CN208986624U - 漂浮电源充放电控制模块、漂浮电源及水下机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种漂浮电源充放电控制模块、漂浮电源及水下机器人，所述漂浮电源充放电控制模块包括主控装置、第一接口及第二接口；所述第一接口及所述第二接口分别通过第一电控开关和第二电控开关与电池连接，所述第一电控开关及所述第二电控开关与所述主控装置电性连接；所述主控装置通过控制所述第一电控开关及所述第二电控开关的通断来分别控制所述第一接口与电池之间及所述第二接口与电池之间的连接状态。本实用新型通过加设第二接口，利用相应的电控开关分别控制第一接口及第二接口与电池之间的连接状态，有利于减少磨损，延长电缆接口与第一接口的使用寿命。

Description

漂浮电源充放电控制模块、漂浮电源及水下机器人

技术领域

本实用新型涉及漂浮电源充放电控制技术，具体的说，是涉及漂浮电源充放电控制模块、漂浮电源及水下机器人。

背景技术

水下机器人(如泳池清洗机等)为执行水下清理、搜寻等任务的工作于水下的机器人。为防止其供电系统受到水下环境的腐蚀，降低供电系统稳定性且减损其使用寿命，一般情况下，水下作业机采用漂浮电源进行供电。

如公开号为CN204130792U的专利，其公开了一种电池漂浮于水上的泳池清洗机器人，这种泳池清洗机器人包括电池盒、防水接头、电缆及机器人，工作时，机器人置于水下，而电池盒漂浮于水面，两者通过电缆连接，解决了泳池清洗机器人供电系统容易受水腐蚀的问题。但这种泳池清洗机器人的不足在于，其供电系统仅有一个充放电接口，在电池电量耗尽时，需要将电缆从该充放电接口上取下，再将该充放电接口与外部电源连接进行充电，这就使得充放电接口及电缆的接口处均容易出现磨损，长期使用，影响整体性能，且增加维护成本。

有鉴于此，有必要对上述的水下机器人的漂浮电源充放电控制电路进行改进。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种漂浮电源充放电控制模块、漂浮电源及水下机器人，本实用新型通过加设第二接口，将第一接口与第二接口分开设置，并通过控制第一电控开关及第二电控开关的通断分别对第一接口及第二接口与电池之间的连接状态进行控制，在充电时，电缆接口与第一接口仍保持连接状态，不需频繁拔插电缆接口，有利于减少磨损，延长电缆接口与第一接口的使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型的一个方面，提供一种漂浮电源充放电控制模块，该控制模块包括主控装置、第一接口及第二接口；

所述第一接口及所述第二接口分别通过第一电控开关和第二电控开关与电池连接，所述第一电控开关及所述第二电控开关与所述主控装置电性连接；所述主控装置通过控制所述第一电控开关及所述第二电控开关的通断来分别控制所述第一接口与电池之间及所述第二接口与电池之间的连接状态；

当所述第二电控开关闭合时，所述第一电控开关断开，所述电池通过所述第二接口与外部电源连接；

当所述第一电控开关闭合时，所述电池通过所述第一接口与负载或外部电源连接。具体的，当所述第一接口与负载电缆连接时，所述电池通过所述第一接口为负载供电；当所述第一接口与外部电源连接时，所述外部电源为所述电池充电。

作为优选，所述第一电控开关包括第一继电器，所述第二电控开关包括第二继电器。

作为优选，所述主控装置包括主控制器、第一电控开关控制电路及第二电控开关控制电路，

所述第一电控开关控制电路的一端与所述主控制器连接，另一端与所述第一电控开关电性连接，所述主控制器通过调节所述第一电控开关控制电路与所述第一电控开关连接处的电压值来控制所述第一电控开关的通断；

所述第二电控开关控制电路的一端与所述主控制器连接，另一端与所述第二电控开关电性连接，所述主控制器通过调节所述第二电控开关控制电路与所述第二电控开关连接处的电压值来控制所述第二电控开关的通断。

作为优选，所述第一电控开关控制电路包括第一控制端及与所述第一控制端顺次连接的第一晶体管、第一光电耦合器及第二晶体管，所述第二晶体管与所述第一电控开关连接，所述主控制器通过调整所述第一电控开关控制电路内的第一控制端的电压值来控制所述第一电控开关的通断。

作为优选，所述第二电控开关控制电路包括第二控制端及与所述第二控制端顺次连接的第三晶体管、第二光电耦合器及第四晶体管，所述第四晶体管与所述第二电控开关连接，所述主控制器通过调整所述第二电控开关控制电路内的第二控制端的电压值来控制所述第二电控开关的通断。

作为优选，所述主控装置还包括第二接口电压检测电路，所述第二接口检测电路包括电压采集端及电压反馈端，所述电压采集端与所述第二接口连接，所述电压反馈端与所述主控装置连接；

