CN211981539U - 一种移动设备的冗余电源控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种移动设备的冗余电源控制系统，包括电池，所述的电池的正负极分别通过线缆接移动设备中电路板的正、负极电源输入端；所述的电池包括第一电池和第二电池，所述的移动设备中电路板设置有第一正、负极电源输入端和第二正、负极电源输入端，在所述的移动设备中电路板中还设置有选择双电池供电电路。本实用新型中，电池分为两组，设备上一组，充电基站一组，设备设计为双电池供电，每一个工作循环根据电量余量可选择是否回基站切换电池。
Description
技术领域
本实用新型涉及不间断电源领域，特别是一种扫地机，无人车，AGV小车，巡捡机器人等自动移动的设备的移动设备的冗余电源控制系统。
背景技术
目前扫地机，无人车，AGV小车，巡捡机器人等自动移动的机械，一般采用电池做电源，传统的移动设备电池使用方式分两类：一是安排人员进行电池更换，更换电池时需要断电。另一种情况是在电量不足的情况下，回到基站充电。但是不管是有线基站充电方式还是大功率无线充电方式，在设备使用频繁的时候，都有因需要的充电时间长，充电期间可能因电量不足影响任务安排的问题。
为了保证在工作时间不影响设备的正常使用，都会把充分充电时间安排在休息时间，这样一来，设备需要持续运行的时间很长，很可能需要一次充电保证5个小时以上的工作时间，对应的电池电量要求很大。为了满足设备快速响应的需要，必须快速充电，相应的充电电路要求高，系统安全性要求高，电池损耗大。设备的一次性投入成本、维护和使用成本高。
实用新型内容
本实用新型针对目前扫地机，无人车，AGV小车，巡捡机器人等自动移动的机械，不论是更换电池还是直接充电，都不能满足人们对设备使用的要求，提供一种移动设备的冗余电源控制系统，通过该控制系统，在更换电池时也不需要断电。
本实用新型实现其技术目的技术方案是：一种移动设备的冗余电源控制系统，包括电池，所述的电池的正负极分别通过线缆接移动设备中电路板的正、负极电源输入端；所述的电池包括第一电池和第二电池，所述的移动设备中电路板设置有第一正、负极电源输入端和第二正、负极电源输入端，在所述的移动设备中电路板中还设置有选择双电池供电电路。
本实用新型中，电池分为两组，设备上一组，充电基站一组，设备设计为双电池供电，每一个工作循环根据电量余量可选择是否回基站切换电池。
进一步的，上述的移动设备的冗余电源控制系统中：所述的选择双电池供电电路包括共模扼流线圈U17、开关管Q77；
所述的共模扼流线圈U17的第二线圈一端分别接第一负极电源输入端GND1和第二负极电源输入端GND2，另一端接地；
所述的共模扼流线圈U17的第一线圈的一端分别接第一正极电源输入端PWR1和通过开关管Q77接第二正极电源输入端PWR2；另一端形成电池输入端POWE_IN；
所述的开关管Q77的控制电路包括第一正极电源输入端PWR1、电容PC28、电阻R72、电阻R173；第一正极电源输入端PWR1依次串联电阻R172和电阻R173接地，串联电阻R172和电阻R173的公共端接开关管Q77的栅极、电容PC28连接在开关管Q77的漏极和栅极之间。
进一步的，上述的移动设备的冗余电源控制系统中：还包括设备电源电路，所述的设备电源电路包括电感L4、电阻PR4、电阻R113、电阻R116；电容PC11、电容C117、电容C118、电容C119；瞬变电压抑制二极管TVS、开关管Q25；
电池输入端POWER_IN通过电感L4接开关管Q25的源极、开关管Q25的漏极形成移动设备所需的电源DC_IN_9-28V；
电阻PR4与电容C109组成的串连电路连接在电感L4与开关管Q25的源及相连的公共端与地之间；
瞬变电压抑制二极管TVS连接在电感L4与开关管Q25的源及相连的公共端与地之间；
开关管Q25的漏极分别接电容PC11、电阻R113、电容C107、电容C108的一端；电阻R113的另一端通过电阻R116接地；电阻R113和电阻R116相连的公共端分别接电容PC11的另一端和开关管Q25的栅极；电容C107和电容C108的另一端接地。
进一步的，上述的移动设备的冗余电源控制系统中：还包括快速泄放电路，所述的快速泄放电路包括开关管Q27和开关管Q28；电阻R111、电阻R112、电阻R114、电阻R115和电阻R117；
电阻R114和电阻R117串连在电池输入端POWER_IN与地之间，电阻R114和电阻R117相连的公共端接开关管Q27的栅极；
电阻R112和电阻R115串连在移动设备所需的电源DC_IN_9-28V与地之间，电阻R112和电阻R115相连的公共端接开关管Q27的源极和开关管Q28的栅极；开关管Q28的源极通过电阻R111接移动设备所需的电源DC_IN_9-28V；开关管Q27漏极和开关管Q28的漏极均接地。
