[發(fā)明專利]一種水下機(jī)器人的鋰電池組過(guò)放電保護(hù)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410174623.0
• 申請(qǐng)日: 2014-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN103944232A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張銘鈞;殷寶吉;王玉甲;劉星;郭冠群
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H02H7/18
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池組保護(hù)電路，特別涉及一種適用于水下機(jī)器人的鋰電池組過(guò)放電保護(hù)電路。

背景技術(shù)

由于鋰電池具有能量密度高、無(wú)記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低等優(yōu)點(diǎn)，自主式水下機(jī)器人常采用鋰電池組作為主要電源。然而由于鋰電池的化學(xué)特性，在使用過(guò)程中，如果對(duì)其過(guò)充電或過(guò)放電，會(huì)嚴(yán)重影響電池的使用性能與使用壽命，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致電池的安全問(wèn)題，所以做好鋰電池的過(guò)充、過(guò)放保護(hù)尤為重要。

水下機(jī)器人鋰電池組在陸上充電時(shí)，一般采用具有過(guò)充、過(guò)流保護(hù)且能夠自動(dòng)平衡各單體鋰電池電壓的鋰電池專用平衡充電器，因此，水下機(jī)器人的鋰電池組的過(guò)充保護(hù)可以由鋰電池充電器來(lái)完成。水下機(jī)器人在工作過(guò)程中，雖然有相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備對(duì)鋰電池組的電壓和電流進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果傳送給主控制臺(tái)，但是并不具備過(guò)放電斷電保護(hù)功能，因此，水下機(jī)器人的鋰電池組過(guò)放電保護(hù)電路是不可缺少的。

水下機(jī)器人在陸上調(diào)試或存放時(shí)，由于持續(xù)調(diào)試時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者調(diào)試結(jié)束后沒(méi)有關(guān)掉水下機(jī)器人主電源等各種原因?qū)е落囯姵亟M電壓低于設(shè)定的閾值時(shí)，過(guò)放電保護(hù)電路應(yīng)斷開供電回路以防止對(duì)電池發(fā)生過(guò)放電損害。此時(shí)，由于水下機(jī)器人在陸地上，所以水下機(jī)器人的這種斷電保護(hù)不會(huì)對(duì)機(jī)器人的自身安全造成影響。但是當(dāng)水下機(jī)器人在水下執(zhí)行作業(yè)任務(wù)時(shí)，一旦因某種原因?qū)е鹿╇婁囯姵亟M輸出電壓低于保護(hù)閾值時(shí)，這種斷電保護(hù)將使水下機(jī)器人失去控制，造成任務(wù)失敗，甚至水下機(jī)器人失事，對(duì)水下機(jī)器人的自身安全造成極大的威脅。此時(shí)，應(yīng)屏蔽這種保護(hù)，而由主控制臺(tái)根據(jù)鋰電池組的電壓、電流狀態(tài)信息制定相應(yīng)的保護(hù)策略。因此，能夠感知自身所處環(huán)境(陸上或者水下)，并根據(jù)感知結(jié)果自主選擇工作模式的鋰電池過(guò)放電保護(hù)電路，對(duì)于延長(zhǎng)水下機(jī)器人的鋰電池組使用壽命以及保證水下機(jī)器人的自身安全具有重要意義。

目前，鋰電池保護(hù)電路技術(shù)相對(duì)成熟，如專利申請(qǐng)?zhí)枮?01220651300.2，名稱為《鋰電池保護(hù)電路》的中國(guó)專利，能夠在鋰電池放電電壓過(guò)低或放電電流過(guò)大時(shí)斷開電池與負(fù)載的連接，在充電電壓過(guò)高或者充電電流過(guò)大時(shí)斷開電池與充電器的連接，可靠保護(hù)鋰電池，但是不具備水下環(huán)境感知功能，并不適用于自主式水下機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種既能對(duì)鋰電池組過(guò)放電進(jìn)行保護(hù)，又不影響水下機(jī)器人自身安全性能的水下機(jī)器人的鋰電池組過(guò)放電保護(hù)電路。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明包括基準(zhǔn)電壓電路1、輸入電壓濾波電路2、比較電路3、水下感知電路4、邏輯控制電路5、電池組正電位輸入端子VIN、電池組地電位輸入端子GND、第一繼電器接線端子JO1、第二繼電器接線端子JO2、導(dǎo)電探頭接線端子PB1、導(dǎo)線探頭接線端子PB2與外部電路器件，電池組電壓輸入端子VIN連接電池組BT的正極，電池組地電位輸入端子GND連接電池組BT的負(fù)極，用于采集電池組電壓以及給保護(hù)電路供電；第一繼電器接線端子JO1、第二繼電器接線端子JO2連接電池組供電回路上的繼電器開關(guān)J1，用以控制繼電器開關(guān)的開合；導(dǎo)電探頭接線端子PB1、導(dǎo)電探頭接線端子PB2通過(guò)水下感知電路4連接外置導(dǎo)電探頭，用以感知水下環(huán)境。

基準(zhǔn)電壓電路1由穩(wěn)壓芯片U1、第一比較器U2、以及第一電阻R1、第二電阻R2組成，穩(wěn)壓芯片U1的輸入與電池組輸入的正電位相連，穩(wěn)壓芯片U1的輸入地與電池組輸入的地電位相連，穩(wěn)壓芯片U1輸出連接到第一比較器U2的正向輸入端，第二電阻R2的兩端分別連接穩(wěn)壓芯片U1的輸出和地，第一電阻R1連接比較器的負(fù)向輸入端和輸出端，構(gòu)成跟隨電路。

輸入電壓濾波電路2由第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第四二極管D4、電容C1組成，第五電阻R5、第六電阻R6串聯(lián)，構(gòu)成分壓電路，將電池組輸入電壓進(jìn)行分壓；電容C1和第七電阻R7并聯(lián)后與第四二極管D4串聯(lián)，構(gòu)成濾波電路，濾除瞬態(tài)干擾電壓值，最后輸出到比較電路3。

比較電路3由第三電阻R3、第四電阻R4以及第二比較器U3組成，基準(zhǔn)電壓電路1的輸出、輸入電壓濾波電路2的輸出分別經(jīng)第三電阻R3、第四電阻R4后連接到第二比較器U3的負(fù)向、正向輸入端，第二比較器U3通過(guò)第一二極管D1輸出比較結(jié)果到邏輯控制電路5，當(dāng)電池組電量充足時(shí)，正向高于負(fù)向，第二比較器U3輸出高電位，反之，第二比較器U3輸出地電位。