[发明专利]一种水下机器人的锂电池组过放电保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池组保护电路，特别涉及一种适用于水下机器人的锂电池组过放电保护电路。

背景技术

由于锂电池具有能量密度高、无记忆效应、循环寿命长、自放电率低等优点，自主式水下机器人常采用锂电池组作为主要电源。然而由于锂电池的化学特性，在使用过程中，如果对其过充电或过放电，会严重影响电池的使用性能与使用寿命，有时还会导致电池的安全问题，所以做好锂电池的过充、过放保护尤为重要。

水下机器人锂电池组在陆上充电时，一般采用具有过充、过流保护且能够自动平衡各单体锂电池电压的锂电池专用平衡充电器，因此，水下机器人的锂电池组的过充保护可以由锂电池充电器来完成。水下机器人在工作过程中，虽然有相应的检测设备对锂电池组的电压和电流进行实时检测，并将检测结果传送给主控制台，但是并不具备过放电断电保护功能，因此，水下机器人的锂电池组过放电保护电路是不可缺少的。

水下机器人在陆上调试或存放时，由于持续调试时间过长或者调试结束后没有关掉水下机器人主电源等各种原因导致锂电池组电压低于设定的阈值时，过放电保护电路应断开供电回路以防止对电池发生过放电损害。此时，由于水下机器人在陆地上，所以水下机器人的这种断电保护不会对机器人的自身安全造成影响。但是当水下机器人在水下执行作业任务时，一旦因某种原因导致供电锂电池组输出电压低于保护阈值时，这种断电保护将使水下机器人失去控制，造成任务失败，甚至水下机器人失事，对水下机器人的自身安全造成极大的威胁。此时，应屏蔽这种保护，而由主控制台根据锂电池组的电压、电流状态信息制定相应的保护策略。因此，能够感知自身所处环境(陆上或者水下)，并根据感知结果自主选择工作模式的锂电池过放电保护电路，对于延长水下机器人的锂电池组使用寿命以及保证水下机器人的自身安全具有重要意义。

目前，锂电池保护电路技术相对成熟，如专利申请号为201220651300.2，名称为《锂电池保护电路》的中国专利，能够在锂电池放电电压过低或放电电流过大时断开电池与负载的连接，在充电电压过高或者充电电流过大时断开电池与充电器的连接，可靠保护锂电池，但是不具备水下环境感知功能，并不适用于自主式水下机器人。

发明内容

本发明的目的是提供一种既能对锂电池组过放电进行保护，又不影响水下机器人自身安全性能的水下机器人的锂电池组过放电保护电路。

本发明的目的是这样实现的：

本发明包括基准电压电路1、输入电压滤波电路2、比较电路3、水下感知电路4、逻辑控制电路5、电池组正电位输入端子VIN、电池组地电位输入端子GND、第一继电器接线端子JO1、第二继电器接线端子JO2、导电探头接线端子PB1、导线探头接线端子PB2与外部电路器件，电池组电压输入端子VIN连接电池组BT的正极，电池组地电位输入端子GND连接电池组BT的负极，用于采集电池组电压以及给保护电路供电；第一继电器接线端子JO1、第二继电器接线端子JO2连接电池组供电回路上的继电器开关J1，用以控制继电器开关的开合；导电探头接线端子PB1、导电探头接线端子PB2通过水下感知电路4连接外置导电探头，用以感知水下环境。

基准电压电路1由稳压芯片U1、第一比较器U2、以及第一电阻R1、第二电阻R2组成，稳压芯片U1的输入与电池组输入的正电位相连，稳压芯片U1的输入地与电池组输入的地电位相连，稳压芯片U1输出连接到第一比较器U2的正向输入端，第二电阻R2的两端分别连接稳压芯片U1的输出和地，第一电阻R1连接比较器的负向输入端和输出端，构成跟随电路。

输入电压滤波电路2由第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第四二极管D4、电容C1组成，第五电阻R5、第六电阻R6串联，构成分压电路，将电池组输入电压进行分压；电容C1和第七电阻R7并联后与第四二极管D4串联，构成滤波电路，滤除瞬态干扰电压值，最后输出到比较电路3。

比较电路3由第三电阻R3、第四电阻R4以及第二比较器U3组成，基准电压电路1的输出、输入电压滤波电路2的输出分别经第三电阻R3、第四电阻R4后连接到第二比较器U3的负向、正向输入端，第二比较器U3通过第一二极管D1输出比较结果到逻辑控制电路5，当电池组电量充足时，正向高于负向，第二比较器U3输出高电位，反之，第二比较器U3输出地电位。