以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。
附图说明
附图1为本实用新型移动设备的冗余电源控制系统原理图。
附图2是本实用新型移动设备的冗余电源控制系统中快速泄放电路原理图1。
附图3是本实用新型移动设备的冗余电源控制系统中快速泄放电路原理图2。
附图4是本实用新型移动设备的冗余电源控制系统中储能维持电路原理图。
附图5是本实用新型移动设备的冗余电源控制系统中过压保护电路原理图。
具体实施方式
本实施例是一种扫地机器人的电源控制电路，如图1所示，本实施例的电源控制电路是一种具有双电源无缝接续的电源控制系统，电池分为两组，设备上一组，充电基站一组，设备设计为双电池供电，每一个工作循环根据电量余量可选择是否回基站切换电池。
具有如下优势：
因切换电池不需要系统断电，所以可以设计为自动更换方式，节省人力。
在这种使用模式下，设备电池可以完成一两个循环即可，也就是说如果设备半个小时跑一个循环，那么我们只需要两组满足45分钟以上工作时间的电池组即可满足要求。比起一次性工作5小时的电量要求，负荷大为降低。
电池可以在电池余量较高的情况下的电池就进行充电，这种模式下的电池使用寿命比完全充放电方式要高很多。
可选择普通充电方式，不需要大电流，工作安全性高。
设备投入使用成本低。单组电池出现故障的情况下，不影响设备的正常使用。
本实施例的电源控制系统也可以用于无人车，AGV小车，巡捡机器人等自动移动的机械。
如图1所示，本实施例的移动设备的冗余电源控制系统，包括第一电池和第二电池，移动设备中电路板设置有第一正、负极电源输入端和第二正、负极电源输入端，在移动设备中电路板中还设置有选择双电池供电电路。在需要更换电池时。两组电池都接入电路中，然后取下目前正在使用的电池，此时由于选择双电池供电电路的作用，设备无缝转换成新电池供电，再将新电池与设备内的电池更换物理位置，整个过程不用停机。
本实施例中，选择双电池供电电路如图1所示，包括共模扼流线圈U17、开关管Q77；共模扼流线圈U17的第二线圈一端分别接第一负极电源输入端GND1和第二负极电源输入端GND2，另一端接地；共模扼流线圈U17的第一线圈的一端分别接第一正极电源输入端PWR1和通过开关管Q77接第二正极电源输入端PWR2；另一端形成电池输入端POWE_IN；开关管Q77的控制电路包括第一正极电源输入端PWR1、电容PC28、电阻R72、电阻R173；第一正极电源输入端PWR1依次串联电阻R172和电阻R173接地，串联电阻R172和电阻R173的公共端接开关管Q77的栅极、电容PC28连接在开关管Q77的漏极和栅极之间。电池输入端POWE_IN不分接第一电池还是接第二电池的。
本实施例中，电容符号有PC和C两种，电阻符号有PR和R两种，主要原因是整份原理图里同一个电阻和电容因数量较多，排序会变得很大，所以增加一个字母来减少序号过大的问题。
本实施例中，为设备提供9-28V稳定的电压，如图1所示还包括设备电源电路，该设备电源电路包括电感L4、电阻PR4、电阻R113、电阻R116；电容PC11、电容C117、电容C118、电容C119；瞬变电压抑制二极管TVS、开关管Q25；电池输入端POWER_IN通过电感L4接开关管Q25的源极、开关管Q25的漏极形成移动设备所需的电源DC_IN_9-28V；电阻PR4与电容C109组成的串连电路连接在电感L4与开关管Q25的源及相连的公共端与地之间；瞬变电压抑制二极管TVS连接在电感L4与开关管Q25的源及相连的公共端与地之间；开关管Q25的漏极分别接电容PC11、电阻R113、电容C107、电容C108的一端；电阻R113的另一端通过电阻R116接地；电阻R113和电阻R116相连的公共端分别接电容PC11的另一端和开关管Q25的栅极；电容C107和电容C108的另一端接地。
另外，本实施例中，还包括快速泄放电路，该快速泄放电路如图2所示包括开关管Q27和开关管Q28；电阻R111、电阻R112、电阻R114、电阻R115和电阻R117；电阻R114和电阻R117串连在电池输入端POWER_IN与地之间，电阻R114和电阻R117相连的公共端接开关管Q27的栅极；电阻R112和电阻R115串连在移动设备所需的电源DC_IN_9-28V与地之间，电阻R112和电阻R115相连的公共端接开关管Q27的源极和开关管Q28的栅极；开关管Q28的源极通过电阻R111接移动设备所需的电源DC_IN_9-28V；开关管Q27漏极和开关管Q28的漏极均接地。
本实施例中，该快速泄放电路使用，就是当外部输入电源移除的情况下，快速泄放主板上的电源。
