专利名称：充电装置及其充电方法
技术领域：
本发明涉及一种充电装置及其充电方法，特别是涉及一种具有安全电路的充电装置及其充电方法。
背景技术：
充电装置通常用来对蓄电池进行充电，该蓄电池配备在例如移动式机器人清洁机中为其提供进行所需操作的电力。这种充电装置安装在移动式机器人清洁机的外部，例如房间内的墙壁下部。
移动式机器人清洁机是一种这样的设备，它不需要用户操纵，可沿事先设计的路线，从所要清洗的表面上清除灰尘和异物，和/或巡查屋里的门、窗和气阀是否已被打开。
因为通过大范围工作路线所用的电线来接收所需的电力是困难的，所以移动式机器人清洁机通过内装的蓄电池从外部充电装置接收电力。充电装置通常具有暴露在外的充电端子，通过它们对蓄电池进行充电。
因此，如果导体或金属物体例如金属筷子与充电装置的充电端子的正端和负端接触，就会使充电端子短路，产生明显的火焰或火花。这样，就有发生火灾或电击事故的危险。
因此，需要的是这样一种技术，即只有当移动式机器人清洁机的充电端子与充电装置的充电端子接触时，移动式机器人清洁机的蓄电池才充电。而当导体或金属物体例如金属筷子与充电装置的充电端子接触时，则阻止充电电压经过充电装置的充电端子泄放。
发明内容
本发明的一个方面是至少解决上述问题和/或缺点，并至少提供如下所述优点。因此，本发明的一个方面是提供一种具有安全电路的充电装置，其利用根据充电物体例如移动式机器人清洁机的电阻值所产生的电压来确定是否应提供充电电压，以致只有当需要充电的物体与它的充电端子接触时，才对需要充电的物体提供充电电压，而当导体或金属物体例如金属筷子与它的充电端子接触时，则阻止向导体或金属物体提供充电电压。因此，能减少因暴露在外的充电装置的充电端子短路可能引起的火灾或电击事故的危险，从而能只对需要充电的物体安全充电。
根据本发明实施例的一个方面，充电装置包括充电端子单元、电压产生单元和控制单元。充电端子单元具有暴露在外的端子，以便经过它们提供充电电压。电压产生单元产生电压，该电压随着与充电端子单元端子接触的物体的电阻值而变化。控制单元检测从电压产生单元产生的电压，并基于所检测的电压的电平确定是否应经过充电端子单元提供充电电压。
当移动式机器人清洁机与充电端子单元接触时，电压产生单元可根据移动式机器人清洁机的电阻值产生第一电压，当由电压产生单元产生的电压是第一电压时，控制单元可控制经由充电端子单元提供充电电压。
移动式机器人清洁机的电阻值可大约为1千欧姆，根据移动式机器人清洁机的电阻值产生的第一电压可大约为2.5V。
当充电端子单元短路时，电压产生单元可产生小于第一电压的第二电压；当电压产生单元产生的电压是第二电压时，控制单元可控制以阻止经过充电端子单元泄放充电电压。
充电装置可进一步包括与控制单元相连的第二开关，其根据控制单元关于是否应经过充电端子单元提供充电电压的确定而接通或断开；和与充电端子单元相连的第一开关，其由物体接通，当第二开关在控制单元的控制下接通时，其作为向充电端子单元提供充电电压的通路。
当由于充电端子单元的短路而第二开关在控制单元的控制下被断开时，可以阻止经过第一开关向充电端子单元泄放的充电电压。
第二开关可包括场效应晶体管(FET)。
根据本发明实施例的另一个方面，一种充电方法包括产生随着与提供充电电压的端子接触的物体的电阻值而变化的电压，检测所产生的电压，和基于所检测的电压的电平确定是否应提供充电电压。
产生电压可包括根据移动式机器人清洁机与端子接触时移动式机器人清洁机的电阻值产生第一电压，检测所产生的电压可包括检测所产生的第一电压，确定是否应提供充电电压可包括当检测到所产生的第一电压时，确定提供充电电压。
移动式机器人清洁机的电阻值可大约为1千欧姆，由移动式机器人清洁机的电阻值产生的第一电压可大约为2.5V。
产生电压可包括因端子与金属物体接触而产生短路所产生的第二电压，检测所产生的电压可包括检测所产生的第二电压，确定是否应提供充电电压可包括当检测到所产生的第二电压时，确定阻止泄放充电电压。
所述方法可进一步包括根据是否应提供充电电压的确定，接通或断开第二开关；和使与端子连接的第一开关由物体接通，以致当第二开关接通时，使第一开关作为向端子提供充电电压的通路。
第二开关可包括场效应晶体管(FET)。
本发明的上述方面和其他特性，通过参考附图对示范性实施例的详细描述将变得更加明显，其中图1是根据本发明实施例的具有安全电路的充电装置方框图；图2是根据本发明实施例的具有安全电路的充电装置电路图；图3是根据本发明实施例的充电装置实际应用示例的透视图；和图4是根据本发明实施例的充电装置的充电方法示例的流程图。
