一种兼容脉冲和电平式电子锁的控制装置和控制方法与流程

本发明涉及能源以及电动汽车领域，具体为一种兼容脉冲和电平式电子锁的控制装置和控制方法。

背景技术：

随着电动汽车的普及，充电安全尤其是直流充电的安全性已经成为关注的焦点，国标中已经明确规定，对于充电电流大于16A充电设备，必须有锁止设备。

现有的，充电枪头锁止设备主要有两种类型，一种是电平式(单相磁保持电子锁)电子锁，一种是脉冲式(双相磁保持电子锁)电子锁。由于目前存在旧站改造或者新国标切入的情况，导致充电系统无法兼容电平式与脉冲式电子锁，造成充电过程中电子锁无法锁定或者充电结束后电子锁不能及时解锁的现象。存在安全隐患。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种兼容脉冲和电平式电子锁的控制装置和控制方法，结构简单，设置合理，能够实现对电子锁两种类型的兼容控制。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明一种兼容脉冲和电平式电子锁的控制装置，包括储能电容C1，第一开关器件K1，第二开关器件K2，以及分别设置有第一供电触点和第二供电触点的供电电源；第一开关器件K1连接电子锁接地的一端，用于选择接通储能电容C1一端或第一供电触点；第二开关器件K2连接电子锁的另一端，用于选择接通储能电容C1另一端或第二供电触点；第一开关器件K1和第二开关器件K2均接通储能电容C1，第一开关器件K1和第二开关器件K2均为初始状态，电子锁处于解锁状态。

优选的，当第一开关器件K1接通第一供电触点时，处于吸合状态；且第二开关器件K2处于初始状态时，脉冲式电子锁锁止。

优选的，当第二开关器件K2接通第二供电触点时，处于吸合状态；且第一开关器件K1处于初始状态时，电平式电子锁锁止。

进一步，还包括电子锁状态读取模块，第一开关器件K1和第二开关器件K2的控制模块，以及状态存储模块和状态对比模块；

控制模块用于控制第一开关器件K1和第二开关器件K2的吸合和断开，以及持续时间；并控制电子锁状态读取模块的状态读取时刻；

电子锁状态读取模块依次连接状态存储模块和状态对比模块；状态存储模块用于储存读取的状态；状态对比模块用于对比各时刻状态，并根据对比结果输出电子锁类型。

优选的，第一供电触点经阳极连接二极管D1；电子锁两端并联双向瞬态抑制器D2。

优选的，第一开关器件K1和第二开关器件K2均采用单刀双掷继电器。

本发明一种兼容脉冲和电平式电子锁的控制方法包括：将读取的电子锁状态进行对比处理，基于对比处理的对比结果判读电子锁类型；基于判读的电子锁类型，控制相应的电子锁锁止和解锁。

优选的，所述电子锁类型包括脉冲式电子锁和电平式电子锁，控制相应的电子锁锁止和解锁包括：

控制脉冲式电子锁锁止的步骤；当第一开关器件K1接通第一供电触点时，处于吸合状态；且第二开关器件K2处于初始状态时，脉冲式电子锁锁止；

控制电平式电子锁锁止的步骤；当第二开关器件K2接通第二供电触点时，处于吸合状态；且第一开关器件K1处于初始状态时，电平式电子锁锁止；

控制电平式电子锁或脉冲式电子锁解锁的步骤；控制第一开关器件K1和第二开关器件K2都回到初始状态时，完成解锁；

充电系统掉电后自动解锁的步骤；当充电系统掉电后，第一开关器件K1和第二开关器件K2失去驱动电压自动切换至初始状态，电平式电子锁掉电的同时实现自动解锁，或者，储能电容C1上的储能实现脉冲式电子锁的自动解锁。

