一种电池充电系统、方法及机器人与流程

1.本技术属于电池技术领域，尤其涉及一种电池充电系统、方法及机器人。


背景技术：

2.在日常生活中，许多设备需要依靠电源实现设备的正常使用，例如，机器人。为了便于设备的使用，大多在设备中设置电池，使用电池为设备供电。由于电池的容量有限，在电池的容量小于一定程度时，需要为电池充电，以保证电池的正常使用。
3.目前，在为电池充电时，将充电电源插入电池的充电接口后即可开始为电池充电，在拔出充电电源后即停止为电池充电。由于电池充电系统的智能化程度低，导致在为电池充电时如果充电电源不满足电池的需要，导致电池损坏；或者在充电电源拔出后，充电回路仍然存在电压，存在触电风险。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种电池充电系统、方法及机器人，可以解决由于电池充电系统智能化程度低，造成在充电时电池损坏或由于充电结束后残余电荷造成的安全隐患的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种电池充电系统，包括充电接口模块、开关模块、控制模块和电池模块；所述开关模块的第一端分别与所述充电接口模块和所述控制模块相连，所述开关模块的第二端与所述电池模块相连；所述控制模块分别与所述电池模块和所述开关模块的控制端相连；
6.所述控制模块，用于采集所述开关模块的第一端的电压值，并根据所述电压值向所述开关模块的控制端发送第一信号；
7.所述开关模块，用于在接收到所述第一信号后导通；
8.所述控制模块，还用于在发送所述第一信号后，获取所述电池模块采集的所述电池模块中电池的运行状态，若所述运行状态为放电状态，向所述开关模块的控制端发送第二信号；
9.所述开关模块，还用于在接收到所述第二信号后断开。
10.第二方面，本技术实施例提供了一种电池充电方法，应用于电池充电系统，所述系统包括：充电接口模块、开关模块、控制模块、电池模块；所述开关模块的第一端分别与所述充电接口模块和所述控制模块相连，所述开关模块的第二端与所述电池模块相连；所述控制模块分别与所述电池模块和所述开关模块的控制端相连；
11.所述方法包括：
12.所述控制模块采集所述开关模块的第一端的电压值，并根据所述电压值向所述开关模块的控制端发送第一信号，其中，所述第一信号用于指示所述开关模块导通；
13.所述控制模块在发送所述第一信号后，获取所述电池模块采集的所述电池模块中电池的运行状态，若所述运行状态为放电状态，向所述开关模块的控制端发送第二信号，其
中，所述第二信号用于指示所述开关模块断开。
14.第三方面，本技术实施例提供了一种机器人，包括上述第一方面中任一项所述的电池充电系统。
15.第四方面，本技术实施例提供了一种机器人，包括：存储器、控制器以及存储在所述存储器中并可在所述控制器上运行的计算机程序，其特征在于，所述控制器执行所述计算机程序时实现上述第一方面中任一项所述的电池充电方法。
16.第五方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面中任一项所述的电池充电方法。
17.第六方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中任一项所述的电池充电方法。
18.本技术第一方面实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本技术控制模块通过采集的开关模块的第一端的电压值，确定充电接口模块是否有外部电源接入、且外部电源是否满足电池充电需要，若根据电压值确定有外部电源接入、且外部电源满足电池的充电需要，控制模块向开关模块发送第一信号，开关模块接收到第一信号后导通，使外部电源为电池模块中的电池充电，避免了电池在充电时由于充电电源不满足要求造成电池损坏的问题。控制模块还可以在发送第一信号后，获取电池模块采集的电池的运行状态，若电池的运行状态为放电状态，则确定外部电源与充电接口模块断开，控制模块向开关模块发送第二信号，开关模块接收到第二信号后断开，切断了电池与充电接口模块的连接，使充电接口模块不存在残余电荷，保证了用户的使用安全。
19.可以理解的是，上述第二方面至第六方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本技术一实施例提供的电池充电系统的结构示意图；
22.图2是本技术另一实施例提供的开关单元的结构示意图；
23.图3是本技术另一实施例提供的电池充电系统的结构示意图；
24.图4是本技术一实施例提供的电池充电方法的流程示意图；
25.图5是本技术一实施例提供的机器人的结构示意图。
具体实施方式
26.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
27.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
28.在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
29.图1示出了本技术提供的电池充电系统的示意性流程图，参照图1，该系统100包括充电接口模块10、开关模块20、控制模块30和电池模块40。
30.在本实施例中，开关模块20的第一端分别与充电接口模块10和控制模块30相连，开关模块20的第二端与电池模块40相连。控制模块30分别与电池模块40和开关模块20的控制端相连。开关模块20、控制模块30和电池模块40形成回路。
