CN113818759B - 一种充电桩的电子锁控制电路、电子锁 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种充电桩电子锁控制电路，该控制电路包括：升压电路、主控电路、储能电路和控制板；升压电路的一端连接至主控电路的一端，另一端与控制板连接，用于将从控制板输出的电压进行升压；控制板分别与升压电路、主控电路和储能电路连接，用于输出触发信号至主控电路，以及输出闭锁信号和解锁信号至电子锁；主控电路的一端连接至控制板，另一端与储能电路连接，用于根据触发信号控制储能电路的充电或放电；储能电路的一端连接至主控电路的输出端，另一端与控制板连接，用于存储从升压电路传递的电能。通过本申请，解决了因充放电时间过短，电子锁不能可靠解锁或锁止的问题，提高了电子锁的驱动能力。

Description

一种充电桩的电子锁控制电路、电子锁
技术领域
本申请涉及开关电源电力电子技术领域，特别是涉及一种充电桩的电子锁控制电路、电子锁。
背景技术
近年来随着新能源汽车行业迅速发展，充电桩系统也随之大规模快速应用。在充电桩上通常设置有充电枪，用户使用充电枪为汽车充电，而控制该充电枪开启/关闭的则是通过其内部的电子锁。
在相关技术中，电子锁控制电路通过输出正向或负向脉冲对开关锁发送充电或放电信号，进而改变开关锁的开关状态。但是，随着充电枪工作时间增加，目前的电子锁普遍存在充放电时间太短，导致电子锁不能稳定地锁止或解锁的问题，使得充电枪的可靠性较差。
目前针对相关技术中，充电桩的电子锁不能稳定地锁止或解锁的问题，尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种充电桩电子锁控制电路和电子锁，以至少解决相关技术中充电桩的电子锁不能稳定地锁止或解锁的问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种充电桩电子锁控制电路，所述电路包括：升压电路、主控电路、储能电路和控制板；
所述升压电路，其一端连接至所述主控电路的一端，另一端与所述控制板连接，用于将从所述控制板输出的电压进行升压；
所述控制板，其分别与所述升压电路、所述主控电路和所述储能电路连接，用于输出充、放电触发信号至所述主控电路，以及输出闭锁信号和解锁信号至电子锁；
所述主控电路，其一端连接至所述控制板，另一端与所述储能电路连接，用于根据所述触发信号控制所述储能电路的充电或放电；
所述储能电路，其一端连接至所述主控电路的输出端，另一端与所述控制板连接，用于存储从升压电路传递的电能。
在其中一些实施例中，所述主控电路包括：第一开关管、第二开关管和继电器；
所述第一开关管的一端连接至所述控制板，另一端与所述继电器连接，用于反接保护；
所述第二开关管的一端连接至所述控制板，另一端与所述继电器连接，用于过压保护；
所述继电器包括线圈、常开端、公共端和常闭端，所述线圈的一端与所述第一开关管和所述第二开关管连接、另一端与所述控制板连接，所述常开端与所述升压电路连接，所述公共端与所述储能电路连接；
所述继电器通过改变所述公共端的闭合状态，控制所述储能电路的充电或放电。
在其中一些实施例中，所述主控电路：
在所述控制板输出充电触发信号的情况下，所述继电器的公共端与所述常开端闭合，以控制对所述储能电路充电；
在所述控制板输出放电触发信号的情况下，所述继电器的公共端与所述常闭端闭合，以控制所述储能电路放电。
在其中一些实施例中，所述储能电路包括：第一电解电容、第二电解电容、第三电解电容和第四电解电容；
用于在所述控制板输出充电触发信号的情况下，接收并存储从所述继电器的公共端传递的电能；
以及，在所述控制板输出放电触发信号的情况下，放出当前存储的电能至所述控制板。
在其中一些实施例中，在所述储能电路充电的情况下，所述控制板输出正向脉冲信号以指示所述电子锁闭锁；
在所述储能电路放电的情况下，所述控制板输出负向脉冲信号以指示所述电子锁解锁。
在其中一些实施例中，所述升压电路包括：升压控制芯片、主升压电路、升压调节电路；
所述升压主电路包括第一电阻、升压电感和第三开关管，其中，所述升压电感的一端与所述第一电阻和所述升压控制芯片的一端连接、另一端与所述第三开关管和所述升压控制芯片的另一端连接，所述第一电阻与所述控制板连接，所述第三开关管与所述继电器的常闭端连接；
