一种充电桩及充电系统的制作方法

本实用新型实施例涉及充电技术领域，尤其涉及一种充电桩及充电系统。

背景技术：

电子产品是电子技术的结晶，它早已成为人们生活中无法割舍的一部分，尤其是机器人的发展十分迅速，其功能也在日益增加，为人们的生活带来了无限便利，其中，机器人的发展尤其迅速。

目前关于机器人的发展，最需要解决的是关于机器人在工作时常常遇到电池电量不足的问题，这时机器人就需要借助人手去操作帮助机器人进行续航，这使得机器人在执行工作时受到了限制。为了减少人手对机器人进行续航的问题，机器人采用自主充电，当机器人的电量达到阈值时，会自动行走至充电桩处进行充电，然而，现在机器人，尤其是医疗机器人，适用于各种医疗场景，而对于不同的医疗场景，机器人所采用的电池的功率可能会不同，因此需要充电桩适应不同功率的电池，提高机器人在不同工作场景下的续航能力。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种充电桩及充电系统，以实现充电桩对不同功率电池的适应性充电，提高充电桩的自适应性。

为实现上述目的，第一方面，本实用新型实施例提供了一种充电桩，该充电桩包括：

主控模块、电平确定模块、电流调节模块、充电模块以及电源模块；

所述主控模块与所述电平确定模块电连接，所述电平确定模块与所述电流调节模块电连接；所述电流调节模块与所述充电模块电连接；所述电源模块均与所述主控模块、所述电平确定模块、所述电流调节模块以及所述充电模块电连接；

其中，所述主控模块发送控制信号给所述电平确定模块，所述电平确定模块根据所述控制信号输出一电平信号，并将所述电平信号发送给所述电流调节模块，所述电流调节模块输出电流信号，并将所述电流信号发送给所述充电模块。

可选的，该充电桩还包括无线通讯模块，所述无线通信模块与外部待充电部件的无线通信模块通信连接；

所述外部待充电部件通过所述外部待充电部件的无线通信模块向所述无线通信模块发送信号；

所述信号包括所述外部待充电部件的电池容量信息。

可选的，所述无线通信模块为红外接收模块；

可选的，该充电桩还包括开关控制模块，所述开关控制模块与所述主控模块连接；

所述开关控制模块包括继电器和触点开关；

所述继电器的控制端与所述主控模块连接，所述继电器的输出端与所述触点开关连接，所述触点开关与充电桩触点电连接。

可选的，该充电桩还包括电源状态指示模块；

所述电源状态指示模块与所述电源模块和所述主控模块连接；

所述电源状态指示模块接收所述电源模块发送的充电信号并显示。

可选的，该充电桩还包括充电状态指示模块；

所述充电状态指示模块与所述主控模块连接；

所述充电状态指示模块接收所述主控模块发送的显示信号并进行显示。

可选的，该充电桩还包括应急充电开关模块，

所述应急充电开关模块与所述主控模块连接；

所述应急充电开关模块发送触发信号给所述主控模块。

可选的，所述电平确定模块包括第一分压电阻、第二分压电阻及一个三极管；

所述第一分压电阻的一端与所述主控模块的第一端口连接，所述第一分压电阻的另一端与所述三极管的基极连接，所述第二分压电阻的一端与所述三极管的发射极连接，所述第二分压电阻的另一端与所述电源模块连接，所述三极管的集电极接地。

可选的，所述电流调节模块包括第三分压电阻、第四分压电阻、第五分压电阻、第六分压电阻、第一电容及mos管；

所述第三分压电阻的一端与所述电平确定模块的第一输出端子连接，所述第三分压电阻的另一端与所述电平确定模块的第二输出端子连接并且接地；

所述mos管与所述第三分压电阻串联，与所述第四分压电阻并联；

所述第五分压电阻的一端与所述第四分压电阻连接，所述第五分压电阻的另一端与所述第六分压电阻连接；

所述第六分压电阻的一端与所述第一电容连接，所述第一电容的另一端接地。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种充电系统，包括上述第一方面所述的充电桩。

