CN205051424U - 一种双电池组机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的一种双电池组机器人，其特征在于：包括电源管理系统、第一电池组和第二电池组，所述电源管理系统包括电源管理控制板和控制电路，所述电源管理控制板包括电源开/关按键，所述第一电池组和第二电池组均与电源管理控制板相连，第一电池组和第二电池组均包括多节串并的锂电池。本实用新型的双电池组机器人，满足了电池功率限制的同时，总电量和供电时间也得到了保障。并且，当一组电池在充电时，另一组电池可持续给系统供电，主副电池组无缝切换，使系统始终工作在不断电情况下。该机器人续航能力和使用的方便性均大大提高。
Description
技术领域
本实用新型属机器人技术领域，特别是一种双电池组机器人。
背景技术
近年来，机器人工业发展迅速，但是电池续航一直是一个制约因素。一般的机器人只设置一个电池组，为了便于机器人航空运输，电池功率要限制在150W以内，一个电池组的容量不宜过大。并且当电池用完时，必须及时充电，且充电时机器人无法使用，只能处于待机状态，大大限制了机器人的使用时间，并且单电源不利于用户自由组合配置。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题是提供一种双电池组机器人，该双电池组机器人在符合电池功率限制的条件下具有更大的电池容量，并且通过电池组切换，使机器人不间断工作。
本实用新型的一种双电池组机器人，包括电源管理系统、第一电池组和第二电池组，所述电源管理系统包括电源管理控制板，所述电源管理控制板包括电源开/关按键，所述第一电池组和第二电池组均与电源管理控制板相连，第一电池组和第二电池组均包括多节串并的电池芯。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一电池组为主电池组，第二电池组为副电池组。
作为上述技术方案的另一种改进，所述第一电池组和第二电池组均通过电源线和信号线与电源管理控制板相连。
作为上述技术方案的另一种改进，所述第一电池组和第二电池组均包括充电电路、放电电路和电源系统开启和关闭控制电路；所述第一电池组的充电电路上设置充电器接口、MOS管开关Q1，第二电池组的充电电路上设置充电器接口、MOS管开关Q4，MOS管开关Q1和MOS管开关Q4互锁；所述第一电池组的放电电路上设置第一电池组接口、MOS管开关Q2，第二电池组的放电电路上设置第二电池组接口、MOS管开关Q7，MOS管开关Q2和MOS管开关Q7互锁；电源系统开启控制电路上设置二极管D104、三极管Q103和MOS管MOS管Q102。所述双电源无缝切换电路上设置MOS管开关Q10和MOS管开关Q6。
本实用新型的双电池组机器人，满足了电池功率限制的同时，总电量和供电时间也得到了保障。并且，当一组电池在充电时，另一组电池可持续给系统供电，主副电池组无缝切换，使系统始终工作在不断电情况下。该机器人续航能力和使用的方便性均大大提高。
附图说明
图1为机器人整体结构示意图；
图2为机器人电池仓结构图；
图3为机器人电源管理系统控制板位置示意图；
图4为电池组结构主视图；
图5为电池组结构俯视图；
图6电池组充电部分原理图；
图7电池组放电部分原理图；
图8电池组启动部分原理图；
图9为双电池组充电电路示意图；
图10为双电池组放电电路示意图；
图11为电源系统启动/关闭示意图；
图12为双电源无缝切换电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。应该清楚，附图中所描述的本实用新型的具体实施例仅为说明本实用新型用，其并非按实际尺寸和比例严格绘制。因此，本申请中的附图不应解释为对本实用新型的任何限制。
如图1至3所示，本实用新型的一种双电池组机器人，包括电源管理系统、第一电池组3和第二电池组4，所述电源管理系统包括电源管理控制板11，所述电源管理控制板包括电源开/关按键12。电源管理系统用于控制机器人电源的启动/关闭，以及电池组的充电管理和放电管理。电池组安装在电池仓2中，并设置在机器人底部。电源管理控制板11、电源开/关按键12和电池仓2在图中的位置只是一种示意，并不限制具体位置。所述第一电池组3和第二电池组4均与电源管理控制板11相连，如图4和5所示，第一电池组3和第二电池组4均包括多节串并的电池芯5，电池芯5可以优选锂电池。优选，所述第一电池组3为主电池组，第二电池组4为副电池组。本实用新型所述“第一”、“第二”并不表示顺序或重要性，只是为了表述方便。
如图6至12所示，所述主电池组和副电池组均通过电源线6和信号线7与电源管理控制板相连。所述主电池组和副电池组均包括充电电路、放电电路和电源系统开启和关闭控制电路；所述主电池组的充电电路上设置充电器接口、MOS管开关Q1，副电池组的充电电路上设置充电器接口、MOS管开关Q4，MOS管开关Q1和MOS管开关Q4互锁；所述主电池组的放电电路上设置主电池组接口、MOS管开关Q2，副电池组的放电电路上设置副电池组接口、MOS管开关Q7，MOS管开关Q2和MOS管开关Q7互锁；电源系统开启控制电路上设置二极管D104、三极管Q103和MOS管Q102。
其中双电池组电源管理系统工作原理如下：
