本發(fā)明涉及充電系統(tǒng)鎖止設備，具體為一種充電系統(tǒng)電子鎖控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術：

新能源電動汽車的飚速發(fā)展，再一次點燃了電力電子行業(yè)發(fā)展的新潮，一場新能源變革悄然而至。充電樁作為核能發(fā)電、光伏發(fā)電、風能發(fā)電與電動汽車的紐帶，貫穿于整個新能源生態(tài)圈的生態(tài)鏈之中，引導著新能源行業(yè)的蓬勃發(fā)展，為新能源行業(yè)的發(fā)展，奠定了堅實的基礎。然而充電安全問題一直是整個充電行業(yè)的焦點，因此國標GB/T 20234.1—2015的相關要求對于充電系統(tǒng)其充電電流大于16A的設備，明確規(guī)定必須具備鎖止功能，即充電系統(tǒng)的功率輸出充電槍頭必須要有鎖止設備，而且鎖止設備要具備反饋信號，用于反饋鎖止設備的當前狀態(tài)。

目前，充電槍頭鎖止設備主要有兩種類型，一種是電平式(單相磁保持電子鎖)電子鎖，一種是脈沖式(雙相磁保持電子鎖)電子鎖，兩種類型的電子鎖其反饋信號大多采用微動開關實現(xiàn)。電平式電子鎖始終在供電運行，其正常充電下發(fā)熱可達60℃，并且電平式電子鎖其反饋信號的鎖定狀態(tài)為一直頂出受力，對于頂微動開關的力度偏小，影響微動開關的信號采集，存在充電安全隱患。脈沖式電子鎖的工作是在正負方波脈沖下完成的，只在動作瞬間(常規(guī)300ms)有電流流過，即只有在鎖定或解鎖的動作過程中產生功率，其它狀態(tài)電子鎖無損耗，不存在發(fā)熱與微動開關長期頂出受力的問題，具有低功耗、易控制、高可靠性與安全性的特點。

根據新國標以及相關充電槍廠家的反饋，單相電磁式(電平式)暴露出比較多的問題，現(xiàn)在各充電槍廠家配置均以雙向電磁鎖(脈沖式)為主。然而初期市場上較多使用電平式(單相磁保持電子鎖)電子鎖，后期由于新國標的切入，脈沖式(雙相磁保持電子鎖磁保持)電子鎖在充電槍市場上占領主導地位。目前存在舊站改造或者新國標切入的情況，導致充電系統(tǒng)無法兼容電平式與脈沖式電子鎖，造成充電過程中電子鎖無法鎖定或者充電結束后電子鎖不能及時解鎖的現(xiàn)象。若不明確電子鎖類型，長時間對脈沖式電子鎖施加電平式信號會出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，導致PCB灼燒甚至起火，存在相當大的安全隱患。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種充電系統(tǒng)電子鎖控制系統(tǒng)及控制方法，能夠實現(xiàn)對兩種電子鎖的兼容控制，充電系統(tǒng)掉電時能夠自動解鎖，并且自動識別電子鎖類型，實現(xiàn)對兩種電子鎖的正常鎖止。

本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種充電系統(tǒng)電子鎖控制系統(tǒng)，包括電子鎖鎖止電路；