本实用新型实施例提供的充电桩包括主控模块、电平确定模块、电流调节模块、充电模块以及电源模块，主控模块与电平确定模块电连接，电平确定模块与电流调节模块电连接，电流调节模块与充电模块电连接，电源模块均与主控模块、电平确定模块、电流调节模块以及充电模块电连接，其中，主控模块发送控制信号给电平确定模块，电平确定模块根据控制信号输出一电平信号，并将电平信号发送给电流调节模块，电流调节模块输出电流信号，并将电流信号发送给所述充电模块。当外部待充电部件将其电池容量信号传送至充电桩，充电桩中的主控模块分析并处理电池容量信号，若主控模块分析得出电池为小功率电池，则控制电平确定模块输出高电平，与电平确定模块电连接的电流调节模块基于高电平将充电模块的输出电流调节为低电流，若主控模块分析得出电池为大功率电池，则控制电平确定模块输出低电平，电流调节模块基于低电平将充电模块的输出电流调节为高电流，使得充电桩输出的电流为外部待充电部件所需的电流，进而实现充电桩对不同功率电池的适应性充电，提高充电桩的自适应性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型实施例提供的一种充电桩的内部结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电平确定模块中的电路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电流调节模块中的电路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种充电系统的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清除、完整地描述。

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示装置器件结构的示意图并非按照一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度以及高度的三维空间尺寸。

图1为本实用新型实施例提供的一种充电桩的内部结构示意图。如图1所示，该充电桩包括：

主控模块101、电平确定模块102、电流调节模块103、充电模块104以及电源模块105，主控模块101与电平确定模块102电连接，电平确定模块102与电流调节模块103电连接，电流调节模块103与充电模块104电连接，电源模块105均与主控模块101、电平确定模块102、电流调节模块103以及充电模块104电连接。其中，主控模块101发送控制信号给电平确定模块102，电平确定模块102根据控制信号输出一电平信号，并将电平信号发送给电流调节模块103，电流调节模块103输出电流信号，并将电流信号发送给充电模块104。

具体的，主控模块101可以为一个小型单片机，其具体工作原理与单片机工作原理相同，具备单片机的所有特性，型号可由厂家或设计人员设定。电源模块105为主控模块101、电平确定模块102、电流调节模块103以及充电模块104供电，确保充电桩内各个模块的正常工作。当外部待充电部件需要充电时，外部待充电部件与充电桩通信连接，将外部待充电部件充电所需的电池容量的大小发送给充电桩，充电桩中的主控模块101分析并处理电池容量信号，若主控模块101分析得出电池为小功率电池，则控制电平确定模块102输出高电平，与电平确定模块102电连接的电流调节模块103基于高电平将充电模块104的输出电流调节为低电流，若主控模块101分析得出电池为大功率电池，则控制电平确定模块102输出低电平，电流调节模块103基于低电平将充电模块104的输出电流调节为高电流，充电桩进行上电模式，为外部待充电部件充电。

还需要说明的是，充电桩中的电源模块105为主控模块101、电平确定模块102、电流调节模块103、充电模块104以及电源状态指示模块110供电，当充电桩的无线通信模块106接收到外部待充电部件发送的电池容量信息时，主控模块101电连接电源模块105时，才能正常工作，分析并处理电池容量信号。示例性的，电源模块105可以是ac-dc电源模块，支持交流或直流电压输入，且能够保证供电电路的稳定性。

本实用新型实施例提供的技术方案，通过模块式结构，包括主控模块、电平确定模块、电流调节模块、充电模块以及电源模块，主控模块与电平确定模块电连接，电平确定模块与电流调节模块电连接，电流调节模块与充电模块电连接，电源模块均与主控模块、电平确定模块、电流调节模块以及充电模块电连接，其中，主控模块发送控制信号给电平确定模块，电平确定模块根据控制信号输出一电平信号，并将电平信号发送给电流调节模块，电流调节模块输出电流信号，并将电流信号发送给所述充电模块。当外部待充电部件将其电池容量信号传送至充电桩，充电桩中的主控模块分析并处理电池容量信号，若主控模块分析得出电池为小功率电池，则控制电平确定模块输出高电平，与电平确定模块电连接的电流调节模块基于高电平将充电模块的输出电流调节为低电流，若主控模块分析得出电池为大功率电池，则控制电平确定模块输出低电平，电流调节模块基于低电平将充电模块的输出电流调节为高电流，使得充电桩输出的电流为外部待充电部件所需的电流，进而实现充电桩对不同功率电池的适应性充电，提高充电桩的自适应性。

可选的，继续参照图1，该充电桩还包括无线通信模块106，无线通信模块106与外部待充电部件的无线通信模块通信连接，外部待充电部件通过外部待充电部件的无线通信模块向无线通信模块106发送信号，其中，信号包括外部待充电部件的电池容量信息。

具体的，在本实施例中，充电桩通过无线通信连接的方式接收外部待充电部件的电池容量大小信息，可以实现减少人手对外部待充电部件的续航问题，可以实现外部待充电部件的自主充电。