1.双电池组充电部分：当电池低电时，插上充电器，电源管理系统能利用充电器电源自动启动，电源管理系统启动后，当电源板检测到主电池组低电时，优先给主电池充电，当主电池组充满或检测到主电池组满电时，充电电源切换到副电池组，给副电池组充电，禁止同时给主副电池组同时充电，以避免主副电池组电源端直通，损坏充电电路。主副电池组内部结构或电量可一致，也可根据需要配置成不一致。如图4所示，CHARGE_IN为充电器接口，POWER_SW_EN1为电源管理系统CPU输出信号，通过控制MOS管Q1开关，控制主电池组VBAT1的充电回路通断。POWER_SW_EN2同为电源管理系统CPU输出信号，通过控制MOS管Q4开关，控制副电池组VBAT2的充电回路通断，Q1，Q4两个MOS管为互锁状态，受电源管理系统控制不同时导通。
2.双电池组放电部分：优先由主电池组给系统供电，当主电池组低电时，系统自动切换到副电池组，由副电池组给系统供电，禁止主副电池组同时放电，以避免主副电池组正端直通，损坏放电电路，当主副电池组都低电时，只能插上充电器，由充电器给系统供电。如图5所示，BAT1_INTERFACE为主电池组接口，DISCHARGE1_CTR为电源管理系统CPU输出信号，通过控制MOS管Q2开关，控制主电池组VBAT1的放电回路通断，BAT_V_AD1为主电池组电压采样电路，通过采样主电池组电压计算出主电池组电量，BAT_ALAM1为主电池组内部保护板状态输出信号。BAT2_INTERFACE为副电池组接口，DISCHARGE2_CTR同为电源管理系统CPU输出信号，通过控制MOS管Q7开关，控制副电池组VBAT2的放电回路通断，BAT_V_AD2为副电池组电压采样电路，通过采样副电池组电压计算出副电池组电量，BAT_ALAM1为副电池组内部保护板状态输出信号。Q2，Q7两个MOS管开关为互锁状态，受电源管理系统控制不同时导通；
3.电源系统启动和关闭部分：当按下开/关键启动电源管理系统时，当主副电池组中有其中一组不是低电时，系统即可工作，当两组电池都低电时，电源板无法启动，此时只能由充电器启动电源管理系统，在电源管理系统正常运行的情况下，长按开/关机键，关闭电源管理系统电源，从而切断整个机器人供电。如图6所示，主电池组BAT1，副电池组BAT2，充电接口器CHARGE三路电源都可以通过MOS管Q102给电源系统供电，当插上充电器时，充电电压通过二极管D104使得三极管Q103导通，三极管Q103导通又使得MOS管Q102导通，从而启动电源管理系统。POWER_KEY为电源开/关机键输出信号，当电源管理系统处于关闭状态时，按下开/关机键，POWER_KEY为低电平，当主电池组或副电池组电压大于启动电压，即稳压管D109电压和MOS管Q102导通电压之和时，MOS管Q102导通，从而源管理系统启动，电源管理系统启动后，按键释放，由电源管理系统输出信号POWER_ON_EN维持MOS管Q102导通供电。当需要关闭电源管理系统时，按下开/关机键，电源管理系统接收到POWER_ON_INT信号，控制POWER_ON_EN关闭MOS管Q102，从而关闭自身电源，切断整个机器人供电。
4.双电源无缝切换电路：当机器人正在使用的电池组低电时，需要切换到另一高电量的电池组，主/副电源相互切换过程中，为保证机器人不断电或持续供电，需要添加电池组无缝切换电路。如图6所示，DISCHARGE_CTR1为电源管理系统CPU输出信号，通过控制MOS管开关Q10，控制副电池组VBAT1的放电回路通断，DISCHARGE_CTR2同为电源管理系统CPU输出信号，通过控制MOS管Q6开关，控制副电池组VBAT2的放电回路通断。主/副电源相互切换过程中，MOS管Q10，MOS管Q6受电源管理系统控制可同时导通，这样在主/副电电源切换的过程中，可由主/副电池组同时供电，待切换完成后，再通过DISCHARGE_CTR1和DISCHARGE_CTR2关闭MOS管Q10，MOS管Q6，又切换后的电池组供电，从而实现双电源无缝切换的功能。为避免主/副电池组正极直连，从而互相充电，需要在在主/副电池组放电回路上的串联二极管D504，D1。
基于对本实用新型优选实施方式的描述，应该清楚，由所附的权利要求书所限定的本实用新型并不仅仅局限于上面说明书中所阐述的特定细节，未脱离本实用新型宗旨或范围的对本实用新型的许多显而易见的改变同样可能达到本实用新型的目的。
Claims (4)
1.一种双电池组机器人，其特征在于：包括电源管理系统、第一电池组和第二电池组，所述电源管理系统包括电源管理控制板，所述电源管理控制板包括电源开/关按键，所述第一电池组和第二电池组均与电源管理控制板相连，第一电池组和第二电池组均包括多节串并的电池芯。
2.根据权利要求1所述的双电池组机器人，其特征在于：所述第一电池组为主电池组，第二电池组为副电池组。
3.根据权利要求1所述的双电池组机器人，其特征在于：所述第一电池组和第二电池组均通过电源线和信号线与电源管理控制板相连。
4.根据权利要求1所述的双电池组机器人，其特征在于：所述电源管理系统还包括充电电路、放电电路和电源系统开启、关闭控制电路和双电源无缝切换电路，以及双电源无缝切换电路；所述第一电池组的充电电路上设置充电器接口、MOS管开关Q1，第二电池组的充电电路上设置充电器接口、MOS管开关Q4，MOS管开关Q1和MOS管开关Q4互锁；所述第一电池组的放电电路上设置第一电池组接口、MOS管开关Q2，第二电池组的放电电路上设置第二电池组接口、MOS管开关Q7，MOS管开关Q2和MOS管开关Q7互锁；电源系统开启控制电路上设置二极管D104、三极管Q103和MOS管Q102；所述双电源无缝切换电路上设置MOS管开关Q10和MOS管开关Q6。
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