自动化集装箱码头水平运输动力系统设计

青岛前湾智能集装箱码头有限公司　王　伟　张连钢　唐立辉　张　鹏



自动化集装箱码头水平运输动力系统设计

青岛前湾智能集装箱码头有限公司王伟张连钢唐立辉张鹏

摘要：水平运输系统(AGV)是自动化集装箱码头关键组成部分，选型的好坏关乎码头形象与效率的高低。低碳、环保、高效是水平运输系统设计、选型的根本要求。通过比较和计算分析，提出了锂电池组动力系统设计方案。

关键词：AGV； 动力系统; 锂电池组; 即时充电

1前言

当前，世界范围内多数自动化码头AGV动力系统多采用柴油机、油电混合、燃气机(天然气)、气电混合、铅酸电池组、锂电池组等动力模式。电池组做为动力系统，具有效率高、无排放、环保的特点，正在成为AGV动力系统发展的主流。目前，荷兰鹿特丹的两座新建码头均采用铅酸电池组电力系统。但是铅酸电池能量密度低、循环寿命低、充电时间长、有重金属污染等缺点。锂电池具有能量密度较高、循环寿命长、充放电倍率大、安全性好等优点。因此，近几年锂电池技术发展突飞猛进。

2电池组电能补给方式

电池组电能补给主流方式有2种：换电式和充电式。

换电式需要建设专门的换电站，换电站的投资成本巨大，同时由于需要配备备用电池组，AGV动力系统电池组带电量较大，增加了车辆的自重，增加了车辆的能源消耗。

充电式又分为2种：充电桩式和即时充电。充电式较换电式具有不需建换电站和无需备用电池组的特点，在节省投资成本和提高作业效率上具有很大优势。但因充电桩的充电模式是将AGV停靠专门区域进行充电，需多配置AGV的数量， 也增加了投资成本。AGV即时充电，是利用AGV作业的某个环节，作业的同时对电池组进行补电，AGV不需要去专用充电位充电，无需增加AGV的数量，因此即时充电模式优势明显。

3AGV动力系统设计与仿真

3.1AGV工作参数

AGV由上海振华重工(ZPMC)生产，最大行走速度为6 m/s，最大加速度为0.75 m/s2，AGV小车自重约为29 t，设计最大载重箱重为70 t，平均载重箱重为25 t。

3.2AGV运行仿真环境设计

AGV卸船流程为桥吊门架小车抓箱到AGV，AGV经由作业车道、缓冲区、高速车道，进入海侧交互区(如图1所示)，然后将集装箱放置在交互支架上，完成卸船作业。装船流程恰好相反。

图1　AGV卸船流程

在交互支架上加装滑触线，在AGV小车加装取电装置，AGV在海侧交互区与交互支架交互的时间对电池组进行充电。AGV充电系统的工作原理图见图2。

图2　AGV充电系统的工作原理图

通过AGV基本参数和运行环境，依靠仿真模拟，进而计算出AGV运行的峰值功率和循环功率。

3.3电池容量的选取设计

AGV动力系统电池容量的选取主要取决于AGV的工作模式和充电模式。AGV即时充电的核心是在AGV的一个工作循环内，AGV补充的电量始终大于消耗的电能，电池组的能量始终维持在一个较为合理的区间范围内，在任何一个AGV工作时间内均可以满足AGV的工作要求。

电池容量的选择主要有3个参数：AGV运行的峰值功率；AGV运行的循环功率；电池组的充电倍率。

4结语

本文所阐述的AGV锂电池动力系统选取设计的核心理念是在一个AGV工作循环内补充的电能始终大于消耗的电能，同时AGV补电是利用AGV工作的某个环节，不占用专门的充电位，较传统的补电方式具有很多的优点：

(1)充电方式不同，进而导致配置电池组容量较传统AGV电池组容量下降约为75%；

(2)整车重量较传统AGV下降约10%，AGV的能耗下降约5%；

(3)省去AGV专门的充电时间，有利于提升整个码头的作业效率。

参 考 文 献

[1]刘灵芝, 张炳力, 汤仁礼. 某型纯电动汽车动力系统参数匹配研究[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版),2007(05)：591-592

[2]黄菊花,徐仕华,刘淑琴,于永飞. 电动汽车动力参数匹配及性能仿真[J]. 南昌大学学报(工科版),2011(4)：391-394.

[3]高树健,陈丁跃. 纯电动汽车驱动系统设计及性能仿真[J]. 吉首大学学报(自然科学版)2012(4)：79-82

Design of Horizontal Transportation Power System for Automated Container Terminal

Qingdao Qianwan Intelligent Container Terminal Co., Ltd

Wang WeiZhang LiangangTang LihuiZhang Peng

Abstract：Horizontal transportation systems (AGV) plays an important role in the automation of container terminal, and the selection of AGV system is closely related to terminal image and efficiency. Being low-carbon, environmentally-friendly and efficient are the fundamental requirements for the design and selection of horizontal transportation system. By comparison, calculation and analysis, this paper proposes the designing scheme that using lithium battery power system.

Key words:AGV(Automated Guided Vehicle); power system, lithium battery; instant charging

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.02.009

收稿日期：2015-1-20

王伟： 山东省青岛市保税区同江路567号