CN112803526A - 一种机器人的充电控制电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种机器人的充电控制电路，该控制电路包括：电源IC芯片、时钟发生器IC芯片、可控开关、继电器和第一二极管；通过该充电控制电路，仅仅需要将目标机器人与目标充电桩进行手动连接，就可以对处于关机或者是欠电压保护状态下的目标机器人进行充电，在此过程中，不仅不需要对目标机器人设置额外的第三方充电器，而且，也不需要在目标机器人上设置手动充电孔，由此大大降低了目标机器人在关机状态以及欠电压保护状态下的充电成本以及对人力资源的消耗。

Description

一种机器人的充电控制电路

技术领域

本发明涉及控制工程技术领域，特别涉及一种机器人的充电控制电路。

背景技术

机器人因其可以帮助人们完成许多工作任务，所以，在实际应用当中，得到了较为广泛的应用。在现有技术当中，机器人通常是采用智能电池来进行充电，因为在智能电池的内部通常会设置有BMS(Battery Management System，电池管理系统)，这样就使得智能电池拥有欠压保护、短路保护、过流保护、电源管理等优势。但是，在采用智能电池对机器人进行充电时，如果智能电池的电压过低时，智能电池就会进行自动保护，停止对外输出电压，此时，智能电池就无法对机器人进行供电，同时，机器人也无法实现自主充电。

为了解决上述技术问题，通常是利用特定的第三方充电器单独对智能电池进行充电，也即，利用与智能电池所配套的第三方充电器来对智能电池进行充电，以将智能电池内部的BMS欠压保护系统激活，然后，再利用该智能电池对机器人进行供电，并且，在利用特定第三方充电器单独对智能电池进行充电的过程中，还需要人工将机器人中的智能电池取出，这样不仅消耗了大量的人力资源，而且，也增加了额外的充电成本。如果是想要对关机状态下的机器人进行充电，就需要手动在机器人上设置一个充电孔，并将该充电孔与智能电池相连，在此情况下，才能对机器人进行充电。显然，这两种充电方式，都极大地增加了机器人的充电成本。

由此可见，提供一种怎样的机器人的充电控制电路，以降低机器人在关机状态以及欠电压保护状态下的充电成本，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种机器人的充电控制电路，以降低机器人在关机状态以及欠电压保护状态下的充电成本。其具体方案如下：

一种机器人的充电控制电路，包括：电源IC芯片、时钟发生器IC芯片、可控开关、继电器和第一二极管；

其中，所述电源IC芯片的第一引脚与目标机器人上的充电接口相连，所述电源IC芯片的第二引脚与电感的第一端相连，所述电感的第二端与第二二极管的负极相连，所述第二二极管的正极接地，所述电源IC芯片的第三引脚与所述第二二极管的负极相连，所述电源IC芯片的第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚分别接地，所述电感的第二端与第一电容的第一端相连，所述第一电容的第二端分别与所述时钟发生器IC芯片的第六引脚、第二引脚和第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端与所述时钟发生器IC芯片的第一引脚相连，所述时钟发生器IC芯片的第一引脚、第四引脚和第八引脚分别接地，所述时钟发生器IC芯片的第五引脚与第二电容的第一端相连，所述第二电容的第二端分别与所述第一电阻的第二端和Vcc相连，所述时钟发生器IC芯片的第三引脚与所述可控开关的控制端相连，所述可控开关的第一端与Vcc相连，所述可控开关的第二端与所述继电器的第一端相连，所述继电器的第二端接地，所述继电器的第三端与Vcc相连，所述继电器的第四端与所述第一二极管的正极相连，所述第一二极管的负极与目标充电桩相连。

优选的，所述电源IC芯片具体为XL1509。

优选的，所述时钟发生器IC芯片具体为TLC555IDR。

优选的，所述继电器具体为SLB-12VDC-SL-C。

优选的，所述可控开关具体为MOS管。

优选的，所述二极管具体为肖特基二极管。

优选的，还包括：主控芯片、第一三极管、第二三极管和光耦；

其中，所述主控芯片的第一端与所述第一三极管的基极相连，所述主控芯片的第二端接地，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与所述光耦的第二引脚相连，所述光耦的第一引脚连接Vcc，所述光耦的第三引脚接地，所述光耦的第四引脚分别与所述时钟发生器IC芯片的第三引脚和所述第二三极管的基极相连，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述可控开关的控制端相连。