31.在本实施例中，电池模块40包括电池和电池管理单元，电池可以根据需要进行设置，例如，电池可以为额定电压为48v的电池。电池管理单元用于采集电池的信息，例如，电池的电压、电流、运行状态、电量和电芯温度等。电池模块40的通信口与控制模块30相连。通信口可以包括can或rs485接口。本技术对充放电同口的电池可做有效的充电管理，例如，额定电压24v，容量为100ah磷酸铁锂电池，磷酸铁锂电池的充电电流为30a、充电功率的最大值为1000w，充电电源空载输出电压为29.8v。
32.在本实施例中，充电接口模块10用于在电池需要充电时与外部电源(充电电源)相连。充电接口模块10包括的充电接口可以为手动充电口。手动充电口需要人为的将外部电源与充电接口相连。充电接口还可以为自动回充口，终端设备可以自己将自动回充口与外部电源相连进行充电。
33.在本实施例中，控制模块30包括控制器和模数转换电路。控制器上的模数转换接口与模数转换电路的输出端相连。模数转换电路的输入端与开关模块20的第一端相连。模数转换电路用于采集开关模块20的第一端的电压值，并将电压值经过模数转换后传输至控制器。
34.在一种可能的实现方式中，开关模块20的导通和断开可以通过控制模块30进行控制。
35.具体的，控制模块30用于采集开关模块20的第一端的电压值，并根据电压值向开关模块20的控制端发送第一信号。开关模块20在接收到第一信号后导通，外部电源开始为电池充电。
36.具体的，若充电接口模块10不连接外部电源，且开关模块20处于断开时，开关模块20的第一端的电压值为0或接近0的值，本技术中可以将充电接口模块10不连接外部电源，且开关模块20处于断开时第一端的电压值记为第一值。在充电接口模块10连接外部电源，且开关模块20处于断开时，外部电源可以为控制模块30供电，开关模块20的第一端的电压值变为外部电源的电压值。因此，控制模块30采集开关模块20的第一端的电压值后，可以判断电压值的大小，若电压值从第一值变为预设范围内的值、且电压值维持在预设范围内，则
可以确定充电接口模块10与外部电源相连、且外部电源可以为电池模块40中的电池充电。控制模块30向开关模块20发送第一信号，第一信号用于指示开关模块20导通。开关模块20在接收到第一信号后导通。
37.若电压值从第一值变为大于预设范围内的最大值的值，则确定外部电源的电压太大，不适合为电池充电，控制器不需要向开关模块20发送第一信号。
38.若电压值从第一值变为小于预设范围内的最小值的值，则确定外部电源的电压太小，也不适合为电池充电。第一值小于预设范围内的最小值。预设范围可以根据需要进行设置，例如，预设范围可以根据电池在充电电源空载时的输出电压确定，若电池在充电电源空载时的输出电压为29.8v，则预设范围可以设置为29.8v-5％
×
29.8v至29.8v+5％
×
29.8v。
39.具体的，控制模块30在发送第一信号后，获取电池模块40采集的电池模块40中电池的运行状态，若运行状态为放电状态，控制模块30向开关模块20的控制端发送第二信号。第二信号用于指示开关模块20断开。开关模块20在接收到第二信号后断开。
40.在本实施例中，由于在开关模块20导通的状态下，若将外部电源与充电接口模块10断开，电池会为控制模块30供电，开关模块20的第一端存在电压。因此，在开关模块20导通的状态下，若将外部电源与充电接口模块10断开，由于电池的放电，开关模块20的第一端仍然可以检测到电压值，且检测到的电压值还在预设范围内。在此种情况下，通过检测开关模块20的第一端的电压值判断不出外部电源是否拔出。基于上述分析，控制模块30通过电池模块40发送的电池的运行状态判断外部电源是否拔出。
41.具体的，控制模块30在发送第一信号后，电池开始充电。电池在充电状态时的运行状态为充电状态。电池在充电时，开关模块20的第一端的电压值在预设范围内。在电池充满后，若外部电源没有拔出，电池的运行状态变为待机状态，使用外部电源为控制模块30供电。控制模块30在发送第一信号后，若外部电源拔出，此时需要电池为控制模块30供电，电池的运行状态会从充电状态转变为放电状态。控制模块30若接收到的电池的运行状态为放电状态，则确定外部电源已经拔出，需要将开关模块20断开，因此，控制模块30会向开关模块20发送第二信号。第二信号用于指示开关模块20断开。开关模块20在接收到第二信号后断开。
42.本技术控制模块30通过采集的开关模块20的第一端的电压值充电接口模块10是否有外部电源接入、且外部电源是否满足电池充电需要，若根据电压值确定有外部电源接入、且外部电源满足电池的充电需要，控制模块30向开关模块20发送第一信号，开关模块20接收到第一信号后导通，使外部电源为电池模块40中的电池充电，避免了电池在充电时由于充电电源不满足要求造成电池损坏的问题。控制模块30还可以在发送第一信号后，获取电池模块40采集的电池的运行状态，若电池的运行状态为放电状态，则确定外部电源与充电接口模块10断开，控制模块30向开关模块20发送第二信号，开关模块20接收到第二信号后断开，切断了电池与充电接口模块10的连接，使充电接口模块10不存在残余电荷，保证了用户的使用安全。
43.如图2所示，在一种可能的实现方式中，开关模块20可以包括第一晶体管21和第二晶体管22。第一晶体管21的漏极与第二晶体管22的漏极相连，第一晶体管21的源极与电池相连，第一晶体管21的源极为开关模块20的第二端。第二晶体管22的源极与充电接口模块10相连，第二晶体管22的源极为开关模块20的第一端。第一晶体管21的栅极和第二晶体管
