CN214492564U - 一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路 - Google Patents

一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路，包括反馈模块和BMS主控芯片；反馈模块的电源输入端与直流电源VCC连接；反馈模块，其第一输入端VF1与电子锁的正极输入端IN+连接；反馈模块，其第二输入端VF2与电子锁的负极输入端IN‑连接；反馈模块，其输出端VFPW与所述BMS主控芯片的第一输入端连接，用于为BMS主控芯片提供电子锁驱动电源的反馈信号。本实用新型公开的一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路，能够更加可靠地判断电子锁是否上锁或解锁，以及进一步在线可靠地判断电子锁未成功上锁或解锁的故障原因，提高直流充电枪的故障检测效率。

Description

一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路
技术领域
本实用新型涉及电池管理技术领域，特别是涉及一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路。
背景技术
电池管理系统(Battery Management System，以下简称BMS)是电池保护装置，也是电池与负载终端的桥梁，根据在线监测的电池实际使用状态，为电池提供过充、过放、过温等保护功能，确保电池被安全使用。电池管理系统BMS在电动汽车、通信基站、机器人等诸多领域，被广泛应用。
以电动汽车为例，根据新国标GB/T18487.1-2015(电动汽车传导充电系统第1部分通用要求)的要求，直流充电枪上必须增加电子锁功能，保证在充电桩给车载动力电池系统(以下简称电池系统)充电过程中，防止人员因为误操作等原因拔枪而产生电弧，从而导致发生人身安全事故；新国标还要求先上锁后充电、充电结束后解锁、解锁后才能拔枪，确保人身安全。
电池管理系统BMS控制电子锁上锁或解锁后，电子锁应当输出锁止或解锁的位置反馈信号，BMS根据该反馈信号来判断电子锁是否可靠的成功锁止或解锁。在实际使用中，如果BMS给电子锁提供上锁电源或解锁电源后，电子锁却未输出锁止或解锁的位置反馈信号，此时，BMS会判断电子锁没有可靠的成功锁止或解锁，BMS只能报警，提醒人员尽快排查故障。
造成以上问题的原因是：现有的技术方案只通过电子锁的位置反馈信号来判断电子锁是否上锁或解锁，判断方式单一且不可靠。此外，由于现有的技术方案，只通过电子锁的位置反馈信号来判断电子锁是否上锁或解锁，却无法确定电子锁未成功上锁或解锁的故障原因，具体故障原因是由于BMS 控制电路异常导致电子锁没有接通驱动电源而没有上锁或解锁，还是由于电子锁本身故障而导致没有上锁或解锁，需要线下进行人工进一步排查才能确定故障原因。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路。
为此，本实用新型提供了一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路，包括反馈模块和BMS主控芯片；
其中，反馈模块，其电源输入端与直流电源VCC连接，由直流电源VCC 提供直流电源；
反馈模块，其第一输入端VF1与电子锁的正极输入端IN+连接，用于接收驱动电子锁上锁的驱动电源A的电压和电流；
反馈模块，其第二输入端VF2与电子锁的负极输入端IN-连接，用于接收驱动电子锁解锁的驱动电源B的电压和电流；
反馈模块，其输出端VFPW与所述BMS主控芯片的第一输入端连接，用于为BMS主控芯片提供电子锁驱动电源的反馈信号。
其中，反馈模块包括：电阻R50～R56、二极管D10～D11和开关管 Q20～Q23，其中：
二极管D10的阳极，作为反馈模块的第一输入端VF1；
二极管D10的阴极，分别连接电阻R50的第1管脚和二极管D11的阴极；
二极管D11的阳极，分别连接反馈模块的第二输入端VF2和电阻R52 的第1管脚；
开关管Q20的基极B，分别连接电阻R50的第2管脚、电阻R51的第1 管脚；
开关管Q20的集电极C，连接开关管Q21的基极B；
开关管Q20的发射极E，分别连接电阻R51的第2管脚和接地端GND；
开关管Q21的发射极E，连接电阻R55的第2管脚；
电阻R55的第1管脚，连接直流电源VCC；
开关管Q21的集电极C，作为反馈模块的输出端VFPW；
开关管Q21的集电极C，分别连接电阻R54的第1管脚、电阻R56的第1管脚和开关管Q23的发射极E；