当电池输入端POWER_IN存在的时候，后端移动设备所需的电源DC_IN_9-28V的电源网络就会有电。从而开关管Q27的G极为高，开关Q27导通，开关Q26截止，这样移动设备所需的电源DC_IN_9-28V相当于接一个无穷大负载。反之当POWER_IN移除的时候，开关管Q27截止，开关管Q26导通，这样主板上的DC_IN_9-28V相当于接一个100OHM的负载，能快速释放，以便下次POWER_IN再次接入时候，不会造成时序混乱。
如图3所示能快速泄放主板的+12VALW电源的快速泄放电路，以便下次外部POWER_IN再次接入时，不影响时序混乱。同样该电路由开关管Q34和开关管Q35组成，利用这两个开关管以及外围的电阻和电容实现+12VALW电源快速泄放。
本实施例中，还包括储能维持电路，该储能维持电路如图4所示：包括开关管Q28、开关管Q29、开关管Q30和开关管31；瞬变电压抑制二极管TVS7和瞬变电压抑制二极管TVS6；电容PCM、电容PC11、电容C111、电容C112和电容C113；电阻R121、电阻R122、电阻R123和电阻R127；电感L5。
电容C111、电容C112是电解电容是电源部分的COUT，有储能维持电压输出的功能。当VIN超过VOUT时，主芯片LTC3780工作于降压模式。在该模式中，开关开关管Q29接通而开关管Q31关断，开关管Q28和开关管Q30将像在一个典型同步降压型稳压器中那样交替接通和关断。反过来，当VIN低于VOUT时，LTC3780工作于升压模式。在该模式中，开关管Q28接通而同步开关管Q30关断，开关管Q29和同步开关管Q31将像一个典型同步升压型稳压器那样交替接通和关断。
本实施例中，还有过压保护电路，如图5所示，当外部输入电压异常变化过高时，保护后端电路部分，防止被烧坏。
Claims (4)
1.一种移动设备的冗余电源控制系统，包括电池，所述的电池的正负极分别通过线缆接移动设备中电路板的正、负极电源输入端；其特征在于：所述的电池包括第一电池和第二电池，所述的移动设备中电路板设置有第一正、负极电源输入端和第二正、负极电源输入端，在所述的移动设备中电路板中还设置有选择双电池供电电路。
2.根据权利要求1所述的移动设备的冗余电源控制系统，其特征在于：所述的选择双电池供电电路包括共模扼流线圈U17、开关管Q77；
所述的共模扼流线圈U17的第二线圈一端分别接第一负极电源输入端GND1和第二负极电源输入端GND2，另一端接地；
所述的共模扼流线圈U17的第一线圈的一端分别接第一正极电源输入端PWR1和通过开关管Q77接第二正极电源输入端PWR2；另一端形成电池输入端POWE_IN；
所述的开关管Q77的控制电路包括第一正极电源输入端PWR1、电容PC28、电阻R72、电阻R173；第一正极电源输入端PWR1依次串联电阻R172和电阻R173接地，串联电阻R172和电阻R173的公共端接开关管Q77的栅极、电容PC28连接在开关管Q77的漏极和栅极之间。
3.根据权利要求2所述的移动设备的冗余电源控制系统，其特征在于：还包括设备电源电路，所述的设备电源电路包括电感L4、电阻PR4、电阻R113、电阻R116；电容PC11、电容C117、电容C118、电容C119；瞬变电压抑制二极管TVS、开关管Q25；
电池输入端POWER_IN通过电感L4接开关管Q25的源极、开关管Q25的漏极形成移动设备所需的电源DC_IN_9-28V；
电阻PR4与电容C109组成的串连电路连接在电感L4与开关管Q25的源及相连的公共端与地之间；
瞬变电压抑制二极管TVS连接在电感L4与开关管Q25的源及相连的公共端与地之间；
开关管Q25的漏极分别接电容PC11、电阻R113、电容C107、电容C108的一端；电阻R113的另一端通过电阻R116接地；电阻R113和电阻R116相连的公共端分别接电容PC11的另一端和开关管Q25的栅极；电容C107和电容C108的另一端接地。
4.根据权利要求2所述的移动设备的冗余电源控制系统，其特征在于：还包括快速泄放电路，所述的快速泄放电路包括开关管Q27和开关管Q28；电阻R111、电阻R112、电阻R114、电阻R115和电阻R117；
电阻R114和电阻R117串连在电池输入端POWER_IN与地之间，电阻R114和电阻R117相连的公共端接开关管Q27的栅极；
电阻R112和电阻R115串连在移动设备所需的电源DC_IN_9-28V与地之间，电阻R112和电阻R115相连的公共端接开关管Q27的源极和开关管Q28的栅极；开关管Q28的源极通过电阻R111接移动设备所需的电源DC_IN_9-28V；开关管Q27漏极和开关管Q28的漏极均接地。
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