优选的，将读取的电子锁状态进行对比处理，基于对比处理的对比结果判读电子锁类型，包括：

步骤1，读取电子锁状态，记作状态0；

步骤2，控制第二开关器件K2吸合，给电子锁施加供电电源电压，等待至少20ms后，读取电子锁状态，记作状态1；

步骤3，再等待至少20ms后，断开第二开关器件K2，读取电子锁状态，记作状态2；

步骤4，根据步骤1至3的电子锁状态进行如下判读；

4.1如果状态0不等于状态1且状态1不等于状态2，则电子锁为电平式电子锁；

4.2如果状态0不等于状态1且状态1等于状态2，则电子锁为脉冲式电子锁；

4.3如果状态0等于状态1等于状态2，则继续如下判读；

4.3.1吸合第一开关器件K1，等待至少20ms后读取电子锁状态，记作状态0"；

4.3.2然后断开第一开关器件K1，等待至少20ms后读取电子锁状态，记作状态1"；

4.3.3如果状态0等于状态0"且状态0"不等于状态1"，则电子锁为脉冲式电子锁；

4.4，如果状态0等于状态0"且状态0"等于状态1"，则电子锁未接入；

4.5，如果有其余状态则不满足正常逻辑要求，如果出现则报出电子锁识别故障。

进一步，步骤4.1中，如果状态0为断开状态，电子锁为电平式常开反馈触点电子锁；如果状态0为导通状态，电子锁为电平式常闭反馈触点电子锁。

进一步，步骤4.2中，判断电子锁为脉冲式电子锁后需要继续进行如下操作：

a.第一开关器件K1吸合，等待至少20ms后，读取电子锁状态，记作状态0'；

b.然后断开第一开关器件K1，等待至少20ms后，读取电子锁状态，记作状态1'；

当状态0'等于状态2且状态0'不等于状态1'时；如果状态0为断开状态，电子锁为脉冲式常开反馈触点电子锁；如果状态0为导通状态，电子锁为脉冲式常闭反馈触点电子锁。

进一步，步骤4.3.3中，如果状态1"为断开状态，电子锁为脉冲式常开反馈触点电子锁；如果状态1"为导通状态，电子锁为脉冲式常闭反馈触点电子锁。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过连接在电子锁两端的第一开关器件K1和第二开关器件K2，与供电电源以及储能电容C1的连接和切换，利用初始状态和吸合状态的组合控制，实现了对脉冲式和电平式两种电子锁兼容的锁止与解锁。并且形成的电路中，当充电系统掉电时，第一开关器件K1和第二开关器件K2都切换至初始状态，从而能够实现脉冲式电子锁的自动解锁。

进一步的，通过设置的双向瞬态抑制器D2，通过吸收电子锁吸合或断开时内部线圈产生的反向电动势，从而能够保护K1、K2触点以及充电系统电源的稳定工作。

进一步的，通过采用单刀双掷的继电器作为开关器件，能够更好的进行控制和操作，并且能够在无其他控制电路的基础上，通过储能电容C1上存储的电能实现掉电后的自动解锁。

本发明通过以上的兼容脉冲和电平式电子锁的控制装置，结合电子锁状态的读取、存储和对比，对各个状态进行对比和判读后，针对有反馈信号的电子锁，可以实现脉冲式和电平式电子锁的自动识别与匹配。

附图说明

图1为本发明实例中所述的兼容脉冲和电平式电子锁的控制装置的电路原理框图。

图2为本发明实例中所述的电平式电子锁锁止状态原理框图。

图3为本发明实例中所述的电平式电子锁解锁状态原理框图。

图4为本发明实例中所述的脉冲式电子锁锁止状态原理框图。

图5为本发明实例中所述的脉冲式电子锁解锁状态原理框图。

图中：1为储能电容C1、2为二极管D1、3为第一开关器件K1、4为第二开关器件K2、5为双向瞬态抑制器D2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供一种兼容脉冲和电平式电子锁的控制装置，该控制装置包括储能电容C1，第一开关器件K1，第二开关器件K2，以及分别设置有第一供电触点和第二供电触点的供电电源；第一开关器件K1连接电子锁接地的一端，用于选择接通储能电容C1一端或第一供电触点；第二开关器件K2连接电子锁的另一端，用于选择接通储能电容C1另一端或第二供电触点；第一开关器件K1和第二开关器件K2均接通储能电容C1，第一开关器件K1和第二开关器件K2均为初始状态，电子锁处于解锁状态。第一供电触点经阳极连接二极管D1；电子锁两端并联双向瞬态抑制器D2。

下面结合图1详述本发明的上述实施例，如图1所示，其包括储能电容C1、二极管D1、第一开关器件K1、第二开关器件K2和双向瞬态抑制器D2。其中，储能电容C1一般为一个mF级别的电解质电容；二极管D1为防止储能电容C1反向放电；第一开关器件K1为一个单刀双掷继电器，第二开关器件K2为一个单刀双掷继电器；双向瞬态抑制器D2用于吸收电子锁吸合或断开时内部线圈产生的反向电动势，用于保护K1、K2触点以及充电系统电源的稳定工作。其中，供电电源可以为12V。

当第二开关器件K2接通第二供电触点时，处于吸合状态；且第一开关器件K1处于初始状态时，电平式电子锁锁止。具体地，当电子锁为电平式时，锁止时如图2所示，当K1处于初始状态、K2处于吸合状态，电子锁锁止电流回路为+12V-->K2-->电子锁-->GND，保持回路状态，电子锁处于锁止状态。解锁时如图3所示，当K1、K2都处于初始状态，电子锁上没有施加电压，电子锁断开。

