CN114801812A - 充电桩电子锁控制电路及方法、充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种充电桩电子锁控制电路及方法、充电桩，其中充电桩电子锁控制电路包括：控制电源；第一电阻支路；第二电阻支路；驱动电路，包括第一受控端和第二受控端，所述第一受控端通过第一电阻支路接地，所述第二受控端通过所述第二电阻支路与所述控制电源相耦接；第一隔离电路，包括第一输入端和第一输出端，其中第一输入端与控制电源相连，第一输出端与第一控制端相连；第二隔离电路，包括第二输入端和第二输出端，其中第二输入端与所述第二控制端相连，第一输出端接地。本发明所公开的充电桩电子锁控制电路无需格外增加掉电检测电路以及相应的控制逻辑，即可实现电子锁掉电自动解锁。

Description

充电桩电子锁控制电路及方法、充电桩

技术领域

本发明涉及充电桩领域，尤其涉及一种充电桩电子锁的控制技术。

背景技术

现今于停车场设立用于为新能源汽车充电的充电桩，该充电桩上设有充电枪，用于与待充电车辆的充电口相接，从而为待充电车辆充电，并通过设置充电桩电子锁，以避免充电过程中充电枪和充电口意外断开；

现今基于继电器实现对充电桩电子锁的控制，但此方案成本较高，且需额外增加掉电解锁电路，才能在系统断电后实现自动解锁，电路复杂，成本高。

发明内容

本发明针对现有技术中，实现掉电后自动解锁的控制电路较为复杂，成本较高的缺陷，提供了一种充电桩电子锁的控制技术。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种充电桩电子锁控制电路，包括：

控制电源；

第一电阻支路；

第二电阻支路；

驱动电路，包括第一受控端和第二受控端，所述第一受控端通过第一电阻支路接地，所述第二受控端通过所述第二电阻支路与所述控制电源相耦接，将第一受控端和第一电阻支路的连接点作为第一连接点，将第二受控端和第二电阻支路的连接点作为第二连接点；

第一隔离电路，包括第一输入端和第一输出端，其中第一输入端与控制电源相连，第一输出端与所述第一连接点相连，所述第一隔离电路于接收外部的控制器输出的第一电平信号，并根据所述第一电平信号控制第一输入端和第一输出端导通或截止；

第二隔离电路，包括第二输入端和第二输出端，其中第二输入端与所述第二连接点相连，第一输出端接地，所述第二隔离电路于接收外部的控制器输出的第二电平信号，并根据所述第二电平信号控制第二输入端和第二输出端导通或截止。