可选的，无线通信模块为红外接收模块。

具体的，充电桩中的无线通信模块可以是通过红外电磁波的传播方式接收外部待充电部件中的电池容量大小信息，其中，外部待充电部件中的电池容量大小信息可以通过编码信号的方式传送给充电桩的无线通信模块，若要实现充电桩与外部待充电部件之间无线信号的传送，充电桩的无线通信模块为可以为一个红外接收模块，其对应的外部待充电部件的无线通信模块为红外发射模块，此时，当外部待充电部件需要充电时，将电池的容量大小通过编码信号的方式发射至充电桩的红外接收模块，红外接收模块与充电桩的主控模块连接，并将红外接收到包含电池容量大小信息的编码信号发送给主控模块，主控模块具备对编码信号解码的功能单元，例如主控模块中可以包含一个解码器，对红外接收模块发送的编码信号解码后控制电平调节模块输出高电平或低电平，其中，编码信号包含外接充电部件的电池容量是大容量或小容量信息，当外部待充电部件将其电池容量信号传送至充电桩，充电桩中的主控模块分析并处理电池容量信号，若主控模块分析得出电池为小功率电池，则控制电平确定模块输出高电平，与电平确定模块电连接的电流调节模块基于高电平将充电模块的输出电流调节为低电流，若主控模块分析得出电池为大功率电池，则控制电平确定模块输出低电平，电流调节模块基于低电平将充电模块的输出电流调节为高电流，使得充电桩输出的电流为外部待充电部件所需的电流，为充电桩上电，这时外部待充电部件开始充电。

需要说明的是，具备对编码信号解码的功能单元也可以存在于充电桩的无线通信模块中，对应的外部待充电部件可以包括一个编码单元，充电桩的红外接收模块接收到外部待充电部件发射的编码信号后传送到充电桩的解码单元，解码单元对该编码信号解码获得解码信息，将该解码信息发送给主控模块，主控模块接收到该解码信息后，如上述程序工作，此处不再赘述。

需要说明的是，无线通讯模块也可以是wifi模块等，在此并不做限定。

可选的，继续参照图1，该充电桩还包括开关控制模块107，开关控制模块107与所述主控模块101连接，开关控制模块107包括继电器108和触点开关109，继电器108的控制端与主控模块101连接，继电器108的输出端与触点开关109连接，触点开关109与充电桩触点电连接。

具体的，继电器是一种电子控制器件，具有控制系统和被控制系统，实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，在电路中可以起到自动调节、安全保护的作用，一般情况下，继电器由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成，只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁消影，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动触点开关(常开触点)吸合，当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，是触点开关(常闭触点)吸合，这样就达到了连通或者断开的目的。在本实施例中，继电器108的控制端与主控模块101连接。继电器108的输出端与触点开关109连接，起到充电开关控制的作用，控制充电桩触点的连通或断开，示例性的，与继电器108连接的触点开关109处于常开或者常闭的状态，当主控模块101控制电平确定模块102输出高电平，电流调节电路103与电平确定电路102连接将高电平调节成相应的低电流，当确定好充电电流后充电桩会控制继电器108，继电器108的线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁消影，继电器108上的衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动触点开关109吸合，使得充电桩上的充电触点上电，为外部待充电部件开始充电。

可选的，继续参照图1，该充电桩还包括电源状态指示模块110，电源状态指示模块110与电源模块105和主控模块101连接，电源状态指示模块110接收电源模块105发送的充电信号并显示。

具体的，电源状态指示模块110与电源模块105连接，由电源模块105为其供电，电源状态指示模块110与主控模块101连接，当充电桩开机时，电源模块105为主控模块101供电，主控模块101控制电源状态指示模块110工作，示例性的，电源状态指示模块110可以是一个led灯，当充电桩开机时，控制led灯亮灯，亮灯的颜色此处不做限定。

可选的，继续参照图1，该充电桩还包括充电状态指示模块111，充电状态指示模块111与主控模块101连接，充电状态指示模块111接收主控模块101发送的显示信号并进行显示。

具体的，充电状态指示模块111与主控模块101连接，当主控模块101控制电平确定模块102输出高电平，电流调节模块103与电平确定电路102连接将高电平调节成相应的低电流，当确定好充电电流后充电桩会控制继电器108，继电器108的线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁消影，继电器108上的衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动触点开关109吸合，使得充电桩上的充电触点上电，为外部待充电部件开始充电时，主控模块101控制充电状态指示模块工作，示例性的，充电状态指示模块111可以是一个led灯，当充电桩为外部待充电部件开始充电时，控制led灯亮灯，亮灯的颜色此处不做限定。