所述升压调节电路包括第五电解电容、可调电阻和第二电阻，所述可调电阻的一端与所述第五电解电容连接，另一端与所述升压控制芯片和所述第二电阻连接，所述第五电解电容与所述控制板连接。
在其中一些实施例中，所述可调电阻用于根据操作人员的操作指令改变自身电阻值，以调节所述升压电路的输出电压值。
在其中一些实施例中，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管分别是Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和二极管中的任意一种。
在其中一些实施例中，所述控制板包括电源端、接地端、第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；其中，
所述第一输入端和第二输入端用于对所述主控电路输出充电触发信号或放电触发信号；
所述第一输出端和第二输出端用于对所述电子锁输出正向脉冲信号或负向脉冲信号。
第二方面，本申请实施例提供了一种充电桩电子锁，包括控制器、硬件装置以及如第一方面所述的充电桩电子锁控制电路，其中，
所述控制器连接于所述充电桩电子锁控制电路的控制板，用于根据操作人员的操作指令生成所述充电触发信号或所述放电触发信号；
所述硬件装置连接于所述控制板，用于在接收到所述正向脉冲信号时闭锁，以及在接收到所述负向脉冲时解锁。
相比于相关技术，本申请实施例提供的充电桩电子锁控制电路，通过升压电路将输入电压升高，经过控制电路传递到储能电路存储电能，其中，因输出电压升高，且储能电路中包含多个电解电容，因此能够存储更多的电能。从而延长了电子锁的充、放电时间，解决了因充放电时间过短，电子锁不能可靠解锁或锁止的问题，提高了电子锁的驱动能力。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是现有技术中电子锁的驱动电路的上锁状态示意图；
图2是现有技术中电子锁的驱动电路的解锁状态示意图；
图3是现有技术中电子锁充电电压波形示意图；
图4是现有技术中电子锁放电电压波形示意图；
图5是根据本申请实施例电子锁控制电路的结构框图；
图6是根据本申请实施例的电子锁控制电路的示意图；
图7是根据本申请实施例的电子锁控制电路的上锁状态示意图；
图8是根据本申请实施例的电子锁控制电路的解锁状态示意图；
图9是根据本申请实施例的充电桩电子锁的示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
充电桩是一种固定在地面或者墙壁，安装于公共建筑和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种信号的电动汽车充电的装置。
充电桩的输入端与交流电网直接连接，输出端装有充电插头用于对电动汽车充电。而为了防止充电过程中意外断开，充电枪需设置锁止功能，该锁止功能即通过其内部的电子锁来实现。
当前，电子锁普遍采用脉冲驱动方式，图1是现有技术中电子锁的驱动电路的上锁状态示意图。
如图1所示，该电路包括第一控制板20、继电器21和第二控制板22，以及开关管D1、D2和D3。当第一控制板20的12V/GND端口上电之后，继电器21的线圈Rly1得电，使得继电器21的公共端4/9与常闭端3/10断开，与常开端5/8闭合，外部电源通过二极管D3、D2和继电器11的8/9触点，按照图1中的标记的充电路径向电解电容EC1充电。
在上述充电过程中，第二控制板22的输出端口OUT+/OUT-获得正向脉冲信号并将其输出至充电枪的电子锁，电子锁在获得该正向脉冲之后闭锁，充电枪锁止。
进一步的，图2是现有技术中电子锁的驱动电路的解锁状态示意图。
如图2所示，该电路包括第一控制板20、继电器21和第二控制板22，以及开关管D1、D2和D3。当第一控制板20的12V/GND端口下电之后，继电器21的线圈Rly1失电，使得继电器21的公共端4/9与常闭端3/10闭合，电解电容EC1中存储的电量通过继电器的9/10触点、按照图2中标记的放电路径向接地端放电。
在上述放电过程中，第二控制板22的输出端口OUT+/OUT-获得负向脉冲并将其输出至充电桩的电子锁，电子锁在获得该负向脉冲之后解锁，充电枪解锁。