作为一种可实施方式：

所述第一隔离电路包括第一开关件和具有所述第一输入端和所述第一输出端的第一光耦；

所述第一开关件用于接收外部的控制器输出的第一电平信号，并在第一电平信号为高电平时，令所述第一光耦上电导通。

作为一种可实施方式：

所述第二隔离电路包括第二开关件和具有所述第二输入端和所述第二输出端的第二光耦；

所述第二开关件用于接收外部的控制器输出的第二电平信号，并在第二电平信号为低电平时，令所述第二光耦上电导通。

作为一种可实施方式：

所述第一开关件和所述第二开关件均采用NPN型三极管；

所述第一开关件与所述第一光耦形成串联支路，当第一开关件导通时，所述第一光耦上电；

所述第二开关件与所述第二光耦形成并联支路，当第二开关件导通时，所述第二光耦被短路。

作为一种可实施方式：

控制电源包括储能支路和电压转换支路；

所述储能支路包括电压输入端和电压输出端，所述电压输入端与外部的电源相连，由外部的电源为所述储能支路充电，所述电压输出端分别与驱动电路和电压转换支路相连；

所述电压转换支路分别与第一输入端和第二电阻支路相连。

作为一种可实施方式：

所述储能支路包括储能电容和二极管；

所述二极管的正极与外部的电源相连，所述二极管的负极分别通过所述储能电容接地，二极管与储能电容的连接点作为所述电压输出端。

作为一种可实施方式：

还包括保护电路；

所述驱动电路还包括接地端，所述接地端通过所述保护电路接地。

作为一种可实施方式，所述驱动电路为H桥电路。

本发明还提出一种基于上述任意一项所述的充电桩电子锁控制电路所进行的电子锁控制方法，包括：

当外部的电源为所述第一隔离电路与所述第二隔离电路供电时，第一隔离电路根据第一电平信号，控制第一输入端和第一输出端导通或截止，使第一驱动信号与第一电平信号同为高电平或低电平，第二隔离电路根据第二电平信号，控制第二输入端和第二输出端导通或截止，使第二驱动信号与第二电平信号同为高电平或低电平；

当外部的电源掉电后，第一隔离电路和第二隔离电路端点，第一输入端和第一输出端截止，形成低电平的第一驱动信号，第二输入端和第二输出端截止，形成高电平的第二驱动信号；

驱动电路的第一受控端接收第一驱动信号，第二受控端接收第二驱动信号；

当所述第一驱动信号为高电平，且所述第二驱动信号为低电平时，所述驱动电路控制电子锁锁止；

当所述第一驱动信号为低电平，且所述第二驱动信号为高电平时，所述驱动电路控制电子锁解锁；

当所述第一驱动信号和所述第二驱动信号均为高电平或均为低电平时，所述驱动电路控制电子锁进行状态保持。

本发明还提出一种充电桩，包括上述任意一项所述电子锁控制电路。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本发明与现有具有掉电解锁功能的充电桩电子锁电路相比，无需格外增加掉电检测电路以及相应的控制逻辑，即可实现电子锁掉电自动解锁，具有电路简单、成本低且失效率低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种充电桩电子锁控制电路的模块连接示意图；

图2是图1中驱动模块200和隔离控制模块300的模块连接示意图；

图3是本发明一种充电桩电子锁控制电路的电路示意图；

图4是基于外部的控制器30的控制进行锁止的电路示意图；

图5是基于外部的控制器30的控制进行解锁的电路示意图；

图6是基于外部的控制器30的控制进行保持的电路示意图；

图7是掉电自动解锁的电路示意图；

图8是外部的控制器30工作异常时令电子锁40保持当前状态的电路示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1、一种充电桩电子锁控制电路，如图1所示，包括控制电源100、驱动模块200和隔离控制模块300，其中控制电源100用于为驱动模块200供电，隔离控制模块300从外部的电源20处取电，所述隔离控制模块300用于根据外部的控制器30所发送的电平信号，通过驱动模块200控制外部的电子锁40加锁、解锁或保持当前状态，外部的电源20特指充电桩所对应的控制系统的系统电源(VCC)，外部的控制器30为所述控制系统的控制器30；

驱动模块200包括第一电阻支路210、第二电阻支路220和驱动电路230；

所述驱动电路230包括第一受控端、第二受控端、第一驱动端和第二驱动端，其中，所述第一受控端通过第一电阻支路210接地，所述第二受控端通过所述第二电阻支路220与所述控制电源100相耦接，将第一受控端和第一电阻支路210的连接点作为第一连接点A，将第二受控端和第二电阻支路220的连接点作为第二连接点B；

第一驱动端基于第一受控端的驱动信号(高电平、低电平)，令第一驱动端输出驱动电压(12V)或接地(0V)，第二驱动端基于第二受控端的驱动信号，令第二驱动端输出驱动电压(12V)或接地(0V)，即，通过第一驱动端和第二驱动端两端电压差的变换，控制电子锁40两端的电压差，以实现控制电子锁40加锁、解锁或保持当前状态；

