CN212412806U - 机器人的充电保护电路和机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种机器人的充电保护电路和机器人，属于机器人技术领域。其中，机器人的充电保护电路包括充电管理模块、开关机管理模块、电源管理模块和电池，所述充电管理模块分别与所述电池和所述电源管理模块电性连接，所述电池还分别与所述开关机管理模块和所述电源管理模块电性连接，所述开关机管理模块还与所述电源管理模块电性连接。本申请的机器人的充电保护电路使得机器人在充电时可完成自动开机动作，以对电池的充电状态进行监测，提高充电安全性。

Description

机器人的充电保护电路和机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人的充电保护电路和机器人。

背景技术

机器人代替人工服务可减轻人们的劳动，给人们带来很大的便利。当前可移动式服务机器人的动力来源主要依赖可充电电池，可充电电池在低电量或者完全没电的情况下均需要进行充电。

然而，当电池完全没电的情况或者机器人关机后，对电池进行充电时，若产品本身没有设置开机启动的话，则无法实现对电池的充电状态进行实时的监控和异常保护管理，存在充电安全隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种机器人的充电保护电路，旨在实现机器人在电池充电时自动开机，以对电池的充电状态进行监测，提高充电安全性。

本实用新型实施例的第一方面提了一种机器人的充电保护电路，机器人的充电保护电路包括充电管理模块、开关机管理模块、电源管理模块和电池，所述充电管理模块分别与所述电池和所述电源管理模块电性连接，所述电池还分别与所述开关机管理模块和所述电源管理模块电性连接，所述开关机管理模块还与所述电源管理模块电性连接；

所述开关机管理模块，用于若检测到所述电池的端电压大于第一预设电压且所述电池的电量大于第一预设电量时，导通触发所述电池输出第一工作电源信号至所述电源管理模块，以及还用于若检测到所述电池的端电压小于第一预设电压且所述电池的电量小于第一预设电量时，停止工作并触发所述电池停止输出第一工作电源信号至所述电源管理模块；

所述电源管理模块，用于若检测到所述电池的端电压大于第二预设电压且所述电池的电量大于第二预设电量时，启动并输出第二工作电源信号至所述充电管理模块，以及还用于若检测到所述电池的端电压小于第二预设电压且所述电池的电量小于第二预设电量时，停止工作并控制所述机器人关机和停止输出第二工作电源信号至所述充电管理模块；

所述充电管理模块，用于若接收到所述第二工作电源信号时，上电工作并在接收到充电电源时获取对应的充电信息反馈至所述电源管理模块，以及还用于若未接收到所述第二工作电源信号时，停止工作并在接收到充电电源时上电启动以对所述电池充电，并获取对应的充电信息反馈至所述电源管理模块，并在再次接收到所述第二工作电源信号时切换至所述电源管理模块为所述充电管理模块供电；

所述电源管理模块，还用于若所述充电信息达到开机预设值，则控制所述机器人开机，以对所述电池的充电状态进行监测。

在一个实施例中，所述充电管理模块包括第一控制器、手动充电电路、自动充电电路、第一开关电路和供电切换电路；

所述手动充电电路、所述自动充电电路、所述供电切换电路和所述第一开关电路分别与所述第一控制器电性连接，所述手动充电电路的电源输出端分别与所述第一开关电路的电源输入端和所述供电切换电路的第一电源输入端连接，所述自动充电电路的电源输出端分别与所述第一开关电路的电源输入端和所述供电切换电路的第二电源输入端连接，所述第一开关电路的电源输出端与所述电池的充电口电性连接，所述供电切换电路的第三电源输入端与所述第一控制器的信号端连接，所述供电切换电路的电源输出端与所述第一控制器的电源端连接；

所述手动充电电路，用于将输入的手动充电电源传输至所述第一开关电路和所述供电切换电路，以及反馈手动充电信息至所述第一控制器；

所述自动充电电路，用于将输入的自动充电电源传输至所述第一开关电路和所述供电切换电路，以及反馈自动充电信息至所述第一控制器；

所述供电切换电路，用于接收到所述第二工作电源信号时，将所述第二工作电源信号转换为第三工作电源信号以控制所述第一控制器上电启动，以及在未接收到所述第二工作电源信号且接收到所述手动充电电源或者自动充电电源时，将所述手动充电电源或者所述自动充电电源转换为第三工作电源信号以控制所述第一控制器上电启动；

所述第一控制器，用于在接收到所述第三工作电源信号时上电工作，并若检测到所述手动充电信息或者所述自动充电信息时，控制所述第一开关电路导通，并在上电工作且检测到所述第二工作电源信号时，输出开关控制信号至所述供电切换电路，以及在接收到所述第三工作电源信号时停止工作；