图3是现有技术中电子锁充电电压波形示意图，如图3所示，在电子锁上锁过程中，经测试，第二控制板22的输出端口OUT+/OUT-输出的正向脉冲从12Vdc下降到9Vdc的时间约为10ms。
图4是现有技术中电子锁放电电压波形示意图，如图4所示，在电子锁解锁过程中，经测试，第二控制板22的输出端口OUT+/OUT-输出的负向脉冲从-12Vdc上升到-9Vdc的时间约为16ms。
需要说明的是，在电子锁额定电压为9-16Vdc时，充放电时间要求为100ms～300ms。可以看出，采用上述控制电路的充电枪在实际使用中，随着工作时间的累加，电解电容EC1逐渐老化，容量下降，充放电时间越来越短，无法满足驱动要求，导致电子锁无法可靠的锁止或解锁。
本申请实施例基于现有控制电路进行改进。图5是根据本申请实施例电子锁控制电路的结构框图，如图5所示，基于现有控制电路，本申请实施例增加升压电路和储能强化电路对充放电时间进行改进。
通过升压电路将输入电压提升，经控制电路传输至储能强化电路，由于电压提升且储能强化电路的容量更大，储能强化电路所获得的电量更多，因此，将具备更长的充放电时间。
图6是根据本申请实施例的电子锁控制电路的示意图，如图6所示，该控制电路包括升压电路61、主控电路62、储能电路63和控制板64；
其中，升压电路61的一端连接至主控电路62的一端，另一端与控制板64连接，用于将从控制板64输出的电压进行升压；
控制板64，其分别与升压电路61、主控电路62和储能电路63连接，用于输出触发信号至主控电路62，以及输出闭锁信号和解锁信号至电子锁；
主控电路62，其一端连接至控制板64，另一端与储能电路63连接，用于根据触发信号控制储能电路63的充电或放电；
储能电路63，其一端连接至主控电路62的输出端，另一端与控制板64连接，用于存储从升压电路61传递的电能。
本实施例提供的电子锁控制电路中，可选国标接口作为控制板，并通过该控制板64的12V+/GND输入标准12Vdc电源。为了提升驱动能力，通过图6中的升压电路61对12V输入电源电压进行升压处理，将输入电源电压从12V抬升到电子锁驱动电压的最高值Veck，可选的，最高值Veck可为16V。进一步的，通过主控电路62实现对充放电的控制，通过储能强化电路存储升压处理之后的电能，其中，储能电路63由多个电解电容并联组成，可选的，电解电容的容量为10000uF。
在其中一些实施例中，主控电路62包括第一开关管D1、第一开关管D2和继电器，其中，第一开关管D1的一端连接至控制板64，另一端与继电器连接；第一开关管D2的一端连接至控制板64，另一端与继电器连接。
上述第一开关管D1和第一开关管D2分别用于反接保护和过压保护，由于本申请实施例旨在提升充放电时间，而该第一开关管D1和第一开关管D2的应用及效果属于本领域技术人员的常用技术手段，其对于本申请核心发明点并无影响，故在本实施例中不再赘述。
进一步的，继电器包括线圈Rly1、常开端5/8、公共端4/9和常闭端3/10,其一端与第一开关管D1和第一开关管D2连接、另一端与控制板64连接，常开端5/8与升压电路61连接，公共端4/9与储能电路63连接。在本实施例中，通过改变继电器中的各个触点的连接状态实现对充电或放电的控制。
在其中一些实施例中，储能电路63包括：第一电解电容EC1、第二电解电容EC2、第三电解电容EC3和第四电解电容EC4。用于在控制板64输出充电触发信号的情况下，接收并存储从继电器的公共端传递的电能；以及，在控制板64输出放电触发信号的情况下，放出当前存储的电能至控制板64。
需要说明的是，由于本申请实施例提供的储能电路63中并联有多个电解电容，在电子锁解锁或锁止时，能够接收或释放更多的电能，从而延长了充放电时间，提升了电子锁的可靠性和安全性。
在其中一些实施例中，在储能电路63充电的情况下，控制板64输出正向脉冲信号以指示电子锁闭锁；在储能电路63放电的情况下，控制板64输出负向脉冲信号以指示电子锁解锁。
在其中一些实施例中，如图6所示，升压电路61包括：升压控制芯片610、主升压电路611、升压调节电路612；
可选的，该升压控制芯片为MC33063，其包括8个引脚，分别是1.开关管T1集电极引出端、2.开关管T1发射机引出端、3.定时电容ct接线端、4.接地端、5.电压比较器反向输入端、6.电源接入端、7.负载峰值电流取样端和8.驱动管T2集电极引出端；