当第二接口连接外部电源时，主控制器通过所述第二接口电压检测电路检测到所述第二接口处的电压升高，进而控制所述第二电控开关闭合、第一电控开关断开，使外部电源为电池充电。

作为优选，所述主控装置还包括按键检测电路，所述按键检测电路与所述主控制器连接，在第二电控开关断开状态下，所述主控制器根据自按键检测电路获取的检测值来控制所述第一电控开关的通断。

作为优选，所述按键检测电路包括按键电压采样电路及按键接口，所述按键接口的一端连接按键，另一端与所述按键电压采样电路的一端连接，所述按键电压采样电路的另一端与所述主控制器的按键检测端口连接。

本实用新型的另一个方面，提供一种漂浮电源，该漂浮电源包括电池及如上所述的漂浮电源充放电控制模块，所述漂浮电源充放电控制模块对所述电池进行充放电状态的控制。

作为优选，所述漂浮电源还包括电源盒，所述电池及所述漂浮电源充电控制模块均位于所述电源盒内，所述电源盒的外壁上设有第一连接头和第二连接头，所述第一接口与所述第一连接头连接，所述第二接口与所述第二连接头连接。

本实用新型的再一个方面，提供一种水下机器人，该水下机器人应用上述的漂浮电源进行供电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1)本实用新型通过加设第二接口，利用相应的电控开关对第一接口及第二接口与电池之间的连接状态分别进行控制，在充电时，电缆接口与第一接口仍保持连接状态，不必频繁拔插电缆接口，有利于减少磨损，延长电缆接口与第一接口的使用寿命。此外，由于在第一接口与电池接通的状态下，第二接口与电池断开连接，因此，即便第二接口误被金属物短路或进水，也不会导致电池损坏。

2)在本实用新型的技术方案中，当第二电控开关闭合时，第一电控开关必然处于断开状态，因此，在充电过程中，第一接口处无电流，水下电机不会动作，避免了充电器被拖入水中。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1是本实用新型主要模块的连接关系示意图；

图2是本实用新型实施例一中的电路连接结构示意图；

图3是本实用新型实施例一中的电路图；

图4为本实用新型实施例二中电源盒的结构图；

其中，1、漂浮电源充放电控制模块；2、电池；3、电源盒；

11、主控装置；12、第一电控开关；13、第二电控开关；14、第一接口；15、第二接口；16、按键；

111、主控制器；112、第一电控开关控制电路；113、第二电控开关控制电路；114、第二接口电压检测电路；115、按键检测电路；

1151、按键电压采样电路；1152、按键接口；

31、第一连接头；32、第二连接头。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

参考图1及图2，一种漂浮电源充放电控制模块1，该漂浮电源充放电控制模块包括主控装置11、第一接口14及第二接口15；

其中，第一接口14及第二接口15分别通过第一电控开关12和第二电控开关13与电池2连接，第一电控开关12及第二电控开关13与主控装置11电性连接；主控装置11通过控制第一电控开关12及第二电控开关13的通断来分别控制第一接口14与电池2之间及第二接口15与电池2之间的连接状态；

当第二电控开关13闭合时，第一电控开关12断开，电池2通过第二接口15进行充电；

当第一电控开关12闭合时，若负载电缆与第一接口14连接，则电池2为负载供电，若外部电源与第一接口14连接，则外部电源通过第一接口14为电池2充电。

参考图3，本实施例中，第一电控开关12包括第一继电器J1，第二电控开关13包括第二继电器J2。

如图2、图3所示，主控装置11包括主控制器111、第一电控开关控制电路112及第二电控开关控制电路113；

具体的，第一电控开关控制电路112的一端与主控制111器连接，另一端与第一电控开关12电性连接，主控制器111通过调节第一电控开关控制电路112与第一电控开关12连接处(图3中晶体管Q5的集电极)的电压值来控制第一电控开关12的通断；

第二电控开关控制电路113的一端与主控制器111连接，另一端与第二电控开关13电性连接，主控制器111通过调节第二电控开关控制电路113与第二电控开关13连接处(图3中晶体管Q11的集电极)的电压值来控制所述第二电控开关的通断。

为使本领域内技术人员可以更为充分的理解本申请的技术方案，下面结合图3对本实施例的技术内容进行详细说明：

参见图3，主控装置11包括主控制器111(图中U2，其型号为STC12C5624AD)及与其连接的第一电控开关控制电路112、第二电控开关控制电路113、第二接口电压检测电路114及按键检测电路115；

第一电控开关控制电路112包括第一控制端及与第一控制端顺次电性连接的第一晶体管Q12、第一光电耦合器及第二晶体管Q5，第二晶体管Q5的集电极与第一电控开关12连接，主控制器111通过调整第一电控开关控制电路112内的第一控制端Q12基极的电压值来控制第一电控开关12的通断。具体的连接关系及控制过程如下：

