[發明專利]移動機器人多電池組無縫切換電路

有效

• 申請號: 201310258144.2
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103354385A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 施家棟;王建中;梁東
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H02J7/36
• 分類號: H02J7/36
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李愛英;仇蕾安

技術領域

本發明涉及測量控制技術領域，尤其涉及一種移動機器人多電池組無縫切換電路。

背景技術

智能移動機器人電源管理系統為機動平臺和任務載荷中的電氣設備提供能源，電源管理系統的可靠性直接決定了智能移動機器人是否能夠正常穩定地工作，通常情況下由主電源對負載進行供電，若主電源發生故障不能給負載供電，為了提高系統運行的可靠性，常常需對主電源設置備份電源。同時，電源所能提供的電量直接決定了移動機器人的工作時間。但是考慮到機器人的便攜性和續航能力等因素，難以通過增加更多的電池組的方式來提高機器人的續航能力。

現有技術多為交流電和備用電池之間的切換研究，且已經有成熟的應用產品，但對于電池組間的無縫切換技術研究較少，目前通常通過軟件控制實現雙電池的切換，系統結構如圖1所示，電量監測電路不斷監測當前運行的電池組即電源的電量，并將監測的電壓值送入控制單元，當前運行的電池組的電量不足時，控制單元對電源切換電路發出切換信號，將當前運行的電池組切換到備用電池組，對應用系統進行供電；但是由于電源電壓等會有一定的波動，所以控制單元監測系統電量信息時一般需要進行多次測量并進行濾波求平均值，導致電源切換電路的實時性降低，具有一定的延時時間；另外如電源發生故障時，控制單元將會斷電，電源切換電路由于缺少電路切換控制信號而失去作用造成系統掉電。

目前也有通過硬件的實現電池間的切換方式，但其一般應用于主電池出現故障時的自動無縫切換即當主電池瞬間掉電時進行電池組間的切換，但不考慮主電池電量低時的情況，降低了系統的可靠性，且擴展性較差。

發明內容

本發明的目的是提出移動機器人多電池組無縫切換電路，采用硬件與軟件相接合的方式實現多電池組間的無縫切換。

該電路包括三個電池組P1、P2、P3，P1的負端2接地，正端1接繼電器U1的公共端3，通過繼電器U1的常閉輸出端5分別接二極管D1的正端、常閉行程開關S1的2端和電阻R1的一端，繼電器U1的4端懸空，繼電器U1的1和2端接繼電器驅動電路，二極管D1的負端分別接常閉行程開關S2的2端、二極管D3的正端和電阻R3的一端，常閉行程開關S1的1端與常閉行程開關S2的2端短接，常閉行程開關S2的1端接輸出VOUT；

P2負端2接地，正端1接繼電器U2的公共端3，通過繼電器U2的常閉輸出端5分別接P溝道MOS管的Q1的3端、電容C2的一端和P溝道MOS管控制器U3的7端VIN，電容C2的另一端接地，P溝道MOS管控制器U3的3端GND和6端SENSE接地，P溝道MOS管控制器U3的8端GATE接P溝道MOS管Q1的1端，P溝道MOS管Q1的2端分別接電容C1的正端和二極管D2的正端，電容C1的負端接地，二極管D2的負端與二極管D3的正端短接，二極管D3的負端接輸出端VOUT，P溝道MOS管控制器U3的1端STAT、4端NC和5端NC懸空，繼電器U2的4端懸空，繼電器U2的1和2端接繼電器驅動電路，電阻R1的另外一端分別接P溝道MOS管控制器U3的2端CTL、電阻R2的一端和穩壓管D4的負端，電阻R2的另外一端接地，穩壓管D4的正端接地；

P3的負端2接地，正端1分別接電容C4的一端、P溝道MOS管控制器U4的7端VIN、P溝道MOS管Q2的3端，電容C4的另外一端接地，P溝道MOS管控制器U4的3端GND和6端SENSE接地，P溝道MOS管控制器U4的1端STAT、4端NC和5端NC懸空，8端接P溝道MOS管Q2的1端，P溝道MOS管Q2的2端分別接電容C3的正端和二極管D5的正端，電容C3的負端接地，二極管D5的負端接輸出端VOUT，電阻R3的另外一端分別接電阻R4的一端、穩壓管D6的負端和P溝道MOS管控制器U4的2端CTL，電阻R4的另外一端接地，穩壓管D6的正端接地；

繼電器U1、U2的常閉輸出端5和P3的正端1分別接電量監測輸入端BATTERY1、BATTERY2、BATTERY3。

本發明的有益效果：

將該切換電路用于多電池組不間斷電源管理系統，使移動機器人可以根據任務需要，綜合考慮移動機器人系統的可靠性、便攜性和續航能力等因素，靈活的選擇電池組的容量及數量，實現主電池P1，備用電池P2，備用電池P3等的順序放電及電池組間的無縫切換，即各電池組獨立串行供電，因此只要電池組中有一塊電池處于正常狀態則系統處于正常工作狀態。

附圖說明

圖1為現有電池軟件切換框圖；

圖2為本發明的電路圖；

具體實施方式