充电系统及充电方法与流程

1.本发明涉及一种充电系统及充电方法，属于充电技术领域。


背景技术：

2.随着计算机和人工智能技术的发展，类似于智能机器人的自移动设备越来越多的被应用到人们的生活中。如：扫地机器人可自动在室内巡航，完成清扫、吸尘等工作；智能割草机能够自动在草坪上移动，完成割草等花园维护工作；这样的工作方式无需投入人力进行管理，将用户从室内清洁、花园维护等枯燥且费时费力的家务劳动中解放了出来，极大的方便了人们的日常生活。
3.上述自移动设备还能够在电池电量较低时自动返回充电站进行充电，待充电完成后再继续自移动执行工作。但是，现有的自移动设备所配备的充电站，大多在判断自移动设备对接至充电站后即开始启动充电，而当自移动设备内的电池供电电路存在故障时无法识别，充电站仍启动充电，不仅会导致充电能源的浪费，而且严重时充电电流可能会进一步损坏充电站或自移动设备内的电路元件，给用户带来经济损失。
4.有鉴于此，确有必要对现有的自移动设备与充电站之间的充电方式提出改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种充电系统，该充电系统在充电站启动充电之前，会优先对自移动设备内的电池供电电路进行故障检测，不仅减少了充电能源的浪费，而且充电安全系数高。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种充电系统，用于自移动设备与充电站之间的对接充电，所述充电系统包括：对接装置，包括设于充电站的第一对接部和设于自移动设备的第二对接部，所述第一对接部配置为与所述第二对接部电性连接；判断单元，至少设于充电站内，用于判断充电站与自移动设备是否对接成功；控制单元，与所述判断单元相连；检测单元，设于自移动设备内，用于检测自移动设备的电池组件的充电电路的状态；当所述判断单元判断自移动设备与充电站对接成功且所述检测单元检测到自移动设备的电池组件的充电电路正常时，所述控制单元控制所述充电站的充电电路导通，为所述自移动设备充电。
7.作为本发明的进一步改进，所述充电系统还包括连接在充电站的充电电路与控制单元之间的开关元件，所述控制单元能够控制所述开关元件的打开/关闭，以切断/导通所述充电站的充电电路。
8.作为本发明的进一步改进，所述充电系统还包括与所述对接装置和所述控制单元相连的收发单元，所述收发单元用于发送信号给所述对接装置和接收从所述对接装置返回的反馈信号并传送至所述判断单元。
9.作为本发明的进一步改进，所述收发单元包括设于充电站内的第一收发单元和设
于自移动设备内的第二收发单元，每个收发单元均包括发送单元和接收单元，所述发送单元用于发送信号给对应的对接部进行信号调制，所述接收单元用于接收对应的对接部返回的经过调制的反馈信号。
10.作为本发明的进一步改进，所述第一收发单元包括设于充电站内的第一发送单元和第一接收单元，所述第二收发单元包括设于自移动设备内的第二发送单元和第二接收单元，所述第一发送单元和第一接收单元均与所述第一对接部相连，所述第二发送单元和第二接收单元均与所述第二对接部相连。
11.作为本发明的进一步改进，所述第一对接部为设于充电站内的第一通讯端子，所述第二对接部为设于自移动设备内的第二通讯端子，所述信号为方波信号，所述反馈信号为电压信号波，所述判断单元配置为将接收到的电压信号波与预先设定的电压信号波进行比较来判断充电站与自移动设备是否对接成功。
12.作为本发明的进一步改进，所述判断单元配置为通过检测所述第一对接部的电压大小来判断自移动设备与充电站是否对接成功。
13.本发明的目的还在于提供一种充电方法，该充电方法在充电站与自移动设备对接成功后，先对自移动设备内的电池供电电路进行故障检测，然后再启动充电，不仅减少了充电能源的浪费，而且充电安全系数高。
14.为实现上述目的，本发明提供了一种充电方法，用于自移动设备与充电站之间的对接充电，所述充电方法主要包括以下步骤：
15.s1、启动充电站和自移动设备，并将充电站与自移动设备电性对接；
16.s2、判断充电站与自移动设备是否对接成功；
17.s3、当充电站与自移动设备对接成功后，自移动设备自动检测其电池组件的充电电路是否正常；
18.s4、当检测到电池组件的充电电路正常时，充电站的充电电路导通，为自移动设备充电。