参照图3，第一电阻支路210由电阻R6构成，第二电阻支路220由电阻R7构成。

本实施例中驱动电路230采用H桥电路，本领域技术人员可根据实际需要采用三极管或MOS管等分立开关器件搭建而成的H桥电路，还可采用现有已公开的H桥驱动芯片，参照图3，本实施例以三极管搭建而成的H桥电路为例，对驱动电路的工作情况进行举例说明。

参照图3，驱动电路还包括分压电阻；如图3中电阻R5和电阻R6所示，分压电阻用于保护三极管Q1至Q4，本领域技术人员可根据实际情况自行设计电阻R5至R7的阻值，通过电阻R5的阻值，确定第一光耦U1导通时，三极管Q1和Q2基极处的电压，通过电阻R7的阻值，确定第二光耦U2导通时，三极管Q3和Q4基极处的电压，此为现有技术，本实施例中不对其进行详细介绍。

所述隔离控制模块300包括第一隔离电路310和第二隔离电路320，由外部的电源20为所述第一隔离电路310和所述第二隔离电路320供电；

第一隔离电路310和第二隔离电路320，均用于接收外部的控制器30所输出的电平信号，并形成与所接收的电平信号相对应的驱动信号(高电平、低电平)；

所述第一隔离电路310包括第一输入端和第一输出端，其中第一输入端与控制电源100相连，第一输出端与所述第一连接点A相连，所述第一隔离电路310于接收外部的控制器30输出的第一电平信号，并根据所述第一电平信号控制第一输入端和第一输出端导通或截止；

所述第二隔离电路320包括第二输入端和第二输出端，其中第二输入端与所述第二连接点B相连，第一输出端接地，所述第二隔离电路320于接收外部的控制器30输出的第二电平信号，并根据所述第二电平信号控制第二输入端和第二输出端导通或截止。

本实施例通过对第一隔离电路310和第二隔离电路320的设计，将外部的控制系统(外部的电源20与控制器30)与电子锁控制电路相隔离，确保系统掉电后，电子锁控制电路能够独立工作；

由于系统掉电后第一隔离电路310和第二隔离电路320亦掉电，此时第一输入端和第一输出端处于截止状态，第二输入端和第二输出端亦处于截止状态，第一电阻支路210作为下拉电阻，令第一受控端处于低电平状态，第二电阻支路220作为上拉电阻，令第二受控端处于高电平状态；

令驱动模块200的第一受控端处于低电平状态，第二受控端处于高电平状态时驱动电子锁40解锁，与现有具有掉电解锁功能的充电桩电子锁40电路相比，无需格外增加掉电检测电路以及相应的控制逻辑，即可实现电子锁40掉电自动解锁，本实施例所公开的电子锁控制电路与现有电子所控制电路相比，具有电路简单、成本低且失效率低等优点。

进一步地：

所述第一隔离电路310包括第一开关件和具有所述第一输入端和所述第一输出端的第一光耦；

所述第一开关件用于接收外部的控制器30输出的第一电平信号，并在第一电平信号为高电平时，令所述第一光耦上电导通。

当第一电平信号为高电平时，令所述第一光耦上电导通，此时所述第一输入端和所述第一输出端导通，使得驱动电路230的第一受控端处于高电平状态；否则(包括第一电平信号为低电平，或第一开关件的信号输入端处于高阻态)，第一开关件截止，所述第一输入端和所述第一输出端截止，使得驱动电路230的第一受控端处于低电平状态。

参照图3，第一开关件例如可采用NPN三极管，图3中NPN三极管Q5为第一开关件，光耦U1为第一光耦，所述第一开关件与所述第一光耦形成串联支路，当第一开关件导通时，所述第一光耦上电，具体为：

第一光耦包括第一发光部和第一受光部，第一受光部具有所述第一输入端和所述第一输出端；

第一开关件的基极用于接收第一电平信号，集电极通过第一发光部与外部的电源20耦接，发射极接地，仅当第一开关件的基极处于高电平状态时，第一开关件的集电极和发射极导通。

