Як покращити термін служби батареї AGV та ємність корисного навантаження за допомогою низьковольтних серводвигунів постійного струму?

Для сучасних автоматизованих керованих транспортних засобів (AGV) і автономних мобільних роботів (AMR) два показники ефективності завжди тісно пов’язані:

Час роботи від батареї та ємність корисного навантаження.

Автомобіль, який споживає занадто багато енергії, потребує більшого акумулятора. Але більший акумулятор також збільшує вагу, зменшуючи кількість корисного навантаження, яке транспортний засіб може перевозити.

Тому система тяги заслуговує пильної уваги.

Правильно розроблена низьковольтна система серводвигуна постійного струму може допомогти виробникам AGV покращити:

• Енергоефективність

• Час роботи від батареї

• Стартовий і набір крутного моменту

• Співвідношення корисного навантаження до ваги транспортного засобу

• Точність руху

• Рекуперативне гальмування

• Термостабільність

• Загальна ефективність трансмісії

Для проектів AGV у США вибір двигуна також слід розглядати в рамках ширшої системи безпеки машини. Поточні посилання включають ANSI/A3 R15.08-1-2020 (R2026) , ANSI/A3 R15.08-2-2023 , ANSI/A3 R15.08-3-2026 та ANSI/ITSDF B56.5-2024.

Сервомотори постійного струму AGV

Системи приводу AGV потребують не лише обертання двигуна. Привідний двигун повинен забезпечувати контрольований крутний момент, точне регулювання швидкості, плавне прискорення та надійний зворотний зв’язок під час роботи від системи акумуляторів постійного струму низької напруги. З цієї причини серводвигуни постійного струму, вбудовані серводвигуни постійного струму, редукторні серводвигуни постійного струму, серводвигуни STO та мотори-концентратори AGV зазвичай використовуються в архітектурах приводів AGV та AMR.

JKONGMOTOR пропонує кілька конфігурацій серводвигунів постійного струму, які можна адаптувати до різних вимог до навантаження AGV, швидкості, простору, захисту та безпеки.

Асортимент серводвигунів постійного струму AGV

Індивідуальні рухи серводвигуна Jkongmotor

Універсальний постачальник інтегрованих серводвигунів постійного струму

1. Інтегрований серводвигун постійного струму

Інтегрований серводвигун постійного струму поєднує двигун, сервопривод і кодер в одному компактному корпусі. Ця архітектура зменшує зовнішню проводку та економить простір для встановлення, що робить її особливо корисною для компактних шасі AGV та AMR.

Він підтримує замкнутий цикл керування рухом для швидкості, положення та крутного моменту , а вбудована електроніка спрощує зв’язок між двигуном і контролером автомобіля. Інтегровані архітектури сервоприводів широко використовуються там, де простір шасі та ефективність проводки є важливими міркуваннями конструкції.

Типові програми AGV:

• Складські АГВ

• Ведучі колеса AMR

• Автономні роботи-підйомники

• Сортувальні роботи

• Компактні мобільні роботи

2. Серводвигун постійного струму з планетарним редуктором

Серводвигун постійного струму з планетарним редуктором поєднує в собі серводвигун постійного струму з планетарною коробкою передач для збільшення вихідного крутного моменту, зберігаючи при цьому компактність трансмісії.

Ця конфігурація підходить, коли AGV вимагає більшого крутного моменту колеса для старту, прискорення, підйому по пандусам або перевезення більшого корисного вантажу . Коробка передач також дозволяє двигуну працювати на вищій швидкості, забезпечуючи нижчу швидкість на колесі.

Типові застосування:

• Важкі АГВ

• Складські транспортні засоби

• Роботи для обробки палет

• Пересувне навантажувальне обладнання

• Ведучі колеса AGV, що вимагають високого крутного моменту

3. Черв'ячний серводвигун постійного струму

Серводвигун постійного струму з черв’ячним редуктором об’єднує черв’ячний редуктор із серводвигуном постійного струму. Його високий коефіцієнт зменшення робить його придатним для застосувань, які вимагають високого вихідного крутного моменту та контрольованого руху на низькій швидкості.

Черв'ячний редуктор може також забезпечувати корисні характеристики утримання навантаження, залежно від конструкції редуктора та умов експлуатації. Це робить його застосовним до механізмів AGV, де важливі контрольований рух і механічне утримання.

Типові застосування:

• Високонавантажені системи приводу AGV

• Механізми підйому та позиціонування

• Обладнання конвеєрне передавання

• Промислові мобільні роботи

• Автоматизовані системи обробки

4. Гальмовий інтегрований серводвигун постійного струму

Інтегрований гальмівний серводвигун постійного струму поєднує в собі серводвигун, кодер, привід і електромагнітне гальмо.