所述供电切换电路，还用于若接收到所述开关控制信号时，截止输入所述手动充电电源或者所述自动充电电源。

在一个实施例中，所述手动充电电路包括第一电压检测电路、第一电流检测电路和第一防倒灌电路；

所述第一电压检测电路、所述第一电流检测电路、所述第一防倒灌电路和所述第一开关电路依次电性连接；

所述第一电压检测电路，用于对所述手动充电电源进行采样并输出第一充电电压采样信号；

所述第一电流检测电路，用于对所述手动充电电源进行采样并输出第一充电电流采样信号；

所述第一防倒灌电路，用于防止所述电池和所述自动充电电路的电流倒灌。

在一个实施例中，所述自动充电电路包括第二电压检测电路、第二电流检测电路和第二防倒灌电路；

所述第二电压检测电路、所述第二电流检测电路、所述第二防倒灌电路和所述第一开关电路依次电性连接；

所述第二电压检测电路，用于对所述自动充电电源进行采样并输出第二充电电压采样信号；

所述第二电流检测电路，用于对所述自动充电电源进行采样并输出第二充电电流采样信号；

所述第二防倒灌电路，用于防止所述电池和所述手动充电电路的电流倒灌。

在一个实施例中，所述供电切换电路包括第一电源转换电路、第二开关电路、第三开关电路、第一单向导通电路和第二单向导通电路；

所述第二开关电路的电源输入端为所述供电切换电路的第一电源输入端，所述第三开关电路的电源输入端为所述供电切换电路的第二电源输入端，所述第二开关电路的电源输出端和所述第三开关电路的电源输出端分别和所述第一单向导通电路的输入端连接，所述第二单向导通电路的输入端为所述供电切换电路的第三电源输入端，所述第一单向导通电路的输出端、所述第二单向导通电路的输出端和所述第一电源转换电路的电源输入端互连，所述第一电源转换电路的电源输出端为所述供电切换电路的电源输出端；

所述第二开关电路，用于在接收到所述开关控制信号时关断，并在未接收到所述开关控制信号时常通；

所述第三开关电路，用于在接收到所述开关控制信号时关断，并在未接收到所述开关控制信号时常通；

所述第一电源转换电路，用于将接收到第二工作电源信号、所述手动充电电源和所述自动充电电源中的一个转换为所述第三工作电源以控制所述第一控制器上电。

在一个实施例中，所述第一防倒灌电路包括第一二极管，所述第二防倒灌电路包括第二二极管，所述第一单向导通电路包括第三二极管，所述第二单向导通电路包括第四二极管；

所述第一二极管的阳极为所述第一防倒灌电路的电源输入端，所述第一二极管的阴极为所述第一防倒灌电路的电源输出端，所述第二二极管的阳极为所述第二防倒灌电路的电源输入端，所述第二二极管的阴极为所述第二防倒灌电路的电源输出端；

所述第三二极管的阳极为所述第一单向导通电路的电源输入端，所述第三二极管的阴极为所述第一单向导通电路的电源输出端，所述第四二极管的阳极为所述第二单向导通电路的电源输入端，所述第四二极管的阴极为所述第二单向导通电路的电源输出端。

在一个实施例中，所述开关机管理模块包括第二控制器、第四开关电路和第二电源转换电路；

所述第二电源转换电路的电源输入端、所述第四开关电路的电源输入端和所述电池的放电口互连，所述第四开关电路的电源输出端与所述电源管理模块的电源输入端电性连接，所述第二控制器还分别与所述电池和所述电源管理模块电性连接，所述第二电源转换电路的电源输出端与所述第二控制器的电源端连接；

所述第二电源转换电路，用于将所述电池的端电压进行电压转换，并输出电压信号至所述第二控制器；

所述第二控制器，用于若检测到所述电压信号大于第三预设电压且所述电池的电量大于第一预设电量时，控制所述第四开关电路导通，并获取所述电池的电量信息，以及还用于若检测到所述电压信号小于第三预设电压且所述电池的电量小于第一预设电量时，控制所述第四开关电路关断。

在一个实施例中，所述电源管理模块包括第三控制器和第三电源转换电路；

所述第三电源转换电路的电源输入端为所述电源管理模块的电源输入端，所述第三电源转换电路的第一电源输出端与所述第三控制器的电源端连接，所述第三电源转换电路的第二电源输出端为所述电源管理模块的电源输出端，所述第三控制器分别与所述第一控制器和所述第二控制器电性连接；

所述第三电源转换电路，用于将所述第一工作电源信号转换为第二工作电源信号，并根据所述第三控制器的控制信号对应输出至所述供电切换电路，以及转换输出第四工作电源信号至所述第三控制器；

所述第三控制器，用于若检测到所述电池的端电压大于第二预设电压且所述电池的电量大于第二预设电量时，启动并控制所述第三电源转换电路输出所述第二工作电源信号至所述供电切换电路，以及还用于若检测到所述电池的端电压小于第二预设电压且所述电池的电量小于第二预设电量时，停止工作，并控制所述机器人关机和控制所述第三电源转换电路停止输出所述第二工作电源信号至所述供电切换电路，以及还用于若所述充电信息达到开机预设值时，控制所述机器人开机，以对所述电池的充电状态进行监测。

在一个实施例中，所述充电管理模块和所述开关机管理模块集成设置。

本实用新型实施例的第二方面提了一种机器人，所述机器人包括如上所述的机器人的充电保护电路。

在本申请的机器人的充电保护电路使得机器人在充电时可完成自动开机动作，以对电池的充电状态进行监测，提高充电安全性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的机器人的充电保护电路的第一种结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的充电管理模块的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的手动充电电路和自动充电电路的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的供电切换电路的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的机器人的充电保护电路的第二种结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型实施例的第一方面提出一种机器人的充电保护电路。