开关管Q23的基极B，分别连接电阻R54的第2管脚和开关管Q22的集电极C；
开关管Q23的集电极C，连接接地端GND；
电阻R56的第2管脚，连接接地端GND；
开关管Q22的发射极E，分别连接电阻R53的第2管脚和接地端GND；
开关管Q22的基极B，分别连接电阻R52的第2管脚和电阻R53的第1 管脚。
优选地，反馈模块，其输出端VFPW与BMS主控芯片的第一输入端连接，用于输出电子锁驱动电源反馈信号给BMS主控芯片；
BMS主控芯片，其第一输入端与反馈模块的输出端VFPW相连接，用于接收所述反馈模块发来的电子锁驱动电源反馈信号；
BMS主控芯片，其第二输入端与电子锁的位置反馈输出端ELOCK连接，用于接收电子锁的位置反馈输出端ELOCK输出的锁止或解锁的位置反馈信号。
优选地，当电子锁的正极输入端IN+和负极输入端IN-都没有接通驱动电源时，反馈模块的第一输入端VF1和第二输入端VF2的电压为0V，反馈模块的输出端VFPW所输出的电子锁驱动电源反馈信号的电压为0V；
此时电子锁没有接通驱动电源，电子锁输出端ELOCK没有锁止和解锁的位置反馈信号输出至所述BMS主控芯片的第二输入端；
所述BMS主控芯片，根据0V的驱动电源反馈信号VFPW和低电平的位置反馈信号ELOCK，判断电子锁的正极输入端IN+和负极输入端IN-均未接通驱动电源且电子锁无故障；否则，判断电子锁以及电子锁的驱动电源都有故障。
优选地，当电子锁的正极输入端IN+接通驱动电源且负极输入端IN-未接通驱动电源时，所述反馈模块的第一输入端VF1为电子锁驱动电源电压 12V、第二输入端VF2为0V，反馈模块输出端VFPW输出的电子锁驱动电源反馈信号为5V高电平；
在电子锁的正极输入端IN+接通驱动电源后，电子锁的输出端ELOCK 输出锁止位置反馈信号至所述BMS主控芯片的第二输入端；
所述BMS主控芯片，根据锁止位置反馈信号ELOCK和5V高电平的电子锁驱动电源反馈信号VFPW，判断电子锁已接通驱动电源且成功上锁；否则，判断电子锁的驱动电源有故障或者电子锁有故障。
优选地，当电子锁的负极输入端IN-接通驱动电源且正极输入端IN+未接通驱动电源时，反馈模块的第一输入端VF1的电压为0V、第二输入端VF2 为电子锁驱动电源电压12V时，反馈模块的输出端VFPW为低电平；
在电子锁负极输入端IN-接通驱动电源后，电子锁的输出端ELOCK输出解锁位置反馈信号至所述BMS主控芯片的第二输入端VF2；
所述BMS主控芯片，根据解锁位置反馈信号ELOCK和低电平的电子锁驱动电源反馈信号VFPW，判断电子锁已接通驱动电源且成功解锁；否则，判断电子锁的驱动电源有故障或者电子锁有故障。
由以上本实用新型提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本实用新型提供了一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路，其结构设计科学，能够更加可靠地判断电子锁是否上锁或解锁，具有重大的实践意义。
另外，对于本实用新型，其还能够在线可靠地判断电子锁未成功上锁或解锁的故障原因，无需人工进一步排查，显著提高直流充电枪的故障检测效率，具有重大的实践意义。
此外，对于本实用新型，其硬件电路设计科学，电子元器件为普遍应用型号，易于选型，价格也很低；另外，由于采用表贴型小功率电子元器件，因此电路板占用空间小，设计成本很低。因此，本发明的技术方案具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路的整体结构方框图；
图2为本实用新型提供的一种高边接触器触点粘连检测电路的具体连接原理图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
参见图1、图2，本实用新型提供了一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路，包括反馈模块100和BMS主控芯片200；
其中，反馈模块100，其电源输入端与直流电源VCC(例如5V直流电源)连接，由直流电源VCC提供直流电源；
反馈模块100，其第一输入端VF1与电子锁的正极输入端IN+连接，用于接收驱动电子锁上锁的驱动电源A的电压和电流；
反馈模块100，其第二输入端VF2与电子锁的负极输入端IN-连接，用于接收驱动电子锁解锁的驱动电源B的电压和电流；
需要说明的是，驱动电子锁上锁的驱动电源为直流电源。
反馈模块100，其输出端VFPW与所述BMS主控芯片200的第一输入端连接，用于为BMS主控芯片200提供电子锁驱动电源反馈信号，其中反馈信号包括高电平、低电平和0V三种信号状态；