Гальмо особливо корисне, коли механізм AGV повинен утримувати своє положення після припинення живлення двигуна . Його можна розглядати для підйомних осей, вертикальних механізмів, похилого обладнання та застосувань, де необхідно запобігти неконтрольованому механічному руху.

Типові застосування:

• Підйомні механізми АГВ

• Вертикальні системи перенесення

• Автоматизоване вантажно-розвантажувальне обладнання

• Механізми з похилим приводом

• Мобільні роботи з вимогами до утримання

5. Інтегрований серводвигун постійного струму IP65

призначений Інтегрований серводвигун постійного струму IP65 для застосувань AGV, де двигун може зіткнутися з пилом, бризками води або складними промисловими умовами.

Його інтегрована архітектура двигуна та приводу поєднує компактне встановлення з покращеним захистом корпусу. Це робить його корисним для складської логістики, мобільного обладнання, зовнішнього обладнання та промислових AGV, де захист навколишнього середовища є важливою специфікацією. JKONGMOTOR вказує захист IP65 як доступну конфігурацію для своєї інтегрованої платформи серводвигуна.

Типові застосування:

• AGV, здатні працювати на вулиці

• Логістичні роботи

• Заводські транспортні засоби

• Пересувне навантажувальне обладнання

• Запилене промислове середовище

6. Серводвигун постійного струму AGV STO

Серводвигун постійного струму AGV STO розроблений для систем AGV і AMR, де безпечне відключення крутного моменту (STO) є частиною архітектури безпеки керування рухом.

STO вимикає здатність приводу генерувати крутний момент двигуна, коли активована функція безпеки. Тому він відрізняється від звичайної команди руху: STO запобігає створенню крутного моменту, а не просто дає команду транспортному засобу гальмувати.

Типові застосування:

• Автономні мобільні роботи

• Доступні для людини складські території

• Інтелектуальні логістичні системи

• Автоматизована обробка матеріалів

• AGV, яким потрібні функції приводу, пов’язані з безпекою

7. Двигун AGV Hub

AGV Hub Motor інтегрує привідний двигун у колесо або втулку, створюючи компактне рішення колісного приводу.

У порівнянні зі звичайним двигуном і коробкою передач, мотор-ступиця може зменшити механічні компоненти трансмісії та краще використовувати обмежений простір шасі. Це особливо актуально для компактних AGV, AMR, автономних транспортних роботів і низькопідлогових мобільних платформ . Архітектуру двигуна-ступиці слід вибирати відповідно до діаметра колеса, навантаження автомобіля, необхідного крутного моменту, швидкості та температурних умов.

Чому варто вибрати інтегрований серводвигун постійного струму для AGV?

Головною перевагою є інтеграція на системному рівні, а не просто двигун.

Компактний монтаж

Двигун, кодер і електроніка приводу можуть бути об’єднані в один вузол, зменшуючи потребу в окремому положенні для встановлення сервоприводу.

Спрощена проводка

Інтегрована архітектура сервоприводу може зменшити прокладку кабелю двигуна та кодера між двигуном і зовнішнім приводом, що допомагає спростити електричну конструкцію AGV.

Контроль руху по замкнутому контуру

Зворотній зв'язок шифратора забезпечує точний контроль швидкості та положення колеса, що важливо для навігації AGV та синхронізованої роботи колеса.

Гнучка комунікація

Залежно від конфігурації сервосистеми AGV можуть підтримувати такі методи зв’язку, як CANopen, RS485/Modbus і EtherCAT . Ці інтерфейси зазвичай використовуються для інтеграції сервоосей з контролерами AGV.

Кілька механічних конфігурацій

Планетарні редуктори, черв'ячні редуктори, гальма, водонепроникні корпуси та конструкції втулки приводу дозволяють підібрати двигун до різних архітектур AGV.

Одна платформа для різних конструкцій приводів AGV

Інтегрована платформа сервоприводу JKONGMOTOR охоплює численні механічні конфігурації та конфігурації керування, включаючи системи 24 В/48 В постійного струму, опції коробки передач, конфігурації гальм, кодер зворотного зв’язку, корпуси з рейтингом IP та інтерфейси Pulse, RS485, CANopen та EtherCAT . На сторінці рішення компанії AGV перераховані конфігурації серій IDC60 і IDC80 і діапазон потужності від 26 Вт до 1000 Вт.

Це дозволяє виробникам AGV вибирати архітектуру двигуна відповідно до фактичної конструкції автомобіля, а не використовувати одну конфігурацію двигуна для кожного застосування.

