一种机器人电机动能回收反充电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种机器人电机动能回收反充电系统，包括：整流模块，用于通过整流模块将机器人的直流有刷或无刷电机转动生成的电能整流为极性一定的直流电压；充电控制模块，包括控制单元、光耦隔离电路和开关电路；所述控制单元，用于根据电池电压为双路拨码开关提供PWM控制信号；所述光耦隔离电路、双路拨码开关和开关电路依次连接，所述控制单元与双路拨码开关连接；前端滤波保护模块，包括用于对充电控制模块输出的电压进行过滤的滤波电路和保护电路；升降压及限流模块，包括用于将前端滤波保护模块输出的电压转换为恒定的电压的升降压电路和限流电路。本发明专利技术提供一种动能回收反充电硬件电路，实现了不同的充电模式，有效降低了电池损坏率。降低了电池损坏率。降低了电池损坏率。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人电机动能回收反充电系统


[0001]本专利技术涉及电机动能回收技术，尤其涉及一种机器人电机动能回收反充电系统。

技术介绍

[0002]随着科技技术的不断发展，机器人已经广泛应用于人类生活和生产的各个领域，如智能轮椅、AGV等。然而，现阶段多数机器人普遍存在电池续航能力不足的痛点问题，影响了机器人的发展以及应用效果。如老年人使用智能轮椅外出时，时常出现轮椅电池电量不足而无法使用的尴尬局面。由于机器人充电时必须固定在特定地点，且充电时间相对较长，严重降低了机器人执行任务的工作效率，影响了人类的正常生产和生活。同时，机器人电池在充电的过程中，经常会出现欠充或者过充的情况，降低了电池的使用寿命，造成资源浪费，甚至在过充的情况下电池会出现解体爆炸，带来严重的安全事故和经济损失。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种机器人电机动能回收反充电系统，能够在动能回收反充电过程中起到对电池充电过程中的保护作用，同时在充电过程的不同阶段实现最适合的充电方式。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种机器人电机动能回收反充电系统，包括：
[0005]整流模块，用于通过整流模块将机器人的直流有刷或无刷电机转动生成的电能整流为极性一定的直流电压；
[0006]充电控制模块，包括控制单元、光耦隔离电路和开关电路；
[0007]所述控制单元，用于根据电池电压为双路拨码开关提供PWM控制信号；控制信号设定如下：
[0008]当电池电压低于电压设定值时，控制双路拨码开关第一路导通，第二路断开；
[0009]此时，充电控制模块为涓流充电模式，即在机器人电池电压低于电压U1时，采用脉冲宽度调制控制为较小电流对电池进行充电；
[0010]当电池电压上升至电压设定值U1与电池标准电压U2之间时，控制双路拨码开关第二路导通；
[0011]此时，充电控制模块为恒压限流充电模式，即在机器人电池电压上升至电压U1并不到电压U2时，采用脉冲宽度调制控制为较大电流对电池进行充电；
[0012]当电池电压上升至电池标准电压并持续设定时间后，控制双路拨码开关第一路断开，第二路断开；
[0013]当机器人电池电压上升至电压U2并持续10分钟后，停止充电。
[0014]所述光耦隔离电路、双路拨码开关和开关电路依次连接，所述控制单元与双路拨码开关连接；
[0015]所述光耦隔离电路的输入与整流模块的输出连接；所述光耦隔离电路包括光耦隔
离芯片U1(4N35)，当芯片U1引脚1和2之间电流大于60mA时，芯片U1引脚4和5接通，使充电控制模块的输入端与输出端实现了电气隔离；
[0016]所述开关电路包括双路拨码开关SW1、电阻、分别与双路拨码开关SW1的1、4脚串联的电阻R1、三极管Q1(MJD2955T4G)、二极管DV4和接地电阻R5，所述电阻R1的另一端与三极管基极连接，二极管DV4的另一端与前端滤波保护模块的输入端连接；
[0017]双路拨码开关SW1，当1、4脚和2、3脚均断开时，三极管开关电路断开，电路工作在停止充电模式；当1、4脚接通，2、3脚断开时，三极管Q2开关电路受光耦芯片U1输出控制，电路工作在涓流充电模式；当2、3脚接通，1、4脚无论接通还是断开，三极管开关电路导通，电路工作在恒压限流充电模式；
[0018]前端滤波保护模块，包括用于对充电控制模块输出的电压进行过滤的滤波电路和用于限制最高电压的保护电路；
[0019]升降压及限流模块，包括用于将前端滤波保护模块输出的电压转换为恒定的电压的升降压电路和用于限制对外输出电流的限流电路。