所述的電子鎖鎖止電路包括儲能電容C0，第一鎖止繼電器Ka，第二鎖止繼電器Kb，電子鎖Ta，防堵二極管D0，以及作為供電電源的輔源；

輔源輸入正端BMS_Vin與至少一個防堵二極管D0串聯(lián)后，連接第一鎖止繼電器Ka的常開端，構成一個正向供電網絡；

由至少一個防堵二極管D0構成的二極管組的陰極與輔源地BMS_GND之間串聯(lián)至少一個儲能電容C0構成一個儲能網絡；

由至少一個防堵二極管D0構成的二極管組的陰極與第二鎖止繼電器Kb的常開端連接在一起構成一個負向供電網絡；

第一鎖止繼電器Ka和第二鎖止繼電器Kb的常閉端與輔源地BMS_GND接在一起構成一個接地網絡；

第一鎖止繼電器Ka的觸點輸出端連接電子鎖Ta的正端E-LOCK+構成解鎖正向輸入網絡；

第二鎖止繼電器Kb的觸點輸出端連接電子鎖Ta的負端E-LOCK-構成解鎖負向輸入網絡。

優(yōu)選的，還包括電子鎖反饋信號檢測電路，其連接在電子鎖兩端；用于通過MCU檢測電子鎖反饋信號狀態(tài)，識別電子鎖類型。

進一步，所述電子鎖反饋信號檢測電路包括第一光耦U0，反向并聯(lián)在第一光耦U0原邊的第一二極管D1；

所述第一光耦U0的原邊一端接地且經電子鎖反饋信號供電電源V0連接電子鎖反饋信號線的正端E+，另一端經限流電阻R4連接電子鎖反饋信號線的負端E-；

所述第一光耦U0的副邊經限流電阻R6輸出電子鎖反饋信號狀態(tài)BMS_DI，且BMS_DI與MCU的IO端口連接；

所述第一二極管D1用于反向保護所述第一光耦U0的原邊不被擊穿。

再進一步，第一光耦U0的副邊還分別設置有MCU的IO端口上拉電阻R5，以及MCU的IO端口濾波電容C1。

優(yōu)選的，還包括輔源掉電檢測電路，其包括第二光耦U1，反向并聯(lián)在第二光耦U1原邊的第二二極管D2；

所述第二光耦U1的原邊一端接輔源地BMS_GND，另一端經限流電阻R7連接輔源輸入正端BMS_Vin；

所述第二光耦U1的副邊經限流電阻R8輸出輔源信號狀態(tài)BMS_DO，且BMS_DO與MCU的IO端口連接；

所述第二二極管D2用于反向保護所述第二光耦U1的原邊不被擊穿。

進一步，第二光耦U1的副邊還分別設置有MCU的IO端口上拉電阻R9，以及MCU的IO端口濾波電容C2。

優(yōu)選的，第一鎖止繼電器Ka和第二鎖止繼電器Kb均為單刀雙擲繼電器。

一種充電系統(tǒng)電子鎖控制方法，基于本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)，包括如下步驟，

步驟1)先默認電子鎖為脈沖式電子鎖，吸合第一鎖止繼電器Ka，并在吸合時間段后斷開，吸合時間段不小于電子鎖可靠鎖止時間段，從而發(fā)送輔源的正向方波脈沖；

步驟2)基于MCU檢測的電子鎖反饋信號狀態(tài)判斷電子鎖是處于鎖定狀態(tài)還是解鎖狀態(tài)；

步驟3)若電子鎖處于解鎖狀態(tài)，則電子鎖為電平式電子鎖；然后再次吸合第一鎖止繼電器Ka保持吸合狀態(tài)，持續(xù)發(fā)送輔源的高電平，電子鎖鎖定，直到接收到充電結束命令，斷開第一鎖止繼電器Ka執(zhí)行解鎖動作，再解開電子鎖；

步驟4)若電子鎖處于鎖定狀態(tài)，則電子鎖為脈沖式電子鎖；然后等待接收到充電結束命令，再吸合第二鎖止繼電器Kb，并在吸合時間段后斷開，吸合時間段不小于電子鎖可靠鎖止時間段，從而發(fā)送輔源的負向方波脈沖解開電子鎖；完成對電子鎖的控制。

優(yōu)選的，基于MCU檢測的電子鎖反饋信號狀態(tài)判斷電子鎖是處于鎖定狀態(tài)還是解鎖狀態(tài)，包括：

若MCU檢測的電子鎖反饋信號狀態(tài)BMS_DI＝0，則判斷出電子鎖處于鎖定狀態(tài)；

若MCU檢測的電子鎖反饋信號狀態(tài)BMS_DI＝1，則判斷出電子鎖處于解鎖狀態(tài)。

優(yōu)選的，還包括對電子鎖在輔源掉電后的解鎖控制步驟，

a.若MCU檢測到輔源信號狀態(tài)BMS_DO＝0，則輔源正常工作，此時MCU下發(fā)E_LOCK+＝1且E_LOCK-＝0，即控制第一鎖止繼電器Ka吸合，并在吸合時間段后斷開，吸合時間段不小于電子鎖可靠鎖止時間段，使電子鎖兩端E-LOCK+對E-LOCK-為輔源的正向方波脈沖，電子鎖鎖定；

b.若MCU檢測到輔源信號狀態(tài)BMS_DO＝1，則輔源發(fā)生掉電故障，但儲能電容C0兩端電壓等于輔源電壓，此時MCU下發(fā)E_LOCK+＝0且E_LOCK-＝1，即控制第二鎖止繼電器Kb吸合，并在吸合時間段后斷開，吸合時間段不小于電子鎖可靠鎖止時間段，使電子鎖兩端E-LOCK+對E-LOCK-為輔源的負向方波脈沖，電子鎖解鎖。