Для проектів OEM AGV крутний момент двигуна, розмір колеса, вага автомобіля, швидкість, напруга батареї, передаточне число коробки передач, тип кодера, протокол зв’язку, рівень захисту та вимоги безпеки можуть бути оцінені разом для розробки відповідного рішення для сервоприводу постійного струму.

Чому низьковольтні серводвигуни постійного струму критично важливі для терміну служби батареї AGV і вантажопідйомності?

Тяговий двигун перетворює енергію батареї в крутний момент колеса, який фактично рухає AGV.

З цієї причини ефективність двигуна безпосередньо впливає на те, скільки енергії транспортний засіб споживає під час кожного транспортного циклу.

На відміну від простого приводу з відкритим циклом, сервосистема постійного струму із замкнутим циклом постійно контролює положення двигуна та швидкість за допомогою зворотного зв’язку та регулює вихід відповідно до фактичних робочих умов.

Це особливо цінно, оскільки AGV рідко працюють з одним постійним навантаженням.

Типові умови експлуатації АГВ

AGV може неодноразово вимагати:

Пуск → Прискорення → Круїз → Уповільнення → Зупинка → Поворот → Реверс → Перезапуск

Необхідний крутний момент може значно змінюватися між кожним етапом.

Правильно підібрана сервосистема може швидко реагувати на ці мінливі вимоги замість того, щоб працювати на фіксованій потужності.

Ефективність батареї та вага автомобіля пов'язані

Базовий зв'язок це:

Електрична енергія = Напруга батареї × Струм × Час роботи

Зменшення непотрібного струму може зменшити загальне споживання енергії при збереженні необхідного крутного моменту колеса.

У той же час сама трансмісія сприяє масі автомобіля.

Основне співвідношення корисного навантаження таке:

Чисте корисне навантаження = дозволена загальна маса автомобіля − споряджена маса автомобіля

Це створює важливу можливість дизайну.

Компактніший двигун, вбудований привід або оптимізована коробка передач можуть зменшити вагу системи та звільнити додаткову місткість для вантажу.

Чому інтеграція важлива

Сучасний вбудований серводвигун може поєднувати в собі:

Двигун + кодер + сервопривод + керуюча електроніка

в одну компактну збірку.

Це може зменшити:

• Складність проводки

• Кабінетне приміщення

• Компоненти зовнішнього приводу

• Час монтажу

• Загальний слід трансмісії

Для конструкцій шасі AGV з обмеженим простором ці деталі можуть суттєво вплинути на остаточну архітектуру автомобіля.

Як зробити Низьковольтні серводвигуни постійного струму подовжують час роботи батареї AGV за допомогою високоефективного та рекуперативного гальмування?

Час роботи батареї не слід оцінювати лише на основі потужності двигуна, зазначеної на заводській табличці.

Більш корисним вимірюванням є споживання енергії під час реального робочого циклу AGV.

Практичне наближення:

Використана енергія батареї ≈ середня вхідна потужність постійного струму × час роботи

Оскільки AGV постійно прискорюється та сповільнюється, середня потужність може значно відрізнятися від номінальної потужності двигуна.

Високоефективна робота

Сервокерований двигун може регулювати крутний момент відповідно до фактичної потреби.

Під час рівномірного руху необхідний крутний момент може бути відносно низьким.

Під час прискорення система може тимчасово потребувати значно більшого крутного моменту.

Цей динамічний контроль дозволяє трансмісії краще узгоджувати вхідну електроенергію з механічною потребою.

Рекуперативне гальмування

Рекуперативне гальмування забезпечує ще один потенційний механізм енергозбереження.

Під час гальмування двигун може працювати як генератор. Замість того, щоб перетворювати всю кінетичну енергію в тепло через тертя або гальмівний резистор, частину цієї енергії можна повернути до шини постійного струму.

Тоді відновлена ​​енергія може бути:

Повернувся до акумулятора

або

Використовується в інших місцях на шині постійного струму

в залежності від архітектури системи.

Однак рекуперативне гальмування має бути спроектоване правильно.

Під час уповільнення напруга на шині постійного струму може швидко зростати. Таким чином, системі потрібен відповідний метод поводження з регенерованою енергією, враховуючи здатність акумулятора, стан заряду, обмеження контролера, температуру та частоту гальмування.

Де рекуперативне гальмування забезпечує найбільшу цінність

Рекуперативне гальмування особливо актуальне для AGV з частими:

• Зупинки

• Запускається

• Зміни напрямку

• Події уповільнення

• Короткі транспортні цикли

• Рух по вертикалі або вниз

Для цих застосувань Вт-год на завершений цикл часто є більш корисним KPI, ніж теоретична ефективність двигуна.