所有附图中，相同的参考号码将被认为是相同的元件、特性和结构。
具体实施例方式
描述中所解释的内容例如详细的结构和元件，是为了帮助了解本发明的具体实施方式
，它们只是示范性的。因此，技术人员知道，在不违背本发明权利要求的范围和精神的情况下，能对这里所描述的实施方式做出各种变化和修改。同样，为了简明起见，省略对一些众所周知的功能和结构的描述。
图1是根据本发明实施例的具有安全电路的充电装置方框图。
参考图1，根据本发明实施例的充电装置100包括充电端子单元110、电压产生单元120、控制单元130、开关单元140和电压供给单元150。开关单元140形成安全电路，设置有第一开关141和第二开关142。
在图中，为了简明起见，除了包括在根据本发明实施例的充电装置100中的基本元件以外的元件，都未做图示说明。
充电端子单元110具有暴露在外的充电端子，以便经过它们提供充电电压。充电端子包括正端子和负端子。
更具体地说，当物体与暴露在外的充电端子单元110的充电端子接触时，与暴露的充电端子相连的第一开关141被压下而接通，提供充电电压。下面将描述第一开关141的这种操作。
电压产生单元120产生电压，这个电压随着与充电端子单元110的充电端子接触的物体的电阻值而变化。
更具体地说，如果接触充电端子单元110的充电端子的物体是移动式机器人清洁机300(见图3)，则电压产生单元120产生与移动式机器人清洁机300的电阻值相应的第一电压。例如，当移动式机器人清洁机300的电阻值大约为1千欧姆时，根据移动式机器人清洁机300的电阻值产生的第一电压可大约为2.5V。
如果接触充电端子单元110的充电端子的物体是一个不同于移动式机器人清洁机300的物体，也就是说，如果充电端子单元110因这个物体的接触而被短路，则电压产生单元120产生小于第一电压的第二电压。例如，如果导体或金属物体例如金属筷子与充电端子单元110的充电端子接触，则电压产生单元120由于导体或金属物体的电压分配，产生大约0V的电压。下面将描述电压产生单元120的这种操作。
控制单元130检测从电压产生单元120的输出端O(见图2)产生的电压，并基于所检测的电压的电平确定是否应经过充电端子单元110提供充电电压。
具体地说，当电压产生单元120由于与充电端子单元110接触的移动式机器人清洁机300的电阻值的关系而在它的输出端O产生第一电压时，控制单元130就会检测到第一电压并进行控制以至向移动式机器人清洁机300提供充电电压。当导体或金属物体例如金属筷子与充电端子单元110接触而使其短路，并因此电压产生单元120在它的输出端产生第二电压时，控制单元130就会检测到第二电压并进行控制以阻止充电电压泄放。
上述充电电压的提供和阻止机制是通过控制单元130控制第二开关142的一系列操作进行的，下面将对此加以描述。
开关单元140在控制单元130的控制下被接通或断开，从而起提供或阻止充电电压的开关作用。开关单元140包括第一开关141和第二开关142。
第二开关142与控制单元130相连，其根据控制单元130关于是否应当提供充电电压的确定而接通或断开。更具体地说，当在电压产生单元120的输出端O产生的电压大约为2.5V时，控制单元130接通第二开关142向移动式机器人清洁机300提供充电电压，当充电端子单元110因导体或金属物体的接触而短路，并因此在电压产生单元120的输出端产生的电压大约为0V时，控制单元130断开第二开关142以阻止充电电压泄放。
第二开关142包含场效应晶体管(FET)S2(见图2)。
第一开关141与第二开关142和充电端子单元110相连，当第二开关142在控制单元130的控制下接通时，第一开关141起到向充电端子单元110提供充电电压的通路作用。
此外，当移动式机器人清洁机300或者金属物体或导体与第一开关141接触时，第一开关141被压下而接通而形成电回路。因为第一开关141在移动式机器人清洁机300或者金属物体或导体没有与其接触以前的初期阶段保持未被压下的状态，所以没有因充电端子暴露在外而产生火花或电击事故的危险。
电压供给单元150用作当第二开关142在控制单元130的控制下接通时，提供充电电压。
如前所述，根据本发明实施例的充电装置100，只有当移动式机器人清洁机300与充电端子单元110接触，并因移动式机器人清洁机300的电阻值大约为1千欧姆而在电压产生单元120在输出端O产生大约2.5V的电压时，才提供充电电压。因此，能防止由于导体或金属物体例如金属筷子与充电端子接触而可能产生的火花或电击事故。
图2是根据本发明实施例的具有安全电路的充电装置电路图。