優(yōu)選的，步驟3)中，再次吸合第一鎖止繼電器Ka保持吸合狀態(tài)后，檢測充電是否結束，如果結束則斷開第一鎖止繼電器Ka執(zhí)行解鎖動作，再解開電子鎖；如果沒有結束則保持第一鎖止繼電器Ka處于吸合狀態(tài)，持續(xù)發(fā)送輔源的高電平，直到接收到充電結束命令，充電結束。

優(yōu)選的，步驟4)中，判斷出電子鎖為脈沖式電子鎖后，檢測充電是否結束，如果結束則吸合第二鎖止繼電器Kb，并在吸合時間段后斷開，吸合時間段不小于電子鎖可靠鎖止時間段；如果沒有結束則返回執(zhí)行步驟2)。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果：

本發(fā)明所述的控制系統(tǒng)和控制方法，通過電子鎖鎖止電路能夠兼容電平式和脈沖式兩種電子鎖，電子鎖通過正向與負向輸入網絡之間電平信號的正負電壓實現(xiàn)電子鎖的鎖止功能。且能夠自動識別出電子鎖類型，此外，既能夠實現(xiàn)正常情況下的電子鎖的鎖止，也能夠實現(xiàn)在出現(xiàn)輔源故障的情況下，對電子鎖的正常解鎖。通過該方案，解決了現(xiàn)有方案無法兼容兩類電子鎖，且在無法識別出電子鎖類型情況下存在安全隱患的問題，提高了電子鎖的可靠性和安全性，為用戶帶來了更好的體驗。

進一步的，通過電子鎖反饋信號檢測電路，能夠識別出電子鎖解鎖和鎖定的工作狀態(tài)，并基于電子鎖的工作狀態(tài)，能夠識別出電子鎖的類型。解決了現(xiàn)有方案中在無法識別出電子鎖類型情況下存在安全隱患的問題，提高了電子鎖的安全性。

進一步的，通過輔源掉電檢測電路，能夠及時反饋輔源的工作情況，從而可以在出現(xiàn)輔源故障的情況下，通過電子鎖鎖止電路及時對電子鎖進行正常解決，提高電子鎖的使用體驗。

進一步的，通過MCU對電子鎖反饋信號狀態(tài)BMS_DI來自動識別電子鎖的工作狀態(tài)，從而識別出電子鎖的類型；通過輔源信號狀態(tài)BMS_DO對輔源狀態(tài)進行判斷，從而當充電系統(tǒng)掉電時能夠自動解鎖。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實例中所述的電子鎖鎖止電路的電路圖。

圖2為本發(fā)明實例中所述的電子鎖反饋信號檢測電路的電路圖。

圖3為本發(fā)明實例中所述的電子鎖類型自動識別流程圖。

圖4為本發(fā)明實例中所述的電子鎖BMS輔源掉電檢測電路示意圖。

具體實施方式

下面結合具體的實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。

本發(fā)明提出了一種自動識別槍頭電子鎖類型及鎖止檢測方案與實現(xiàn)方法，實現(xiàn)電子鎖類型的自動識別與電子鎖鎖止檢測功能。通過電子鎖反饋信號自動檢測電子鎖類型，并且給出了電子鎖鎖止實現(xiàn)方法以及其它故障工況下實現(xiàn)正常解鎖的功能。本發(fā)明一種充電系統(tǒng)電子鎖控制系統(tǒng)包括一個兼容電平式與脈沖式電子鎖鎖止電路，一個電子鎖反饋信號檢測電路，一個故障信號檢測電路；本發(fā)明一種充電系統(tǒng)電子鎖控制方法，包括了兼容電平式與脈沖式電子鎖正常鎖止的檢測方法，以及自動識別電子鎖類型的檢測方法。