优选的，还包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；

其中，所述第二电阻的第一端与所述可控开关的控制端相连，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端与Vcc相连，所述第四电阻的第二端与所述第二三极管的集电极相连，所述第五电阻的第一端与所述第二三极管的基极相连，所述第五电阻的第二端分别与所述光耦的第四引脚、所述时钟发生器IC芯片的第三引脚以及所述第六电阻的第一端相连，所述第六电阻的第二端接地。

优选的，所述光耦具体为TLP127。

在本发明中，当目标机器人处于关机或者是欠电压保护状态时，通过将目标机器人上的充电接口与目标充电桩进行手动连接，目标充电桩上的传感器被触发，可以向目标机器人输出目标充电桩的电源电压，此时，充电控制电路中的电源IC芯片就处于工作状态，并触发时钟发生器IC芯片进行工作，从而使得时钟发生器IC芯片的第三引脚输出高电平，并由此导致可控开关导通，继电器吸合，从而使得与继电器相连接的二极管也处于导通状态，由此就使得整个充电控制电路处于导通状态，在此情况下，目标充电桩就可以对目标机器人进行充电。显然，通过本发明所提供的充电控制电路，仅仅需要将目标机器人与目标充电桩进行手动连接，就可以对处于关机或者是欠电压保护状态下的目标机器人进行充电，在此过程中，不仅不需要对目标机器人设置额外的第三方充电器，而且，也不需要在目标机器人上设置手动充电孔，由此大大降低了目标机器人在关机状态以及欠电压保护状态下的充电成本以及对人力资源的消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种机器人的充电控制电路的结构图；

图2为本发明实施例提供的另一种机器人的充电控制电路的结构图；

图3为本发明实施例提供的又一种机器人的充电控制电路的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种机器人的充电控制电路的结构图。请参见图1，该机器人的充电控制电路包括：电源IC芯片、时钟发生器IC芯片、可控开关、继电器J和第一二极管D1；

其中，电源IC芯片的第一引脚与目标机器人上的充电接口相连，电源IC芯片的第二引脚与电感L的第一端相连，电感L的第二端与第二二极管D2的负极相连，第二二极管D2的正极接地，电源IC芯片的第三引脚与第二二极管D2的负极相连，电源IC芯片的第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚分别接地，电感L的第二端与第一电容C1的第一端相连，第一电容C1的第二端分别与时钟发生器IC芯片的第六引脚、第二引脚和第一电阻R1的第一端相连，第一电阻R1的第二端与时钟发生器IC芯片的第一引脚相连，时钟发生器IC芯片的第一引脚、第四引脚和第八引脚分别接地，时钟发生器IC芯片的第五引脚与第二电容C2的第一端相连，第二电容C2的第二端与第一电阻R1的第二端相连，时钟发生器IC芯片的第三引脚与可控开关的控制端相连，可控开关的第一端与Vcc相连，可控开关的第二端与继电器J的第一端相连，继电器J的第二端接地，继电器J的第三端与Vcc相连，继电器J的第四端与第一二极管D1的正极相连，第一二极管D1的负极与目标充电桩相连。

需要说明的是，本实施例所提供的一种机器人的充电控制电路是设置在机器人内部的一种控制电路，目标充电桩是任意一种类型的充电桩。

可以理解的是，当目标机器人处于关机或者是欠电压状态时，目标机器人中的BMS不带电，此时，如果将目标机器人手动推到目标充电桩上时，也即，将目标机器人上的充电接口与目标充电桩相连接时，充电控制电路中的电源IC芯片就会处于工作状态，机器人充电控制电路中的第一二极管D1的负极也会与目标充电桩相接触，此时，目标充电桩内部的充电接触器被触发，在此情况下，目标充电桩会对外会输出电压。

