CN103197248A - 用于机器人的蓄电池电量检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机器人的蓄电池检测装置及方法，该装置包括：主控制模块、电压传感器模块、电流传感器模块、温度传感器、显示模块，电压传感器与蓄电池并联，其采集蓄电池的电压信息并传输给主控制模块进行处理并在显示模块上进行显示；电流传感器模块与蓄电池串联，采集蓄电池的电流信息并传输给主控制模块进行处理显示，温度传感器采集蓄电池附近的温度信息并传输给主控制模块进行处理；主控制模块与蓄电池并联。本发明装置结构简单，设计小巧，应用广泛，可以广泛的应用到给机器人供电的蓄电池上，防止蓄电池电量过低或突然断电给机器人带来危害。同时，本发明所提供的检测方法，更加快速，精确，更加有针对性。

Description

用于机器人的蓄电池电量检测装置及方法

技术领域

本发明属于检测技术领域，主要涉及一种用于机器人的蓄电池电量检测装置及方法。

背景技术

蓄电池是1859年由普兰特(Plante)发明的，至今已有一百多年的历史。铅酸蓄电池自发明后，在化学电源中一直占有绝对优势。这是因为其价格低廉、原材料易于获得，使用上有充分的可靠性，适用于大电流放电及广泛的环境温度范围等优点。作为稳定的便携式电源，蓄电池也被广泛的应用到机器人上。

蓄电池温度(电解液温度)升高，则阴阳极板上的活性物质即会劣化，并腐蚀阳极格子，而缩短电池寿命，相对的，电池温度太低时，会使电池蓄电容量减少，容易过度放电，进而使电池寿命缩短。此种关系也会因电池型式，极板材质而有变化。故应遵守下列之使用条件：

通常蓄电池之电解液温度应维持在15～55℃为理想使用状态，不得已的情况下，也不可超过放电时-15～55℃，充电时0～60℃的范围。实际使用时，由于充电时温度会上升，因此，放电终了时之电解液温度以维持在40℃以下为最理想。

内部阻抗会因放电量增加而加大，尤其放电终点时，阻抗最大，主因为放电的进行使得极板内产生电流的不良导体-硫酸铅及电解液比重的下降，都导致内部阻抗增强，故放电后，务必马上充电，若任其持续放电状态，则硫酸铅形成安定的白色结晶后，即使充电，极板的活性物资亦无法恢复原状，而将缩短电瓶的使用年限。

因此，对于蓄电池的温度及电量检测尤为重要，防止蓄电池因为温度状态不理想与过放电而影响蓄电池的使用寿命，也为了机器人供电***有一个良好稳定的工作状态。由此可见，对蓄电池的电量检测十分重要，并且需要一种装置来保护蓄电池。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于机器人的蓄电池检测装置及方法，其用来检测蓄电池剩余的电量，避免蓄电池电量过低或突然断电给机器人带来危害。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于机器人的蓄电池检测装置，其包括：主控制模块、电压传感器模块、电流传感器模块、温度传感器、显示模块，所述的电压传感器与蓄电池并联，其采集蓄电池的电压信息并传输给所述的主控制模块进行处理并在所述的显示模块上进行显示；所述的电流传感器模块与蓄电池串联，采集所述的蓄电池的电流信息并传输给所述的主控制模块进行处理显示，所述的温度传感器采集所述的蓄电池附近的温度信息并传输给所述主控制模块进行处理；所述的主控制模块与蓄电池并联。