参考图1和2，当物体与充电端子单元110暴露在外的充电端子NET-1和NET-2接触时，构成第一开关141的子开关S1-1和S1-2被压下并接通。
如果与充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2接触的物体是移动式机器人清洁机300，由于电阻R1和移动式机器人清洁机300的电阻值(大约为1kohm)所致的电压分配，电压产生单元120在输出端O产生大约为2.5V的电压。
如果与充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2接触的物体是导体或金属物体例如金属筷子，则由于电阻R1所致的电压分配，电压产生单元120输出端O产生大约为0V的电压。
如果没有物体接触充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2，初期电压即5V电压就会输入至电压产生单元120的输出端O。因为5V初期电压通过电阻R2等加到暴露的充电端子NET-1和NET-2，所以大约有几毫安(mA)的弱小电流流过暴露的充电端子NET-1和NET-2。因此，在暴露的充电端子NET-1和NET-2上没有产生火花或电击事故的危险。
如上所述，因为在电压产生单元120的输出端O产生的电压随着与充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2接触的物体而变化，所以控制单元130能根据在电压产生单元120的输出端O产生的电压，来检测与暴露的充电端子NET-1和NET-2接触的物体是否移动式机器人清洁机300，由此确定是否应当提供充电电压。
也就是说，当在电压产生单元120的输出端O产生的电压大约为2.5V时，表示与充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2接触的物体是移动式机器人清洁机300。因此，控制单元130接通第二开关142的FET S2。
更具体地说，当电压产生单元120在它的输出端O产生大约2.5V的电压时，控制单元130就会检测到大约2.5V的电压，产生接通FET S2的信号。当所产生的信号通过电阻R3传送至晶体管T1时，晶体管T1接通并工作，于是所产生的信号通过电阻R4和R5传送至FET S2。由于FET S2被所产生的信号接通，所以存储在电压供给单元150中的充电电压经过FET S2和第一开关141传送至充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2。结果，其充电端子与充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2接触的移动式机器人清洁机300被充电。
当在电压产生单元120的输出端O产生的电压大约为0时，表示充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2被导体或金属物体例如金属筷子短路。因此，控制单元130断开第二开关142的FET S2。
更具体地说，当控制单元130检测到在电压产生单元120的输出端O产生的电压大约为0V时，它就会产生断开FET S2的信号。当所产生的信号通过电阻R3、晶体管T1和电阻R4和R5传送至FET S2时，FET S2断开。结果，充电电压被阻止从电压供给单元150经过FET S2传送至第一开关141。因此，阻止充电电压经过充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2泄放至导体或金属物体。
图3是根据本发明实施例的充电装置实际应用示例的透视图。
参考图1至3，如果移动式机器人清洁机300需要充电，它就向充电装置100的充电端子单元110移动，如图3所示。当移动式机器人清洁机300与充电装置100的充电端子单元110接触时，输入至电压产生单元120的输出端O的大约5V的初期电压是被充电装置100的内阻R2和移动式机器人清洁机300的1千欧姆电阻分配的。结果，电压产生单元120在它的输出端O产生大约2.5V的电压。
只有当电压产生单元120的输出端O产生大约2.5V的电压时，控制单元130才接通第二开关142提供充电电压。第二开关142的一系列的操作已在前面描述过。也就是说，只有当移动式机器人清洁机300与充电端子单元110接触时才进行充电，如图3所示。因此，当充电端子单元110由于导体或金属物体的接触而短路时，能防止因充电电压的泄放引起火花产生或电击事故的危险。