进一步地：

所述第二隔离电路320包括第二开关件和具有所述第二输入端和所述第二输出端的第二光耦；

所述第二开关件用于接收外部的控制器30输出的第二电平信号，并在第二电平信号为低电平时，令所述第二光耦上电导通。

当第一电平信号为低电平时，令所述第二光耦上电导通，此时所述第二输入端和所述第二输出端导通，此时驱动电路230的第二受控端接地，使得第二受控端处于低电平状态；否则，第二开关件截止，所述第二输入端和所述第二输出端截止，第二受控端处于高电平状态。

第一开关件例如可采用PNP三极管，但当外部的控制器30异常，第一开关件和第二开关件的信号输入端均属于高阻态时，第一光耦和第二光耦均截止，此时第一受控端为低电平，第二受控端为高电平，驱动电路230将驱动电子锁40解锁，如此时充电桩仍为对应车辆充电，将无法保证充电枪和充电口连接的稳定性。

参照图3，本实施例中第二开关件仍采用NPN三极管，图3中NPN三极管Q6为第二开关件，光耦U2为第二光耦，所述第二开关件与所述第二光耦形成并联支路，当第二开关件导通时，所述第二光耦被短路，具体为：

第二光耦包括第二发光部和第二受光部，第二受光部具有所述第二输入端和所述第二输出端；

第二开关件(NPN三极管Q6)的基极用于接收第二电平信号，集电极与控制电源100相耦接，发射极接地，第二发光部并联在所述集电极和所述发射极之间；

当第二电平信号为低电平时，第二开关件导通，此时第二发光部被短路，第二输入端和所述第二输出端截止，其他状态下，第二开关件截止，第二发光部上电工作，第二输入端和所述第二输出端导通。

本实施例通过对第二隔离电路320的设计，使得第二隔离电路320能够将所接收的第二电平信号转换成相应的驱动信号外，还能在第二开关件的基极处于高阻态时，令第二受控端处于低电平状态，使得第二受控端与第一受控端状态一致，令电子锁40保持当前状态，有效避免外部的控制器30异常时驱动电路230驱动电子锁40误动作。

控制电源100包括储能支路和电压转换支路；

所述储能支路包括电压输入端和电压输出端，所述电压输入端与外部的电源20相连，由外部的电源20为所述储能支路充电，所述电压输出端分别与驱动电路230和电压转换支路相连；

所述电压转换支路分别与第一输入端和第二电阻支路220相连。

电压输出端用于输出驱动电压VDD_ELOCK，用于驱动电子锁40加锁或解锁；

电压转换支路用于输出控制电压VDD_CTRL，与第一隔离电路310和第一隔离电路310配合工作，以形成相应的驱动信号，电压转换支路例如可采用稳压二极管或LDO。

进一步地：

所述储能支路包括储能电容和二极管，储能电容如图3中电容C1所示，二极管如图3中二极管D1所示；

所述二极管的正极与外部的电源20相连，所述二极管的负极分别通过所述储能电容接地，二极管与储能电容的连接点作为所述电压输出端。

外部的电源20通过二极管为储能电容充电，当外部的控制系统掉电时，由于二极管的作用，储能电容上电能无法反向导通，储能电容仅能输出控制电压和驱动电压。

本实施例中二极管采用肖特基二极管。

进一步地，还包括保护电路；

所述驱动电路230还包括接地端，所述接地端通过所述保护电路接地。

参照图3，保护电路包括保护元件F1，保护元件F1例如可采用保险丝。

本实施例对保护电路的设计，能够保证在电子锁40在发生短路故障时，不会烧毁驱动电路230。

基于上述所提出的充电桩电子锁控制电路所进行的控制方法包括，基于外部的控制器30的控制进行锁止、解锁及保持的方法、掉电自动解锁方法和异常保持方法；

当外部的电源20为所述第一隔离电路310与所述第二隔离电路320供电时，基于外部的控制器30的控制所进行的锁止、解锁及保持方法具体为：

第一隔离电路310接收外部的控制器30所发送的第一电平信号，并根据第一电平信号，控制第一输入端和第一输出端导通或截止，使第一驱动信号与第一电平信号同为高电平或低电平；

