CN105337363A - 一种充电桩锁定机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种充电桩锁定机构，包括控制信号输入模块、光耦隔离模块、信号处理模块、驱动模块、电源取样模块和锁定机构模块，控制信号输入模块连接光耦隔离模块，光耦隔离模块连接信号处理模块，信号处理模块连接驱动模块，驱动模块连接锁定机构模块，光耦隔离模块、信号处理模块和驱动模块均连接电源取样模块；光耦隔离模块将控制信号输入模块接收到的控制信号隔离后输入到信号处理模块，经信号处理模块处理后输出到驱动模块，经驱动模块进行电流放大后驱动锁定机构模块，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行上锁和解锁操作。

Description

一种充电桩锁定机构

技术领域

本发明涉及一种充电桩锁定机构。

背景技术

在充电桩对电动汽车进行充电的过程中，拔出充电枪，会引发安全事故，造成人员伤亡、设备损坏甚至引起火灾，为避免安全事故的发生，需要在充电的过程中对充电枪上锁，充电完毕后解锁；如果在充电过程中断电，会导致充电枪无法拔出，手动解锁需要充电桩维护人员进行操作，给实际应用中带来不便。

为了确保电动汽车安全并且便捷的进行充电，需要充电桩锁定机构对充电枪进行充电过程上锁、充电完毕解锁和充电桩意外断电解锁的操作。

发明内容

针对现有技术中在充电桩对电动汽车充电时存在的上锁、解锁操作中存在的不足，本发明提供了一种结构简单，电路调试简单、工作稳定可靠，误动作率低，抗干扰能力能，能有效确保充电桩应对充电需求的各种工况下的上锁、解锁的充电桩锁定机构。

本发明采用的技术方案是：一种充电桩锁定机构，包括控制信号输入模块、光耦隔离模块、信号处理模块、驱动模块、电源取样模块和锁定机构模块，控制信号输入模块连接光耦隔离模块，光耦隔离模块连接信号处理模块，信号处理模块连接驱动模块，驱动模块连接锁定机构模块，光耦隔离模块、信号处理模块和驱动模块均连接电源取样模块；光耦隔离模块将控制信号输入模块接收到的控制信号隔离后输入到信号处理模块，经信号处理模块处理后输出到驱动模块，经驱动模块进行电流放大后驱动锁定机构模块，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行上锁和解锁操作；电源取样模块对供电电源进行稳压，供光耦隔离模块、信号处理模块和驱动模块使用，当供电电源出现意外丢失时，电源取样模块输出解锁信号给信号处理模块，经信号处理模块处理后输出到驱动模块，经驱动模块进行电流放大后驱动锁定机构模块，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行解锁操作。

进一步地，所述控制信号输入模块包括两路信号输入端口。

进一步地，所述光耦隔离模块包括第一光耦、第二光耦、输入限流电阻、第一上拉电阻和第二上拉电阻，第一光耦和第二光耦并联设置，任意一路信号输入端口经输入限流电阻分别连接第一光耦输入端正引脚和第二光耦输入端负引脚，另一路信号输入端口分别连接第一光耦输入端负引脚和第二光耦输入端正引脚，第一光耦输出端集电极经第一上拉电阻连接信号处理模块和电源取样模块，第二光耦输出端集电极经第二上拉电阻连接信号处理模块和电源取样模块，第一光耦输出端发射极和第二光耦输出端发射极接地。

进一步地，所述信号处理模块为比较电路。

进一步地，所述电源取样模块包括三极管、二极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、滤波电容、高频旁路电容、第一限流电阻、第二限流电阻、上拉电阻和下拉电阻，第一限流电阻一端连接供电电源，第一限流电阻的另一端分别连接二极管的正极和下拉电阻的一端，下拉电阻的另一端分三路分别连接信号处理模块、第一稳压二极管负极和下拉电阻的一端，第一稳压二极管正极和下拉电阻另一端接地，二极管的两端并联高频旁路电容，二极管的负极分别连接三极管集电极和滤波电容正极，滤波电容负极接地且滤波电容负极经第二稳压二极管连接三极管基极，三极管集电极和基极之间连接有第二限流电阻，三极管Q1的发射极连接光耦隔离模块和信号处理模块。

再进一步地，所述信号处理模块和驱动模块接地。

使用时，电源从供电电源输入，经第一限流电阻限流后通过二极管隔离，供给三极管和驱动模块和第二限流电阻，高频旁路电容用来滤除高次谐波和保护二极管，滤波电容用来滤波和贮存电能，三极管和第二限流电阻和第二稳压二极管组成串联型稳压电路给光耦隔离模块和信号处理模块供电，上拉电阻和下拉电阻串联分压后经第一稳压二极管D2稳压后给信号处理模块提供取样电压；当控制信号输入模块输入一路脉冲时，经第二光耦隔离后得到低电平输出到信号处理模块，经信号处理模块进行比较放大后输出到驱动模块，经驱动模块进行电流放大后得到脉冲驱动锁定机构模块，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行上锁操作；当控制信号输入模块输入另一路脉冲时，经第一光耦隔离后得到低电平输出到信号处理模块，经信号处理模块进行比较放大后输出到驱动模块，经驱动模块进行电流放大后得到脉冲驱动锁定机构模块，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行解锁锁操作；当供电电源出现意外丢失时，供电电源变为低电平，由于二极管的钳位，滤波电容贮存的电能给光耦隔离模块和信号处理模块和驱动模块继续供电，第一稳压二极管负极的电压经下拉电阻到地后变成低电平，信号处理模块接收到低电平信号后，无论信号输入模块的信号如何，都输出解锁信号给驱动模块，经驱动模块进行电流放大后得到脉冲驱动锁定机构模块，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行解锁操作。

