机器人电池系统

应用主机简介： 手推式电动扫地机是一款综合扫帚、垃圾桶三种工具功能于一体的新型环保产品。手推式电动扫地机具备以下几个特点： 1、无需能源，使用时不用弯腰，用手推动就可启动全部功能，将垃圾轻松收到垃圾箱； 2、操作简便，可以360度旋转，清洁范围遍及室内各个角落；节能环保，无噪音和废气排放，适合需要静音的场所使用， 比如：医院、学校、商场等； 3、省时省力高效，节约时间的同时比人工清理更洁净； 4、经久耐用，抗腐蚀老化； 5、运输方便，机器轻巧易于搬运，直立存放节省空间； 、封闭式清扫，能够有效避免扬尘，确保家居卫生及家人健康。 电池简介： 一、产品的功能参数： 本扫地机电池集成了通信、电量计量、硬件保护电路、温度采集、电压采集、电流采集等各种功能。 1）锂电池组型号设计要求：LG ICR18650 MEI 2000mAh-6S/2Ah/22.2V/44.4Wh。 2）输入、输出特性：输入、输出采用同一端口，并采用输入/输出自动切换功能。 1、输入特性：采用25.2V的充电器给本电池充电。 2、输出特性：电池输出22.2V的电压给主机供电，以满足主机的正常使用。 3）电量计量：通过电量计量IC，可实时读取电池的当前的精确电量。 4）保护板基本特性 1、单节过充保护电压：4.28±0.05V 2、单节过充恢复电压：4.15±0.05V 3、单节过放保护电压：2.60±0.10V 4、单节过放恢复电压：3.00±0.10V 5、持续放电电流：5A 6、组合电池过流保护值（22ms）： 10A 7、组合电池充电过温保护值（可恢复）：65±5℃ 8、组合电池放电过温保护值（可恢复）：75±5℃ 9、成品电池还具备短路保护。 5）电池循环寿命设计要求：300~500次（国标充放电标准） 6）电池外型尺寸设计要求：参考实际电池外壳尺寸。 二、产品的设计方案： 1）电量计量通信功能模块：通过电量计IC计算电池的剩余电量，实现与主机的实时通信，将电池的各种信息反馈给主机。 2）硬件保护模块：主要是对可充电锂电池组进行设计的保护线路，由于锂电池本身的化学特性，需要提供过充、过放、短路、过流、过温等保护功能，以避免引起燃烧、爆炸等危险。此电池采用硬件的保护电路进行保护，安全更有保障。 3）保护IC（Protection IC）：设计方案的主要保护功能芯片，对电芯进行过充、过放、过流、短路等功能的在线实时监测，使电芯在安全稳定高效的范围内工作。 4）NTC：主要针对温度保护功能设计。当电池本身的温度因其它异常出现问题时，温度保护的NTC启动达到温度保护。充电的过温保护值设计为：65±5℃，放电的过温保护值设计为：75±5℃， 5）电芯的选用：此项目选用国际知名的LG动力电芯/18650 /2000mAh/3.7V。 6）场效应管（MOSFET）：MOSFET管，在保护电路中起开关作用。 7）连接器：采用金属片的方式与主机接触。 8）电池外壳：采用高档塑胶外壳，构成整体电池的模形。

引：（关键词：机器人电池） 机器人（工业机器人和服务机器人）供应量在大多数行业都呈现出上涨的态势，随着IT技术的高速发展，全球已经进入了全力打造智能型机器人的全新时代。而配套锂电池则需要满足机器人的机械结构、控制驱动系统、感知系统、交互系统等多种功能集成需求，解决机器人在复杂环境中的运动能力，提升机器人的整体感知和决策能力。

一、机器人智能电池设计要求：

根据客户的要求和规格，设计与主机配套的机器人智能电池组，将带通信协议的智能电量计、锂电池及安全保护性能集成到你的解决方案中去，可达到智能电池组与主机信息共享，实现合理、高效、安全的电池管理方案。在整个方案的设计过程中，以实现同主机的完美的整合为方向，以确保电池、电池组及整个系统的安全性为前提，以满足相应的设计法规及认证法规为首选考虑。同时为了确保锂电池的安全性和可靠性，电池组内部都要采取多层保护，防止锂电池过充电，过放电或短路而被破坏。

二、机器人智能电池设计方案：

UR18650FM锂离子电芯 /UR18650FM Li-ion cell（SANYO）。

电池组规格： 18650-4S4P-10400mAh-14.4V

保护板（PCM）： 主要是对可充电电池组（一般指锂电池）进行设计的保护线路，由于锂电池本身的化学特性，需要提供过充、过放、短路、过流等及过温等保护功能。以避免引起的燃烧、爆炸等危险。

保护IC（Protection IC）： 设计方案的主要保护功能芯片，对电芯进行过充、过放、过流、短流等功能的在线时时监测。使电芯在安全稳定高效的范围内工作。

场效应管（MOSFET）： MOSFET管，在保护电路中起开关作用，永远使负载两端的电压不会升高也不会降低，保证电压稳定。

电量管理控制芯片（BQ40Z50-R1）： 功能完整的电量检测计，具有一个测量电压与温度的模数转换器(ADC) 和一个测量电流与充电感测的模数转换器。电量检测计具有一个微处理器，负责执行电量检测计能够提供剩余电量状态(Remaining State of Capacity)等信息，BQ40Z50-R1产品还提供剩余可运行时间 (Run Time to Empty)。主机可随时向电量检测计查询这些信息，将电池信息通知用户。电量检测计的使用非常方便。让使用者随时掌握电池电能。

电池组封装（PVC）。

机器人智能电池设计方案原理图 ：