19.作为本发明的进一步改进，所述步骤s1具体为：启动充电站和自移动设备，将充电站的第一对接部与自移动设备的第二对接部进行对接。
20.作为本发明的进一步改进，所述步骤s2具体包括：
21.s21、充电站中的第一收发单元发送第一信号至第一对接部，同时自移动设备中的第二收发单元发送第二信号至第二对接部，进行信号调制；
22.s22、第一收发单元接收第一对接部返回的经过调制的第一反馈信号，第二收发单元接收第二对接部返回的经过调制的第二反馈信号；
23.s23、充电站中的判断单元将第一反馈信号与预先设定的基准信号进行比较，自移动设备中的判断单元将第二反馈信号与预先设定的基准信号进行比较，以判断充电站与自移动设备是否对接成功。
24.作为本发明的进一步改进，所述第一信号和第二信号均为波形信号，所述第一反馈信号和第二反馈信号均为电压信号波，所述基准信号也为电压信号波，步骤s23中若第一反馈信号和第二反馈信号的波形形状均与基准信号的波形形状相同，则判定充电站与自移动设备对接成功。
25.作为本发明的进一步改进，所述第一信号和第二信号均为方形波。
26.作为本发明的进一步改进，所述第一收发单元包括第一发送单元和第一接收单元，所述第一发送单元发送第一信号至第一对接部，所述第一接收单元接收经过调制的第一反馈信号；所述第二收发单元包括第二发送单元和第二接收单元，所述第二发送单元发送第二信号至第二对接部，所述第二接收单元接收经过调制的第二反馈信号。
27.作为本发明的进一步改进，所述第一对接部为第一通讯端子，所述第二对接部为第二通讯端子。
28.作为本发明的进一步改进，所述步骤s4具体为：
29.s41、当自移动设备检测到电池组件的充电电路正常时，所述第二收发单元通过第二对接部发送第三信号至第一对接部；
30.s42、所述第一收发单元接收第一对接部返回的第三反馈信号，充电站中的判断单元根据第三反馈信号判断自移动设备是否满足充电要求，若满足，则充电站控制其充电电路导通，为自移动设备充电。
31.作为本发明的进一步改进，所述步骤s2具体为：充电站中的判断单元通过检测所述第一对接部的电压大小来判断自移动设备与充电站是否对接成功。
32.本发明的有益效果是：本发明的充电系统及充电方法在确认充电站与自移动设备对接成功后，还需确认自移动设备内的电池组件的充电电路正常后才启动充电，充电控制方式安全可靠，可以避免自移动设备故障时启动充电站进行充电而导致的自移动设备故障或损坏，给用户带来经济损失。
附图说明
33.图1是本发明充电系统的结构框图。
34.图2是图1中充电系统的优选实施例的结构框图。
35.图3是本发明充电方法的流程图。
36.图4是图3的优选实施例的流程图。
具体实施方式
37.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
38.如图1与图2所示，本发明揭示了一种充电系统，用于自移动设备20与充电站10之间的对接充电。所述充电系统主要包括五大部分，分别为对接装置a、收发单元、判断单元、控制单元及检测单元27，其中，对接装置a用于将充电站10和自移动设备20进行电性对接；收发单元用于在充电站10和自移动设备20之间进行信号交互；判断单元用于对充电站10和自移动设备20的对接状态进行判断；控制单元用于对充电站10和自移动设备20分别进行控制，以保证充电站10能够正常的为自移动设备20供电，而在发生异常时能够快速的响应，切断充电站10与自移动设备20的连接；检测单元27用于对自移动设备20内部的电池组件28的充电电路进行检测。
39.具体来讲，所述对接装置a包括设于充电站10的第一对接部11和设于自移动设备20的第二对接部21，所述第一对接部11配置为与所述第二对接部21电性连接，较佳地，所述第一对接部11为第一通讯端子s1，所述第二对接部21为第二通讯端子s2，从而可通过第一
通讯端子s1与第二通讯端子s2的电性连接，在充电站10与自移动设备20之间进行通信。所述对接装置a还包括设于充电站10的第一电源正极12和第一电源负极13、及设于自移动设备20的第二电源正极22和第二电源负极23，当充电站10与自移动设备20对接时，第一电源正极12与第二电源正极22对接、第一电源负极13与第二电源负极23对接，以此来实现充电站10将电力传输至自移动设备20，为自移动设备20充电。本发明中，充电站10与自移动设备20的对接可以手动进行，也可以自动进行，此处不作限制。
