7月的上海洋山四期自动化码头，155台自动导引运输车（以下简称AGV）组成的 “智慧驼群”在场地上穿梭不息。上海振华重工集团在全球港机行业首创的AGV换电系统，正以24小时全天候的高效运转，为这个全球单体最大自动化码头的吞吐量屡创新高提供强劲动能。

项目工程师刘明亮介绍：“我们在港区内建造了两座自动化换电站，配置了电池2小时从0到100%电量的快充技术，宛如‘自助餐厅’，保证AGV车队电池随取随用。换电站搭载智能换电系统，由机器人为AGV更换电池。”根据测算，从AGV进入换电站拆卸下乏电电池到安装好满电电池，全程用时不超过6分钟，省去停机充电的等待时间，提高运行效率超过20%，全过程零碳排放，节省能耗40%以上，为港口构建起高效低碳的能源补给体系。

回溯换电系统的研发过程，首先摆在项目团队面前的是电池包的搬运问题。AGV电池重量超过5吨，堪比一头成年大象。常见的使用叉车搬运模式在狭长的换电站内有极大的安全隐患，也制约多车换电效率。项目团队聚在一起研究规划图，头脑风暴几个小时后，有人提出换电站本质上就像是一座“装着海量插座的大仓库”，电池包就是插在货架上充电的货物。顺着这个思路，团队找到常运用于高密度立体仓库的一种智能搬运设备——双门柱形堆垛机，这一设备就像个灵活的“大力士”：身材苗条不占地方，能沿着轨道快速横移，货叉升降速度快，承载能力强，非常适合在换电站这种标准化的“工作间”里高效干活。

然而，电池包的安装要求极高，与充电架/AGV车身对接的误差必须控制在3毫米以内，所以需要更加高精度机械设备来完成换电过程。于是，项目团队以此款堆垛机为蓝本，设计研发一款换电机器人，而如何精确控制机器人移取动作是重中之重。项目团队快马加鞭，广泛搜集研究资料，在办公室搭建等比例微缩模型，拆解机器人整套换电动作，用多种先进算法模型和智能计算反复推导控制参数。经过成百上千次的验证与模型模拟实验，形成适用于AGV换电的速度、位置、电流三位一体实时调节控制的系统框架。同时，项目团队还为机器人外置定位系统，加上传感器的“眼睛”，动态检测各项信号，保护机械结构，防止人车误入。

当然，换电系统功能不仅仅局限于电池更换环节。AGV在行驶过程中，换电系统扮演着智能“调度员”的角色，它能一边通过智能监控实时获取电池的状态“报告”，一边和调度系统“通气”，辅助实现AGV作业路线优化与异常状态报警。“搭建这个复杂系统真是一块极其难啃的硬骨头！”回忆起当时的经历，刘明亮感慨万千。

此外，为了让换电管理更加科学、低碳，项目团队还为换电系统拓展了电池全生命周期管理功能，通过历史数据和外部样本数据，估算电池健康状况，制定维护计划，生成可视化报表，让电池在“数字管家”的呵护下焕发更持久的绿色能量，守护“智慧驼群”的绿色奔跑路。

AGV换电系统应用前景不止于港口物流运输终端。在“双碳”目标引领下，AGV换电系统的绿色基因正释放更大价值。从智能仓储系统缘起到智慧物流运输应用，这份经受时间检验的换电技术方案必将在更多节能智造领域闪烁光芒。

文：陈新宇/港机重工

图：刘明亮/港机重工

编辑：陆怡艳/上海振华重工集团