用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置，它包括磷酸铁锂电池组，所述磷酸铁锂电池组与锂电池硬件保护电路连接，所述锂电池硬件保护电路的输入端与充电接口连接，所述锂电池硬件保护电路的输出端与电源输入接口连接，所述电源输入接口通过总开关分别与动力回路和控制回路连接，所述锂电池硬件保护电路的输出端与电量测量显示电路供电电源连接，所述电量测量显示电路供电电源给电量测量显示电路供电；所述电量测量显示电路包括采用安时积分法和开路电压法相结合的方式进行电池剩余电量百分比SOC估计的STM32芯片。本实用新型专利技术能够对服务机器人电源进行管理，保证铁锂电池组稳定工作，并实时获取电池组信息，具备电源扩展功能。

【技术实现步骤摘要】
用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置
[0001 ] 本技术涉及一种用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置。
技术介绍
随着我国老龄化速度的加快，服务机器人在我国将具有广阔的应用前景，并且服务机器人技术也得到了迅猛的发展。一般服务机器人是基于移动平台来展开工作，不同于工业机器人，服务机器人是依靠电池进行独立移动工作的机器人。同时由于服务机器人的工作地点是家庭、医院等人活动密集的地点，因此对机器人的可靠性提出了更加严格的要求。 受限于机器人的体积、重量、工作模式等，服务机器人工作时几乎都采用可充电电池组提供能源，而且电池组体积也受到限制。机器人必须完成一定的工作量之后，才可以返回充电站进行充电。由于工作环境是与人有密切接触的环境，对于电池的充放电可靠性提出了很高的要求。在这种情况下，服务机器人需要有一套成熟可靠的电源管理系统，用于保证机器人电源能够可靠稳定的工作。
技术实现思路
本技术的目的就是为了解决上述问题，本技术提供一种用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置，它可以有效的保护电池组，提高电池组的可靠性，并且可以准确测量电池的剩余电量，方便机器人根据用电情况进行任务规划，最终保证机器人可靠、安全和高效率的工作。 为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案: 用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置，包括: 磷酸铁锂电池组，所述磷酸铁锂电池组与锂电池硬件保护电路连接，所述锂电池硬件保护电路的输入端与充电接口连接，所述锂电池硬件保护电路的输出端与电源输入接口连接，所述电源输入接口通过总开关分别与动力回路和控制回路连接， 所述锂电池硬件保护电路的输出端与电量测量显示电路供电电源连接，所述电量测量显示电路供电电源给电量测量显示电路供电； 所述电量测量显示电路包括采用安时积分法和开路电压法相结合的方式进行电池剩余电量百分比SOC估计的处理器，所述处理器的输入端分别与电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路连接，所述处理器的输出端分别与蜂鸣器报警提示电路、隔离型CAN收发电路和显示屏连接，所述处理器通过继电器控制电路控制动力回路内的继电器； 所述总开关的输出端分别与电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路连接； 所述电源输入接口、总开关和动力主回路继电器共同构成大电流主回路。 所述动力回路包括动力主回路继电器，所述动力主回路继电器的输入端与总开关连接，所述动力主回路继电器的输出端与若干大电流外围设备连接。 所述控制回路包括若干用于扩展的低电压设备电源。 所述大电流主回路包括电池输入端+VB，所述电池输入端+VB通过四条并联电路连接电池输出端-VB，第一条并联电路上设有MBR3035CT防反接二极管D4，第二条并联电路上设有SMCJ30瞬态抑制二极管D5，第三条并联电路上设有4007 二极管D3，第四条并联电路上设有串联的发光二极管、电阻R4和电机电源VCL，所述第一条并联电路的一端与第二条并联电路的一端通过串联的总开关SI和电流检测电路连接，所述第二条并联电路的端部连接电压检测电路，所述第二条并联电路的端部和第三条并联电路的端部之间的电路上设有动力主回路继电器的两个触点KKl和KK2，所述电池输入端+VB与第一条并联电路连接的电路上还设有30A保险片Fl。 所述电流检测电路包括霍尔传感器ACS712，所述霍尔传感器ACS712两个IP+端与总开关的节点连接，所述霍尔传感器ACS712的两个IP-端与第二条并联电路的SMCJ30瞬态抑制二极管D5的负极连接；所述霍尔传感器ACS712的VCC端接+5V的VCC ;所述霍尔传感器ACS712的VCC端还通过0.1 μ F电容Cl接GND ;所述霍尔传感器ACS712的V1UT端和GND端之间串联5k电阻Rl和1k电阻R2，所述1k电阻R2还与串联有二极管Dl和InF电容C3的电路并联，所述二极管Dl和InF电容C3之间的连接点为电流检测电路的输出端，所述霍尔传感器ACS712的FITER端通过InF电容C2接地。 