[发明专利]基于燃料电池混合动力的移动焊接机器人驱动系统及方法

摘要

本发明涉及一种基于燃料电池混合动力的移动焊接机器人驱动系统及方法，该系统包括移动焊接机器人本体、驱动控制器和供电电源单元，供电电源单元通过驱动控制器连接焊接机器人本体，供电电源单元包括主电源、辅助电源和能量管理单元，主电源为燃料电池，辅助电源为蓄电池，燃料电池输出端通过Buck型DC/DC变换器连接至驱动控制器，蓄电池并联于Buck型DC/DC变换器输出端，能量管理单元分别连接移动焊接机器人、燃料电池、蓄电池和Buck型DC/DC变换器。与现有技术相比，本发明具有等优点实现移动焊接机器人供电可靠，从而提高焊接精度。

主权项

1.一种基于燃料电池混合动力的移动焊接机器人驱动系统的驱动方法，移动焊接机器人驱动系统包括移动焊接机器人本体、驱动控制器和供电电源单元，所述的供电电源单元通过驱动控制器连接焊接机器人本体，所述的供电电源单元包括主电源、辅助电源和能量管理单元，所述的主电源为燃料电池，所述的辅助电源为蓄电池，所述的燃料电池输出端通过Buck型DC/DC变换器连接至驱动控制器，所述的蓄电池并联于Buck型DC/DC变换器输出端，所述的能量管理单元分别连接所述的移动焊接机器人、燃料电池、蓄电池和Buck型DC/DC变换器；能量管理单元根据移动焊接机器人实时功率以及燃料电池和蓄电池自身情况进行功率分配，确定燃料电池输出电流参考值I_ref1以及蓄电池输出电流参考值I_ref2，进而得到Buck型DC/DC变换器输出电流给定值I_ref＝I_ref1+I_ref2，从而控制Buck型DC/DC变换器按输出电流为I_ref工作，蓄电池按输出电流为I_ref2工作；其特征在于，所述的驱动方法包括如下步骤：(1)获取移动焊接机器人的实时功率P_robot；(2)对实时功率P_robot进行功率分配，确定燃料电池输出功率给定值P_fuelout以及蓄电池输出功率给定值P_bat，P_robot＝P_fuelout+P_battery；(3)根据燃料电池输出功率给定值P_fuelout和燃料电池输出电压U_fuel确定燃料电池输出电流参考值I_ref1；(4)根据蓄电池输出功率给定值P_battery、蓄电池SOC以及蓄电池最大充放电功率确定蓄电池输出电流参考值I_ref2；(5)确定Buck型DC/DC变换器输出电流给定值I_ref＝I_ref1+I_ref2；(6)控制Buck型DC/DC变换器输出电流按I_ref大小进行工作，同时蓄电池输出电流按I_ref2大小进行工作；步骤(4)具体为：判断蓄电池输出功率给定值P_battery是否大于0，若是，则蓄电池放电，蓄电池实际放电功率P_out＝P_battery，I_ref2＝P_out/U_battery，U_battery为蓄电池端电压，否则根据蓄电池SOC以及蓄电池最大充放电功率确定蓄电池输出电流参考值I_ref2，进而调整I_ref，具体地：首先，根据蓄电池实时SOC判定蓄电池充放电状态：若蓄电池实时SOC小于60％，蓄电池充电，若蓄电池实时SOC大于等于60％且小于90％，蓄电池不充电也不放电，若蓄电池实时SOC大于等于90％，蓄电池放电；然后，在蓄电池充电或放电期间，根据蓄电池最大充放电功率确定蓄电池输出电流参考值I_ref2：蓄电池充电时，判断P_fueloutmax‑P_robot>P_imax是否成立，若是，蓄电池实际充电功率给定值为P_in＝P_imax，否则实际充电功率给定值为P_in＝P_robot‑P_fueloutmax，P_imax为蓄电池最大充电功率；蓄电池放电时，判断P_robot>P_outmax是否成立，若是，蓄电池实际放电功率给定值为P_out＝P_outmax，否则实际放电功率给定值为P_out＝P_robot，P_outmax为蓄电池最大放电功率；最后，当蓄电池充电时I_ref2＝P_in/U_battery，当蓄电池放电时I_ref2＝P_out/U_battery，U_battery为蓄电池端电压。