可选的，继续参照图1，该充电桩还包括应急充电开关模块112，应急充电开关模块112与主控模块101连接，应急充电开关模块112发送触发信号给主控模块101。

具体的，当外部待充电部件没电，其无线通信模块给不到充电桩的无线通信模块106信号时，需要由使用者人工操作为外部待充电部件充电。在本实施例中，应急充电开关模块112与主控模块101连接，应急充电开关模块112可以是充电桩上一个开关按钮，使用者可以按下该开关按钮，应急开关模块112将所需充电的信号发送给主控模块101，由主控模块101控制电平确定模块102输出高电平，电流调节模块103基于高电平将充电模块104的输出电流调节为低电流，确定好充电电流后依据上述工作原理为其充电。

图2为本实用新型实施例提供的电平确定模块中的电路示意图。如图2所示，电平确定模块包括第一分压电阻r1、第二分压电阻r2及一个三极管q1,第一分压电阻r1的一端与主控模块的第一端口c-sw1连接，第一分压电阻r1的另一端与三极管q1的基极b连接，第二电阻r2的一端与三极管q2的发射极e连接，第二分压电阻的另一端与电源模块连接，三极管q1的集电极c接地。

具体的，电平确定模块的第一分压电阻r1与主控模块通过第一端口c-sw1连接，当主控模块通过外部待充电部件传送的包含电池容量大小的编码信号，分析得出电池为小功率电池，则控制电平确定模块输出高电平,第一端口c-sw1连接主控模块接收到高电平，三极管q1处于导通状态，此时电平确定模块输出低电平，当主控模块通过外部待充电部件传送的包含电池容量大小的编码信号，分析得出电池为大功率电池，则控制电平确定模块输出低电平，第一端口c-sw1连接主控模块接收到低电平时，三极管q1处于断开状态，此时电平确定模块输出高电平。

图3为本实用新型实施例提供的电流调节模块中的电路示意图。如图3所示，电流调节模块包括第三分压电阻r3、第四分压电阻r4、第五分压电阻r5、第六分压电阻r6、第一电容c1及一个mos管q2。其中，第三分压电阻r3的一端与电平确定模块的第一输出端子1连接，第三分压电阻r3的另一端与电平确定模块的第二输出端子2连接并且接地，mos管q2与第三分压电阻r3串联，与第四分压电阻r4并联，第五分压电阻r5的一端与第四分压电阻r4连接，第五分压电阻r5的另一端与第六分压电阻r6连接，第六分压电阻r6的一端与第一电容c1连接，第一电容c1的另一端接地。具体的，电流调节模块中与电平确定模块通过可以通过一个连接器连接，连接器的型号为xh2.54-2p，第一电容c1用于保护电流调节电路的回路安全，在上述实施例的基础上，当电平确定模块输出高电平时，mos管q2导通，电阻r4短路，通常情况下，与电流调节模块连接的充电模块中存在与电流调节电路对应的电流采样误差放大器，其反向输入端电压由vref*(r4+r5)/(r4+r5+r6)变为vref*r5/(r5+r6)，表明反向输入端电压变小，此变化是基于电流从大电流模式切换到小电流模式的突变造成的，此时，充电模块中的电流采样误差放大器同向输入端反馈需求电压会变小，导致充电模块对应的输出电流就变小，因此，在电平确定模块输出高电平时，电流调节模块基于高电平将充电模块的输出电流调节为低电流。

当主控模块控制电平确定模块输出低电平时，在上述实施例的基础上，电流调节电路中的mos管导通截止，第四分压电阻r4非短路状态，与电流调节模块连接的充电模块中存在与电流调节电路对应的电流采样误差放大器，其反向输入端电压由vref*r11/(r11+r22)变为vref*(r11+r12)/(r11+r12+r22)，表明反向输入端电压变大，同理，此变化是基于电流从大电流模式切换到小电流模式的突变造成的，此时，充电模块中的电流采样误差放大器同向输入端反馈需求电压会变大，导致充电模块对应的输出电流就变大，因此，在电平确定模块输出低电平时，电流调节模块基于低电平将充电模块的输出电流调节为高电流。

需要说明的是，充电模块中的电流采样误差放大器是现有技术中常用于调节电流的部件，此处不再赘述。

图4为本实用新型实施例提供的一种充电系统的结构示意图。如图4所示，该充电系统410包括本实用新型任意实施例提供的充电桩420。由于本实施例提供的充电系统410包括本实用新型实施例提供的任意的充电桩420，其具有充电桩420相同或相应的有益效果，此处不再赘述。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。