[发明专利]一种用于机器人的自动充电装置

权利要求书

1.一种用于机器人的自动充电装置，其特征在于，包括蓄电池、内阻检测回路、充电控制回路和微控制器；

所述内阻检测回路采用四线交流内阻检测法，所述内阻检测回路包括电容耦合输出模块、信号放大模块一、交流耦合模块、信号放大模块二和放电负载模块；所述微控制器的DA输出端将直流偏置的1kHz正弦信号依次输出至电容耦合输出模块、信号放大模块一输入到蓄电池，所述信号放大模块一根据输出电流的大小调整输出电压的幅值，使蓄电池上流过1kHz/50mA正弦交流电流；所述蓄电池将内阻上产生的电压依次输出至交流耦合模块、信号放大模块二后输入微控制器的AD采样端，经过微控制器的数字滤波、信号提取后作为蓄电池充电模式变换的判断依据；所述放电负载模块用于对蓄电池充电过程中去极化处理和蓄电池深充深放维护；

所述充电控制回路包括PWM控制单元、隔离放大模块和电压电流采样模块；所述蓄电池通过电压电流采样模块分别将电压电流信号输入至PWM控制单元和微控制器，所述微控制器根据蓄电池的阻值经过运算后，所述微控制器的DA输出端将充电控制电路的电压基准信号和电流基准信号依次输出至PWM控制单元和隔离放大模块后输入至蓄电池，所述PWM控制单元根据误差大小逐脉冲调整输出电压或电流的值，直至蓄电池完成充电；所述微控制器将使能信号依次输出至PWM控制单元和隔离放大模块后输入至蓄电池，所述微控制器输出的使能信号控制电力电子电能转换电路的启动与停止；

充电装置在线监测蓄电池内阻，当蓄电池内阻达到设定阈值时，可以判定蓄电池内部极化严重，此时开启放电模块，进行脉冲放电，以消除充电过程的极化效应，放电完毕后，根据蓄电池内阻对蓄电池SOC进行估测，根据马斯三定律，计算获得当前实时充电电流；当蓄电池内阻没有达到设定阈值时，无需进行脉冲放电，根据当前蓄电池内阻值进行蓄电池SOC估测，进而确定当前实时充电电流。

2.根据权利要求1所述的一种用于机器人的自动充电装置，其特征在于，所述微控制器选用M4核GD32F303VET6。

3.根据权利要求1所述的一种用于机器人的自动充电装置，其特征在于，蓄电池内阻的在线监测采用基于动态数据窗口的分裂基FFT正弦信号提取算法，算法如下：设定数据采样间隔设为25us，则一个变化周期可有40个采样值，采样数据窗口长度为64，一个数据窗口的采样点数N＝2⁶，偶序号输出项为：

N为采样点数，x(n)为当前采样值，W^r为旋转因子，W^r＝cos(2πr/N)-jsin(2πr/N)

奇序号输出项为：

N为采样点数，x(n)为当前采样值，；

根据偶序号输出项和奇序号输出项，由两级分裂基作频率抽取计算后，获得所需1kHz基频数据，对所述基频数据取模获得在恒定激励为50mA情况下的蓄电池内阻电压响应信号，根据欧姆定律，可得到蓄电池的内阻的数值。