Як конструкція сервоприводів постійного струму з високою щільністю потужності безпосередньо збільшує чисте корисне навантаження AGV?

Вантажопідйомність - це в першу чергу проблема трансмісії та маси автомобіля.

AGV має генерувати достатню силу тяги, щоб подолати:

Опір коченню + Опір нахилу + Сила прискорення + Інші механічні втрати

Спрощене відношення це:

Крутний момент колеса = сила тяги × радіус колеса

Ось чому вибір двигуна не можна відокремити від діаметра коліс, передавального числа коробки передач, ваги автомобіля або вимог до прискорення.

Щільність крутного моменту має більше значення, ніж розмір двигуна

Більший двигун може забезпечити більший крутний момент, але він також додає:

• вага

• Обсяг

• Вартість

• Теплове навантаження

• Вимога батареї

Метою кращого проектування зазвичай є вища корисна щільність крутного моменту.

Іншими словами:

Більш практична продуктивність колеса завдяки меншій масі та об’єму двигуна

Компактна сервосистема може допомогти досягти цього балансу.

Особливо важливий пусковий момент

AGV з максимальним корисним навантаженням може вимагати значного крутного моменту на дуже низькій швидкості.

Це особливо вірно, коли транспортний засіб:

• Починає з відпочинку

• Переносить важкі вантажі

• Підіймається по пандусам

• Швидко розганяється

• Працює на підлогах з підвищеною міцністю

З цієї причини двигун слід оцінювати, використовуючи його безперервний крутний момент і максимальний крутний момент , а не просто його номінальну потужність.

Ключові параметри трансмісії

Мета полягає не просто в тому, щоб встановити максимально потужний двигун.

Мета полягає в тому, щоб досягти необхідної швидкості, крутного моменту, прискорення, здатності підніматися та термічного запасу з найменшою практичною вагою системи.

Як правильно вибрати Сервосистема постійного струму низької напруги відповідатиме стандартам безпеки та промисловості США AGV?

Вибирати двигун тільки тому, що його номінальна напруга відповідає акумулятору, недостатньо.

Американський проект AGV має оцінити весь транспортний засіб та його архітектуру безпеки.

Поточні галузеві посилання включають серію ANSI/A3 R15.08 для промислових мобільних роботів і ANSI/ITSDF B56.5-2024 для безпілотних і автоматично керованих промислових транспортних засобів.

Залежно від продукту та застосування можуть також застосовуватися інші стандарти та вимоги.

Важливі фактори вибору

Електрична сумісність

Перевірте номінальну напругу батареї, а також мінімальну та максимальну робочу напругу.

Акумуляторна система з номінальною напругою 24 В постійного струму або 48 В постійного струму може відчувати значні коливання напруги під час заряджання та розряджання.

Піковий струм

Умови прискорення та великого корисного навантаження можуть спричинити значно більший струм, ніж звичайний крейсерський режим.

Акумулятор, електропроводка, контролер і захисні пристрої повинні витримувати очікуваний струм.

Зворотній зв'язок

Кодер повинен забезпечувати роздільну здатність, тип зворотного зв’язку та комунікаційний інтерфейс, необхідні архітектурі керування.

Функції безпеки

Аварійну зупинку, реакцію на несправність, поведінку при гальмуванні, усунення крутного моменту та засоби керування, пов’язані з безпекою, слід оцінювати як частину повної системи AGV.

Охорона навколишнього середовища

Двигун повинен відповідати реальному середовищу, включаючи:

• Пил

• вологість

• температура

• Шок

• вібрація

• Вхідна експозиція

Механічна інтеграція

перевірити:

• Монтажні розміри

• Конфігурація валу

• Інтерфейс коробки передач

• З'єднання коліс

• Прокладка кабелю

• Доступний простір на шасі

Критична відмінність

Відповідність двигуна – це не те саме, що відповідність системі AGV.

Усю машину необхідно спроектувати, оцінити ризики, захистити та перевірити відповідно до вимог, застосовних до її використання за призначенням.

Як OEM-виробники та оператори автопарків можуть оновити застарілі накопичувачі AGV до Низьковольтні сервосистеми постійного струму?

Оновлення існуючого AGV із застарілого накопичувача на архітектуру сервоприводу має починатися з робочих даних , а не з припущень.

Практична оцінка модернізації повинна фіксувати:

Типова модернізована архітектура

Модернізована система тяги може виглядати так:

Акумулятор → Захист постійного струму → Сервопривід → Серводвигун постійного струму → Коробка передач → Ведуче колесо

Кодер повертає робочу інформацію до контролера.