优选地，上述的主控制模块内包括有电压检测模块及电流检测模块，分别用于对所接收的电压信息和电流信息进行检测。

上述的用于机器人的蓄电池检测装置，其还进一步包括有通讯模块，所述的主控制模块通过所述的通讯模块，将处理结果发送至机器人的控制器。

优选地，在蓄电池与主控制模块间还设有开关。

上述的用于机器人的蓄电池检测装置，其还进一步包括有按键，所述的按键与主控制模块相连，用于对蓄电池进行强制下电。

一种蓄电池电量检测方法，其采用上述的检测装置，其包括以下步骤：

a.蓄电池开始工作，给所述的主控制模块上电并初始化；

b.通过所述的温度传感器采集蓄电池工作环境的温度，并发送给所述的主控制模块进行处理；

c.通过所述的电流传感器采集蓄电池的电流信息，并传输给所述的主控制模块进行处理；

e.通过所述的电压传感器模块采集蓄电池的电压信息，并传输给所述的主控制模块进行处理；

f.通过温度、电流与电压，确定该点对应的蓄电池的电量，通过所述的显示模块进行显示，并通过通讯模块发送给机器人的控制器。

优选地，在步骤b中，若温度超过指定范围，则所述的主控制模块发出报警，通过所述的显示模块进行显示；同时，通过所述的通讯模块发送给机器人控制器。

优选地，在步骤c中，若电流超过指定范围，所述的主控制模块发出报警，并通过所述的显示模块进行显示，同时通过所述的通讯模块发送给机器人控制器。

上述的蓄电池电量检测方法，其还包括以下步骤：

g.若电量低于20％，所述的显示模块发出警报，提示电量过低；

若电量低于10％，所述的主控制模块通过通讯模块向机器人控制器发送掉电保护信号，提示***将要下电，10秒钟后切断电源，防止突然掉电。

采用上述技术方案后，使用时，主控制模块将电压传感器模块、电流传感器模块与温度传感器采集到的数据进行处理，并把结果显示在显示模块上，同时把结果通过通讯模块，发送给机器人控制器。本发明设计了一种用于机器人的蓄电池电量检测装置，该装置结构简单，设计小巧，应用广泛，可以广泛的应用到给机器人供电的蓄电池上，防止蓄电池电量过低或突然断电给机器人带来危害，同时也为了延长蓄电池的使用寿命。同时，本发明所提供的检测方法，利用温度，电流，电压的方法确定蓄电池的电量，更加快速，精确，更加有针对性；蓄电池电量检测装置不但起到电量检测作用，同时也是蓄电池的开关，并且对蓄电池具有保护作用，提高了机器人控制***的安全性，对于特定的批量化应用的蓄电池电量检测有更加实际的意义。

附图说明

图1是本发明电量检测装置的结构框图。

图2是电压检测模块的电路图。

图3是电流检测模块的电路图。

图4是本发明电量检测方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

参考图1所示，本发明公开了一种用于机器人的蓄电池检测装置，其包括：主控制模块1、电压传感器模块2、电流传感器模块3、温度传感器4、显示模块5、通讯模块6、开关8及按键9，其中：

主控制模块1与蓄电池A并联，主控制模块1由蓄电池A供电；开关8作为蓄电池A的控制开关串联在主回路中，控制整个机器人***的上下电，包括电量检测装置；

主控制模块1将电压传感器模块2、电流传感器模块3与温度传感器4采集到的数据进行处理，并把结果显示在显示模块5上，同时把结果通过通讯模块6，发送给机器人控制器7。

主控制模块1中包括电压检测电路、电流检测电路，电压检测电路接收电压传感器模块2所采集的电压信息后，对该电压进行检测；电流检测电路接收电流传感器模块3所采集的蓄电池A的电流信息，并进行检测。电压检测电路、电流检测电路参考图2、所示，为本领域常用电路设计。

电压传感器模块2与蓄电池A并联，并把采集的数据发送给主控制模块1；

电流传感器模块3与蓄电池A串联，连接在开关8的后面，采集到的数据发送给主控制模块1；

温度传感器4安装在蓄电池A的表面，采集到的数据发送给主控制模块1；

若长按按键9，持续4秒钟，可以通过开关8对蓄电池A强制下电。

蓄电池电量检测装置不但起到电量检测作用，同时也是蓄电池的开关，并且对蓄电池具有保护作用，负载通过该装置串联至电路中，该装置负责这个电路的通断。

本发明，通过设计一种用于机器人的蓄电池电量检测装置，该装置结构简单，设计小巧，应用广泛，可以广泛的应用到给机器人供电的蓄电池上，防止蓄电池电量过低或突然断电给机器人带来危害，同时也为了延长蓄电池的使用寿命。

该蓄电池检测装置的主要原理是：

蓄电池的电量一般与工作环境的温度，放电电流有关系，电量的大小可以根据蓄电池开路电压判断。一般情况下，工作环境的温度，与放电电流不变的情况下，蓄电池电量越低，开路电压越低；工作环境温度不变，放电电流越大，开路电压随蓄电池电量下降的趋势越大，放电电流越小，趋势越小；放电电流不变的情况下，工作环境的温度越低，开路电压随蓄电池电量下降的趋势越大，反之，趋势越小。根据以上结论，可以根据工作环境的温度，放电电流与开路电压建立三维坐标系来确定当前蓄电池的电量。

该三维坐标系需要通过生产厂商提供的说明书来确立基本框架，然后结合实际应用，根据工作环境温度与负载的不同设置合适的坐标。通过坐标系中点的位置，来判断当前蓄电池的剩余电量。