图4是根据本发明实施例的充电装置的充电方法示例的流程图。
参考图1至4，充电装置100保持在初期状态(S410)。这里，初期状态意指没有任何物体与充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2接触。因此，与暴露的充电端子NET-1和NET-2相连的第一开关141的子开关S1-1和S1-2没有被压下接通，因此，在暴露的充电端子NET-1和NET-2处没有火花产生或电击事故的危险。
也就是说，如果没有物体接触充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2，那么，由于大约5V的初期电压通过电阻R2等加至暴露的充电端子NET-1和NET-2，只有大约几毫安的弱小电流流过暴露的充电端子NET-1和NET-2。因此，没有火花或电击事故的危险。
然后，物体与充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2接触(S420)。这时，如果接触的物体是移动式机器人清洁机300(S430)，则电压产生单元120由于移动式机器人清洁机300的电阻值(大约1千欧姆)的关系，在它的输出端O产生大约2.5V的第一电压(S440)。
也就是说，如果移动式机器人清洁机300与暴露的充电端子NET-1和NET-2接触，则电压产生单元120由于电阻R1和移动式机器人清洁机300的电阻值(大约1千欧姆)所致的电压分配，在它的输出端O产生大约2.5V的第一电压。
控制单元130检测第一电压并接通第二开关142(S450)。
更具体地说，如果移动式机器人清洁机300与暴露的充电端子NET-1和NET-2接触，电压产生单元120由于移动式机器人清洁机300的电阻值的关系，在它的输出端O产生大约2.5V的第一电压，控制单元130检测第一电压并产生接通第二开关142的信号，从而向移动式机器人清洁机300提供充电电压。这里，所产生的信号通过电阻R3、晶体管T1和电阻R4和R5传送至FET S2，使第二开关142接通。
电压供给单元150经过第一开关141提供充电电压(S460)。
更具体地说，当第二开关142接通时，电压供给单元150经过第一开关141向与暴露的充电端子NET-1和NET-2接触的移动式机器人清洁机300提供充电电压，对其充电。
另一方面，在步骤S430，如果接触物体不是移动式机器人清洁机300，也就是说，如果导体或金属物体例如金属筷子与暴露的充电端子NET-1和NET-2接触而使充电端子单元110短路，那么电压产生单元120在它的输出端O产生小于第一电压的第二电压(S445)。这里，第二电压大约为0V。
更具体地说，当导体和金属物体与暴露的充电端子NET-1和NET-2接触时，由于电阻R1和导体或金属物体的内阻所致的电压分配，电压产生单元120在它的输出端O产生约为0V的第二电压。
控制单元130检测第二电压，使第二开关142断开(S455)。
更具体地说，当控制单元130检测到电压产生单元120的输出端O产生大约为0V的第二电压时，其产生使第二开关142的FET S2断开的信号。
当所产生的信号通过电阻R3、晶体管T1和电阻R4和R5传送到FETS2时，FET S2断开，阻止从电压供给单元150提供充电电压(S465)。
具体地说，当第二开关142断开时，阻止充电电压从电压供给单元150经过FET S2传送到第一开关141。因此，阻止充电电压经过充电端子单元110的暴露的充电端子NET-1和NET-2泄放至导体或金属物体。
从上面的描述明显看出，根据本发明实施例，充电装置通过利用根据移动式机器人清洁机的电阻值产生的电压，确定是否应提供充电电压，因此，只有当移动式机器人清洁机与充电端子接触时，充电装置才向移动式机器人清洁机提供充电电压，而当导体或金属物体与充电端子接触时，阻止向导体或金属物体例如金属筷子提供充电电压。因此，能减少暴露在外的充电端子引起火花或电击事故的危险，所以能只对移动式机器人清洁机安全充电。
上述实施方式的优点，只是示范性的，不构成对本发明的限制。本发明的描述是说明性的，不限制权利要求的范围。多种替换、修改和变形对技术人员来说是显而易见的。在权利要求中装置加功能的条项将覆盖文中描述的实现所列举功能的结构，并且不仅包括各种结构上的等同，而且也包括等同的各种结构。
权利要求