Потім система керування AGV керує такими командами, як:

Швидкість → Напрямок → Прискорення → Уповільнення → Реакція на помилку

Промисловий зв’язок також можна інтегрувати через такі інтерфейси, як CANopen, EtherCAT, RS-485/Modbus або інший підтримуваний протокол.

Поетапна модернізація може зменшити ризик

Практичний підхід полягає в тому, щоб спочатку перевірити один тяговий модуль.

Потім прототип можна оцінити на:

Споживання струму

Прискорення

Гальмування

Теплова продуктивність

Робота з повним навантаженням

Час роботи від батареї

Надійність зв'язку

Несправна поведінка

Коли виміряні результати досягнуть поставленої мети, ту саму архітектуру можна розгорнути на додаткових автомобілях.

Як чудове управління температурою в сервоприводах постійного струму запобігає передчасному виходу з ладу акумулятора AGV?

Термоуправління часто недооцінюється при порівнянні двигунів AGV.

Двигун, який постійно наближається до свого теплового ліміту, може спричиняти більші електричні втрати та передавати додаткове тепло навколишньому приводу.

Результатом може бути ланцюгова реакція:

Вищі втрати → Більше тепла → Вища температура → Більше навантаження на компоненти

Температура батареї також має значення.

На старіння літій-іонного акумулятора впливають температура, стан заряду, умови заряджання та режим роботи. Підвищені температури можуть прискорити деградацію за багатьох умов експлуатації.

Це означає, що ефективність трансмісії полягає не лише в економії електроенергії.

Це також може допомогти контролювати теплове середовище навколо батареї та електроніки.

Основні джерела тепла в трансмісії AGV

Загальне теплове навантаження може виникати з:

• Втрати міді

• Втрати заліза

• Підшипник тертя

• Втрати на комутацію контролера

• Втрати коробки передач

• Втрати шин і кочення

Таким чином, двигун належного розміру слід вибирати відповідно до вимог тривалого режиму роботи , а не лише короткочасної пікової продуктивності.

Тепловий проект повинен враховувати всю систему

Важливі змінні включають:

Температура навколишнього середовища

Робочий цикл

Частота пікового навантаження

Постійний крутний момент

Кріплення двигуна

Конструкція корпусу

Потік повітря

Передача тепла на шасі

Метою є стабільна робоча температура всієї тягової системи.

Який вимірний показник рентабельності інвестицій і зниження загальної вартості володіння в результаті розгортання низьковольтних сервоприводів постійного струму на складах у США?

Фінансову цінність оновлення сервоприводу слід вимірювати на основі фактичних даних про парк.

Проста ціна покупки двигуна не відображає справжню вартість володіння.

Практична модель AGV TCO

TCO = Обладнання + Енергія + Технічне обслуговування + Час простою + Батарея + Заміна + Інфраструктура зарядки

Сервосистема постійного струму низької напруги потенційно може впливати на кілька з цих змінних одночасно.

Енергоспоживання

міра:

кВт/год за годину роботи

Але ще сильніший операційний KPI:

Вт-год за завершений транспортний цикл

Це дозволяє порівнювати різні технології приводу за однакових умов маршруту та корисного навантаження.

Використання батареї

Менше споживання енергії може збільшити корисний час роботи між циклами заряджання залежно від:

• Хімія батареї

• Стратегія зарядки

• Корисне навантаження

• Відстань подорожі

• Операційне середовище

• Робочий цикл

Технічне обслуговування

Приводи із замкнутим циклом можуть надавати додаткові діагностичні дані.

Залежно від системи, групи технічного обслуговування можуть контролювати:

Несправності кодера

Перевантаження по струму

Перегрівання

Несправності зв'язку

Руховий стан

Привідні сигналізації

Краща діагностика може допомогти скоротити час на усунення несправностей.

Час простою

Для автоматизованих складів час простою може мати більший фінансовий вплив, ніж сама ціна покупки двигуна.

Система тяги, яку легше діагностувати, замінити та обслуговувати, може мати цінність, що перевищує початкову вартість обладнання.

Продуктивність корисного навантаження

Корисне навантаження слід вимірювати разом із споживанням енергії.

Замість того, щоб просто запитувати:

'Скільки кілограмів може нести АГВ?'

Більш корисним операційним показником може бути:

'Скільки кілограмів може транспортувати AGV на одному заряді акумулятора?'

Інші корисні KPI включають:

кг транспортується за робочу годину

виконаних місій за заряд

Вт/год на тонно-кілометр

подій зарядки за зміну

Ці показники дають операторам автопарків більш чітке уявлення про реальну продуктивність трансмісії.

