CN215343943U - 一种电池充电保护电路以及机器人 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电池充电保护电路以及机器人，电压检测电路、电压比较电路输入端均连接充电器输出端，电压检测电路输出端连接MCU处理器，电压比较电路输出端连接MOS驱动电路，充电器输出端与电池包充电输入端之间串联连接MOS模块、电流检测模块，电流检测模块通过电流比较模块连接MOS驱动电路，电流检测模块连接MCU处理器，MOS驱动电路输出端连接MOS模块，MCU处理器输出端还连接MOS驱动电路。本实用新型有两路保护电路，当MCU处理器出现控制故障或者意外，则另一路保护电路可以继续起到保护作用，可靠性高。另外，本实用新型可以设定多个充电电压、电流基准值，满足不同额定电压的电池的充电需求。

Description

一种电池充电保护电路以及机器人
技术领域：
本实用新型涉及电池充电管理技术领域，尤其涉及一种电池充电保护电路以及机器人。
背景技术：
传统的充电器对电池包充电电路，二者之间的连接仅仅是一个开关器件或者直接插拔。一旦充电器输出电压异常，则电池包可能会被过度充电而产生起火、爆炸等危险；或者插拔瞬间冲击电流过大，造成充电输出短路。
虽然某些电池包内部保护板有一些保护，但保护状态的解除需要拆下电池包，造成维护成本增高，并且频繁触发保护对电池包的寿命也是极大的考验。其次，现有的电池保护检测和控制一般采用MCU处理器实现，若MCU软件程序失效，则不能实现保护功能，具有较大安全隐患。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于提供一种电池充电保护电路以及机器人，以解决现有的电池保护检测和控制一般采用MCU处理器实现，若MCU软件程序失效，则不能实现保护功能，具有较大安全隐患的不足。
本实用新型由如下技术方案实施：一种电池充电保护电路，包括电压检测电路、MCU处理器、MOS驱动电路、电压比较电路、MOS模块、电流检测模块、电流比较模块，所述电压检测电路、电压比较电路输入端均连接充电器输出端，所述电压检测电路输出端连接MCU处理器，所述电压比较电路输出端连接MOS驱动电路，所述充电器输出端与电池包充电输入端之间串联连接MOS模块、电流检测模块，所述电流检测模块通过电流比较模块连接MOS驱动电路，所述电流检测模块连接MCU处理器，所述MOS驱动电路输出端连接MOS模块，所述MCU处理器输出端还连接MOS驱动电路。
优选的，所述电压检测电路为串联的两个检测电阻，所述串联的两个检测电阻的连接处连接MCU处理器。
优选的，所述MCU处理器为单片处理器或者ARM处理器。
优选的，所述MOS驱动电路为光电耦合器驱动电路。
优选的，所述电压比较电路、电流比较模块为基于运算放大器的电压比较电路。
优选的，所述MOS模块为N型MOSFET，且所述N型MOSFET漏极连接充电器输出端，所述N型MOSFET源极连接电流检测模块。
优选的，所述电流检测模块为基于电阻的电流转电压检测电路。
优选的，所述电流比较模块的运算放大器的同相端连接用于采集电流信号的可变电阻，所述运算放大器的反相端连接第一比较电压信号端，所述可变电阻一端连接二极管负极，可变电阻另一端接地，所述二极管正极连接电流信号采集端。
优选的，所述电压比较电路的运算放大器的同相端通过电阻连接电压信号采集端，所述运算放大器的反相端连接第二比较电压信号端。
优选的，所述电压比较电路、电流比较模块的输入端分别并联第一滤波电容、第二滤波电容。
一种机器人，所述机器人包括上述任一项所述的电池充电保护电路。
本实用新型的优点：
本实用新型有两路保护电路，一路基于MCU处理器，一路基于运算放大器比较电路，当MCU处理器出现控制故障或者意外，则另一路保护电路可以继续起到保护作用，可靠性高。另外，本实用新型可以设定多个充电电压、电流基准值，满足不同额定电压的电池的充电需求。
附图说明：
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例的一种电池充电保护电路的原理框图；
图2为本实用新型实施例的一种电池充电保护电路的电流比较电路原理图；
图3为本实用新型实施例的一种电池充电保护电路的电压比较电路原理图；
图4为本实用新型实施例的一种电池充电保护电路的MOS驱动电路及MOS模块电路原理图。
具体实施方式：
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，一种电池充电保护电路，包括电压检测电路1、MCU处理器2、MOS驱动电路3、电压比较电路4、MOS模块5、电流检测模块6、电流比较模块7，电压检测电路1、电压比较电路4输入端均连接充电器输出端，电压检测电路1输出端连接MCU处理器2，电压比较电路4输出端连接MOS驱动电路3，充电器输出端与电池包充电输入端之间串联连接MOS模块5、电流检测模块6，电流检测模块6通过电流比较模块7连接MOS驱动电路3，电流检测模块6连接MCU处理器2，MOS驱动电路3输出端连接MOS模块5，MCU处理器2输出端还连接MOS驱动电路3。
其中，电压检测电路1为串联的两个检测电阻，串联的两个检测电阻的连接处连接MCU处理器2，串联的两个电阻检测充电输出端电压，并发送到MCU处理器2作为充电电压采集信号。MCU处理器2为单片处理器或者ARM处理器，可以实现充电电压、电流检测，并根据充电电压、电流，对MOS驱动电路进行控制，起到充电保护的作用。