40.所述收发单元分别与所述对接装置a和所述控制单元相连，用于发送信号给所述对接装置a和接收从所述对接装置a返回的反馈信号并传送至所述判断单元。具体地，本发明中所述收发单元包括设于充电站10内的第一收发单元14和设于自移动设备20内的第二收发单元24，每个收发单元均包括发送单元和接收单元，所述发送单元用于发送信号给对应的通讯端子进行信号调制，所述接收单元用于接收对应的通讯端子返回的经过调制的反馈信号。优选的，第一收发单元14包括设于充电站10内的第一发送单元141和第一接收单元142，第二收发单元24包括设于自移动设备20内的第二发送单元241和第二接收单元242，所述第一发送单元141和第一接收单元142均与所述第一通讯端子s1相连，所述第二发送单元241和第二接收单元242均与所述第二通讯端子s2相连。
41.本发明中，充电站10和自移动设备20内均设有判断单元15、25，用于判断充电站10与自移动设备20是否对接成功，以增加判断准确性；当然，若只在充电站10内设置判断单元15，也能实现判断过程，所以本发明不对判断单元的数量进行限制。
42.本实施例中，各发送单元发送给对应通讯端子的信号为方波信号，各通讯端子返回给对应接收单元的反馈信号为电压信号波，从而判断单元15、25可以通过将接收到的电压信号波与预先设定的基准信号进行比较来判断充电站10与自移动设备20是否对接成功。因反馈信号为电压信号波，预先设定的基准信号也为电压信号波，从而判断单元15、25可以根据反馈信号的波形形状与基准信号的波形形状的差异来判断充电站10与自移动设备20是否对接成功，若波形形状相同或相差不大，则说明已经对接成功，若波形形状相差较大，则说明对接失败。
43.当然，本发明的判断单元15、25也可以通过采集第一通讯端子s1/第二通讯端子s2的电压值来判断自移动设备20与充电站10是否对接成功。比如：先在判断单元15中预先存储一基准电压值，然后通过充电站10内的采集单元(未图示)采集第一通讯端子s1处的电压值，最后判断单元15将采集到的电压值与基准电压值进行比较，若采集到的电压值与基准电压值相同或者两者之间的差值在允许范围内，则可判定充电站10与自移动设备20对接成功；若采集到的电压值与基准电压值相差较大且超出了允许范围，则可判定充电站10与自移动设备20对接失败。同样的，自移动设备20内的判断单元25也对自移动设备20和充电站10的对接状态进行同步判断，具体的判断过程与充电站10内判断单元15的判断过程相同，此处不再赘述。
44.同理，本发明的判断单元15、25还可以通过采集流经第一通讯端子s1/第二通讯端子s2的电流值来判断自移动设备20与充电站10是否对接成功。比如：先在判断单元15中预先存储一基准电流值，然后通过充电站10内的采集单元采集第一通讯端子s1处的电流值，最后判断单元15将采集到的电流值与基准电流值进行比较，若采集到的电流值与基准电流值相同或者两者之间的差值在允许范围内，则可判定充电站10与自移动设备20对接成功；
若采集到的电流值与基准电流值相差较大且超出了允许范围，则可判定充电站10与自移动设备20对接失败。同样的，自移动设备20内的判断单元25也对自移动设备20和充电站10的对接状态进行同步判断，具体的判断过程与充电站10内判断单元15的判断过程相同，此处不再赘述。
45.所述控制单元分别与所述判断单元、收发单元、采集单元及检测单元27相连，用于控制判断单元、收发单元、采集单元及检测单元27的运行和关闭。本发明中，控制单元包括位于充电站10内的第一控制单元16和位于自移动设备20内的第二控制单元26，第一控制单元16分别与第一发送单元141、第一接收单元142、采集单元及充电站10内的判断单元15相连，以控制充电站10内的各个元器件的工作；第二控制单元26分别与第二发送单元241、第二接收单元242、检测单元27及自移动设备20内的判断单元25相连，以控制自移动设备20内的各个元器件的工作。
46.所述检测单元27设于自移动设备20内，用于检测自移动设备20的电池组件28的充电电路的状态，只有当判断单元15、25判断出自移动设备20与充电站10对接成功且检测单元27检测到自移动设备20的电池组件28的充电电路正常时，所述第一控制单元16才会控制充电站10内的充电电路导通，为自移动设备20充电。也就是说，当自移动设备20与充电站10对接失败或者自移动设备20内的电池组件28的充电电路发生异常时，第一控制单元16都不会控制充电站10内的充电电路导通，即使自移动设备20已经与充电站10保持插接状态。