如图1所示，图1为本实用新型实施例提供的机器人的充电保护电路的第一种模块结构示意图。本实施例中，机器人的充电保护电路包括充电管理模块10、开关机管理模块20、电源管理模块30和电池40，电池40和电源管理模块30分别与充电管理模块10电性连接，电池40还与开关机管理模块20和电源管理模块30电性连接，开关机管理模块20还与电源管理模块30电性连接。

开关机管理模块20，用于若检测到电池40的端电压大于第一预设电压且电池40的电量大于第一预设电量时，则导通触发电池40输出第一工作电源信号至电源管理模块30，以及还用于若检测到电池40的端电压小于第一预设电压且电池40的电量小于第一预设电量时，停止工作并触发电池40停止输出第一工作电源信号至电源管理模块30；

电源管理模块30，用于若检测到电池40的端电压大于第二预设电压且电池40的电量大于第二预设电量时，启动并输出第二工作电源信号至充电管理模块10，以及还用于若检测到电池40的端电压小于第二预设电压且电池40的电量小于第二预设电量时，停止工作并控制机器人关机和停止输出第二工作电源信号至充电管理模块10；

充电管理模块10，用于若接收到第二工作电源信号时上电工作，并在接收到充电电源时获取对应的充电信息反馈至电源管理模块30，以及还用于在未接收到第二工作电源信号时，停止工作并在接收到充电电源时上电启动以对电池40充电，并获取对应的充电信息反馈至电源管理模块30，并在再次接收到第二工作电源信号时切换至电源管理模块30为充电管理模块10供电；

电源管理模块30，还用于若充电信息达到开机预设值，控制机器人开机，以对电池40的充电状态进行监测。

本实施例中，充电管理模块10负责充电电源的输出控制以及充电信息反馈。充电管理模块10的供电自动选择，在默认状态下，充电管理模块10通过电源管理模块30获取工作电源，在电池40无电时，或者电源管理模块30切断充电管理模块10的供电时，充电管理模块10通过的外部充电电源获取工作电源。同时，当检测到电源管理模块30输出工作电源时，充电管理模块10停止通过外部充电电源获取工作电源。

开关机管理模块20负责管理电池40的对外输出，在电池40带电时，开关及管理模块正常工作，并连通电池40与电源管理模块30之间的通路，同时与电池40保持通信，获取电池40的电量和电压信息，并通过通信接口分别与电池40和电源管理模块30通信。

同时，开关机管理模块20还可接收外部开关信号以执行通断电操作以及上传开关状态信息至外部设备。

电源管理模块30负责机器人的电源管理，上电时序以及机器人整机系统的开关机。

其中，各模块在机器人处于不同关机模式下具有不同的工作状态。

当机器人处于软关机状态时，该状态下，机器人不需要工作，人为待机或者电量达到设定值但不适合执行任务，自动进入待机状态。此时电池40的电量可供充电管理模块10、开关机管理模块20和电源管理模块30正常工作，即此时开关及管理模块检测到电池40的端电压大于第一预设电压且电池40的电量大于第一预设电量，开关机管理模块20导通，连通电池40与电源管理模块30。

同时，电源管理模块30检测到电池40的端电压大于第二预设电压且电池40的电量大于第二预设电量时即第一工作电源信号满足电源管理模块30的启动要求，电源管理模块30启动，并输出第二工作电源信号至充电管理模块10以使充电管理模块10上电工作，此时，当接收到充电电源时，包括手动充电电源和自动充电电源，例如手动充电桩和自动充电桩输出的充电电源，充电管理模块10将充电电源输出至电池40，以对电池40进行充电，同时，将充电电源的对应的充电信息反馈至电源管理模块30。

当充电信息达到机器人的开机预设值时控制机器人开机，从而对电池40的充电状态进行监测，例如控制机器人的显示模块对应显示电池40的充电信息，电源管理模块30还可根据电池40的电量信息对应控制充电管理模块10进行充电管理。

当机器人处于断电开机时，该状态下，机器人不需要工作，人为关机或者电量无法保证达到预设值，自动进入关机状态，此时，整机中只有电池40和开关及管理模块正常工作。此时，开关机管理模块20检测到电池40的端电压小于第二预设电压且电池40的电量小于第二预设电量，即第一工作电源信号不满足电源管理模块30的启动要求，电源管理模块30停止工作，同时，电源管理模块30截止输出第二工作电源至充电管理模块10，充电管理模块10停止工作，当接收到充电电源时，充电管理模块10从充电电源中获取工作电源并开启，同时，输出充电电源至电池40进行充电。

随着充电进行，电源管理模块30检测到电池40的端电压大于第二预设电压且电池40的电量大于第二预设电量时，电源管理模块30开始工作并获取充电管理模块10反馈的充电信息以及输出第二工作电源至充电管理模块10，各模块正常工作，充电管理模块10切换供电回路，由电源管理模块30进行供电，电源管理模块30根据充电管理模块10反馈的充电信息对应开机，即充电信息达到机器人的开机预设值时控制机器人开机，从而对电池40的充电状态进行监测。