第二隔离电路320接收外部的控制器30所发送的第二电平信号，并根据第二电平信号，控制第二输入端和第二输出端导通或截止，使第二驱动信号与第二电平信号同为高电平或低电平；

驱动电路230通过第一受控端接收第一驱动信号，通过第二受控端接收第二驱动信号；

当所述第一驱动信号为低电平，且所述第二驱动信号为高电平时，所述驱动电路230控制电子锁40解锁；

当所述第一驱动信号为高电平，且所述第二驱动信号为低电平时，所述驱动电路230控制电子锁40锁止；

当所述第一驱动信号为低电平，且所述第二驱动信号为低电平时，所述驱动电路230控制电子锁40保持当前状态。

参照图4，外部的控制器30控制EL_H输出高电平与EL_L输出低电平，以控制电子锁40锁止，具体为：

第一开关件导通，第一光耦上电导通，第一受控端为高电平；

第二开关件截止，第二光耦上电导通，第二受控端为低电平；

H桥中开关器件Q1和开关器件Q4处于截止状态，开关器件Q2和开关器件Q3处于导通状态，电流通过开关器件Q3、电子锁40、开关器件Q2和保护电路后接地，电子锁40上从右至左施加+12V电压，电子锁40锁止。

参照图5，外部的控制器30控制EL_H输出低电平与EL_L输出高电平，以控制电子锁40解锁，具体为：

第一开关件截止，第一光耦截止，第一受控端为低电平；

第二开关件导通，第二光耦被短路，处于截止状态，第二受控端为高电平；

H桥中开关器件Q1和开关器件Q4处于导通状态，开关器件Q2和开关器件Q3处于截止状态，电流通过开关器件Q1、电子锁40、开关器件Q4和保护电路后接地，电子锁40上从左至右施加+12V电压，即，从右至左施加-12V电压，电子锁40解锁。

参照图6，外部的控制器30控制EL_H与EL_L均输出低电平，以控制电子锁40保持锁定或保持解锁，具体为：

第一开关件截止，第一光耦截止，第一受控端为低电平；

第二开关件截止，第二光耦导通，第二受控端为低电平；

H桥左右两侧均为低电平，电子锁40上施加0V电压，电子锁40处于保持状态。

参照图7，当外部的电源20掉电后，掉电自动解锁方法具体为：

第一隔离电路310和第二隔离电路320断电，第一输入端和第一输出端截止，形成低电平的第一驱动信号，第二输入端和第二输出端截止，形成高电平的第二驱动信号，驱动电路230根据所述第一驱动信号和所述第二驱动信号控制电子锁40解锁。

即，第一隔离电路310和第二隔离电路320断电不工作，此时第一电阻支路210作为下拉电阻，令第一受控端处于低电平状态，第二电阻支路220作为上拉电阻，令第二受控端处于高电平状态，电子锁40上从右至左施加-12V电压，使得电子锁40自动解锁。

参照图8，外部控制器30异常时的异常保持方法具体为：

EL_H与EL_L均为高阻状态；

第一开关件截止，第一光耦截止，第一受控端为低电平；

第二开关件截止，第二光耦导通，第二受控端为低电平；

H桥左右两侧均为低电平，电子锁40上施加0V电压，电子锁40处于保持状态。

注，外部控制器30异常包括MCU工作异常或GPIO不受控。

实施例2、一种充电桩，如图1所示，包括电源20、控制器30、电子锁40和实施例1所公开的充电桩电子锁控制电路，所述充电桩电子锁控制电路分别与电源和控制器30相连。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

需要说明的是：

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其所采用的元件、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种充电桩电子锁控制电路，其特征在于包括：

