[发明专利]一种煤矿巡检机器人电池组井下安全充电方法

权利要求书

1.一种煤矿巡检机器人电池组井下安全充电方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：将固定式充电站和移动式巡检机器人搭载的本安充电电路连接；

所述固定式充电站由多个本安电源及单片机控制器组成，输出4路本安电源供移动巡检机器人使用，多路本安电源输出汇集在充电端，供移动巡检机器人受电端进行对接；巡检机器人需要充电时，自主向固定式充电站附近移动，巡检机器人自身受电端与充电站充电端进行对接，充电站单片机控制器检测到对接成功后接通开关S1～S4输出4路本安电源，巡检机器人充电电路进行工作对自身电池组进行充电；充电站通过无线接收到巡检机器人充电完成信号后，关断S1～S4切断4路本安电源输出，充电过程完成；

移动式巡检机器人搭载的本安充电电路由隔离电路和充电电路构成，隔离电路对每路输入的本安电源进行隔离，隔离后进行串联，通过电源变换电源对电池组进行充电；

移动巡检机器人电池组充电电路实现4路本安电源隔离变换及电池充电功能；本安电源通过隔离变换实现本安电路与非本安电路的电气隔离；4路隔离后的电源输出进行串联提高输出电压从而得到大功率电源，通过单片机进行BUCK电源变换，同时采集电池组充电电压、充电电流、温度信息，实现电池组充电过程控制及管理；

移动巡检机器人搭载的充电电路包括上电缓冲电路、原边推挽变换电路、整流电路、电压反馈环路、电流反馈环路和顺序启动控制电路；电路采用浇封方式。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿巡检机器人电池组井下安全充电方法，其特征在于：所述原边推挽变换电路、电压反馈环路和整流电路构成隔离开关电源变换电路；

U1为推挽开关电源控制芯片，输出两路PWM信号控制Q2、Q3完成推挽式开关电源变换；OP3A、D8构成电压反馈电路，使开关电源输出稳定电压；D6、D7、L1、C6构成整流电路，将隔离变换后的脉动电压整流为直流电压；U1芯片FB引脚为误差放大反相输入端，当此引脚电位为高时，U1芯片停止工作从而关闭开关电源电压输出，此引脚用作开关电源是否工作的使能控制端。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿巡检机器人电池组井下安全充电方法，其特征在于：所述电流反馈环路包括电流检测及电流比较电路，电流反馈环路检测组合电源正极的输出电流，同时输出4个反馈信号送入4路开关电源变换电路中，以便4路隔离开关电源的输出电流总是保持一致；当组合电源输出电流小于最大输出电流Imax时，无反馈信号输出，每个开关电源工作在电压模式，确保输出电压稳定在某个范围内；Imax＝0.7/R23；当组合电源输出电流达到输出电流Imax后，输出反馈信号送入4路开关电源变换控制芯片COMP控制脚，控制芯片使组合电源输出电流稳定在Imax。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿巡检机器人电池组井下安全充电方法，其特征在于：所述顺序启动控制电路为输出电压检测电路；

当第1路开关电源输出电压即PWR1+/PWR1-间的电压值大于一定值时光耦OP3导通，输出解锁信号，解锁信号输入到下一级的开关电源工作使能控制端进行解锁，则此路开关电源正常启动；依次类推，实现4路隔离推挽开关电源的自上而下的顺序启动，以在PWR1+与PWR4-之间逐渐建立输出电压。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿巡检机器人电池组井下安全充电方法，其特征在于：所述移动巡检机器人搭载的充电电路由BUCK电源变换电路、电流检测、电压检测和单片机组成；

Q6、Q7及外围驱动电路构成BUCK电源变换电路，U4为同步驱动芯片，使Q7工作在同步开关状态，减小BUCK电源的开关损耗；R15为检流电阻，U3为电流放大芯片，输出信号供单片机监视充电电流；R17、R18为分压电阻，供单片机监视实时充电电压；单片机通过采集电压、电流信号，输出PWM信号实时控制Q6进行BUCK电源变换，完成电池组充电控制。