以及当电池40完全没电，机器人整机各系统均停止工作，充电管理模块10停止工作，并切断电池40与电源管理模块30，此时，当充电管理模块10接收到充电电源时，充电管理模块10通过充电电源获取工作电源启动，同时，对电池40进行充电，当电池40的端电压大于第一预设电压且电池40的电量大于第一预设电量时，开关机管理模块20上电，随着充电进行，电源管理模块30启动上电，并输出第二工作电源至充电管理模块10，充电管理模块10切换至电源管理模块30供电，同时获取充电管理模块10反馈的充电信息，并在充电信息达到机器人的开机预设值时控制机器人开机，从而对电池40的充电状态进行监测。

根据上述多种情况分析，机器人的充电保护电路在机器人处于不同关机状态下充电时，均可自动开机，从而对电池40的充电状态进行监测，提高了充电安全性。

其中，充电管理模块10可采用控制器并匹配对应的检测电路等，开关机管理模块20可采用控制器以及对应的开关电路，电源管理模块30同样可采用控制器以及对应的转换电路和开关电路等，各模块的具体结构和电路可根据功能需求对应设计，再次不做具体限制。

如图2所示，在一个实施例中，充电管理模块10包括第一控制器11、手动充电电路12、自动充电电路13、第一开关电路14和供电切换电路15；

手动充电电路12、自动充电电路13、供电切换电路15和第一开关电路14分别与第一控制器11电性连接，手动充电电路12的电源输出端分别与第一开关电路14的电源输入端和供电切换电路15的第一电源输入端连接，自动充电电路13的电源输出端分别与第一开关电路14的电源输入端和供电切换电路15的第二电源输入端连接，第一开关电路14的电源输出端与电池40的充电口电性连接，供电切换电路15的第三电源输入端与第一控制器11的信号端连接，供电切换电路15的电源输出端与第一控制器11的电源端连接；

手动充电电路12，用于将输入的手动充电电源传输至第一开关电路14和供电切换电路15，以及反馈手动充电信息至第一控制器11；

自动充电电路13，用于将输入的自动充电电源传输至第一开关电路14和供电切换电路15，以及反馈自动充电信息至第一控制器11；

供电切换电路15，用于接收到第二工作电源信号时，将第二工作电源信号转换为第三工作电源信号以控制第一控制器11上电启动，以及在未接收到第二工作电源信号且接收到手动充电电源或者自动充电电源时，将手动充电电源或者自动充电电源转换为第三工作电源信号以控制第一控制器11上电启动；

第一控制器11，用于在接收到第三工作电源信号时上电工作，并若检测到手动充电信息或者自动充电信息时，控制第一开关电路14导通，并在上电工作且检测到第二工作电源信号时，输出开关控制信号至供电切换电路15，以及在接收到第三工作电源信号时停止工作；

供电切换电路15，还用于若接收到开关控制信号时，截止输入手动充电电源或者自动充电电源。

本实施例中，机器人通常具有的充电方式是，一通过引导红外线等方式引导至充电桩自动充电，或者通过手动方式进行充电桩充电，因此，本实施例中，充电管理模块10具有手动充电电路12和自动充电电路13，并在接收到对应的充电电源时输出至电池40和反馈充电信息至第一控制器11。

当机器人处于软关机状态时，根据上述分析，电源管理模块30正常输出第二工作电源信号，第二工作电源信号经供电切换电路15转换为第三工作电源信号供第一控制器11工作，同时，第一控制器11切断另外两路的电源输入，由电源管理模块30为第一控制器11提供工作电源，当接收到手动充电电源或者自动充电电源时，第一控制器11控制第一开关电路14导通，充电电源经第一开关电路14输出至电池40进行充电，当未接收到手动充电电源或者自动充电电源时则关断第一开关电路14停止充电，同时，手动充电电路12和自动充电电源反馈对应的充电信息至第一控制器11，第一控制器11将充电信息反馈至电源管理模块30，电源管理模块30对应控制机器人开机，以对电池40的充电状态进行监控。

当机器人处于断电关机时，根据上述分析，开关机管理模块20正常工作，电源管理模块30和第一控制器11停止工作，当接收到手动充电电源或者自动充电电源时，供电切换电路15将对应充电电源转换为第三工作电源信号输出至第一控制器11，以使第一控制器11上电，第一控制器11上电后控制第一开关电路14导通，以对电池40进行充电。

当电池40充电后的端电压达到第一预设电压时，开关机管理模块20启动，电源管理模块30跟随启动，电源管理模块30输出第二工作电源信号至供电切换电路15，第一控制器11检测到第二工作电源信号时控制供电切换电路15截至输入手动充电电源或者自动充电电源，由电源管理模块30为第一控制器11提供工作电源，同时，第一控制器11将充电信息反馈至电源管理模块30，电源管理模块30对应控制机器人开机，以对电池40的充电状态进行监控。

当机器人处于无电关机时，根据上述分析，各模块停止工作，此时，当手动充电电路12或者自动充电电路13输入充电电源时，供电切换电路15将充电电源转换为第三工作电源信号控制第一控制器11上电，第一控制器11控制第一开关电路14导通，以对电池40进行充电。

