面解決方案。太行佳信成立以來，不斷進行產品的開發與升級，針對不同類型的蓄電池，可編程多種充電模式，滿足各類蓄電池的充電要求。充電機與蓄電池及AGV系統可采用開關量無源點、RS485總線、無線通信等多種通訊模式，實時記錄充電機的狀態及各項參數，供用戶查詢。
目前，太行佳信產品覆蓋AGV用各類蓄電池組及電池管理系統、智能快速充電站、蓄電池活化裝置、各類充電器、容量表、充電對接裝置、車載DC/DC變換器、車載DC/AC逆變器等產品。為國內外多家AGV廠商及用戶提供智能充電站上千臺，運行現場超過兩百個。
據悉，公司的智能充電機等相關產品已經通過了CE、UL、PSB等相關認證，而其海外業務也早已經遍布臺灣地區、歐洲、北美、南美、中東及東南亞等地區，為國內外AGV制造商和AGV系統用戶提供AGV電源系統的一體化解決方案。
泰坦智能：一體化充電方案成AGV能源系統趨勢
廣東泰坦智能動力有限公司是中國泰坦能源技術集團旗下的子公司，是一家專注于為新能源工業車輛提供專業的整體能源解決方案及后臺數據服務的高科技企業。作為國內知名的AGV充電解決方案企業，泰坦智能不但依托泰坦集團雄厚的研發技術實力，先后推出了不同型號與應用的個性化定制產品。更重要的是，公司一直本著 “用戶第一，客戶至上，服務為本”的企業精神，以領先的技術，優質的服務，不斷為AG行業的進步作貢獻。
基于對國產AGV多樣化需求的洞察，泰坦智能先后推出了大功率高頻智能鋰電充電機系列、鉛酸智能充電機系列、側充一體充電機系列、動力電池、BMS、無線數據交換單元，為AGV提供充電、動力電池、充電接口和后臺數據管理的整體解決方案。
其中，泰坦智能自主研發AGV充電機型整體充電解決方案是通過將集成設計方法結合到AGV能源部分的黑匣子中，打造一體化的動力解決方案。這樣，什么時候該充電、怎么充、有沒有充滿、電池怎么維護都通過智能化管理系統與優化設計整合來實現，此外泰坦智能還充分考慮了多場景多目標容量與結構優化的設計方法，在適應性、經濟性、技術性、可靠性方面都得到AGV本體廠商的認可。
據悉，目前該產品已為國內眾多AGV頭部多家公司供貨，部分產品已出口到歐美和亞洲太平洋地區，市場占有率高速增長。
瑞典Micropower集團：全球AGV高頻充電機專家
瑞典Micropower集團成立于1984年，是一家擁有近40年經驗的工業用戶充電機、鋰電池整體解決方案的專業制造商，其總部位于瑞典韋克舍（Vaxjo），自2012年開始正式進軍中國市場，并先后在美、德、中等國紛紛設立起子公司。尤其是AGV應用較為成熟的歐洲市場是最為知名的供電解決方案商之一。
Micropower專注于高頻充電機，Micropower所生產的充電機外形緊湊小巧，安裝簡單。比同類充電機更為輕便，覆蓋3kW~40 kW功率區間。充電機不僅可以通過I/O卡、CAN通信等方式實現AGV在線充電時的信號傳輸，同時內置無線通信組網和NFC功能，可以在最短時間內用最簡單的方法設置或管理充電機。且充電機內置多條充電曲線，可根據不同電池類型做出完美的匹配。除常規的鉛酸電池，鋰電池，也可以為鎳鉻電池甚至超級電容充電，并且可以根據客戶技術要求為其定制充電曲線。
在功率配置不足夠的電網環境下，采用自帶的DPL動態分配功率功能，不僅能保證多臺充電機同時工作，而且無需人工操作即可在最快的時間內充滿整個車隊的電池。在一些極端氣溫條件下，通過溫度補償的方式也能優化鉛酸電池的使用。
Micropower AGV充電機除標準充電模式，還支持機會充電和快速充電。使AGV實現不間斷作業的同時憑借自身超低故障率，真正實現了產線的自動化高效運作。據悉，Micropower的產品通過CE及UL雙重認證，在AGV領域成功應用于汽車及零部件、煙草、化工等行業，每年向包括AGV客戶在內的廠商提供超50萬臺充電機。
PART 2 快充方式的多樣化選擇
為取得最佳利益,如何讓AGV充電技術在能適應更多場景又不損傷儲能載體的同時快速為AGV充電，保證其高利用率，成為不少AGV廠商對充電方式選擇的新要求。國外充電方案解決商憑借先進的充電技術迅速扎根本土，響應這一需求。
法勒自動化： 接觸與非接觸，快充二選一