[0020]本专利技术产生的有益效果是：
[0021]1、本专利技术采用整流模块、充电控制模块、前端滤波保护模块及升降压及限流模块组合提供一种动能回收反充电系统硬件电路，可以让机器人在刹车、减速、下坡滑行或人为推动等过程中，收集直流电机转动产生的能量，并将其转化为电能，为机器人的锂电池充电，该硬件电路能够将不同宽压的电能进行回收，且不会对锂电池造成损坏。
[0022]2、本专利技术通过光耦隔离电路使直流电压输入端与信号控制端完全实现了电气隔离，利用充电控制模块，实现了不同的充电模式，有效降低了电池损坏率。
附图说明
[0023]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0024]图1是本专利技术实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术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用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]如图1所示，一种机器人电机动能回收反充电系统，包括：
[0027]整流模块，用于通过整流模块将机器人的直流有刷或无刷电机转动生成的电能整流为极性一定的直流电压；
[0028]本实施例中，使用接头J1(MR30)连接机器人的直流无刷电机，通过二极管DV1、DV2、DV3、DV5、DV6、DV7组合成的三相整流桥将直流无刷电机转动生成的三相交流电压转换为直流电压；
[0029]充电控制模块，包括控制单元、光耦隔离电路、双路拨码开关和开关电路；
[0030]所述控制单元，用于根据实时检测的电池电压为双路拨码开关提供PWM控制信号；控制信号设定如下：
[0031]当电池电压低于电压设定值U1时，PWM控制信号控制双路拨码开关第一路导通，第
二路断开；
[0032]当电池电压上升至电压设定值U1与电池标准电压U2之间时，PWM控制信号控制双路拨码开关第二路导通；
[0033]当电池电压上升至电池标准电压并持续设定时间后，PWM控制信号控制双路拨码开关第一路导通，第二路断开；
[0034]所述光耦隔离电路、双路拨码开关和开关电路依次连接，所述控制单元与双路拨码开关连接；
[0035]所述光耦隔离电路的输入与整流模块的输出连接；所述光耦隔离电路包括光耦隔离芯片U1，当芯片U1引脚1和2之间电流大于60mA时，芯片U1引脚4和5接通，使充电控制模块的输入端与输出端实现了电气隔离；
[0036]所述开关电路包括双路拨码开关SW1、电阻、分别与双路拨码开关SW1的1、4脚串联的电阻R1、三极管Q1、二极管DV4和接地电阻R5，所述电阻R1的另一端与三极管Q1基极连接，二极管DV4的另一端与前端滤波保护模块的输入端连接；
[0037]双路拨码开关SW1，当1、4脚和2、3脚均断开时，三极管开关电路断开，电路工作在停止充电模式；当1、4脚接通，2、3脚断开时，三极管Q1开关电路受光耦芯片U1输出控制，电路工作在涓流充电模式；当2、3脚接通，1、4脚无论接通还是断开，三极管开关电路导通，电路工作在恒压限流充电模式；
[0038]前端滤波保护模块，包括用于对充电控制模块输出的电压进行过滤的滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人电机动能回收反充电系统，其特征在于，包括：整流模块，用于通过整流模块将机器人的直流有刷或无刷电机转动生成的电能整流为极性一定的直流电压；充电控制模块，包括控制单元、光耦隔离电路和开关电路；所述控制单元，用于根据电池电压为双路拨码开关提供PWM控制信号；所述光耦隔离电路、双路拨码开关和开关电路依次连接，所述控制单元与双路拨码开关连接；所述光耦隔离电路用于充电控制模块的输入端与输出端的电气隔离；所述光耦隔离电路的输入与整流模块的输出连接；所述开关电路包括双路拨码开关SW1、电阻、分别与双路拨码开关SW1的1、4脚串联的电阻R1、三极管Q1、二极管DV4和接地电阻R5，所述电阻R1的另一端与三极管基极连接，二极管DV4的另一端与前端滤波保护模块的输入端连接；前端滤波保护模块，包括用于对充电控制模块输出的电压进行过滤的滤波电路和用于限制最高电压的保护电路；升降压及限流模块，包括用于将前端滤波保护模块输出的电压转换为恒定的电压的升降压电路和用于限制对外输出电流的限流电路。2.根据权利要求1所述的机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文锋，周敬龙，蒋绍勇，王超群，
申请(专利权)人：武汉理工大学三亚科教创新园，
类型：发明
国别省市：