本发明不仅能在充电桩对电动汽车充电时对充电枪进行上锁，又能在充电完毕解锁，还能在充电桩意外断电时解锁，其简化了电路结构，采用常用器件，易于采购，相对于使用单片机锁定机构，成本要低得多；配合采用双光耦初级反向并联的方法隔离控制信号，结构简单且有效隔离了锁定机构对其它电路的干扰，提高了抗干扰能力，机构电路调试简单，电路工作稳定可靠，装置误动作率低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明输入输出波形图。

图1中：控制信号输入模块1，光耦隔离模块2，信号处理模块3，驱动模块4，电源取样模块5，锁定机构模块6，信号处理芯片U1，第一光耦U2,第二光耦U3，驱动芯片U4，三极管Q1，二极管D1，第一稳压二极管D2，第二稳压二极管D3，滤波电容C1，高频旁路电容C2，第一限流电阻R1,输入限流电阻R2，第一上拉电阻R3，第二上拉电阻R4，第二限流电阻R5，上拉电阻R6，下拉电阻R7。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种充电桩锁定机构包括控制信号输入模块1，光耦隔离模块2，信号处理模块3，驱动模块4，电源取样模块5和锁定机构模块6。控制信号输入模块1连接光耦隔离模块2，光耦隔离模块2连接信号处理模块3，信号处理模块3连接驱动模块4，驱动模块4连接锁定机构模块6，光耦隔离模块2和信号处理模块3和驱动模块4均连接电源取样模块5；光耦隔离模块2将控制信号输入模块1接收到的控制信号隔离后输入到信号处理模块3，经信号处理模块3处理后输出到驱动模块4，经驱动模块4进行电流放大后驱动锁定机构模块6，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行上锁和解锁操作。电源取样模块5对供电电源进行稳压，供光耦隔离模块2和信号处理模块3和驱动模块4使用，当供电电源出现意外丢失时，电源取样模块5输出解锁信号给信号处理模块3，经信号处理模块3处理后输出到驱动模块4，经驱动模块4进行电流放大后驱动锁定机构模块6，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行解锁操作。

光耦隔离模块2包括第一光耦U2、第二光耦U3、输入限流电阻R2、第一上拉电阻R3和第二上拉电阻R4，输入限流电阻R2一端连接控制信号输入模块1的INPUT_2，输入限流电阻R2另一端连接第一光耦U2输入端正引脚和第二光耦U3输入端负引脚，控制信号输入模块1的INPUT_1连接第一光耦U2输入端负引脚和第二光耦U3输入端正引脚，第一光耦U2的输出端集电极经第一上拉电阻R3连接信号处理模块3和电源取样模块5，第二光耦U3的输出端集电极经第二上拉电阻R4连接信号处理模块3和电源取样模块5，第一光耦U2的输出端发射极和第二光耦U3的输出端发射极接地。

信号处理模块3包括信号处理芯片U1，信号处理芯片U1的1脚连接第一光耦U2的集电极，信号处理芯片U1的2脚连接信号处理芯片U1的9脚和信号处理芯片U1的12脚和电源取样模块5，信号处理芯片U1的3脚连接信号处理芯片U1的4脚和信号处理芯片U1的5脚，信号处理芯片U1的6脚连接驱动模块4，信号处理芯片U1的7脚接地，信号处理芯片U1的8脚连接驱动模块4，信号处理芯片U1的10脚连接信号处理芯片U1的11脚，信号处理芯片U1的13脚连接第二光耦U3的集电极，信号处理芯片U1的14脚连接电源取样模块5。

驱动模块4包括驱动芯片U4，驱动芯片U4的1脚连接锁定机构模块6，驱动芯片U4的2脚连接驱动芯片U4的3脚，驱动芯片U4的4脚连接锁定机构模块6，驱动芯片U4的5脚和驱动芯片U4的8脚接地，驱动芯片U4的6脚连接信号处理芯片U1的6脚，驱动芯片U4的7脚连接信号处理芯片U1的8脚。

电源取样模块5包括三极管Q1，二极管D1，第一稳压二极管D2，第二稳压二极管D3，滤波电容C1，高频旁路电容C2，第一限流电阻R1，第二限流电阻R5，上拉电阻R6和下拉电阻R7，三极管Q1的基极连接第二限流电阻R5和第二稳压二极管D3的负极，第二稳压二极管D3的正极接地，三极管Q1的发射极连接光耦隔离模块2和信号处理模块3，三极管Q1的集电极连接驱动模块4和第二限流电阻R5、滤波电容C1正极、高频旁路电容C2和二极管D1负极，滤波电容C1的负极接地，二极管D1的正极连接高频旁路电容C2、第一限流电阻R1和上拉电阻R6，第一限流电阻R1的另一端连接供电电源，上拉电阻R6的另一端连接下拉电阻R7、第一稳压二极管D2的负极和信号处理模块3，第一稳压二极管D2的正极和下拉电阻R7的另一端接地。