主控制器的P3.5端口与第一晶体管Q12的基极电性连接，参见图3，主控制器的P3.5端口并不直接与第一晶体管Q12的基极直接连接，而是与两个相互串联的电阻R38及R39连接，原因在于：主控制器P3.5端口输出低电平时，电阻R39下拉能确保Q12基极是低电平，晶体管Q12不导通，以免外部不确定干扰电平使晶体管Q12误导通，主控制器P3.5端口输出高电平时，晶体管Q12导通，电阻R38用于限制流入晶体管Q12的电流大小，避免晶体管Q12基极输入电流过大而被损坏。

当电池为负载供电时，其动作原理为：主控制器111输出高电平，第一晶体管Q12的基极电压驱动集电极与发射极导通，进而使第一光电耦合器Q18内的发光二极管导通且发光，光电耦合器内进行电-光-电信号转换，使第一光电耦合器Q18内部的晶体管导通，从而高电平作用于第二晶体管Q5的基极，使得第二晶体管Q5的集电极与发射极导通，进而使得第一继电器J1的触点吸合，进而使得第一接口14与电池2接通。

当电池处于闲置状态(即不充电，也不供电)时，主控制器111的P3.5端口输出低电平，第一晶体管Q12截止，第一光电耦合器Q18内部晶体管不导通，因此第一继电器J1不会吸合。

在本实施例中，第二电控开关控制电路113的电路结构与第一电控开关控制电路112的相同，其控制过程也一致，在此不作赘述。但需要说明的是，当第二继电器J2吸合，使电池2通过第二接口15进行充电时，主控制器111需同时控制第一继电器J1断开，以防止充电状态下，负载(水下机器人)移动将充电器拖入水中。此外，需要补充：第一光电耦合器Q18及第二光电耦合器Q19均采用TLP181GB型，第一晶体管Q12及第三晶体管Q10均采用MMNT5551型，图3中Charge IN为第二接口15。

第二接口电压检测电路114用于对第二接口15进行电压采样，主控制器111通过第二接口电压检测电路114检测到的电压值判断第二接口15处是否有外部电源接入，该第二接口电压检测电路114的具体电路结构参见图3部分，其具体包括相互串联的电阻R46、R48以及并接于两者之间的采样电阻R47，且在该第二接口电压检测电路114的电压采样端(电阻R46与第二接口连接处)及电压反馈端(电阻R47与主控制器连接处)处，分别并接有电容C17及C18，用于滤波及对主控制器111进行保护。在非充电状态下，电阻R46上的线路断开，主控制器P1.3端口的输入为低电平，当第二接口15处接通充电器时，通过R47检测到R46与R48串联处电压升高，进而使主控制器111检测到第二接口的充电器接入，对第二继电器J2进行闭合控制，同时断开第一继电器J1。

按键检测电路115包括按键电压采样电路1151，该按键电压采样电路1151包括相互串联的分压电阻R31和R32，以及并接于两者之间的用于电压采样的采样电阻R36，主控制器111的P1.4端口与采样电阻R36之间并接有滤波电容C15，采样电阻R31与按键接口1152连接，按键接口1152用于与按键16连接。在电池2闲置状态下，当按键16被按下时，主控制器111通过按键电压采样电路1151采集到电压变化信号，控制第一继电器J1吸合，使第一接口14与电池2接通，进而使电池2通过第一接口14为负载供电。在第一继电器J1吸合的状态下，当按键被按下并延时若干秒时，主控制器111控制第一继电器J1断开，使得第一接口14与电池2断开，进而停止为负载供电。

本实施例相较于现有的漂浮电源充放电控制模块/电路，加设第二接口，且利用相应的电控开关对控制第一接口及第二接口与电池的连接状态分别进行控制，在充电时，仅是第一电控开关断开，电缆接口与第一接口仍保持连接状态，因此不需频繁拔下电缆接口，有利于减少磨损，延长电缆接口与第一接口的使用寿命。此外，由于在第一接口与电池接通状态下，第二接口处于悬空状态，因此，即便第二接口误被金属物短路或进水，也不会导致漂浮电源损坏。需要说明的是：上述的漂浮电源充放电控制模块在第一电控开关闭合的情况下，也可取下负载电缆，并接入外部电源，通过第一接口直接为电池充电。

