CN113113955A - 一种多电池管理系统和服务机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多电池管理系统和服务机器人，多电池管理系统中的N个电池相匹配的电池管理系统之间通过有线或无线的方式进行数据交互，将所述N个电池中的一个电池作为目标电池，所述目标电池通过电压调节电路与其他电池电连接，用于通过为其他电池进行电能交互，使得N个电池之间可以相互充电，方便了多电池的充放电管理。

Description

一种多电池管理系统和服务机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种多电池管理系统和服务机器人。

背景技术

目前的服务机器人上开始出现了多个部件有自己独立电池的结构，例如负责移动的底盘和负责功能的上部箱体，可以自由结合，自由分离，又都有自己独立的电池，这时就需要一个电池管理系统。

现有的技术很多是将电池分别充电，或者电池通过二极管并联，一起充电。

电池分别充电的技术方案增加了用户操作的复杂度，使用起来也不够灵活。

电池并联充电的方案，只需要一个充电器，但是需要两个电池同时进行充电时，会出现充电器数量不够的情况。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种多电池管理系统和服务机器人，以提供一种简便的电池管理方案。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种多电池管理系统，包括：

设置在目标设备上的N个电池以及与所述N个电池相匹配的电池管理系统，所述N为不小于2的正整数；

所述N个电池相匹配的电池管理系统之间通过有线或无线的方式进行数据交互；

所述N个电池中的一个电池作为目标电池，所述目标电池通过电压调节电路与其他电池电连接，用于通过为其他电池进行电能交互。

可选的，上述多电池管理系统中，所述N个电池相分别设置于所述目标装置的不同独立模块上。

可选的，上述多电池管理系统中，所述电压调节电路为buck-boost电路或降压电路。

可选的，上述多电池管理系统中，所述电压调节电路设置于所述目标电池对应的电池管理系统中。

可选的，上述多电池管理系统中，所述电压调节电路用于响应所述目标电池对应的电池管理系统输出的开关指令调节自身的开关状态。

可选的，上述多电池管理系统中，所述目标电池对应的电池管理系统的充电指令输出端与所述电压调节电路的开关控制端相连，目标电池对应的电池管理系统具体用于与所述目标电池的电池储能状态以及其他电池的储能状态相匹配的开关指令。

可选的，上述多电池管理系统中，所述N为2，所述N个电池以及与所述N个电池相匹配的电池管理系统包括：第一电池、第二电池、第一电池相匹配的第一电池管理系统以及第二电池相匹配的第二电池管理系统。

可选的，上述多电池管理系统中，所述目标设备为机器人，所述机器人包括机器人上身和机器人底盘，所述第一电池设置于机器人上身，所述第二电池设置于机器人底盘上。

可选的，上述多电池管理系统中，所述目标电池对应的电池管理系统内置有第一比较器、第二比较器和微处理器；

所述第一比较器的第一输入端用于输入通过所述第二电池相匹配的第二电池管理系统采集到的第二电池的电池电压，所述第一比较器的第二输入端用于输入第一基准电压；

所述第二比较器的第一输入端用于输入通过所述第一电池相的电池电压，所述第二比较器的第二输入端用于输入第二基准电压；

所述微处理器的第一输入端与所述第一比较器的输出端相连，所述逻辑与门的第二输入端与所述第二比较器的输出端相连，所述逻辑与门的输出端与所述电压调节电路的控制端相连。

一种服务机器人，包括上述任意一项所述的多电池管理系统。

基于上述技术方案，本发明实施例提供的上述方案中，所述N个电池相匹配的电池管理系统之间通过有线或无线的方式进行数据交互，将所述N个电池中的一个电池作为目标电池，所述目标电池通过电压调节电路与其他电池电连接，用于通过为其他电池进行电能交互，使得N个电池之间可以相互充电，方便了多电池的充放电管理。

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为本申请实施例公开的多电池管理系统的结构示意图；

图2为本申请另一实施例公开的多电池管理系统的结构示意图。

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。

为了多安装有多个电池的机器人进行充电，本申请公开了一种多电池管理系统，参见图1，该多电池管理系统，可以包：

N个电池100、与所述N个电池一一对应的电池管理系统BMS以及一个或多个电压调节电路200，所述N为不小于2的正整数；

在本申请实施例公开的技术方案中，不同的电池管理系统BMS之间可以以无线或有线的方式相连，以实现所述电池管理系统BMS之间的通讯，电池管理系统BMS之间的通讯数据可以包括各个电池管理系统BMS对应的电池的电池电压，例如，在本方案中某个电池管理系统BMS除了可以知道自身对应的电池的电池电压之外，还可以通过与其他电池管理系统BMS进行数据交互，获取其他电池的电池电压；