主升压电路611作为升压的主回路，包括第一电阻R1、升压电感L1和第三开关管D3，其中，升压电感L1的一端与第一电阻R1和升压控制芯片610的一端连接、另一端与第三开关管D3和升压控制芯片610的另一端连接，第一电阻R1与控制板64连接，第三开关管D3与继电器的常闭端连接；
升压调节电路612包括第五电解电容EC5、可调电阻RT1和第二电阻R2，可调电阻RT1的一端与第五电解电容EC5连接，另一端与升压控制芯片610和第二电阻R2连接，第五电解电容EC5与控制板64连接。
需要说明的是，升压电路61中还包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第六电解电容EC6，上述元件作为升压电路中的常见组成部分，对于升压电路61起到过流保护和其他辅助作用。
在实际应用过程中，当升压控制芯片610中开关管导通时，电源经第一电阻R1、升压电感L1、升压控制芯片610的1脚和2脚，升压电感L1开始存储能量；当升压控制芯片610中的开关管断开时，由于升压电感L1的电流不能突变，而是缓慢的由断开前的值变为零，由于原有的通路已经断开，因此，升压电感和输入电压同时对电容放电，电容两端电压升高。
在其中一些实施例中，操作人员可以通过改变可调电阻RT1的阻值大小，调整经升压电路61的输出电压值，可选的，输出电压值可以在12V-16V之间调节。以满足不同规格电子锁对输出电压的不同要求，提高了电子锁控制电路的应用便捷性。
在其中一些实施例中，该控制板64包括电源端、接地端、第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端等端个端子，其中，电源端连接12V电源，接地端用于接地，第一输入端(D+)和第二输入端(D-)用于对主控电路62输出充电触发信号和放电触发信号。第一输出端(LOCKA)和第二输出端(LOCKB)用于对电子锁输出正向脉冲信号或负向脉冲信号。
图7是根据本申请实施例的电子锁控制电路的上锁状态示意图，如图7所示，当控制板64的第一输入端和第二输入端(D+/D-)输入充电触发信号时，继电器线圈Rly1得电，继电器动作使得继电器的公共端4/9与常闭端3/10脱离，与常开端5/8闭合。
输入电源经升压电路61的主升压回路提升后，通过继电器相连的5/4触点和9/8触点，按照如图7中标识的充电路径向储能电路63中的多个电解电容充电。在充电过程中，控制板64的第一输出端和第二输出端(LOCKA/LOCKB)获得正向脉冲信号并输出，充电枪的电子锁获得闭锁信号。
图8是根据本申请实施例的电子锁控制电路的解锁状态示意图，如图8所示，当控制板64的第一输入端和第二输入端(D+/D-)输入放电触发信号时，该放触发信号经储能电路63传递至主控电路62中的继电器，继电器线圈Rly1失电，继电器动作使得继电器的公共端4/9与常闭端3/10闭合，与常开端5/8断开。
此时储能电路63中，电解电容存储的电能通过继电器相连的9/10触点和4/3触点相连向线圈放电。在充电过程中，控制板64的第一输出端和第二输出端(LOCKA/LOCKB)获得负向脉冲信号并输出，充电枪的电子锁获得解锁信号。
需要说明的是，本申请实施例中的第一开关管D1、第一开关管D2和第三开关管D3分别可以是Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和二极管中的任意一种。
本申请实施例还提供了一种充电桩电子锁，图9是根据本申请实施例的充电桩电子锁的示意图。
如图9所示，该电子锁包括包括控制器、硬件装置和上述实施例中提供的电子锁控制电路，其中，控制器连接于充电桩电子锁控制电路控制板64的输入端，用于根据操作人员的操作指令生成充电触发信号或放电触发信号；
硬件装置连接于控制板64的输出端，用于在接收到正向脉冲信号时闭锁，以及在接收到负向脉冲时解锁。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种充电桩电子锁控制电路，其特征在于，所述电路包括：升压电路、主控电路、储能电路和控制板；
所述升压电路，其一端连接至所述主控电路的一端，另一端与所述控制板连接，用于将从所述控制板输出的电压进行升压；
所述控制板，其分别与所述升压电路、所述主控电路和所述储能电路连接，用于输出充、放电触发信号至所述主控电路，以及输出闭锁信号和解锁信号至电子锁；