本發(fā)明一種充電系統(tǒng)電子鎖控制系統(tǒng)，如圖1所示，電子鎖鎖止電路包括儲能電容C0，第一鎖止繼電器Ka，第二鎖止繼電器Kb，電子鎖Ta，防堵二極管D0，以及作為供電電源的輔源。其中，輔源輸入正端BMS_Vin與至少一個防堵二極管D0串聯(lián)后，連接單刀雙擲的第一鎖止繼電器Ka的常開端，構成一個正向供電網絡；二極管組中的多個防堵二極管D0可以是串聯(lián)，前一個防堵二極管D0陰極連接后一個防堵二極管D0的陽極，也可以是并聯(lián)，陽極連接至同一節(jié)點，陰極連接至同一節(jié)點；由至少一個防堵二極管D0構成的二極管組的陰極與輔源地BMS_GND之間串聯(lián)至少一個儲能電容C0構成一個儲能網絡；同時至少一個防堵二極管D0構成的二極管組的陰極與單刀雙擲的第二鎖止繼電器Kb的常開端連接在一起構成一個負向供電網絡；第一鎖止繼電器Ka和第二鎖止繼電器Kb的常閉端與輔源地BMS_GND接在一起構成一個接地網絡；第一鎖止繼電器Ka的觸點輸出端連接電子鎖Ta的正端E-LOCK+構成解鎖正向輸入網絡；第二鎖止繼電器Kb的觸點輸出端連接電子鎖Ta的負端E-LOCK-構成解鎖負向輸入網絡，電子鎖通過正向與負向輸入網絡之間電平信號的正負電壓實現(xiàn)電子鎖的鎖止功能。其中，輔源為電子鎖的供電電源，可以為BMS輔源，優(yōu)選的為12V，也可以為其他，以下采用12V為例進行說明。本優(yōu)選實例中，如圖1所示，示意性的以一個防堵二極管D0組成二極管組。

如圖1所示，Ka與Kb均為單刀雙擲繼電器，其常閉觸點連接電子鎖的輔源地BMS_GND，常開觸點連接電子鎖的輔源輸入正端BMS_Vin。若電子鎖為電平式則吸合第一鎖止繼電器Ka，此時電子鎖兩端輸出+12V的輔源的高電平(E-LOCK+→E-LOCK-)，電平式電子鎖鎖定，斷開第一鎖止繼電器Ka，電平式電子鎖解鎖。若電子鎖為脈沖式，則先吸合第一鎖止繼電器Ka，并在吸合時間段后斷開，吸合時間段不小于電子鎖可靠鎖止時間段，本優(yōu)選實例中吸合時間段為300ms，電子鎖兩端輸出+12V(E-LOCK+→E-LOCK-)的300ms輔源的正向方波脈沖，鎖定脈沖式電子鎖。再吸合第二鎖止繼電器Kb 300ms后斷開，電子鎖兩端輸出-12V(E-LOCK+→E-LOCK-)的300ms輔源的負向方波脈沖，解開脈沖式電子鎖。本優(yōu)選實例中的300ms是電子鎖廠家提供的可靠鎖止時間段，來源于電子鎖規(guī)格書再加一定的裕量。

通過上述的控制系統(tǒng)能夠針對充電槍廠家的差異性以及國標對充電槍的要求，滿足目前電子鎖存在的電平式與脈沖式兩種類型，實現(xiàn)電子鎖正常的鎖定與解鎖的功能。本發(fā)明所述的充電系統(tǒng)電子鎖控制方法，實現(xiàn)自動識別電子鎖類型時需要啟用電子鎖反饋信號，其中，電子鎖反饋信號的檢測電路如圖2所示。

圖2為本發(fā)明實例中所述的電子鎖反饋信號檢測電路的電路圖，其中U0為第一光耦，用于反饋電子鎖是否鎖止，第一二極管D1為反并二極管，用于反向保護光耦的原邊不被擊穿，若存在反壓時，將被鉗位在二極管的開通壓降0.7V，以此保護光耦原邊的發(fā)射管，R4為光耦原邊的限流電阻，R6為光耦副邊的限流電阻，R5為MCU的IO端口上拉電阻，C1為MCU的IO端口濾波電容。K1為電子鎖微動開關，Vo是電子鎖反饋信號供電電源。

由電子鎖微動開關K1、電子鎖反饋信號線的正端E+和電子鎖反饋信號線的負端E-組成的電路為電子鎖Ta內部的微動開關電路，具體原理如下，若電子鎖鎖定，即K1閉合，則BMS_DI輸出低電平信號，即MCU檢測到BMS_DI＝0視為電子鎖處于鎖定狀態(tài)；若電子鎖解鎖，即K1斷開，則BMS_DI輸出高電平信號，即MCU檢測到BMS_DI＝1視為電子鎖處于解鎖狀態(tài)。