所述电压检测电路包括串联的20K电阻R9和120K电阻R10，所述电阻R9的不与电阻RlO连接的一端接地，所述电阻RlO的不与电阻R9连接的一端与所述大电流主回路的第二条并联电路的SMCJ30瞬态抑制二极管D5的负极连接；所述电阻R9与串联的电容C4和电阻R8的电路并联，所述电容C4和电阻R8之间的连接点为电压检测电路的输出端。 所述温度检测电路包括温度传感器18B20，所述温度传感器18B20的一端通过串联的5V的VCC和电阻R7与温度传感器18B20的另外一端连接，所述温度传感器的另外一端为温度检测电路的输出端。 所述隔离型CAN收发电路包括数字隔离器ADUM1201，所述数字隔离器ADUM1201的VDDl端连接3V的VCC，所述数字隔离器ADUM1201的VOA端与处理器的STM32芯片的输入脚CANRX连接，所述数字隔离器ADUM1201的VIB端与处理器的STM32芯片的输出脚CANTX连接；所述数字隔离器ADUM1201的VDD2端接5V的VCC，所述数字隔离器ADUM1201的VDD2端还通过电容C69接GND，所述数字隔离器ADUM1201的VIA端接收发器PCA82C250的RXD端，所述数字隔离器ADUM1201的VOB端接收发器PCA82C250的TXD端，所述数字隔离器ADUMl201 的 GND2 端接 GND ； 所述收发器PCA82C250的GND端接GND，所述收发器PCA82C250的VCC端接5V的VCC,所述收发器PCA82C250的VCC端还通过电容C74接GND，所述收发器PCA82C250的Rs端通过电阻R42接地，所述收发器PCA82C250的CANH端连接连接器Header4的一端，所述收发器PCA82C250的CANL端连接连接器Header4的另外一端，所述收发器PCA82C250的CANH端和CANL端通过电阻R44来连接，所述收发器PCA82C250的CANH端和CANL端还通过串联的22pF电容C70和22pF电容C71连接，所述22pF电容C70和22pF电容C71的中间连接点接地。 所述电量测量显示电路供电电源包括电路测量显示板5V电源和电路测量显示板3.3V电源； 所述电路测量显示板5V电源包括芯片LM2596D2T-5，所述芯片LM2596D2T-5的VIN端连接VB，所述芯片LM2596D2T-5的ON/OFF端和GND端均通过680 μ F电容ClO连接VB，所述芯片LM2596D2T-5的OUT端和芯片LM2596D2T-5的GND端连接二极管D7，所述二极管D7与串联电感L和电容Cll的电路并联，所述电容Cll与电容C12并联，所述芯片LM2596D2T-5的OUT端与芯片ΒΝΧ002-01的B端通过电感L、芯片G075V16和5V的VCC连接,所述芯片LM2596D2T-5的GND端与芯片ΒΝΧ002-01的PSG端连接，所述芯片ΒΝΧ002-01的CG端接地，所述芯片ΒΝΧ002-01的CB端接5V的VCC，所述芯片ΒΝΧ002-01的CB端通过串联的电阻R15和发光二极管D本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置，其特征是，包括：磷酸铁锂电池组，所述磷酸铁锂电池组与锂电池硬件保护电路连接，所述锂电池硬件保护电路的输入端与充电接口连接，所述锂电池硬件保护电路的输出端与电源输入接口连接，所述电源输入接口通过总开关分别与动力回路和控制回路连接，所述锂电池硬件保护电路的输出端与电量测量显示电路供电电源连接，所述电量测量显示电路供电电源给电量测量显示电路供电；所述电量测量显示电路包括采用安时积分法和开路电压法相结合的方式进行电池剩余电量百分比SOC估计的处理器，所述处理器的输入端分别与电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路连接，所述处理器的输出端分别与隔离型CAN收发电路和显示屏连接，所述处理器还通过继电器控制电路控制动力回路内的继电器；所述总开关的输出端分别与电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路连接；所述电源输入接口、总开关和动力主回路继电器共同构成大电流主回路；所述动力回路包括动力主回路继电器，所述动力主回路继电器的输入端与总开关连接，所述动力主回路继电器的输出端与若干大电流外围设备连接；所述控制回路包括用于扩展的低电压设备电源。

【技术特征摘要】