47.自移动设备20与充电站10对接失败的原因有很多种，包括：电源正极与电源负极错接、充电站10内部线路出现异常导致对接装置a无法通电、自移动设备20内部线路出现异常导致对接装置a无法通电。自移动设备20内的电池组件28的充电电路发生异常的原因也有很多种，包括：电流过大或过小、电压过大或过小、温度异常；所以本发明的充电系统会先对自移动设备20与充电站10的对接状态及自移动设备20内的电池组件28的充电电路进行检测，以避免在异常情况下启动充电站10给自移动设备20充电，导致自移动设备20故障或损坏，给用户带来经济损失。
48.本发明的充电系统还包括连接在充电站10的充电电路与第一控制单元16之间的开关元件17，该开关元件17受第一控制单元16的控制保持打开或关闭状态，从而切断或导通充电站10的充电电路。
49.如图3所示，为本发明的充电系统的充电方法，主要包括以下步骤：
50.s1、启动充电站10和自移动设备20，并将充电站10与自移动设备20电性对接；
51.s2、判断充电站10与自移动设备20是否对接成功；
52.s3、当充电站10与自移动设备20对接成功后，自移动设备20自动检测其电池组件28的充电电路是否正常；
53.s4、当检测到电池组件28的充电电路正常时，充电站10的充电电路导通，为自移动设备20充电。
54.其中，步骤s1具体为：启动充电站10和自移动设备20，将充电站10的第一通讯端子s1与自移动设备20的第二通讯端子s2进行对接，并保持第一电源正极12与第二电源正极22对接、第一电源负极13与第二电源负极23对接。
55.当判断单元15、25通过信号波的波形形状来判断充电站10与自移动设备20是否对接成功时，步骤s2具体包括：
56.s21、充电站10中的第一收发单元14发送第一信号至第一通讯端子s1，同时自移动设备20中的第二收发单元24发送第二信号至第二通讯端子s2，进行信号调制；
57.s22、第一收发单元14接收第一通讯端子s1返回的经过调制的第一反馈信号，第二收发单元24接收第二通讯端子s2返回的经过调制的第二反馈信号；
58.s23、充电站10中的判断单元15将第一反馈信号与预先设定的基准信号进行比较，自移动设备20中的判断单元25将第二反馈信号与预先设定的基准信号进行比较，以判断充电站10与自移动设备20是否对接成功。
59.其中，步骤s21中的第一信号和第二信号均为波形信号，优选为方形波。步骤s22中的第一反馈信号和第二反馈信号均为电压信号波，基准信号也为电压信号波。步骤s23中若第一反馈信号和第二反馈信号的波形形状均与基准信号的波形形状相同，则可判定充电站10与自移动设备20对接成功，否则判定充电站10与自移动设备20对接失败。当判定充电站10与自移动设备20对接失败时，第一控制单元16会控制充电站10内的报警单元(未图示)进行报警并切断充电站10的充电电路，提醒用户进行维修或检查。
60.当然，步骤s2中的判断单元15、25还可以通过检测所述第一通讯端子s1/第二通讯端子s2的电压大小来判断自移动设备20与充电站10是否对接成功。具体为：先在判断单元15、25中预先存储一基准电压值，然后采集第一通讯端子s1/第二通讯端子s2处的电压值，最后判断单元15、25将采集到的电压值与基准电压值进行比较，若采集到的电压值与基准电压值相同或者两者之间的差值在允许范围内，则可判定充电站10与自移动设备20对接成功；若采集到的电压值与基准电压值相差较大且超出了允许范围，则可判定充电站10与自移动设备20对接失败。
61.或者，步骤s2中的判断单元15、25也可以通过检测所述第一通讯端子s1/第二通讯端子s2的电流大小来判断自移动设备20与充电站10是否对接成功。具体为：先在判断单元15、25中预先存储一基准电流值，然后采集第一通讯端子s1/第二通讯端子s2处的电流值，最后判断单元15、25将采集到的电流值与基准电流值进行比较，若采集到的电流值与基准电流值相同或者两者之间的差值在允许范围内，则可判定充电站10与自移动设备20对接成功；若采集到的电流值与基准电流值相差较大且超出了允许范围，则可判定充电站10与自移动设备20对接失败。