参考图4所示，本发明还公开了一种蓄电池电量检测方法，其包括以下步骤：

a.蓄电池A开始工作，给主控制模块1上电并初始化；

b.通过温度传感器5采集蓄电池工作环境的温度，并发送给主控制模块1进行处理：

在此步骤中，若温度超过指定范围，则发出报警，通过显示模块5进行显示，并通过所述的通讯模块6发送给机器人控制器7；

在此步骤中，还可以进一步判断该温度在三维坐标系中的温度坐标轴的区间位置；

c.通过电流传感器3采集蓄电池A的电流信息，并传输给主控制模块1进行处理；

在此步骤中，若电流超过指定范围则发出报警，并通过显示模块5进行显示，并同时通过通讯模块6发送给机器人控制器7；另外，还可进一步判断该电流在三维坐标系中电流坐标轴的区间位置。

e.通过电压传感器模块2采集蓄电池A的电压信息，并传输给主控制模块1进行处理；

在此步骤中，还可以判断该电压在三维坐标***中电压坐标的区间位置。

f.通过温度、电流与电压，确定该点对应的蓄电池A的电量，通过显示模块5进行显示，并通过通讯模块发送给机器人的控制器7；

g.若电量低于20％，显示模块5发出警报，提示电量过低；

若电量低于10％，主控制模块1通过通讯模块6向机器人控制器7发送掉电保护信号，提示***将要下电，10秒钟后切断电源，防止突然掉电。

本发明提供一种用于机器人的蓄电池电量检测方法，采用温度，电流，电压的方法确定蓄电池的电量，更加快速，精确，更加有针对性；蓄电池电量检测装置不但起到电量检测作用，同时也是蓄电池的开关，并且对蓄电池具有保护作用，提高了机器人控制***的安全性，对于特定的批量化应用的蓄电池电量检测有更加实际的意义。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于机器人的蓄电池检测装置，其特征在于：其包括：主控制模块、电压传感器模块、电流传感器模块、温度传感器、显示模块，所述的电压传感器与蓄电池并联，其采集蓄电池的电压信息并传输给所述的主控制模块进行处理并在所述的显示模块上进行显示；所述的电流传感器模块与蓄电池串联，采集所述的蓄电池的电流信息并传输给所述的主控制模块进行处理显示，所述的温度传感器采集所述的蓄电池附近的温度信息并传输给所述主控制模块进行处理；所述的主控制模块与蓄电池并联。

2.根据权利要求1所述的用于机器人的蓄电池检测装置，其特征在于：所述的主控制模块内包括有电压检测模块及电流检测模块，分别用于对所接收的电压信息和电流信息进行检测。

3.根据权利要求1所述的用于机器人的蓄电池检测装置，其特征在于：其还进一步包括有通讯模块，所述的主控制模块通过所述的通讯模块，将处理结果发送至机器人的控制器。

4.根据权利要求1、2或3所述的用于机器人的蓄电池检测装置，其特征在于：在蓄电池与主控制模块间还设有开关。

5.根据权利要求4所述的用于机器人的蓄电池检测装置，其特征在于：其还进一步包括有按键，所述的按键与主控制模块相连，用于对蓄电池进行强制下电。

6.一种蓄电池电量检测方法，其特征在于：其采用权利要求1～5任一所述的检测装置，其包括以下步骤：

a.蓄电池开始工作，给所述的主控制模块上电并初始化；

b.通过所述的温度传感器采集蓄电池工作环境的温度，并发送给所述的主控制模块进行处理；

c.通过所述的电流传感器采集蓄电池的电流信息，并传输给所述的主控制模块进行处理；

e.通过所述的电压传感器模块采集蓄电池的电压信息，并传输给所述的主控制模块进行处理；

f.通过温度、电流与电压，确定该点对应的蓄电池的电量，通过所述的显示模块进行显示，并通过通讯模块发送给机器人的控制器。

7.根据权利要求6所述的蓄电池电量检测方法，其特征在于：在步骤b中，若温度超过指定范围，则所述的主控制模块发出报警，通过所述的显示模块进行显示；同时，通过所述的通讯模块发送给机器人控制器。

8.根据权利要求6或7所述的蓄电池电量检测方法，其特征在于：在步骤c中，若电流超过指定范围，所述的主控制模块发出报警，并通过所述的显示模块进行显示，同时通过所述的通讯模块发送给机器人控制器。

9.根据权利要求6所述的蓄电池电量检测方法，其特征在于：其还包括以下步骤：

g.若电量低于20％，所述的显示模块发出警报，提示电量过低；

若电量低于10％，所述的主控制模块通过通讯模块向机器人控制器发送掉电保护信号，提示***将要下电，10秒钟后切断电源，防止突然掉电。

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