当电池40充电后的端电压达到第一预设电压时，开关机管理模块20启动，电源管理模块30跟随启动，电源管理模块30输出第二工作电源信号至供电切换电路15，第一控制器11检测到第二工作电源信号时控制供电切换电路15截至输入手动充电电源或者自动充电电源，由电源管理模块30为第一控制器11提供工作电源，第一控制器11根据充电电源或者电源管理模块30输出的第二工作电源信号对应上电并对电池40进行充电，并优选选择第二工作电源信号为其提供工作电源，第一控制器11将充电信息反馈至电源管理模块30，电源管理模块30对应控制机器人开机，以对电池40的充电状态进行监控。

其中，手动充电电路12和自动充电电路13可采用对应的开关保护电路或者采样电路，供电切换电路15可为多工器开关切换电路或者开关组合电路等，第一开关电路14可采用受控型开关器件或者开关电路，具体结构可根据需求进行设计选择。

如图3所示，在一个实施例中，手动充电电路12包括第一电压检测电路121、第一电流检测电路122和第一防倒灌电路123；

第一电压检测电路121、第一电流检测电路122、第一防倒灌电路123和第一开关电路14依次电性连接；

第一电压检测电路121，用于对手动充电电源进行采样并输出第一充电电压采样信号；

第一电流检测电路122，用于对手动充电电源进行采样并输出第一充电电流采样信号；

第一防倒灌电路123，用于防止电池40和自动充电电路13的电流倒灌，以对第一电压检测电路121和第一电流检测电路122以及外部充电装置进行充电保护。

自动充电电路13包括第二电压检测电路131、第二电流检测电路132和第二防倒灌电路133；

第二电压检测电路131、第二电流检测电路132、第二防倒灌电路133和第一开关电路14依次电性连接；

第二电压检测电路131，用于对自动充电电源进行采样并输出第二充电电压采样信号；

第二电流检测电路132，用于对自动充电电源进行采样并输出第二充电电流采样信号；

第二防倒灌电路133，用于防止电池40和手动充电电路12的电流倒灌，以对第二电压检测电路131和第二电流检测电路132以及外部充电装置进行充电保护。

本实施例中，电压检测电路可采用电阻分压电路、电压互感器等电压测量器件或者电路，电流检测电路可采用电流互感器、采样电阻等电流测试器件或者电路，防倒灌电路可为开关保护电路、二极管电路等，在一个实施例中，第一防倒灌电路123包括第一二极管，第二防倒灌电路133包括第二二极管，第一二极管的阳极为第二防倒灌电路133的电源输入端，第二二极管的阴极为第二防倒灌电路133的电源输出端，第二二极管的阳极为第二防倒灌电路133的电源输入端，第二二极管的阴极为第二防倒灌电路133的电源输出端。

如图4所示，在一个实施例中，供电切换电路15包括第一电源转换电路151、第二开关电路152、第三开关电路153、第一单向导通电路154和第二单向导通电路155；

第二开关电路152的电源输入端为供电切换电路15的第一电源输入端，第三开关电路153的电源输入端为供电切换电路15的第二电源输入端，第二开关电路152的电源输出端和第三开关电路153的电源输出端分别和第一单向导通电路154的输入端连接，第二单向导通电路155的输入端为供电切换电路15的第三电源输入端，第一单向导通电路154的输出端、第二单向导通电路155的输出端和第一电源转换电路151的电源输入端互连，第一电源转换电路151的电源输出端为供电切换电路15的电源输出端；

第二开关电路152，用于在接收到开关控制信号时关断，并在未接收到开关控制信号时常通；

第三开关电路153，用于在接收到开关控制信号时关断，并在未接收到开关控制信号时常通；

第一电源转换电路151，用于将接收到第二工作电源信号、手动充电电源和自动充电电源中的一个转换为第三工作电源以控制第一控制器11上电。

本实施例中，当机器人处于软关机状态时，根据上述分析，电源管理模块30正常输出第二工作电源信号，第二工作电源信号经第二单向导通电路155输出至第一电源转换电路151，并由第一电源转换电路151转换为第三工作电源信号供第一控制器11工作，同时，第一控制器11控制输出开关控制信号控制第二开关电路152和第三开关电路153关断，以切断手动充电电源或者自动充电电源的输入，由电源管理模块30为第一控制器11提供工作电源，当检测到手动充电电源或者自动充电电源时，第一控制器11控制第一开关电路14导通，充电电源经第一开关电路14输出至电池40进行充电，当未接收到手动充电电源或者自动充电电源时则关断第一开关电路14停止充电，同时，手动充电电路12和自动充电电源反馈对应的充电信息至第一控制器11，第一控制器11将充电信息反馈至电源管理模块30，电源管理模块30对应控制机器人开机，以对电池40的充电状态进行监控。

当机器人处于断电关机时，根据上述分析，开关机管理模块20正常工作，第一控制器11三开关电路保持常通，并将对应的充电电源经第一单向导通电路154输出至第一电源转换电路151，由第一电源转换电路151转换为第三工作电源信号输出至第一控制器11，以使第一控制器11上电，第一控制器11上电后控制第一开关电路14导通，以对电池40进行充电，当电池40充电后的端电压达到第一预设电压时，开关机管理模块20启动，电源管理模块30跟随启动，电源管理模块30输出第二工作电源信号至第二单向导通电路155，第一控制器11检测到第二工作电源信号时控制第二开关电路152和第三开关电路153关断，以截至输入手动充电电源或者自动充电电源，由电源管理模块30为第一控制器11提供工作电源，同时，第一控制器11将充电信息反馈至电源管理模块30，电源管理模块30对应控制机器人开机，以对电池40的充电状态进行监控。