1.一种充电装置，其特征在于包括充电端子单元，其具有向充电装置外面暴露的端子，经过它提供充电电压；电压产生单元，其配置为产生随着与充电端子单元的端子接触的物体的电阻值而变化的电压；和控制单元，其检测由电压产生单元产生的电压，并基于所检测的电压电平确定是否应经过充电端子单元提供充电电压。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于当移动式机器人清洁机与充电端子单元接触时，电压产生单元基于移动式机器人清洁机的电阻值产生第一电压，当电压产生单元产生的电压是第一电压时，控制单元控制经由充电端子单元提供的充电电压。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于移动式机器人清洁机的电阻值大约为1千欧姆，由移动式机器人清洁机的电阻值产生的第一电压大约为2.5V。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于当充电端子单元被短路时，电压产生单元产生小于第一电压的第二电压，当电压产生单元产生的电压是第二电压时，控制单元阻止经过充电端子单元泄放充电电压。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于进一步包括与控制单元相连的第二开关，其根据控制单元关于是否应经过充电端子单元提供充电电压的确定而接通；和与充电端子单元相连的第一开关，其由物体接通，当第二开关在控制单元的控制下接通时，第一开关作为向充电端子单元提供充电电压的通路。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于当充电端子单元被短路而第二开关在控制单元的控制下断开时，充电电压被阻止经过第一开关向充电端子单元泄放。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于第二开关包括场效应晶体管(FET)。
8.一种充电方法，其特征在于包括步骤产生电压，该电压随着与提供充电电压的端子接触的物体的电阻值而变化；检测所产生的电压；和基于所检测的产生的电压电平确定是否应提供充电电压。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于产生电压包括基于移动式机器人清洁机与端子接触时移动式机器人清洁机的电阻值，产生第一电压；检测所产生的电压包括检测所产生的第一电压；和确定是否应提供充电电压包括当检测到所产生的第一电压时，确定提供充电电压。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于移动式机器人清洁机的电阻值大约为1千欧姆，通过移动式机器人清洁机的电阻值产生的第一电压大约为2.5V。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于产生电压包括由于端子与金属物体接触引起短路而产生的第二电压；检测所产生的电压包括检测所产生的第二电压；和确定是否应提供充电电压包括当检测到所产生的第二电压时，确定阻止泄放充电电压。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于进一步包括根据是否提供充电电压的确定，接通第二开关；和使与端子连接的第一开关由物体接通，以便于当第二开关接通时，使第一开关作为向端子提供充电电压的通路。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于第二开关包括场效应晶体管(FET)。
全文摘要
一种具有安全电路的充电装置及其充电方法。充电装置包括充电端子单元，其具有暴露在外的端子以便提供充电电压；电压产生单元，其产生随着与充电端子单元的端子接触的物体的电阻值而变化的电压；和控制单元，其检测由电压产生单元产生的电压，并基于所检测的电压电平确定是否应经过充电端子单元提供充电电压。充电装置利用根据移动式机器人清洁机的电阻值产生的电压，确定是否应提供充电电压，以致只有当移动式机器人清洁机与端子接触时，充电装置才向移动式机器人清洁机提供充电电压，而当导体或金属物体与端子接触时，阻止向导体或金属物体例如金属筷子提供充电电压。因此，能减少因暴露在外的端子引起的火花或电击事故的危险，从而能只对移动式机器人清洁机安全充电。
文档编号H02J7/04GK101047322SQ20061014946
公开日2007年10月3日 申请日期2006年11月17日 优先权日2006年3月28日
发明者宋贞坤, 丁参钟, 李周相, 高将然, 赵荣翼, 李学奉 申请人:三星光州电子株式会社