Як покращити термін служби батареї AGV і ємність корисного навантаження за допомогою низьковольтних серводвигунів постійного струму: 1,5-тонне прикладне дослідження модифікації AMR

Цей проект редизайну був зосереджений на 1,5-тонному латентному AGV / занурюваному AMR, розробленому європейським виробником інтралогістичної автоматизації.

Замовник зіткнувся з трьома практичними проблемами:

Велика вага шасі зменшувала ефективну вантажопідйомність.

Час роботи від батареї був нижчим від бажаного цільового 8 годин роботи.

Обмежений простір шасі та надмірна проводка ускладнювали електричну інтеграцію.

Рішення полягало в тому, щоб замінити звичайну архітектуру двигуна та приводу подвійною Інтегровані низьковольтні серводвигуни постійного струму на 48 В , які поєднують двигун і електроніку приводу в компактні модулі приводу коліс із зв’язком CANopen/EtherCAT.

Результати редизайну

Ключовий результат: перероблений AGV зменшив масу трансмісії на 7,3 кг , збільшив робочий ресурс із 7,5 до 10,2 години та підвищив ефективне корисне навантаження з 1000 кг до 1250 кг за допомогою тієї ж літієвої батареї 48 В/100 Аг.

Оригінальний дизайн AGV та його обмеження

Оригінальний транспортний засіб використовував звичайну архітектуру з роздільним двигуном і водієм.

Двигуни були встановлені біля ведучих коліс, а сервоприводи були встановлені окремо всередині основного електричного відсіку.

Ця архітектура створила кілька проблем для компактного важкого AMR.

1. Надмірна вага трансмісії

Загальна вага двох двигунів, зовнішніх сервоприводів, кабельних джгутів, з’єднувачів, екранування та монтажних компонентів досягла приблизно 18,5 кг..

Для транспортного засобу з фіксованим обмеженням повної ваги ця додаткова маса безпосередньо зменшує кількість вантажу, який AGV міг легально та механічно перевозити.

2. Довгі сильнострумові кабелі

Окрема архітектура приводу вимагала кабелів двигуна сильного струму для проходження між центральним електричним корпусом і вузлами колісного приводу.

У компактному AMR ці кабелі займають дорогоцінний простір для встановлення та ускладнюють прокладання.

Вони також можуть викликати додаткові електричні втрати через опір кабелю.

3. Обмежений внутрішній простір

Для двох зовнішніх сервоприводів потрібен окремий корпус і місце для монтажу на DIN-рейку.

Це зменшило кількість кімнат, доступних для:

Компоненти акумулятора

ПЛК і введення/виведення

Запобіжне обладнання

Комунікаційне обладнання

Компоненти теплового управління

Сервісний доступ

4. Час роботи батареї нижче цільового

Оригінальна система досягла приблизно 7,5 годин роботи за допомогою літієвої батареї 48 В/100 Ач.

Для важкого транспортного засобу, який, як очікується, підтримуватиме розширені складські операції, це залишило невеликий операційний запас.

Інтегроване сервопривод 48 В постійного струму

Щоб вирішити три проблеми одночасно, замовник замінив систему розділеного приводу на дві Вбудовані низьковольтні серводвигуни постійного струму на 48 В.

Нова архітектура інтегрує двигун і електроніку приводу безпосередньо в модуль колісного приводу.

Нова архітектура трансмісії

Акумулятор 48В

↓

Головний контролер AGV / ПЛК

↓

Комунікаційна шина CANopen / EtherCAT

↓

Подвійні інтегровані серводвигуни постійного струму на 48 В

↓

Ведучі колеса

Це значно зменшує кількість обладнання, що встановлюється в центральній електрошафі.

Нове рішення також підтримує високий піковий крутний момент перевантаження , замкнутий цикл керування та зв’язок на основі шини.

Як інтегрована сервосистема постійного струму збільшила термін служби батареї

Покращення часу роботи від батареї відбулося в результаті кількох інженерних змін, а не через збільшення батареї.

Зменшені втрати кабелю

У оригінальній системі кабелі двигуна сильного струму з’єднували електроніку центрального приводу з тяговими двигунами.

Втрати електроенергії в провіднику можна приблизно визначити за допомогою:

P = I²R

де:

• P = втрата потужності

• I = струм

• R = опір кабелю

Завдяки переміщенню електроніки приводу безпосередньо на вузол двигуна з’єднання сильного струму стає надзвичайно коротким.

У цьому проекті відстань між фазним проводом драйвера та двигуна зменшилася до 5 см.