本申请实施例公开的技术方案中公开的多电池管理系统安装于一个目标设备，该目标设备可以由多个相互独立的模块构成，在本申请中，所述相互独立的模块指的是目标设备上各个拥有自己的电池的结构，所述N个电池100以及与所述N个电池100一一对应的电池管理系统BMS分别安装于这些相互独立的模块中，以所述N等于2，参见图2，以所述目标设备为服务机器人为例，所述N个电池可以包括第一电池、第二电池，与所述第一电池和第二电池相匹配的电池管理系统包括：第一电池管理系统和第二电池管理系统。所述服务机器人包括机器人上身和机器人底盘，其中所述第一电池和第一电池管理系统设置于机器人上身，所述第二电池和第二电池管理系统设置于机器人底盘上。

在所述N个电池中，选择一个电池作为目标电池，所述目标电池通过电压调节电路与其他电池电连接，用于通过为其他电池进行电能交互，该电压调节电路可以为双向电路，其导通状态受所述目标电池相对应的电池管理系统控制，或者是设置在所述目标设备上的控制开关控制。

在本方案中，当采用所述目标电池相对应的电池管理系统控制所述电压调节电路的导通状态时，所述目标电池相对应的电池管理系统可以基于预设逻辑对所述目标电池以及其他电池的电池电压进行分析，基于分析结果向所述电压调节电路输出开关指令，同时，其他电池对应的电池管理系统也可以根据自身对应的电池的电池电压状态，控制其对应的电池是否需要对其他电池放电，例如，当该电池的电池电压低于第一电压值时，控制该电池无法向其他电池放电。

为了实现电池的充放电，在本申请实施例公开的技术方案中，每个电池具有一个充放电接口以及一个放电结构，所述充放电接口可以为电池提供充放电服务，所述电池通过该充放电接口以及电压调节电路与其他电池的充放电接口相连，所述动力电池的放电接口用于为执行机构提供工作电压。当所述电池对应的电池管理系统检测到电池的电池电压低于第一电压值时，控制所述充放电接口切换至第一状态，此时所述电池只能充电，无法放电，当所述电池对应的电池管理系统检测到电池的电池电压大于第一电压值时，控制所述充放电接口切换至第二状态，此时所述电池既能够提供放电服务也能够提供充电服务，当所述电池对应的电池管理系统检测到电池的电池电压大于额定电压值时，控制所述充放电接口切换至第三状态，此时所述电池只能够提供放电服务。

在本申请实施例公开的技术方案中，所述电压调节电路进行恒压恒流输出，其具体电路类型可以基于用户需求自行选择，例如，其可以为buck-boost电路或者是成本更低的降压电路。

在本申请实施例公开的技术方案中，所述电压调节电路的数量可以为1个或多个，在本方案中，所述电压调节电路的数量可以为1个，所述电压调节电路设置于所述目标电池对应的电池管理系统中，受所述电池管理系统控制。即，所述电压调节电路用于响应所述目标电池对应的电池管理系统输出的开关指令调节自身的开关状态。具体的，所述目标电池对应的电池管理系统的充电指令输出端与所述电压调节电路的开关控制端相连，所述目标电池对应的电池管理系统具体用于与所述目标电池的电池储能状态以及其他电池的储能状态相匹配的开关指令。

在本方案中，以所述目标设备为服务机器人为例，对方案进行说明，所述N个电池以及与所述N个电池相匹配的电池管理系统包括：第一电池、第二电池、第一电池相匹配的第一电池管理系统以及第二电池相匹配的第二电池管理系统所述机器人包括机器人上身和机器人底盘，所述第一电池设置于机器人上身，所述第二电池设置于机器人底盘上。当所述服务机器人的底盘托举机器人上身时，所述第一电池管理系统和第二电池管理系统可以通过所述底盘和所述机器人上身上的金属触点相连接，所述第一电池管理系统和第二电池管理系统通过所述金属触点进行数据交互，当所述第一电池管理系统和第二电池管理系统和通过所述金属触点接触时，机器人上身的第一电池管理系统可以检测到底盘的第二电池的电池电压，同时可以检测到所述第一电池的电池电压。所述第一电池管理系统中具有一个buck-boost电路，该buck-boost电路可以进行恒压恒流输出，此buck-boost电路受到所述第一电池管理系统的控制，buck-boost电路关闭时所述第二电池不会给第一电池充电，buck-boost电路打开时所述第二电池的输出可以经过升压或者降压给所述第一电池充电，同时所述buck-boost电路将充电电流限制在安全范围之内，并且保证充电电压不高于上身电池的最高充电电压。此时，所述buck-boost电路的开关状态可以受电池管理系统内置的逻辑电路控制，在本方案中，该逻辑电路可以包括：