当机器人处于无电关机时，根据上述分析，各模块停止工作，此时，当手动充电电路12或者自动充电电路13输入充电电源时，第一开关电路14和第二开关电路152将对应的充电电源经第一单向导通电路154输出至第一电源转换电路151，第一电源转换电路151将充电电源转换为第三工作电源信号控制第一控制器11上电，第一控制器11控制第一开关电路14导通，以对电池40进行充电，当电池40充电后的端电压达到第一预设电压时，开关机管理模块20启动，电源管理模块30跟随启动，电源管理模块30输出第二工作电源信号至供电切换电路15，第一控制器11检测到第二工作电源信号时控制第二开关电路152和第三开关电路153关断，以截至输入手动充电电源或者自动充电电源，由电源管理模块30为第一控制器11提供工作电源，第一控制器11根据充电电源或者电源管理模块30输出的第二工作电源信号对应上电并对电池40进行充电，并优选选择第二工作电源信号为其提供工作电源，第一控制器11将充电信息反馈至电源管理模块30，电源管理模块30对应控制机器人开机，以对电池40的充电状态进行监控。

其中，第一单向导通电路154和第二单向导通电路155进行单向电源输入，防止另外一路的电源倒灌输入，提高安全性，第一单向导通电路154和第二单向导通电路155可采用开关保护电路、二极管电路等，在一个实施例中，第一单向导通电路154包括第三二极管，第二单向导通电路155包括第四二极管；

第三二极管的阳极为第一单向导通电路154的电源输入端，第三二极管的阴极为第一单向导通电路154的电源输出端，第四二极管的阳极为第二单向导通电路155的电源输入端，第四二极管的阴极为第二单向导通电路155的电源输出端。

第二开关电路152和第三开关电路153可采用受控型开关器件，例如继电器，具体结构不限。

第一电源转换电路151可为LDO稳压电路或者DC/DC降压电路等，具体结构可根据需求对应设计。

如图5所示，在一个实施例中，开关机管理模块20包括第二控制器21、第四开关电路22和第二电源转换电路23；

第二电源转换电路23的电源输入端、第四开关电路22的电源输入端和电池40的放电口互连，第四开关电路22的电源输出端与电源管理模块30的电源输入端电性连接，第二控制器21还分别与电池40和电源管理模块30电性连接，第二电源转换电路23的电源输出端与第二控制器21的电源端连接；

第二电源转换电路23，用于将电池40的端电压进行电压转换，并输出电压信号至第二控制器21；

第二控制器21，用于若检测到电压信号大于第三预设电压且电池40的电量大于第一预设电量时，控制第四开关电路22导通，并获取电池40的电量信息；以及还用于检测到电压信号小于第三预设电压且电池40的电量小于第一预设电量时，控制第四开关电路22关断。

本实施例中，第二电源转换电路23将电池40的端电压经进行转换，并为第二控制器21提供工作电源，第二控制器21正常上电工作时，第四开关电路22保持导通状态，并连通电池40与电源管理模块30，同时，通过通信接口获取电池40的电压和电量信息，并反馈至电源管理模块30，在电压信号小于第三预设电压且电池40的电量小于第一预设电量时，无法满足第二控制器21的上电需求时，第二控制器21停止工作并控制第四开关电路22关断。

第二电源转换电路23可为LDO稳压电路或者DC/DC降压电路等，第四开关电路22可为受控型开关器件或者开关电路，具体结构可根据需求对应设计。

请继续参阅图5，在一个实施例中，电源管理模块30包括第三控制器31和第三电源转换电路32；

第三电源转换电路32的电源输入端为电源管理模块30的电源输入端，第三电源转换电路32的第一电源输出端与第三控制器31的电源端连接，第三电源转换电路32的第二电源输出端为电源管理模块30的电源输出端，第三控制器31分别与第一控制器11和第二控制器21电性连接；

第三电源转换电路32，用于将第一工作电源信号转换为第二工作电源信号，并根据第三控制器31的控制信号对应输出至供电切换电路15，以及转换输出第四工作电源信号至第三控制器31；

第三控制器31，用于若检测到所述40的端电压大于第二预设电压且电池的电量40大于第二预设电量时，启动并控制机器人开机和控制第三电源转换电路32输出第二工作电源信号至供电切换电路15；以及还用于若检测到电池40的端电压小于第二预设电压且电池40的电量小于第二预设电量时，停止工作，并控制机器人关机和控制第三电源转换电路32停止输出第二工作电源信号至供电切换电路15，以及还用于若据充电信息达到开机预设值时，控制机器人开机，以对电池40的充电状态进行监测。