在本实施例中，当目标机器人处于关机或者是欠电压状态时，目标机器人无法自主进行充电时，工作人员可以手动将目标机器人上的充电接口与目标充电桩进行连接，当目标机器人上的充电接口与目标充电桩相连接之后，目标充电桩上的充电接触器被触发，目标充电桩对外输出电压，在此状态下，充电控制电路中的电源IC芯片开始工作，并触发时钟发生器IC芯片进行工作，此时，时钟发生器IC芯片的第三引脚输出高电平，并使得可控开关处于导通状态，从而使得继电器J处于吸合状态，此时，与继电器J相连接的第一二极管D1导通，由此使得整个充电控制电路处于导通状态，这样目标充电桩就可以对目标机器人进行充电。

当将目标机器人推离目标充电桩时，目标充电桩中的充电接触器不能触发，此时，目标充电桩就不能对外输出电压，在此情况下，充电控制电路中的电源IC芯片停止工作，从而导致时钟发生器IC芯片的第三引脚输出低电平，可控开关处于截止状态，继电器J处于断开状态，目标充电桩无法对目标机器人进行供电，由此便保证了目标机器人在充电过程中的安全性。

显然，通过本实施例所提供的充电控制电路，通过将目标机器人手动推到目标充电桩上，也能够对当前因为电量不足而无法开机的目标机器人进行充电，这样就显著提高了人们在使用目标机器人过程中的使用体验。

值得注意的是，在本实施例中，重点阐述的是充电控制电路中的充电控制逻辑，而对电源IC芯片和时钟发生器IC芯片的各个引脚能够正常进行工作的外围连接结构未作详细阐述，因为此操作为本领域技术人员所熟知的内容，在此进行说明。

此外，通过本实施例所提供的充电控制电路，可以使得目标机器人在关机或者欠电压保护状态下的充电效率比目标机器人在开机状态下进行充电的充电效率高20％。

在本实施例中，当目标机器人处于关机或者是欠电压保护状态时，通过将目标机器人上的充电接口与目标充电桩进行手动连接，目标充电桩上的传感器被触发，可以向目标机器人输出目标充电桩的电源电压，此时，充电控制电路中的电源IC芯片就处于工作状态，并触发时钟发生器IC芯片进行工作，从而使得时钟发生器IC芯片的第三引脚输出高电平，并由此导致可控开关导通，继电器吸合，从而使得与继电器相连接的二极管也处于导通状态，由此就使得整个充电控制电路处于导通状态，在此情况下，目标充电桩就可以对目标机器人进行充电。显然，通过本实施例所提供的充电控制电路，仅仅需要将目标机器人与目标充电桩进行手动连接，就可以对处于关机或者是欠电压保护状态下的目标机器人进行充电，在此过程中，不仅不需要对目标机器人设置额外的第三方充电器，而且，也不需要在目标机器人上设置手动充电孔，由此大大降低了目标机器人在关机状态以及欠电压保护状态下的充电成本以及对人力资源的消耗。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，电源IC芯片具体为XL1509。

在本实施例中，可以将电源IC芯片设置为XL1509，因为在XL1509中内置有补偿模块，所以，利用XL1509的此种特性可以减少电源IC芯片在实际应用当中对外围电子元器件的连接数量；并且，XL1509的输出电压为4.5V到40V，还具有低波纹、二次限流保护功能以及较好的线性调整率和负载调整率，所以，将电源IC芯片设置为XL1509时，还可以进一步提高充电控制电路在运行过程中安全性以及稳定性。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步提高充电控制电路在对机器人进行充电过程中的整体可靠性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，时钟发生器IC芯片具体为TLC555IDR。

具体的，在本实施例中，是将时钟发生器IC芯片设置为TLC555IDR，因为TLC555IDR在实际应用当中较为常见，并且，TLC555IDR可以在-40℃到125℃的工作温度下进行工作，所以，利用TLC555IDR的此种性能，可以使得充电控制电路应用于范围更多、更广的应用场景当中。