第一比较器、第二比较器和第三按逻辑与门；

所述第一比较器的第一输入端用于输入通过所述第二电池相匹配的第二电池管理系统采集到的第二电池的电池电压，所述第一比较器的第二输入端用于输入第一基准电压；

所述第二比较器的第一输入端用于输入通过所述第一电池相的电池电压，所述第二比较器的第二输入端用于输入第二基准电压；

所述微处理器的第一输入端与所述第一比较器的输出端相连，所述逻辑与门的第二输入端与所述第二比较器的输出端相连，所述逻辑与门的输出端与所述电压调节电路的控制端相连。

当所述第二电池的电池电压大于第一基准电压时，所述第一比较器输出高电平信号，否则，所述第一比较器输出低电平信号，当所述第一电池的电池电压小于第二基准电压时，所述第二比较器输出高电平信号，否则，所述第二比较器输出低电平信号，当所述微处理器的第一输入端和第二输入端均输入高电平时，所述微处理器输出用于控制所述电压调节电路导通的开关指令，当所述微处理器的第一输入端和第二输入端均输入低电平信号时，所述微处理器输出用于控制所述电压调节电路导通的开关指令，否则，所述微处理器输出用于控制所述电压调节电路截止的开关指令。当所述电压调节电路导通时，所述第一电池和第二电池进行电压交互，此时，所述第一电池和第二电池可以相互充电，可以避免其中一个电池电量充足时，另一个电池没有电的情况。

采用本申请实施例公开的多电池管理系统对电池电量进行管理时，和目前的方法相比，提供了更多的灵活性，服务机器人的第二电池可以在底盘托举的过程中充电，可以避免在第二电池电量充足时机器人运行过程上身的第一电池电量耗尽的情况。同时第二电池可以在空闲时选择给低电量的第一电池充电。

对应于上述多电池管理系统，本申请还公开了一种服务机器人，该服务机器人应用有本申请上述任意一项实施例所述的多电池管理系统。

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他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多电池管理系统，其特征在于，包括：

设置在目标设备上的N个电池以及与所述N个电池相匹配的电池管理系统，所述N为不小于2的正整数；

所述N个电池相匹配的电池管理系统之间通过有线或无线的方式进行数据交互；

所述N个电池中的一个电池作为目标电池，所述目标电池通过电压调节电路与其他电池电连接，用于通过为其他电池进行电能交互。

2.根据权利要求1所述的多电池管理系统，其特征在于，所述N个电池相分别设置于所述目标装置的不同独立模块上。

3.根据权利要求1所述的多电池管理系统，其特征在于，所述电压调节电路为buck-boost电路或降压电路。

4.根据权利要求1所述的多电池管理系统，其特征在于，所述电压调节电路设置于所述目标电池对应的电池管理系统中。

5.根据权利要求1所述的多电池管理系统，其特征在于，所述电压调节电路用于响应所述目标电池对应的电池管理系统输出的开关指令调节自身的开关状态。

6.根据权利要求5所述的多电池管理系统，其特征在于，所述目标电池对应的电池管理系统的充电指令输出端与所述电压调节电路的开关控制端相连，目标电池对应的电池管理系统具体用于与所述目标电池的电池储能状态以及其他电池的储能状态相匹配的开关指令。

7.根据权利要求6所述的多电池管理系统，其特征在于，所述N为2，所述N个电池以及与所述N个电池相匹配的电池管理系统包括：第一电池、第二电池、第一电池相匹配的第一电池管理系统以及第二电池相匹配的第二电池管理系统。

8.根据权利要求7所述的多电池管理系统，其特征在于，所述目标设备为机器人，所述机器人包括机器人上身和机器人底盘，所述第一电池设置于机器人上身，所述第二电池设置于机器人底盘上。

9.根据权利要求8所述的多电池管理系统，其特征在于，所述目标电池对应的电池管理系统内置有第一比较器、第二比较器和微处理器；

所述第一比较器的第一输入端用于输入通过所述第二电池相匹配的第二电池管理系统采集到的第二电池的电池电压，所述第一比较器的第二输入端用于输入第一基准电压；

所述第二比较器的第一输入端用于输入通过所述第一电池相的电池电压，所述第二比较器的第二输入端用于输入第二基准电压；

所述微处理器的第一输入端与所述第一比较器的输出端相连，所述逻辑与门的第二输入端与所述第二比较器的输出端相连，所述逻辑与门的输出端与所述电压调节电路的控制端相连。

10.一种服务机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的多电池管理系统。

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