使用时，电源从供电电源输入，经第一限流电阻R1限流后通过二极管D1隔离，供给Q1和驱动芯片U4和第二限流电阻R5，高频旁路电容C2用来滤除高次谐波和保护二极管D1，滤波电容C1用来滤波和贮存电能，三极管Q1和第二限流电阻R5和第二稳压二极管D3组成串联型稳压电路给光耦隔离模块2和信号处理模块3供电，上拉电阻R6和下拉电阻R7串联分压后经第一稳压二极管D2稳压后给信号处理模块3提供取样电压；当控制信号输入模块1输入附图2中的A脉冲时，经第二光耦U3隔离后得到低电平输出到信号处理芯片U1的13脚，经信号处理芯片U1进行比较放大后输出到驱动模块4，经驱动模块4进行电流放大后得到附图2中的C脉冲，驱动锁定机构模块6，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行上锁操作；当控制信号输入模块1输入附图2中的B脉冲时，经第一光耦U2隔离后得到低电平输出到信号处理芯片U1，经信号处理芯片U1进行比较放大后输出到驱动模块4，经驱动模块4进行电流放大后得到附图2中的D脉冲，驱动锁定机构模块6，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行解锁锁操作；当供电电源出现意外丢失时，供电电源变为低电平，由于二极管D1的钳位，滤波电容C1贮存的电能给光耦隔离模块2、信号处理模块3和驱动模块4继续供电，第一稳压二极管D2负极的电压经下拉电阻R7到地后变成低电平，信号处理芯片U1接收到这个低电平信号后，不管信号输入模块1的信号如何，都输出解锁信号给驱动模块4，经驱动模块4进行电流放大后得到附图2中的E脉冲，驱动锁定机构模块6，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行解锁操作。

Claims (6)

1.一种充电桩锁定机构，其特征在于：包括控制信号输入模块、光耦隔离模块、信号处理模块、驱动模块、电源取样模块和锁定机构模块，控制信号输入模块连接光耦隔离模块，光耦隔离模块连接信号处理模块，信号处理模块连接驱动模块，驱动模块连接锁定机构模块，光耦隔离模块、信号处理模块和驱动模块均连接电源取样模块；光耦隔离模块将控制信号输入模块接收到的控制信号隔离后输入到信号处理模块，经信号处理模块处理后输出到驱动模块，经驱动模块进行电流放大后驱动锁定机构模块，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行上锁和解锁操作；电源取样模块对供电电源进行稳压，供光耦隔离模块、信号处理模块和驱动模块使用，当供电电源出现意外丢失时，电源取样模块输出解锁信号给信号处理模块，经信号处理模块处理后输出到驱动模块，经驱动模块进行电流放大后驱动锁定机构模块，控制锁定机构对充电桩中插入的充电枪进行解锁操作。

2.根据权利要求1所述的一种充电桩锁定机构，其特征是：所述控制信号输入模块包括两路信号输入端口。

3.根据权利要求2所述的一种充电桩锁定机构，其特征是：所述光耦隔离模块包括第一光耦、第二光耦、输入限流电阻、第一上拉电阻和第二上拉电阻，第一光耦和第二光耦并联设置，任意一路信号输入端口经输入限流电阻分别连接第一光耦输入端正引脚和第二光耦输入端负引脚，另一路信号输入端口分别连接第一光耦输入端负引脚和第二光耦输入端正引脚，第一光耦输出端集电极经第一上拉电阻连接信号处理模块和电源取样模块，第二光耦输出端集电极经第二上拉电阻连接信号处理模块和电源取样模块，第一光耦输出端发射极和第二光耦输出端发射极接地。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种充电桩锁定机构，其特征是：所述信号处理模块为比较电路。

5.根据权利要求1所述的一种充电桩锁定机构，其特征是：所述电源取样模块包括三极管、二极管、第一稳压二极管、第二稳压二极管、滤波电容、高频旁路电容、第一限流电阻、第二限流电阻、上拉电阻和下拉电阻，第一限流电阻一端连接供电电源，第一限流电阻的另一端分别连接二极管的正极和下拉电阻的一端，下拉电阻的另一端分三路分别连接信号处理模块、第一稳压二极管负极和下拉电阻的一端，第一稳压二极管正极和下拉电阻另一端接地，二极管的两端并联高频旁路电容，二极管的负极分别连接三极管集电极和滤波电容正极，滤波电容负极接地且滤波电容负极经第二稳压二极管连接三极管基极，三极管集电极和基极之间连接有第二限流电阻，三极管Q1的发射极连接光耦隔离模块和信号处理模块。

6.根据权利要求1所述的一种充电桩锁定机构，其特征是：所述信号处理模块和驱动模块接地。