需要说明的是，在实际应用当中，还可以对TLC555IDR第二引脚和第六引脚上连接的电容和电阻的参数值进行调整，以达到对时钟发生器IC芯片输出的延时时间进行调整的目的。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，继电器具体为SLB-12VDC-SL-C。

在本实施例中，是将继电器设置为SLB-12VDC-SL-C，因为SLB-12VDC-SL-C的体积较小，这样就可以减少继电器对充电控制电路的空间占用量；并且，SLB-12VDC-SL-C的触点切换电压最大为50VDC，触点负载为40A/14VDC，可以承受40A的触点切换电流，这样的工作性能可以提高继电器在运行过程中的稳定性以及可靠性。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以使得本申请中的充电控制电路的充电过程更加稳定、可靠。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，可控开关具体为MOS管。

可以理解的是，可控开关的类型多种多样，所以，在实际应用当中，可以将可控开关设置为MOS管，也可以将可控开关设置为三极管，这样就可以使得本申请中的充电控制电路的连接结构更加灵活、多样。

具体到本实施例中，是将可控开关设置为UTT25P10，因为UTT25P10是一种P沟道的MOS管，它不仅具有较小的导通电阻，而且，也能够承受高能量的雪崩，所以，将MOS管设置为UTT25P10时，可以进一步提高目标机器人在充电过程中安全性以及稳定性。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，作为一种优选的实施方式，二极管具体为肖特基二极管。

可以理解的是，肖特基二极管(Schottky Barrier Diode，SBD)是一种具有高频率开关特性和低正向压降的二极管，并且，肖特基二极管的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间，所以，肖特基二极管的开关速度非常快，开关损耗也特别小，所以，在本实施例中，是将二极管设置为肖特基二极管。

此外，在实际应用当中，还可以根据实际情况的需要，对二极管的数量进行灵活设置，比如：可以将二极管的数量设置为1个，也可以将二极管的数量设置为3个或者是4个，本实施例对其不作具体限定。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，可以相对减少对目标机器人进行充电过程中的充电触发时间。

基于上述实施例，本实施例对技术方案作进一步的说明与优化，图2为本发明实施例提供的另一种机器人的充电控制电路的结构图。请参照图2，上述机器人的充电控制电路还包括：主控芯片、第一三极管Q1、第二三极管Q2和光耦；

其中，主控芯片的第一端与第一三极管Q1的基极相连，主控芯片的第二端接地，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的集电极与光耦的第二引脚相连，光耦的第一引脚连接Vcc，光耦的第三引脚接地，光耦的第四引脚分别与时钟发生器IC芯片的第三引脚和第二三极管Q2的基极相连，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极与可控开关的控制端相连。

在本实施例中，还可以在充电控制电路中设置用于单独控制目标机器人进行充电的主控芯片，也即，当第一三极管Q1、第二三极管Q2和光耦都处于导通状态时，主控芯片可以及时知悉到目标机器人的实时充电状态，并对目标机器人的充电状态进行控制。

具体的，当主控芯片检测到目标机器人在充电过程中处于异常状态时，主控芯片就可以通过调整自身的输出电压，以使得控制开关处于截止状态，这样就能够使得继电器处于断电状态，并使得整个充电控制电路处于断电状态，这样目标充电桩无法对目标机器人进行充电，由此就可以避免安全事故的发生。

可见，通过本实施例所提供的技术方案，进一步保证了目标机器人在充电过程中的安全性。

图3为本发明实施例提供的又一种机器人的充电控制电路的结构图。请参照图3，作为一种优选的实施方式，上述机器人的充电控制电路还包括：第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6；

其中，第二电阻R2的第一端与可控开关的控制端相连，第二电阻R2的第二端分别与第三电阻R3的第一端和第四电阻R4的第一端相连，第三电阻R3的第二端与Vcc相连，第四电阻R4的第二端与第二三极管的集电极相连，第五电阻R5的第一端与第二三极管的基极相连，第五电阻R5的第二端分别与光耦的第四引脚、时钟发生器IC芯片的第三引脚以及第六电阻R6的第一端相连，第六电阻R6的第二端接地。