本实施例中，第三控制器31负责机器人的电源管理，上电时序以及机器人整机系统的开关机，在第四开关电路22导通时，第三电源转换电路32将输入的第一工作电源转换为第四工作电源信号至第三控制器31，当检测到所述40的端电压大于第二预设电压且电池的电量40大于第二预设电量时，即第四工作电源信号满足第三控制器31的开启需求时，第三控制器31上电工作，并控制第三电源转换电路32输出第二工作电源信号至充电管理模块10的供电切换电路15，并在接收到充电管理模块10反馈的充电信息时对应控制机器人开机，以对电池40的充电状态进行监测，同时，当检测到所述40的端电压小于第二预设电压且电池的电量40小于第二预设电量时，即第四工作电源信号不满足第三控制器31的开启需求时，第三控制器31停止工作。

第三控制器31可直接获取电池40的电量信息和电压信息，或者通过第二控制器21间接获取电池40的电量信息和电压信息，具体根据需求设置。

为了简化电路结构，在一个实施例中，充电管理模块10和开关机管理模块20集成设置，两个模块的功能可以通过一个控制器进行检测控制，或者通过两个控制器进行分别控制，具体检测控制方式和集成方式对应设计。

本实用新型还提出一种机器人，该机器人包括机器人的充电保护电路，该机器人的充电保护电路的具体结构参照上述实施例，由于本机器人采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本实施例中，通过在机器人内部设置充电保护电路，使得机器人在充电时可完成自动开机动作，以对电池40的充电状态进行监测，提高充电安全性。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人的充电保护电路，其特征在于，包括充电管理模块、开关机管理模块、电源管理模块和电池，所述充电管理模块分别与所述电池和所述电源管理模块电性连接，所述电池还分别与所述开关机管理模块和所述电源管理模块电性连接，所述开关机管理模块还与所述电源管理模块电性连接；

所述开关机管理模块，用于若检测到所述电池的端电压大于第一预设电压且所述电池的电量大于第一预设电量时，导通触发所述电池输出第一工作电源信号至所述电源管理模块，以及还用于若检测到所述电池的端电压小于第一预设电压且所述电池的电量小于第一预设电量时，停止工作并触发所述电池停止输出第一工作电源信号至所述电源管理模块；

所述电源管理模块，用于若检测到所述电池的端电压大于第二预设电压且所述电池的电量大于第二预设电量时，启动并输出第二工作电源信号至所述充电管理模块，以及还用于若检测到所述电池的端电压小于第二预设电压且所述电池的电量小于第二预设电量时，停止工作并控制所述机器人关机和停止输出第二工作电源信号至所述充电管理模块；

所述充电管理模块，用于若接收到所述第二工作电源信号时，上电工作并在接收到充电电源时获取对应的充电信息反馈至所述电源管理模块，以及还用于若未接收到所述第二工作电源信号时，停止工作并在接收到充电电源时上电启动以对所述电池充电，并获取对应的充电信息反馈至所述电源管理模块，并在再次接收到所述第二工作电源信号时切换至所述电源管理模块为所述充电管理模块供电；

所述电源管理模块，还用于若所述充电信息达到开机预设值，则控制所述机器人开机，以对所述电池的充电状态进行监测。

2.如权利要求1所述的机器人的充电保护电路，其特征在于，所述充电管理模块包括第一控制器、手动充电电路、自动充电电路、第一开关电路和供电切换电路；

所述手动充电电路、所述自动充电电路、所述供电切换电路和所述第一开关电路分别与所述第一控制器电性连接，所述手动充电电路的电源输出端分别与所述第一开关电路的电源输入端和所述供电切换电路的第一电源输入端连接，所述自动充电电路的电源输出端分别与所述第一开关电路的电源输入端和所述供电切换电路的第二电源输入端连接，所述第一开关电路的电源输出端与所述电池的充电口电性连接，所述供电切换电路的第三电源输入端与所述第一控制器的信号端连接，所述供电切换电路的电源输出端与所述第一控制器的电源端连接；

所述手动充电电路，用于将输入的手动充电电源传输至所述第一开关电路和所述供电切换电路，以及反馈手动充电信息至所述第一控制器；

所述自动充电电路，用于将输入的自动充电电源传输至所述第一开关电路和所述供电切换电路，以及反馈自动充电信息至所述第一控制器；

所述供电切换电路，用于接收到所述第二工作电源信号时，将所述第二工作电源信号转换为第三工作电源信号以控制所述第一控制器上电启动，以及在未接收到所述第二工作电源信号且接收到所述手动充电电源或者自动充电电源时，将所述手动充电电源或者所述自动充电电源转换为第三工作电源信号以控制所述第一控制器上电启动；

所述第一控制器，用于在接收到所述第三工作电源信号时上电工作，并若检测到所述手动充电信息或者所述自动充电信息时，控制所述第一开关电路导通，并在上电工作且检测到所述第二工作电源信号时，输出开关控制信号至所述供电切换电路，以及在接收到所述第三工作电源信号时停止工作；