基于圖2的檢測電路，通過MCU檢測到的BMS_DI，來自動識別電子鎖的狀態(tài)，并基于下述步驟，來自動識別電子鎖類型。

其具體自動識別實現(xiàn)過程，如圖3所示。

1)先默認為脈沖式電子鎖，吸合第一鎖止繼電器Ka 300ms后斷開，從而發(fā)送幅值為+12V的300ms的正向方波脈沖。

2)基于MCU檢測的電子鎖反饋信號狀態(tài)判斷電子鎖反饋信號的狀態(tài)是處于鎖定狀態(tài)還是解鎖狀態(tài)。

具體地，若MCU檢測的電子鎖反饋信號狀態(tài)BMS_DI＝0，則判斷出電子鎖處于鎖定狀態(tài)；

若MCU檢測的電子鎖反饋信號狀態(tài)BMS_DI＝1，則判斷出電子鎖處于解鎖狀態(tài)。

3)若電子鎖處于解鎖狀態(tài)，則電子鎖為電平式電子鎖。然后再次吸合第一鎖止繼電器Ka保持吸合狀態(tài)，持續(xù)發(fā)送+12V的輔源高電平，電子鎖鎖定，直到接收到充電結束命令，斷開第一鎖止繼電器Ka執(zhí)行解鎖動作，再解開電子鎖。

4)若電子鎖處于鎖定狀態(tài)，則電子鎖為脈沖式電子鎖。然后等待接收到充電結束命令，再吸合第二鎖止繼電器Kb 300ms后斷開，從而發(fā)送幅值為-12V的300ms的負向方波脈沖解開電子鎖。

本發(fā)明能夠實現(xiàn)輔源掉電后解鎖功能，使得輔源掉電等故障工況下確保電子鎖處于解鎖狀態(tài)，使得充電槍在故障工況下可以正常插拔，實現(xiàn)了故障工況下電子鎖的正常工作，輔源可以為BMS輔源。微處理器MCU用于檢測BMS_DO信號，并根據BMS_DO信號下發(fā)控制繼電器動作的控制信號；其中，MCU可以為ARM，DSP，F(xiàn)PGA等。如圖4所示，以BMS輔源為例，實現(xiàn)掉電后解鎖時具體包括如下步驟，

a.若檢測到BMS輔源正常工作，MCU會檢測到BMS_DO＝0，此時MCU下發(fā)E_LOCK+＝1且E_LOCK-＝0，即控制第一鎖止繼電器Ka吸合300ms后斷開，使電子鎖兩端E-LOCK+對E-LOCK-為+12V的輔源正向方波脈沖，鎖定電子鎖。

b.若檢測到BMS輔源掉電后，MCU會檢測到BMS_DO＝1，但儲能電容C0兩端電壓為+12V，此時MCU下發(fā)E_LOCK+＝0且E_LOCK-＝1，即控制第二鎖止繼電器Kb吸合300ms后斷開，使電子鎖兩端E-LOCK+對E-LOCK-為-12V的輔源負向方波脈沖，電子鎖解鎖。

圖4為本發(fā)明實例中所述的電子鎖BMS輔源掉電檢測電路示意圖，其中U1為第二光耦，用于反饋BMS輔源是否掉電，第二二極管D2為反并二極管，用于反向保護光耦的原邊不被擊穿，若存在反壓時，將被鉗位在二極管的開通壓降0.7V，以此保護光耦原邊的發(fā)射管，R7為光耦原邊的限流電阻，R8為光耦副邊的限流電阻，R9為MCU的IO端口上拉電阻，C2為MCU的IO端口濾波電容。

在上述實施例中，通過電子鎖鎖止電路能夠兼容電平式和脈沖式兩種電子鎖，電子鎖通過正向與負向輸入網絡之間電平信號的正負電壓實現(xiàn)電子鎖的鎖止功能。且能夠自動識別出電子鎖類型，此外，既能夠實現(xiàn)正常情況下的電子鎖的鎖止，也能夠實現(xiàn)在出現(xiàn)輔源故障的情況下，對電子鎖的正常解鎖。通過該方案，解決了現(xiàn)有方案無法兼容兩類電子鎖，且在無法識別出電子鎖類型情況下存在安全隱患的問題，提高了電子鎖的可靠性和安全性，為用戶帶來了更好的體驗。

上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。

在本發(fā)明的上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關描述。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。