如图2、3所示，电压比较电路4、电流比较模块7为基于运算放大器的电压比较电路，具体地，电流比较模块7的运算放大器的同相端连接用于采集电流信号的可变电阻(图中R2)，运算放大器的反相端连接第一比较电压信号端(图2所示的电阻R4、R5的分压端)，可变电阻一端连接二极管(D1)负极，可变电阻另一端接地，二极管正极连接电流信号采集端。电压比较电路4的运算放大器的同相端通过电阻(R8)连接电压信号采集端，运算放大器的反相端连接第二比较电压信号端(图3所示的电阻R7、R10的分压端)。另外，电压比较电路、电流比较模块的输入端分别并联第一滤波电容(图3的C4)、第二滤波电容(图2的C1)。如图2所示，为电流比较模块7电路原理图，通过电阻R1、二极管D1、电阻R2串联的通路(即电流检测模块6)检测MOSFET输出端的电流，V3连接MOSFET输出端，电流在电阻R2形成电压，通过电阻R3输出到运算放大器U1的同相端，与反相端的基准电压比较，其中反相端的基准电压可通过电阻R4调节。电压比较电路4如图3所示，图中V1连接充电输出端，检测电压通过R8输出到运算放大器U2的同相端，与反相端的基准电压比较。当检测的电流或者电压过大，则运算放大器的同相端电压大于反相端基准电压，则运算放大器输出高电平，输出到图4的光电耦合器U3的输入端(图中V5)。
如图4所示，MOS驱动电路3为光电耦合器驱动电路，通过光电耦合器作为驱动电路驱动MOS模块，具有较高的抗干扰性能，避免信号干扰误动作。当运算放大器输出高电平，输出到光电耦合器U3的输入端(图中V5)，光电耦合器输入端导通，则输出端感应到光电信号后也导通，进而输出低电平到MOSFET的栅极。因为MOS模块5为N型MOSFET，则此时MOSFET截止，其漏极与源极不导通，而N型MOSFET漏极连接充电器输出端，N型MOSFET源极连接电流检测模块6，因此此时充电器输出端与电池包不连通，不充电。
综上，本实用新型的工作原理是：
本实用新型有两路电流、电压检测电路，一路为基于MCU处理器的电压、电流检测电路，即图1中电压检测电路1、电流检测电路6，其检测电压、电压直接输出到MCU处理器2，MCU处理器2通过对检测电压、电流值进行判断，进而判断是否过压、过流，当过压、过流，MCU处理器2发出高电平控制信号通过MOS驱动电路3控制MOS模块5使得其截止，保护电池。
另一路为基于电压比较电路4、电流比较电路7的检测控制电路，电压比较电路4、电流比较电路7均为基于运算放大器的比较电路，当检测到电压、电流超过预设的基准值，则运算放大器输出端输出高电平信号通过MOS驱动电路3控制MOS模块5使得其截止，保护电池，具体原理上述已经说明，不再赘述。
可以，本实用新型有两路保护电路，一路基于MCU处理器，一路基于运算放大器比较电路，当MCU处理器出现控制故障或者意外，则另一路保护电路可以继续起到保护作用，可靠性高。另外，本实用新型可以设定多个充电电压、电流基准值，满足不同额定电压的电池的充电需求。
本实用新型还提供一种机器人，该机器人包括上述实施例中任一项所述的电池充电保护电路。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电池充电保护电路，其特征在于，包括电压检测电路(1)、MCU处理器(2)、MOS驱动电路(3)、电压比较电路(4)、MOS模块(5)、电流检测模块(6)、电流比较模块(7)，所述电压检测电路(1)、电压比较电路(4)输入端均连接充电器输出端，所述电压检测电路(1)输出端连接MCU处理器(2)，所述电压比较电路(4)输出端连接MOS驱动电路(3)，所述充电器输出端与电池包充电输入端之间串联连接MOS模块(5)、电流检测模块(6)，所述电流检测模块(6)通过电流比较模块(7)连接MOS驱动电路(3)，所述电流检测模块(6)连接MCU处理器(2)，所述MOS驱动电路(3)输出端连接MOS模块(5)，所述MCU处理器(2)输出端还连接MOS驱动电路(3)。
2.根据权利要求1所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述电压检测电路(1)为串联的两个检测电阻，所述串联的两个检测电阻的连接处连接MCU处理器(2)。
3.根据权利要求1所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述MCU处理器(2)为单片处理器或者ARM处理器。
4.根据权利要求1所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述MOS驱动电路(3)为光电耦合器驱动电路。
5.根据权利要求1所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述电压比较电路(4)、电流比较模块(7)为基于运算放大器的电压比较电路。
6.根据权利要求1所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述MOS模块(5)为N型MOSFET，且所述N型MOSFET漏极连接充电器输出端，所述N型MOSFET源极连接电流检测模块(6)。
7.根据权利要求1所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述电流检测模块(6)为基于电阻的电流转电压检测电路。
8.根据权利要求5所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述电流比较模块(7)的运算放大器的同相端连接用于采集电流信号的可变电阻，所述运算放大器的反相端连接第一比较电压信号端，所述可变电阻一端连接二极管负极，可变电阻另一端接地，所述二极管正极连接电流信号采集端。
9.根据权利要求5所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述电压比较电路(4)的运算放大器的同相端通过电阻连接电压信号采集端，所述运算放大器的反相端连接第二比较电压信号端。
10.根据权利要求5所述的一种电池充电保护电路，其特征在于，所述电压比较电路(4)、电流比较模块(7)的输入端分别并联第一滤波电容、第二滤波电容。
11.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括权利要求1-10中任一项所述的电池充电保护电路。
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