所述供电切换电路，还用于若接收到所述开关控制信号时，截止输入所述手动充电电源或者所述自动充电电源。

3.如权利要求2所述的机器人的充电保护电路，其特征在于，所述手动充电电路包括第一电压检测电路、第一电流检测电路和第一防倒灌电路；

所述第一电压检测电路、所述第一电流检测电路、所述第一防倒灌电路和所述第一开关电路依次电性连接；

所述第一电压检测电路，用于对所述手动充电电源进行采样并输出第一充电电压采样信号；

所述第一电流检测电路，用于对所述手动充电电源进行采样并输出第一充电电流采样信号；

所述第一防倒灌电路，用于防止所述电池和所述自动充电电路的电流倒灌。

4.如权利要求3所述的机器人的充电保护电路，其特征在于，所述自动充电电路包括第二电压检测电路、第二电流检测电路和第二防倒灌电路；

所述第二电压检测电路、所述第二电流检测电路、所述第二防倒灌电路和所述第一开关电路依次电性连接；

所述第二电压检测电路，用于对所述自动充电电源进行采样并输出第二充电电压采样信号；

所述第二电流检测电路，用于对所述自动充电电源进行采样并输出第二充电电流采样信号；

所述第二防倒灌电路，用于防止所述电池和所述手动充电电路的电流倒灌。

5.如权利要求4所述的机器人的充电保护电路，其特征在于，所述供电切换电路包括第一电源转换电路、第二开关电路、第三开关电路、第一单向导通电路和第二单向导通电路；

所述第二开关电路的电源输入端为所述供电切换电路的第一电源输入端，所述第三开关电路的电源输入端为所述供电切换电路的第二电源输入端，所述第二开关电路的电源输出端和所述第三开关电路的电源输出端分别和所述第一单向导通电路的输入端连接，所述第二单向导通电路的输入端为所述供电切换电路的第三电源输入端，所述第一单向导通电路的输出端、所述第二单向导通电路的输出端和所述第一电源转换电路的电源输入端互连，所述第一电源转换电路的电源输出端为所述供电切换电路的电源输出端；

所述第二开关电路，用于在接收到所述开关控制信号时关断，并在未接收到所述开关控制信号时常通；

所述第三开关电路，用于在接收到所述开关控制信号时关断，并在未接收到所述开关控制信号时常通；

所述第一电源转换电路，用于将接收到第二工作电源信号、所述手动充电电源和所述自动充电电源中的一个转换为所述第三工作电源以控制所述第一控制器上电。

6.如权利要求5所述的机器人的充电保护电路，其特征在于，所述第一防倒灌电路包括第一二极管，所述第二防倒灌电路包括第二二极管，所述第一单向导通电路包括第三二极管，所述第二单向导通电路包括第四二极管；

所述第一二极管的阳极为所述第一防倒灌电路的电源输入端，所述第一二极管的阴极为所述第一防倒灌电路的电源输出端，所述第二二极管的阳极为所述第二防倒灌电路的电源输入端，所述第二二极管的阴极为所述第二防倒灌电路的电源输出端；

所述第三二极管的阳极为所述第一单向导通电路的电源输入端，所述第三二极管的阴极为所述第一单向导通电路的电源输出端，所述第四二极管的阳极为所述第二单向导通电路的电源输入端，所述第四二极管的阴极为所述第二单向导通电路的电源输出端。

7.如权利要求2所述的机器人的充电保护电路，其特征在于，所述开关机管理模块包括第二控制器、第四开关电路和第二电源转换电路；

所述第二电源转换电路的电源输入端、所述第四开关电路的电源输入端和所述电池的放电口互连，所述第四开关电路的电源输出端与所述电源管理模块的电源输入端电性连接，所述第二控制器还分别与所述电池和所述电源管理模块电性连接，所述第二电源转换电路的电源输出端与所述第二控制器的电源端连接；

所述第二电源转换电路，用于将所述电池的端电压进行电压转换，并输出电压信号至所述第二控制器；

所述第二控制器，用于若检测到所述电压信号大于第三预设电压且所述电池的电量大于第一预设电量时，控制所述第四开关电路导通，并获取所述电池的电量信息，以及还用于若检测到所述电压信号小于第三预设电压且所述电池的电量小于第一预设电量时，控制所述第四开关电路关断。

8.如权利要求7所述的机器人的充电保护电路，其特征在于，所述电源管理模块包括第三控制器和第三电源转换电路；

所述第三电源转换电路的电源输入端为所述电源管理模块的电源输入端，所述第三电源转换电路的第一电源输出端与所述第三控制器的电源端连接，所述第三电源转换电路的第二电源输出端为所述电源管理模块的电源输出端，所述第三控制器分别与所述第一控制器和所述第二控制器电性连接；

所述第三电源转换电路，用于将所述第一工作电源信号转换为第二工作电源信号，并根据所述第三控制器的控制信号对应输出至所述供电切换电路，以及转换输出第四工作电源信号至所述第三控制器；

所述第三控制器，用于若检测到所述电池的端电压大于第二预设电压且所述电池的电量大于第二预设电量时，启动并控制所述第三电源转换电路输出所述第二工作电源信号至所述供电切换电路，以及还用于若检测到所述电池的端电压小于第二预设电压且所述电池的电量小于第二预设电量时，停止工作，并控制所述机器人关机和控制所述第三电源转换电路停止输出所述第二工作电源信号至所述供电切换电路，以及还用于若所述充电信息达到开机预设值时，控制所述机器人开机，以对所述电池的充电状态进行监测。

9.如权利要求1所述的机器人的充电保护电路，其特征在于，所述充电管理模块和所述开关机管理模块集成设置。

10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的机器人的充电保护电路。

Images