1.用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置，其特征是，包括: 磷酸铁锂电池组，所述磷酸铁锂电池组与锂电池硬件保护电路连接，所述锂电池硬件保护电路的输入端与充电接口连接，所述锂电池硬件保护电路的输出端与电源输入接口连接，所述电源输入接口通过总开关分别与动力回路和控制回路连接， 所述锂电池硬件保护电路的输出端与电量测量显示电路供电电源连接，所述电量测量显示电路供电电源给电量测量显示电路供电； 所述电量测量显示电路包括采用安时积分法和开路电压法相结合的方式进行电池剩余电量百分比SOC估计的处理器，所述处理器的输入端分别与电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路连接，所述处理器的输出端分别与隔离型CAN收发电路和显示屏连接，所述处理器还通过继电器控制电路控制动力回路内的继电器； 所述总开关的输出端分别与电压检测电路、电流检测电路和温度检测电路连接； 所述电源输入接口、总开关和动力主回路继电器共同构成大电流主回路； 所述动力回路包括动力主回路继电器，所述动力主回路继电器的输入端与总开关连接，所述动力主回路继电器的输出端与若干大电流外围设备连接； 所述控制回路包括用于扩展的低电压设备电源。2.如权利要求1所述的用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置，其特征是， 所述大电流主回路包括电池输入端+VB，所述电池输入端+VB通过四条并联电路连接电池输出端-VB，第一条并联电路上设有MBR3035CT防反接二极管D4，第二条并联电路上设有SMCJ30瞬态抑制二极管D5，第三条并联电路上设有4007 二极管D3，第四条并联电路上设有串联的发光二极管、电阻R4和电机电源VCL，所述第一条并联电路的一端与第二条并联电路的一端通过串联的总开关SI和电流检测电路连接，所述第二条并联电路的端部连接电压检测电路，所述第二条并联电路的端部和第三条并联电路的端部之间的电路上设有动力主回路继电器的两个触点KKl和KK2，所述电池输入端+VB与第一条并联电路连接的电路上还设有30A保险片Fl。3.如权利要求1所述的用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置，其特征是， 所述电流检测电路包括霍尔传感器ACS712，所述霍尔传感器ACS712两个IP+端与总开关的节点连接，所述霍尔传感器ACS712的两个IP-端与第二条并联电路的SMCJ30瞬态抑制二极管D5的负极连接；所述霍尔传感器ACS712的VCC端接+5V的VCC ;所述霍尔传感器ACS712的VCC端还通过0.1 μ F电容Cl接GND ;所述霍尔传感器ACS712的V1UT端和GND端之间串联5k电阻Rl和1k电阻R2，所述1k电阻R2还与串联有二极管Dl和InF电容C3的电路并联，所述二极管Dl和InF电容C3之间的连接点为电流检测电路的输出端，所述霍尔传感器ACS712的FITER端通过InF电容C2接地。4.如权利要求1所述的用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置，其特征是， 所述电压检测电路包括串联的20K电阻R9和120K电阻R10，所述电阻R9的不与电阻RlO连接的一端接地，所述电阻RlO的不与电阻R9连接的一端与所述大电流主回路的第二条并联电路的SMCJ30瞬态抑制二极管D5的负极连接；所述电阻R9与串联的电容C4和电阻R8的电路并联，所述电容C4和电阻R8之间的连接点为电压检测电路的输出端。5.如权利要求1所述的用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置，其特征是， 所述温度检测电路包括温度传感器18B20，所述温度传感器18B20的一端通过串联的5V的VCC和电阻R7与温度传感器18B20的另外一端连接，所述温度传感器的另外一端为温度检测电路的输出端。6.如权利要求1所述的用于服务机器人的磷酸铁锂电池电源管理装置，其特征是， 所述隔离型CAN收发电路包括数字隔离器ADUM1201，所述数字隔离器ADUM1201的VDDl端连接3V的VCC，所述数字隔离器ADUM1201的VOA端与处理器的STM32芯片的输入脚CANRX连接，所述数字隔离器ADUM1201的VIB端与处理器的STM32芯片的输出脚CANTX连接；所述数字隔离器ADUM1201的VDD2端接5V的VCC，所述数字隔离器ADUM1201的VDD2端还通过电容C69接GND，所述数字隔离器ADUM1201的VIA端接收发器PCA82C250的RXD端，所述数字隔离器ADUM1201的VOB端接收发器PCA82C250的TXD端，所述数字隔离器ADUMl201 的 GND2 端接 GND ； 所述收发器PCA82C250的GND端接GND，所述收发器PCA82C250的VCC端接5V的VCC，所述收发器PCA82C250的VCC端还通过电容C74接GND，所述收发器PCA82C250的Rs端通过电阻R42接地，所述收发器PCA82C250的CANH端连接连接器Header4的一端，所述收发器...

【专利技术属性】
技术研发人员：周风余，袁宪锋，王小龙，周晨磊，吴国鹏，徐法格，袁通，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37