62.步骤s3具体为：当充电站10与自移动设备20对接成功后，第二控制单元26控制检测单元27对自移动设备20内的电池组件28的充电电路进行检测，若检测结果为正常，则可进入下一步，否则第二控制单元26控制自移动设备20内的报警单元进行报警，提醒用户进行维修或检查。
63.步骤s4具体包括：
64.s41、当自移动设备20内的电池组件28的充电电路正常时，所述第二收发单元24通过第二通讯端子s2发送第三信号至第一通讯端子s1；
65.s42、所述第一收发单元14接收第一通讯端子s1返回的第三反馈信号，充电站10中的判断单元15根据第三反馈信号判断自移动设备20是否满足充电要求，若满足，则充电站10控制其充电电路导通，为自移动设备20充电。
66.也就是说，当自移动设备20与充电站10对接成功且自移动设备20的电池组件28的充电电路正常时，还需要对自移动设备20是否需要充电进行判断，若自移动设备20电量不
足，则第一控制单元16立即控制开关元件17关闭，使得充电站10的充电电路导通，开始为自移动设备20充电；若自移动设备20电量充足，则第一控制单元16控制开关元件17保持打开状态，使得充电站10的充电电路切断，无需给自移动设备20充电。
67.需要说明的是：本发明的充电系统在充电过程中，自移动设备20和充电站10通过第一通讯端子s1和第二通讯端子s2实时保持通讯状态，以对当前的充电状态进行实时检测，以防意外情况的发生。此外，在即将充电完成时，也能够通过第一通讯端子s1与第二通讯端子s2的交互来判断是否已经充电完成，判断过程可以参考“自移动设备20与充电站10是否对接成功”时的判断过程，例如：通过方波波形进行判断，此处不再详细说明。
68.本发明的自移动设备20可以是扫地机器人、吸尘器等小型家用电器，也可以是智能割草机等大型户外设备，此处不作任何限制。为了将本发明的充电系统的充电方法描述清楚，以下将以智能割草机为例进行举例说明。
69.如图4所示，首先，启动充电站10和智能割草机20，并将智能割草机20与充电站10进行对接；然后，第一发送单元141向第一通讯端子s1发送信号频率为f1的方波信号k1，同时第二发送单元241向第二通讯端子s2发送信号频率为f2的方波信号k2；方波信号k1和k2经调制后，第一接收单元142检测第一通讯端子s1的电压信号波ks1，判断单元15判断ks1是否为信号k1和k2的叠加调制信号，即ks1＝k1*k2是否成立，若是，则判定充电站10与智能割草机20对接成功，否则充电站10内的报警单元进行报警；同时第二接收单元242检测第二通讯端子s2的电压信号波ks2，判断单元25判断ks2是否为信号k1和k2的叠加调制信号，即ks2＝k1*k2是否成立，若是，则判定充电站10与智能割草机20对接成功，否则智能割草机20内的报警单元进行报警；待充电站10与智能割草机20对接成功后，第二控制单元26控制检测单元27检测智能割草机20的电池组件28的充电电路状态，若电池组件28的充电电路正常，则第二控制单元26控制第二发送单元241向第二通讯端子s2发送信号频率为f3的方波信号k3，若电池组件28的充电电路异常，则第二控制单元26控制智能割草机20内的报警单元进行报警；最后，第一接收单元142检测经调制后的第一通讯端子s1的电压信号波ks1，判断单元15判断ks1是否为信号k1和k3的叠加调制信号，即ks1＝k1*k3是否成立，若是，则第一控制单元16控制开关元件17闭合，使充电电路导通，启动充电站10对智能割草机20进行充电，否则充电站10内的报警单元进行报警。
70.当然，在充电站10识别到对接成功后一段时间内，若第一接收单元142未检测到经k1和k3调制后的电压波形，则第一控制单元16控制充电站10内的报警单元进行报警，向用户发出智能割草机20故障的提示。
71.综上所述，本发明的充电系统及充电方法在确认充电站10与自移动设备20对接成功后，还需确认自移动设备20内的电池组件28可正常充电后才启动充电，充电控制方式安全可靠，可以避免自移动设备20故障时启动充电站10进行充电而导致的自移动设备20故障或损坏，给用户带来经济损失。
72.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。