在本实施例中，当第二继电器闭合时，第一继电器必然处于断开状态，因此，在充电过程中，第一接口处无电流，水下电机不会动作，避免了充电器被拖入水中。

实施例二

本实施例提供一种漂浮电源，该漂浮电源包括电池及如上所述的漂浮电源充放电控制模块，该漂浮电源充放电控制模块对电池进行充放电状态的控制。

在本实施例中，如图4所示，上述漂浮电源还包括电源盒3，漂浮电源的电池及漂浮电源充放电控制模块均位于该电源盒内，该电源盒的外壁上设有第一连接头31、第二连接头32及复位开关(图中未示出)。上述结构具体的连接关系为：第一接口14与第一连接头31连接，第二接口15与第二连接头32连接，按键16与电源盒的复位开关对应设置；此外，为了方便用户分辨漂浮电源充放电控制模块的工作状态，宜在漂浮电源上加设与主控制器111连接的指示灯模块，当漂浮电源充放电控制模块处于不同的工作状态时，指示灯通过变换颜色来进行相应的状态显示。由于本实施例提供的漂浮电源多用于为水下机器人供电，因此，与第一接口连接的第一连接头宜选用防水接头，对于防水接头的具体结构可参见公开号：

CN204130792U，名称：电池漂浮于水上的泳池清洗机器人这一专利，该专利公开了一种防水接头，该防水接头包括防水插座、第一密封圈、防折保护套及电缆套管，防水接口内设有空腔，防水插座设置在该空腔内，防水插针外圆周围上具有放置第二密封圈的环形凹槽，第二密封圈设置在该环形凹槽内，防折保护套与防水插针连接并穿出压紧螺母。

实施例三

本实施例提供一种水下机器人，该水下机器人应用上述的漂浮电源来进行供电。具体的，该水下机器人可以为用于泳池清洗的水下清洗机器人，还可以为用于水下清扫、搜索等任务的耗电系统、装置、设备等。

此外，需要说明的是：

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种漂浮电源充放电控制模块，其特征在于，包括主控装置、第一接口及第二接口；

所述第一接口及所述第二接口分别通过第一电控开关和第二电控开关与电池连接，所述第一电控开关及所述第二电控开关与所述主控装置电性连接；所述主控装置通过控制所述第一电控开关及所述第二电控开关的通断来分别控制所述第一接口与电池之间及所述第二接口与电池之间的连接状态；

当所述第二电控开关闭合时，所述第一电控开关断开，所述电池通过所述第二接口与外部电源连接；

当所述第一电控开关闭合时，所述电池通过所述第一接口与负载或外部电源连接。

2.根据权利要求1所述的一种漂浮电源充放电控制模块，其特征在于，所述第一电控开关包括第一继电器，所述第二电控开关包括第二继电器。

3.根据权利要求1所述的一种漂浮电源充放电控制模块，其特征在于，所述主控装置包括主控制器、第一电控开关控制电路及第二电控开关控制电路，

所述第一电控开关控制电路的一端与所述主控制器连接，另一端与所述第一电控开关电性连接；

所述第二电控开关控制电路的一端与所述主控制器连接，另一端与所述第二电控开关电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种漂浮电源充放电控制模块，其特征在于，

所述第一电控开关控制电路包括第一控制端及与所述第一控制端顺次连接的第一晶体管、第一光电耦合器及第二晶体管，所述第二晶体管与所述第一电控开关连接；

所述第二电控开关控制电路包括第二控制端及与所述第二控制端顺次连接的第三晶体管、第二光电耦合器及第四晶体管，所述第四晶体管与所述第二电控开关连接。

5.根据权利要求3所述的一种漂浮电源充放电控制模块，其特征在于，所述主控装置还包括第二接口电压检测电路，所述第二接口检测电路包括电压采集端及电压反馈端，所述电压采集端与所述第二接口连接，所述电压反馈端与所述主控装置连接；

当第二接口连接外部电源时，主控制器通过所述第二接口电压检测电路检测到所述第二接口处的电压升高，进而控制所述第二电控开关闭合、第一电控开关断开，使外部电源为电池充电。

6.根据权利要求3所述的一种漂浮电源充放电控制模块，其特征在于，所述主控装置还包括按键检测电路，所述按键检测电路与所述主控制器连接，所述主控制器根据按键检测电路获取的检测值来控制所述第一电控开关的通断。

7.根据权利要求6所述的一种漂浮电源充放电控制模块，其特征在于，所述按键检测电路包括按键电压采样电路及按键接口，所述按键接口的一端连接按键，另一端与所述按键电压采样电路的一端连接，所述按键电压采样电路的另一端与所述主控制器的按键检测端口连接。

8.一种漂浮电源，其特征在于，包括电池及如权利要求1-7中任一项所述的漂浮电源充放电控制模块。

9.根据权利要求8所述的一种漂浮电源，其特征在于，还包括电源盒，所述电池及所述漂浮电源充电控制模块均位于所述电源盒内，所述电源盒的外壁上设有第一连接头和第二连接头，所述第一接口与所述第一连接头连接，所述第二接口与所述第二连接头连接。

10.一种水下机器人，其特征在于，应用权利要求8所述的漂浮电源来进行供电。