控制电源；

第一电阻支路；

第二电阻支路；

驱动电路，包括第一受控端和第二受控端，所述第一受控端通过第一电阻支路接地，所述第二受控端通过所述第二电阻支路与所述控制电源相耦接；

第一隔离电路，从外部电源处取电，所述第一隔离电路包括第一输入端和第一输出端，其中第一输入端与控制电源相连，第一输出端分别与第一受控端和第一电阻支路相连，所述第一隔离电路于接收外部的控制器输出的第一电平信号，并根据所述第一电平信号控制第一输入端和第一输出端导通或截止；

第二隔离电路，从外部电源处取电，所述第二隔离电路包括第二输入端和第二输出端，其中第二输入端分别与第二受控端和第二电阻支路相连，第一输出端接地，所述第二隔离电路于接收外部的控制器输出的第二电平信号，并根据所述第二电平信号控制第二输入端和第二输出端导通或截止。

2.根据权利要求1所述的充电桩电子锁控制电路，其特征在于：

所述第一隔离电路包括第一开关件和具有所述第一输入端和所述第一输出端的第一光耦；

所述第一开关件用于接收外部的控制器输出的第一电平信号，并在第一电平信号为高电平时，令所述第一光耦上电导通。

3.根据权利要求2所述的充电桩电子锁控制电路，其特征在于：

所述第二隔离电路包括第二开关件和具有所述第二输入端和所述第二输出端的第二光耦；

所述第二开关件用于接收外部的控制器输出的第二电平信号，并在第二电平信号为低电平时，令所述第二光耦上电导通。

4.根据权利要求3所述的充电桩电子锁控制电路，其特征在于：

所述第一开关件和所述第二开关件均采用NPN型三极管；

所述第一开关件与所述第一光耦形成串联支路，当第一开关件导通时，所述第一光耦上电；

所述第二开关件与所述第二光耦形成并联支路，当第二开关件导通时，所述第二光耦被短路。

5.根据权利要求1至4任一所述的充电桩电子锁控制电路，其特征在于：

控制电源包括储能支路和电压转换支路；

所述储能支路包括电压输入端和电压输出端，所述电压输入端与外部的电源相连，由外部的电源为所述储能支路充电，所述电压输出端分别与驱动电路和电压转换支路相连；

所述电压转换支路分别与第一输入端和第二电阻支路相连。

6.根据权利要求5所述的充电桩电子锁控制电路，其特征在于：

所述储能支路包括储能电容和二极管；

所述二极管的正极与外部的电源相连，所述二极管的负极分别通过所述储能电容接地，二极管与储能电容的连接点作为所述电压输出端。

7.根据权利要求1至4任一所述的充电桩电子锁控制电路，其特征在于：

还包括保护电路；

所述驱动电路还包括接地端，所述接地端通过所述保护电路接地。

8.根据权利要求7所述的充电桩电子锁控制电路，其特征在于，所述驱动电路为H桥电路。

9.一种基于权利要求1至8任一所述的充电桩电子锁控制电路所进行的电子锁控制方法，其特征在于：

当外部的电源为所述第一隔离电路与所述第二隔离电路供电时，第一隔离电路根据第一电平信号，控制第一输入端和第一输出端导通或截止，使第一驱动信号与第一电平信号同为高电平或低电平，第二隔离电路根据第二电平信号，控制第二输入端和第二输出端导通或截止，使第二驱动信号与第二电平信号同为高电平或低电平；

当外部的电源掉电后，第一隔离电路和第二隔离电路断电，第一输入端和第一输出端截止，形成低电平的第一驱动信号，第二输入端和第二输出端截止，形成高电平的第二驱动信号；

驱动电路的第一受控端接收第一驱动信号，第二受控端接收第二驱动信号；

当所述第一驱动信号为低电平，且所述第二驱动信号为高电平时，所述驱动电路控制电子锁解锁。

10.一种充电桩，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述电子锁控制电路。

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