22的栅极相连组成开关模块20的控制端。
44.在本实施例中，第一晶体管21还可以包括第一二极管。第二晶体管22还可以包括第二二极管。第一晶体管21和第二晶体管22均可以为1.5mr的nmos晶体管。
45.在本实施例中，开关模块20的控制端接收到高电平信号后，外部电源的电流经过第二晶体管22中的第二二极管、第一晶体管21的漏极、第一晶体管21的源极到达电池模块40。在外部电源与充电接口模块10断开后，电池中的电荷可以通过第一二极管、第二晶体管22的漏极和第二二极管的源极到达控制模块30。
46.开关模块20的控制端接收到低电平信号后，第一晶体管21和第二晶体管22均断开，即使电池中的电荷可以通过第一二极管，但是在第二晶体管22截止。因此，使用两个二极管可以在开关模块20断开时，使充电接口模块10和电池模块40完全断开，充电接口模块10不会存在电荷，保证了用户的使用安全。
47.如图3所示，在一种可能的实现方式中，上述系统还可以包括驱动模块50。驱动模块50可以包括nmos驱动器。电池模块40还可以与用电负载60相连，在没有外部电源时通过电池模块40中的电池为用电负载60供电。在有外部电源时，可以通过外部电源为用电负载60供电。用电负载60可以包括喇叭、灯和显示器等。
48.在本实施例中，控制模块30在确定电压值从第一值变为预设范围内的值后，控制模块30向驱动模块50发送第三信号，第三信号可以是第一使能信号。驱动模块50接收到第三信号后向开关模块20发送第一信号。
49.在本实施例中，控制模块30在确定电池的运行状态为放电状态后，控制模块30向驱动模块50发送第四信号，第四信号可以是第二使能信号。驱动模块50接收到第四信号后向开关模块20发送第二信号。
50.在一种可能的实现方式中，开关模块20的断开还可以通过控制终端进行控制。控制模块30若接收到控制终端发送的第一指令，控制模块30向开关模块20发送第二信号。控制终端可以包括服务器、手机、笔记本等。
51.本技术实施例中，采用控制终端控制开关模块20的断开，可以在有需要时，通过控制终端向开关模块20发送指令，例如，在电池充电系统应用在机器人中时，若机器人为自动回充机器人，机器人若接收到离开充电装置的指令后断开开关模块20，提高了电池充电系统的智能性。
52.在一种可能的实现方式中，控制模块30上电后，先向开关模块20发送第二信号使开关模块20断开，然后再检测开关模块20的第一端的电压值，保证了电池的使用安全。控制模块30上电可以是电池为控制模块30提供电源，还可以是外部电源为控制模块30提供的电源。若开关模块20和控制模块30之间存在驱动模块50，控制模块30上电后，可以先向驱动模块50发送第四信号，驱动模块50接收到第四信号后向开关模块20发送第二信号。
53.对应于上文实施例所述的电池充电系统，图4示出了本技术实施例提供的电池充电方法，该方法应用于上述电池充电系统，以下结合电池充电系统对该方法进行说明。
54.s101，所述控制模块采集所述开关模块的第一端的电压值，并根据所述电压值向所述开关模块的控制端发送第一信号，其中，所述第一信号用于指示所述开关模块导通；
55.s102，所述控制模块在发送所述第一信号后，获取所述电池模块采集的所述电池模块中电池的运行状态，若所述运行状态为放电状态，向所述开关模块的控制端发送第二
industry standard architecture，eisa)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本技术附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
75.本技术实施例提供的电池充电方法可以应用于计算机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、个人数字助理(personal digital assistant，pda)等终端设备上，本技术实施例对终端设备的具体类型不作任何限制。
76.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
77.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
78.基于这样的理解，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被一个或多个处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。
79.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被一个或多个处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。
80.同样，作为一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
81.其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
82.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。