總部位于德國北威州卡門的法勒集團是一個覆蓋全球業務的家族企業，其供電產品線一直保持著與時俱進創新速度。而近年來，法勒也在大力進軍AGV 市場，并專注于研發適用于AGV的高品質充電解決方案，如何在不損害能源系統的情況下為AGV小車快速充電從而提高效率，是法勒集團面向AGV時考慮的重點問題。
法勒集團的接觸式充電系統vCONTACTS的出現正是立足于這個出發點。接觸式充電系統組成的電池充電站可以安裝在工業生產過程中允許AGV暫停的任意地方，刷板安裝在地面上，或者用支架側裝在AGV運行軌道的旁邊，刷塊則安裝于車輛上。一旦AGV行駛到充電位，使得刷塊和刷板接觸，就會對AGV進行充電。板上的滑入/滑出斜面能夠幫助刷塊平穩的駛入或駛出，安裝在刷塊上的毛刷可以掃除刷板上的殘留物, 允許誤差范圍在+2mm左右。
此外，為解決不同AGV廠商的需求，法勒還推出專為AGV電池充電應用開發的非接觸式供電系統vPOWER-F075系列，該系列產品包含取電器F075和整流器RE075兩個部分，輸出電壓24V，可提供最大31.25A的充電電流為電池充電，整流器RE075配置有CANopen通訊功能，可以通過CANopen接口向AGV上的PLC傳輸狀態信息和輸出參數信息做到自主監控，實現了AGV自主充電的無人化管理。
不但如此，享有全球高品質服務供電解決方案商美譽的法勒集團還提供AGV小車充電解決方案定制服務。雖是新入局的AGV充電方案解決商，但法勒的百年招牌和技術實力為其贏得一大批AGV業內本體廠商的青睞。
史陶比爾： AGV高效充電三大制勝武器
作為全球知名的電氣連接專家，史陶比爾依托在電連接領域50多年的經驗積累，相比市場上一些充電連接存在發熱量大，易松動，充電壽命短，容差能力弱等問題，憑借MULTILAM技術，史陶比爾的充電連接方案具有更低的接觸電阻，更大的額定電流，高抗振和抗沖擊性，使用壽命更長。
史陶比爾面向AGV行業推出了多系列的創新型充電解決方案，滿足從小型倉儲到大型港口AGV的不同充電需求。目前，史陶比爾集團面向AGV行業主要有以下三大產品：
其一是CombiTac模塊化連接器系統。CombiTac采用模塊化設計將各種連接類型集成在一個緊湊型框架中。得益于久經考驗的MULTILAM技術，CombiTac可實現高達100,000次插拔壽命和400A的額定電流，具有連接高效穩定，接觸電阻低，抗沖擊性和抗震性好特點，其模塊化結構也更易于再配置和維護。據悉，目前國內多家知名倉儲AGV企業已經采用CombiTac作為充電解決方案。
其二是大容差充電連接器。大容差充電連接器是基于CombiTac而設計開發的產品，除了擁有與CombiTac相配合的特性外，其最主要額作用在于容差設計(±15mm，±5°)可以覆蓋AGV主流導航方式的定位精度。
其三是QCC快速充電連接器。QCC是史陶比爾為特別為港口等AGV量身定制的自動、穩定和高效的創新型快速充電系統。它有如下特點：通流能力強，額定電流800A；安全防護高，插合和未插合狀態下，防護等級分別可達到IP55和IP2X；壽命周期長，具有100,000次插拔；功能豐富，擁有多種工作模式且配有備用電源。目前，在新加坡港、漢堡港和美國長灘港，史陶比爾QCC均已得到廣泛應用。
PART 3 無線充電悄然崛起
過去，無線充電技術一般都應用在功率比較小的手機、可穿戴設備等消費電子領域，應用在AGV無線充電系統的技術難度非常大。近年來，越來越多公司突破這一技術壁壘，將無線充電應用到了小至倉儲大致叉車的AGV各個領域。
青島魯渝能源：無線充電的AGV行業應用
青島魯渝能源科技有限公司是國內最早從事無線電能傳輸技術研究的團隊之一，也是最早將無線充電產品應用到AGV行業的充電解決方案商之一。目前，公司在無線充電領域已累計申請80余項專利，成功實現了多領域AGV的應用。
過去，市場上普遍將無線充電技術只應用在功率比較小的消費電子領域，而應用在AGV無線充電系統實現高效率、小體積的技術難度非常大。魯渝能源通過多年來累計研發出一整套成熟穩定的AGV無線充電解決方案，該方案突破了無線充電技術在AGV行業應用的的瓶頸，具有輸出電流大（最大200A），接收端體積小、低壓大電流輸出、效率高等特點。