在本实施例中，为了保证充电控制电路在对目标机器人进行充电过程中的安全性，还在第二三极管Q2和可控开关上了连接限流保护电路，也即，第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4可以对可控开关进行限流保护，第五电阻R5和第六电阻R6可以对第三二极管Q3进行限流保护，这样就能够防止第二三极管Q2和可控开关在充电过程中因充电电流过大，而对第二三极管Q2和可控开关所造成的影响。基于上述同样的理由，还可以在第一三极管Q1上连接限流保护电路，以此来保证第一三极管Q1的正常工作，此处不作具体赘述。

显然，通过本实施例所提供的技术方案，可以进一步保证充电控制电路在充电过程中的安全性以及可靠性。

作为一种优选的实施方式，光耦具体为TLP127。

可以理解的是，TLP127是一款4pin SO6封装、耐高压的光耦，它的体积很小，所以，在本实施例中，将光耦设置为TLP127时，可以减少光耦对充电控制电路的空间占用量。而且，TLP127还具有较强的驱动和隔离能力，它还可以在-55℃～100℃的温度下进行操作，这样就可以进一步提高充电控制电路在运行过程中的稳定性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种机器人的充电控制电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种机器人的充电控制电路，其特征在于，包括：电源IC芯片、时钟发生器IC芯片、可控开关、继电器和第一二极管；

其中，所述电源IC芯片的第一引脚与目标机器人上的充电接口相连，所述电源IC芯片的第二引脚与电感的第一端相连，所述电感的第二端与第二二极管的负极相连，所述第二二极管的正极接地，所述电源IC芯片的第三引脚与所述第二二极管的负极相连，所述电源IC芯片的第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚和第八引脚分别接地，所述电感的第二端与第一电容的第一端相连，所述第一电容的第二端分别与所述时钟发生器IC芯片的第六引脚、第二引脚和第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端与所述时钟发生器IC芯片的第一引脚相连，所述时钟发生器IC芯片的第一引脚、第四引脚和第八引脚分别接地，所述时钟发生器IC芯片的第五引脚与第二电容的第一端相连，所述第二电容的第二端分别与所述第一电阻的第二端和Vcc相连，所述时钟发生器IC芯片的第三引脚与所述可控开关的控制端相连，所述可控开关的第一端与Vcc相连，所述可控开关的第二端与所述继电器的第一端相连，所述继电器的第二端接地，所述继电器的第三端与Vcc相连，所述继电器的第四端与所述第一二极管的正极相连，所述第一二极管的负极与目标充电桩相连。

2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述电源IC芯片具体为XL1509。

3.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述时钟发生器IC芯片具体为TLC555IDR。

4.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述继电器具体为SLB-12VDC-SL-C。

5.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述可控开关具体为MOS管。

6.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述二极管具体为肖特基二极管。

7.根据权利要求1至6任一项所述的充电控制电路，其特征在于，还包括：主控芯片、第一三极管、第二三极管和光耦；

其中，所述主控芯片的第一端与所述第一三极管的基极相连，所述主控芯片的第二端接地，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与所述光耦的第二引脚相连，所述光耦的第一引脚连接Vcc，所述光耦的第三引脚接地，所述光耦的第四引脚分别与所述时钟发生器IC芯片的第三引脚和所述第二三极管的基极相连，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述可控开关的控制端相连。

8.根据权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，还包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；

其中，所述第二电阻的第一端与所述可控开关的控制端相连，所述第二电阻的第二端分别与所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端与Vcc相连，所述第四电阻的第二端与所述第二三极管的集电极相连，所述第五电阻的第一端与所述第二三极管的基极相连，所述第五电阻的第二端分别与所述光耦的第四引脚、所述时钟发生器IC芯片的第三引脚以及所述第六电阻的第一端相连，所述第六电阻的第二端接地。

9.根据权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，所述光耦具体为TLP127。

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