在本实用新型中，具体实现上，BMS主控芯片200，其第一输入端与反馈模块100的输出端VFPW相连接，用于接收所述反馈模块100发来的电子锁驱动电源反馈信号；
BMS主控芯片200，其第二输入端与电子锁的位置反馈输出端ELOCK 连接，用于接收电子锁的位置反馈输出端ELOCK输出的锁止或解锁的位置反馈信号；
在本实用新型中，具体实现上，参见图2所示，反馈模块100包括：电阻R50～R56、二极管D10～D11和开关管Q20～Q23，其中：
二极管D10的阳极，作为反馈模块100的第一输入端VF1；
二极管D10的阴极，分别连接电阻R50的第1管脚和二极管D11的阴极；
二极管D11的阳极，分别连接反馈模块100的第二输入端VF2和电阻 R52的第1管脚；
开关管Q20的基极B，分别连接电阻R50的第2管脚、电阻R51的第1 管脚；
开关管Q20的集电极C，连接开关管Q21的基极B；
开关管Q20的发射极E，分别连接电阻R51的第2管脚和接地端GND；
开关管Q21的发射极E，连接电阻R55的第2管脚；
电阻R55的第1管脚，连接直流电源VCC(例如为5V的直流电源)；
开关管Q21的集电极C，作为反馈模块100的输出端VFPW；
开关管Q21的集电极C，分别连接电阻R54的第1管脚、电阻R56的第1管脚和开关管Q23的发射极E；
开关管Q23的基极B，分别连接电阻R54的第2管脚和开关管Q22的集电极C；
开关管Q23的集电极C，连接接地端GND；
电阻R56的第2管脚，连接接地端GND；
开关管Q22的发射极E，分别连接电阻R53的第2管脚和接地端GND；
开关管Q22的基极B，分别连接电阻R52的第2管脚和电阻R53的第1 管脚。
在本实用新型中，需要说明的是，所述反馈模块100的输出端VFPW输出的电子锁驱动电源反馈信号，具备三种信号状态：
1、输出端VFPW输出高电平，说明电子锁的正极输入端IN+已接通驱动电源而上锁，反馈模块100的第一输入端VF1已接收到直流电源电压(例如12V直流电源)；
需要说明的是，电子锁的正极输入端IN+在接通驱动电源时，其负极输入端IN-不接通驱动电源。
2、输出端VFPW输出低电平，说明电子锁的负极输入端IN-已接通驱动电源而解锁，反馈模块100的第二输入端VF2已接收到直流电源电压(例如12V直流电源)；
需要说明的是，电子锁的负极输入端IN-在接通驱动电源时，其正极输入端IN+不接通驱动电源。
3、输出端VFPW的输出信号电平为0V，说明电子锁的正极输入端IN+ 和负极输入端IN-都没有接通驱动电源。
为了更加清楚地理解本实用新型，下面说明反馈模块100的工作原理：
一、当电子锁的正极输入端IN+和负极输入端IN-都没有接通驱动电源时，反馈模块100的第一输入端VF1和第二输入端VF2的电压为0V，所述开关管Q20～Q23都截止，则反馈模块100的输出端VFPW被电阻R56接地，从而使电子锁驱动电源反馈信号VFPW为0V；
由于电子锁没有接通驱动电源，因此其输出端ELOCK没有锁止和解锁的位置反馈信号(本发明为低电平)输出至所述BMS主控芯片200的第二输入端；
所述BMS主控芯片200，根据0V的电子锁驱动电源反馈信号VFPW和低电平的位置反馈信号ELOCK，判断电子锁的正极输入端IN+和负极输入端IN-均未接通驱动电源且电子锁无故障；否则，判断电子锁以及电子锁的驱动电源都有故障。
二、当电子锁的正极输入端IN+接通驱动电源且负极输入端IN-未接通驱动电源时，所述反馈模块100的第一输入端VF1为电子锁驱动电源电压(例如12V)、第二输入端VF2为0V，第一输入端VF1的输入信号通过二极管 D10和电阻R50使得所述开关管Q20～Q21导通，第二输入端VF2的信号通过电阻R52使开关管Q22～Q23截止，使反馈模块100输出端VFPW输出的电子锁驱动电源反馈信号为5V高电平；
在电子锁的正极输入端IN+接通驱动电源后，电子锁的输出端ELOCK 输出锁止位置反馈信号至所述BMS主控芯片200的第二输入端。
所述BMS主控芯片200，根据锁止位置反馈信号ELOCK和5V高电平的电子锁驱动电源反馈信号VFPW，判断电子锁已接通驱动电源且成功上锁；否则，判断电子锁的驱动电源有故障或者电子锁有故障。
三、当电子锁的负极输入端IN-接通驱动电源且正极输入端IN+未接通驱动电源时，反馈模块100的第一输入端VF1的电压为0V、第二输入端VF2 为电子锁驱动电源电压(例如12V)时，第二输入端VF2的信号通过二极管 D11和电阻R50使得所述开关管Q20～Q21导通，同时通过电阻R52使开关管Q22～Q23导通，使得反馈模块100的输出端VFPW为低电平，该低电平的电压幅值等于开关管Q23的饱和导通压降。