據技術人員介紹，青島魯渝能源的AGV無線充電是利用磁場耦合諧振原理，系統由發射端、發射線圈、接收端、接受線圈這四部分組成。接收端和接受線圈安裝在AGV內部，發射端和發射線圈集成為一個無線充電機。當配置有接收端和接受線圈的AGV向無線充電機靠近并兩線圈相對即可自動充電。從而實現高效率能量傳輸，無需插拔、無需接觸、靠近即可對AGV進行電能傳輸。
魯渝能源的AGV無線充電解決方案，顛覆了傳統叉車AGV充電方式，大大節約了人工檢修維護的成本。可以實現AGV充電過程安全可靠，大電流充電時無電火花，安全不漏電。AGV可隨停隨充隨走，高效利用碎片化時間進行充電，大大提高了AGV的作業效率。
柏壹科技：無線充電芯片的模組化進程
柏壹新能源科技（深圳）有限公司成立于2018年，是萬利加集團全資控股子公司。柏壹科技的主創人員由澳大利亞、美國及英國海歸博士、碩士及資深的科研精英構成。掌握近百項無線充電領域核心專利，將國內罕有且較成熟的大功率技術，應用到了AGV無線充電芯片與一站式系統集成解決方案上，并推動AGV無線充電模組化的進程。
柏壹公司的主營產品除了無線充電芯片和無線充電方案設計外，還包括提供無線發射器、無線接收器、移動電源、車載無線充以及大功率無線充電解決方案、自主品牌制造方案等。據悉，目前柏壹科技所研發的針對移動機器人的無線供電產品有以下三個優勢：
首先，更智能化。柏壹科技的無線供電產品借助了時下物聯網化與大數據的概念，將客戶端不能檢測到的問題，通過技術鏈接，將所有的數據收集反饋，對問題做出及時的預測防范。
其次，更高效率。柏壹科技曾專門對AGV行業無線供電做出測試與調研，結果顯示，柏壹科技的無線供電產品可連續供電300小時，不但有效避免了AGV小車的斷充短板，其效率也超過行業平均水平的百分之五到七。
最后，更標準化。柏壹科技自踏入AGV行業以來，便專注于將AGV無線充電向標準化、系列化與模塊化的定位研發，為客戶的安裝與使用帶來更大的便利。據悉，目前該公司已與國內外各大AGV廠商合作無線充電技術，提供十瓦~千瓦級的轉輪功率、10公分轉輪距離，其效率約90%左右的無線充電模組。
前衛無線：無線供電系統已分化出軌道式
重慶前衛無線電能傳輸研究院有限公司是AGV充電解決方案商新晉企業之一，核心研發人員長期從事無線電能傳輸技術的基礎理論研究和實際應用開發工作。目前，公司技術及產品已經推廣應用到軍工、物流、電動汽車、石油鉆探、消費電子及工業生產線等領域。
前衛無線研發的AGV無線充電系統產品系列齊全，除了標準產品外，在不斷的探索行業痛點，精進充電技術后，前衛無線最終將自主研發的軌道式無線充供電系統推向AGV各個細分領域。軌道式無線供電系統用于替代傳統滑觸線或蓄電池供電模式，實現了電網與用電設備的電氣隔離，主要解決設備的用電安全與用電的靈活性問題，避免了用電設備端的磨損、積碳、打火等問題，可實現設備終身免維護運行。
相較于其他無線充電產品而言，前衛的軌道式無線充電系統有以下三大特色：
其一使用便捷：系統整機模塊化設計，可提供定制服務，安裝維護更加便捷。CAN等通訊模式，便于遠程監測及控制。
其二傳輸通暢：原邊供電功率可達30kW，軌道長度可達200米；最多可為15個接收模塊同時供電。此外，軌道式無線能量傳輸距離可達3cm。
其三電力充沛：寬范圍電壓DC28V~DC60V輸出，電壓紋波<1%；支持RS485。穩定的帶載能力，可承受5倍的額定負載沖擊。
目前，軌道式無線供電系統已被驗證非常適用快遞、物流分揀系統、定軌跡自動搬運車的移動充供電、無塵車間物料運輸車或流水線供電、室外應用移動設備在線供電等AGV應用場景。
未來，AGV充電會以何種趨勢發展？
第一，智能控制: 如今的AGV充電技術的智能化程度不能夠說是完善，在一些AGV設備上并沒有太大效果。為了適應各個行業，AGV的充電方式還需改良智能控制的方式，減少人工干預風險。
第二，提高效率: 近年來除了在線充電的不斷發展提高了AGV工作效率外，隨著AGV的多樣化進程，一些AGV企業的無線充電技術已經向標準化、系列化與模塊化的定位研發，為AGV的安裝與使用帶來更大的便利。
第三,聯網信息交互:現如今AGV機器人越來越強調互聯網+的通訊時代，越來越多供電產品借助時下物聯網化與大數據的概念，將客戶端不能檢測到的電能問題，通過技術鏈接，將數據收集反饋，對問題做出及時的預測防范。