所述主控电路，其一端连接至所述控制板，另一端与所述储能电路连接，用于根据所述触发信号控制所述储能电路的充电或放电；
所述储能电路，其一端连接至所述主控电路的输出端，另一端与所述控制板连接，用于存储从升压电路传递的电能，
其中，所述主控电路包括：第一开关管、第二开关管和继电器；
所述第一开关管的一端连接至所述控制板，另一端与所述继电器连接，用于反接保护；
所述第二开关管的一端连接至所述控制板，另一端与所述继电器连接，用于过压保护；
所述继电器包括线圈、常开端、公共端和常闭端，所述线圈的一端与所述第一开关管和所述第二开关管连接、另一端与所述控制板连接，所述常开端与所述升压电路连接，所述公共端与所述储能电路连接；
所述继电器通过改变所述公共端的闭合状态，控制所述储能电路的充电或放电，
所述升压电路包括：升压控制芯片、主升压电路、升压调节电路；
所述升压电路包括第一电阻、升压电感和第三开关管，其中，所述升压电感的一端与所述第一电阻和所述升压控制芯片的一端连接、另一端与所述第三开关管和所述升压控制芯片的另一端连接，所述第一电阻与所述控制板连接，所述第三开关管与所述继电器的常闭端连接；
所述升压调节电路包括第五电解电容、可调电阻和第二电阻，所述可调电阻的一端与所述第五电解电容连接，另一端与所述升压控制芯片和所述第二电阻连接，所述第五电解电容与所述控制板连接；
当所述升压控制芯片中开关管导通时，电源经所述第一电阻、所述升压电感、所述升压控制芯片的1脚和2脚，所述升压电感存储能量；当所述升压控制芯片中的开关管断开时，所述升压电感的电流由断开前的值变为零，所述升压电感和输入电压同时对所述储能电路内的电容放电，电容两端电压升高。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述主控电路：
在所述控制板输出充电触发信号的情况下，所述继电器的公共端与所述常开端闭合，以控制对所述储能电路充电；
在所述控制板输出放电触发信号的情况下，所述继电器的公共端与所述常闭端闭合，以控制所述储能电路放电。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述储能电路包括：第一电解电容、第二电解电容、第三电解电容和第四电解电容；
用于在所述控制板输出充电触发信号的情况下，接收并存储从所述继电器的公共端传递的电能；
以及，在所述控制板输出放电触发信号的情况下，放出当前存储的电能至所述控制板。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于：
在所述储能电路充电的情况下，所述控制板输出正向脉冲信号以指示所述电子锁闭锁；
在所述储能电路放电的情况下，所述控制板输出负向脉冲信号以指示所述电子锁解锁。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述可调电阻用于根据操作人员的操作指令改变自身电阻值，以调节所述升压电路的输出电压值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管分别是Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和二极管中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述控制板包括电源端、接地端、第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端；其中，
所述第一输入端和第二输入端用于对所述主控电路输出充电触发信号或放电触发信号；
所述第一输出端和第二输出端用于对所述电子锁输出正向脉冲信号或负向脉冲信号。
8.一种充电桩电子锁，其特征在于，包括控制器、硬件装置以及如权利要求1至6任意一项所述的充电桩电子锁控制电路，其中，
所述控制器连接于所述充电桩电子锁控制电路的控制板，用于根据操作人员的操作指令生成充电触发信号或放电触发信号；
所述硬件装置连接于所述控制板，用于在接收到正向脉冲信号时闭锁，以及在接收到负向脉冲时解锁。
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