Результатом стало суттєве зниження втрат, пов’язаних з кабелем, і чистіша архітектура живлення.

Робота 48 В Зменшене споживання струму

Редизайн також переніс архітектуру живлення AGV з 24 В на 48 В постійного струму.

Для тієї ж механічної вихідної потужності:

I = P / U

Підвищення напруги системи зменшує струм, необхідний для даного рівня потужності.

Нижчий струм може дозволити:

Менший переріз кабелю

Менші резистивні втрати

Знижений нагрів кабелю

Більш компактна проводка

Це особливо корисно для мобільного обладнання високої потужності, де довгі кабелі можуть стати важливою частиною електричної конструкції.

Регенеративне гальмування

Вбудовані сервоконтролери також оптимізували рекуперативне гальмування.

Під час уповільнення або руху під ухил тягові двигуни можуть працювати як генератори.

Замість того, щоб розсіювати всю наявну кінетичну енергію у вигляді тепла, система перенаправляє відновлену енергію назад до шини постійного струму 48 В і системи батареї , залежно від ємності батареї та обмежень контролера.

Це стає особливо цінним у важких AGV, оскільки 1,5-тонний транспортний засіб переносить значну кінетичну енергію під час руху.

Чим частіше транспортний засіб прискорюється та сповільнюється, тим актуальнішим стає відновлення енергії.

FOC Vector Control

Інтегрована сервосистема використовує Field-Oriented Control (FOC) для регулювання струму двигуна та крутного моменту.

Завдяки більш точному контролю магнітного поля двигуна та струму, що створює крутний момент, система може працювати ближче до необхідної точки навантаження.

Практичні цілі:

Стабільний крутний момент

Ефективне використання струму

Знизьте непотрібне опалення

Плавний розгін і гальмування

Покращено керування низькою швидкістю

Для потужного AMR, що працює безперервно протягом кількох змін, ці характеристики можуть впливати як на споживання енергії, так і на термічну стабільність.

Ключові технічні вдосконалення та дані про рентабельність інвестицій

Інженерний аналіз: як інтегровані сервоприводи постійного струму вирішують подвійну проблему

1. Збільшення терміну служби батареї

• Усунення втрат міді в кабелі: традиційні конструкції AGV прокладають фазні кабелі сильного струму від центральних блоків керування до приводних коліс. Низьковольтні інтегровані сервоприводи постійного струму поєднують драйвер безпосередньо з задньою частиною кодера двигуна, скорочуючи відстань фазового проводу до 5 см.
• Оптимізація рекуперативного гальмування: інтегровані контролери вловлюють кінетичну енергію під час уповільнення та спуску на схилі, подаючи постійний струм безпосередньо назад до акумуляторної батареї 48 В.
• Високоефективне векторне керування FOC: оптимізовані алгоритми орієнтованого на поле керування зберігають низькі робочі температури за постійного навантаження, підтримуючи споживання струму за оптимальних робочих циклів.

2. Збільшення вантажопідйомності

• Зменшення ваги шасі: усунення зовнішніх корпусів драйверів, важких екранованих кабелів і кріплень на DIN-рейці звільняє майже 7,3 кг власної ваги. Кожен кілограм, заощаджений на масі шасі, безпосередньо перетворюється на підвищення корисного навантаження.
• Високий крутний момент при перевантаженні: інтегровані низьковольтні сервоприводи постійного струму витримують до 3-кратного номінального крутного моменту під час початкового прискорення великого навантаження та підйому на рампу (нахил до 5°), запобігаючи помилкам зупинки без потреби у великих двигунах.

3. Етапи впровадження

1. Міграція системи живлення: оновіть системну шину з 24 В до 48 В постійного струму. Вища напруга зменшує загальний робочий струм ( I = P/U ), знижуючи вимоги до поперечного перерізу кабелю та розсіювання тепла.

2. Механічна модуляція модуля приводу: монтуйте подвійні інтегровані сервоприводи постійного струму на 48 В безпосередньо до ведучих коліс диференціала або вузлів рульового колеса.

3. Топологія комунікаційної шини: прокладіть один екранований шлейфовий кабель CANopen/EtherCAT між головним контролером ПЛК AGV та обома інтегрованими двигунами, замінивши 16+ проводів дискретного керування.

Виміряні результати до і після

Редизайн забезпечив помітні покращення ключових показників продуктивності AGV , включаючи вагу трансмісії, внутрішній простір, ефективність, ресурс батареї та вантажопідйомність.