在电子锁负极输入端IN-接通驱动电源后，电子锁的输出端ELOCK输出解锁位置反馈信号至所述BMS主控芯片200的第二输入端VF2。
所述BMS主控芯片200，根据解锁位置反馈信号ELOCK和低电平的电子锁驱动电源反馈信号VFPW，判断电子锁已接通驱动电源且成功解锁；否则，判断电子锁的驱动电源有故障或者电子锁有故障。
在本实用新型中，具体实现上，需要说明的是，BMS主控芯片可以应用目前普遍应用的品牌、系列和型号，如NXP的MC9S12系列、英飞凌的 TC2系列的TC265等，BMS主控芯片的型号不在本发明保护范围内。
需要说明的是，本实用新型的技术方案，适用于目前普遍应用的马达式电子锁和电磁式电子锁，且它们都需要正向电源驱动上锁、反向电源驱动解锁，也就是在电子锁正极输入端IN+接通驱动电源时上锁，在电子锁负极输入端IN-接通驱动电源时解锁。
需要说明的是，本实用新型的技术方案所适用的电子锁，其接口需要符合新国标GB/T18487.1-2015(电动汽车传导充电系统第1部分通用要求) 对电子锁接口做出的要求。
综上所述，与现有技术相比较，本实用新型提供的一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路，其结构设计科学，能够更加可靠地判断电子锁是否上锁或解锁，具有重大的实践意义。
另外，对于本实用新型，其还能够在线可靠地判断电子锁未成功上锁或解锁的故障原因，无需人工进一步排查，显著提高直流充电枪的故障检测效率，具有重大的实践意义。
此外，对于本实用新型，其硬件电路设计科学，电子元器件为普遍应用型号，易于选型，价格也很低；另外，由于采用表贴型小功率电子元器件，因此电路板占用空间小，设计成本很低。因此，本发明的技术方案具有很强的实用价值和市场推广价值。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路，其特征在于，包括反馈模块(100)和BMS主控芯片(200)；
其中，反馈模块(100)，其电源输入端与直流电源VCC连接，由直流电源VCC提供直流电源；
反馈模块(100)，其第一输入端VF1与电子锁的正极输入端IN+连接，用于接收驱动电子锁上锁的驱动电源A的电压和电流；
反馈模块(100)，其第二输入端VF2与电子锁的负极输入端IN-连接，用于接收驱动电子锁解锁的驱动电源B的电压和电流；
反馈模块(100)，其输出端VFPW与所述BMS主控芯片(200)的第一输入端连接，用于为BMS主控芯片(200)提供电子锁驱动电源的反馈信号；
其中，反馈模块(100)包括：电阻R50～R56、二极管D10～D11和开关管Q20～Q23，其中：
二极管D10的阳极，作为反馈模块(100)的第一输入端VF1；
二极管D10的阴极，分别连接电阻R50的第1管脚和二极管D11的阴极；
二极管D11的阳极，分别连接反馈模块(100)的第二输入端VF2和电阻R52的第1管脚；
开关管Q20的基极B，分别连接电阻R50的第2管脚、电阻R51的第1管脚；
开关管Q20的集电极C，连接开关管Q21的基极B；
开关管Q20的发射极E，分别连接电阻R51的第2管脚和接地端GND；
开关管Q21的发射极E，连接电阻R55的第2管脚；
电阻R55的第1管脚，连接直流电源VCC；
开关管Q21的集电极C，作为反馈模块(100)的输出端VFPW；
开关管Q21的集电极C，分别连接电阻R54的第1管脚、电阻R56的第1管脚和开关管Q23的发射极E；
开关管Q23的基极B，分别连接电阻R54的第2管脚和开关管Q22的集电极C；
开关管Q23的集电极C，连接接地端GND；
电阻R56的第2管脚，连接接地端GND；
开关管Q22的发射极E，分别连接电阻R53的第2管脚和接地端GND；
开关管Q22的基极B，分别连接电阻R52的第2管脚和电阻R53的第1管脚。
2.如权利要求1所述的直流充电枪电子锁上锁及解锁故障检测电路，其特征在于，反馈模块(100)，其输出端VFPW与BMS主控芯片(200)的第一输入端连接，用于输出电子锁驱动电源反馈信号给BMS主控芯片(200)；
BMS主控芯片(200)，其第一输入端与反馈模块(100)的输出端VFPW相连接，用于接收所述反馈模块(100)发来的电子锁驱动电源反馈信号；
BMS主控芯片(200)，其第二输入端与电子锁的位置反馈输出端ELOCK连接，用于接收电子锁的位置反馈输出端ELOCK输出的锁止或解锁的位置反馈信号。
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