Загальний результат: інтегрувавши сервоприводи постійного струму безпосередньо в колісні модулі, AGV досягнув меншої ваги трансмісії, зменшених вимог до внутрішнього простору, вищої ефективності системи, довшого терміну служби батареї та більшого ефективного корисного навантаження.

Ці результати показують, що модернізація покращила продуктивність батареї та здатність до корисного навантаження одночасно завдяки поєднанню інтеграції трансмісії, зменшенню втрат проводки, покращеному контролю двигуна та зменшенню маси автомобіля.

Відгуки клієнтів

«Перейшовши на інтегровані низьковольтні серводвигуни постійного струму 48 В, ми скоротили час складання AGV на 40% завдяки спрощеній прокладці джгутів. Що ще важливіше, наші клієнти досягли повного тризмінного робочого покриття (24 години) лише з двома короткими зарядками на день».

— Керівник R&D, Industrial AMR Solutions

Що демонструє цей 1,5-тонний оновлений дизайн AMR

Цей проект висвітлює кілька важливих уроків для виробників важких AGV та AMR.

Термін служби батареї є проблемою трансмісії

Збільшення ємності акумулятора – не єдиний спосіб досягти довшого часу роботи.

Зменшення втрат електроенергії, покращення керування двигуном, рекуперація енергії гальмування та зменшення маси автомобіля можуть сприяти більшій корисній витривалості.

Корисне навантаження залежить від кожного кілограма маси автомобіля

Двигун, привід, шафа, монтажне обладнання та вага кабелю займають частину загальної ваги автомобіля.

Тому більш інтегрована архітектура тяги може створити додаткову вантажопідйомність без простого збільшення розміру двигуна.

Архітектура 48 В стає все більш привабливою зі збільшенням потужності

Вища напруга в системі може зменшити струм для заданої потреби в потужності, допомагаючи виробникам AGV керувати розміром кабелю, резистивними втратами та тепловим навантаженням.

Інтегрована сервоприводна архітектура спрощує компактні AMR

Об’єднання двигуна та приводу в один модуль може усунути зовнішні шафи приводу та вкоротити силову проводку.

Це може підвищити як механічне пакування, так і ефективність складання.

Максимальний крутний момент є критичним для великовантажних автомобілів

1,5-тонний AGV потребує більш ніж достатнього крутного моменту для круїзу.

Він також повинен прискорюватися з місця спокою, нести максимальне корисне навантаження, підніматися по пандусам і справлятися з короткочасними перевантаженнями.

Це робить здатність до максимального крутного моменту та ефективність перевантаження важливими критеріями вибору.

Підсумок кінцевих результатів

Для потужних AGV і AMR інтегрована архітектура низьковольтного сервоприводу постійного струму може забезпечити практичний шлях до збільшення корисного навантаження, довшого часу роботи, чистішої проводки та більш компактної інтеграції тягової системи, коли двигун правильно підігнано до реального робочого циклу автомобіля.

Як ми підходимо Конструкція низьковольтного серводвигуна постійного струму для AGV

Для OEM виробників AGV стандартного двигуна не завжди достатньо.

Різні AGV можуть мати абсолютно різні вимоги до:

Корисне навантаження

Діаметр колеса

Маса транспортного засобу

Швидкість руху

Прискорення

Схил

Напруга акумулятора

Робочий цикл

Протокол контролю

Екологічні умови

Тому двигун, коробку передач, кодер, контролер і колесо слід розглядати як одну інтегровану систему тяги..

Останній висновок для OEM-виробників AGV

Покращення терміну служби батареї AGV і вантажопідйомності полягає не просто в установці більшої батареї або двигуна більшої потужності.

Найбільш ефективним підходом є оптимізація всієї тягової системи.

Правильно сконструйований низьковольтний серводвигун постійного струму може сприяти:

Високоефективна робота

Регулювання крутного моменту та швидкості з замкнутим контуром

Рекуперативне гальмування

Висока щільність крутного моменту

Компактна інтеграція

Покращені теплові характеристики

Краща діагностика

Якщо ці характеристики правильно узгоджені з коробкою передач, колесом, батареєю, контролером і робочим циклом AGV, результатом можуть бути помітні покращення:

Час роботи від батареї + Корисне навантаження + Енергоефективність + Термостабільність + Продуктивність автопарку

Тому для OEM-виробників і операторів складів найбільш значущим питанням є не просто «Який двигун має більшу потужність?»

Краще питання:

'Який трансмісія може забезпечити необхідний крутний момент коліс і ефективність руху, використовуючи найменшу практичну енергію, вагу, простір і обслуговування?'

Такий підхід на системному рівні забезпечує міцнішу основу для розробки ефективних, надійних і масштабованих тягових платформ AGV.