当第一开关器件K1接通第一供电触点时，处于吸合状态；且第二开关器件K2处于初始状态时，脉冲式电子锁锁止。具体地，当电子锁为脉冲式时，锁止时如图4所示，脉冲式电子锁的锁止需要在电子锁上施加+12V电压，待电子锁锁止后，需要撤去+12V电压，否则电子控制线圈会烧毁。当K1切换至吸合状态、K2处于断开的初始状态时，电子锁锁止电流回路为+12V电源-->D1-->K1-->C1(充电)-->K2-->电子锁-->GND。储能电容在充电时相当于“短路”状态，此时相当于在电子锁上施加+12V电压，选取合适的C1容值，使得电子锁在充电过程中电子锁能够可靠吸合。储能电容充电完成后相当于“断路”，此时电子锁上施加的电压撤去，电子锁处于锁止状态。

解锁时如图5所示，脉冲式电子锁解锁时，K1、K2都回到初始状态，由于电子锁在锁止后，储能电容C1上存储有一定的能量，当解锁时储能电容C1沿箭头所指方向放电。电子锁解锁电流回路为C1(+)-->K1-->电子锁-->K2--->C1(-)。根据电子锁的参数，选取合适容量的电容C1，使得C1上存储的电能能够解锁电子锁。

当充电系统掉电后，由于K1、K2失去驱动电压会自动切换至初始状态，储能电容C1上的储能会解锁电子锁，从而实现充电系统掉电后的自动解锁。

本发明还包括电子锁状态读取模块，第一开关器件K1和第二开关器件K2的控制模块，以及状态存储模块和状态对比模块；

控制模块用于控制第一开关器件K1和第二开关器件K2的吸合和断开，以及持续时间；并控制电子锁状态读取模块的状态读取时刻；

电子锁状态读取模块依次连接状态存储模块和状态对比模块；状态存储模块用于储存读取的状态；状态对比模块用于对比各时刻状态，并根据对比结果输出电子锁类型。

电子锁分为脉冲式和电平式，对应有反馈信号的电子锁，反馈信号为电子锁解锁时的状态分为常开或常闭，按照这种分法，电子锁可以分成四种：

A、电平式常开反馈触点电子锁

B、电平式常闭反馈触点电子锁

C、脉冲式常开反馈触点电子锁

D、脉冲式常闭反馈触点电子锁

本发明提供了一种兼容脉冲和电平式电子锁的控制方法，该控制方法基于上述的控制装置，包括：将读取的电子锁状态进行对比处理，基于对比处理的对比结果判读电子锁类型；基于判读的电子锁类型，控制相应的电子锁锁止和解锁。

进一步地，控制相应的电子锁锁止和解锁，包括：

控制脉冲式电子锁锁止的步骤：当第一开关器件K1接通第一供电触点时，处于吸合状态；且第二开关器件K2处于初始状态时，脉冲式电子锁锁止；

控制电平式电子锁锁止的步骤：当第二开关器件K2接通第二供电触点时，处于吸合状态；且第一开关器件K1处于初始状态时，电平式电子锁锁止；

控制电平式电子锁或脉冲式电子锁解锁的步骤：控制第一开关器件K1和第二开关器件K2都回到初始状态时，完成解锁；

充电系统掉电后自动解锁的步骤：当充电系统掉电后，第一开关器件K1和第二开关器件K2失去驱动电压自动切换至初始状态，电平式电子锁掉电的同时实现自动解锁，或者，储能电容C1上的储能实现脉冲式电子锁的自动解锁。

其中，电子锁类型包括脉冲式电子锁和电平式电子锁。

进一步地，本发明在控制装置的硬件基础上，配合控制方法，能够实现电子锁类型的识别和自动匹配。即对应将读取的电子锁状态进行对比处理，基于对比处理的对比结果判读电子锁类型的步骤，该步骤包括：

步骤1，读取电子锁状态，记作“状态0”。

步骤2，K2继电器吸合，给电子锁施加+12V电压，等待一段时间，至少20ms，如50mS后，读取电子锁状态，记作“状态1”。

步骤3，再等待一段时间，至少20ms，如50mS后，K2继电器断开，读取电子锁状态，记作“状态2”。

步骤4，根据步骤1至3的电子锁状态进行如下判读；

4.1如果：(“状态0”不等于“状态1”)且(“状态1”不等于“状态2”)；

则：电子锁为电平式电子锁；

如果“状态0”为断开状态，电子锁为电平式常开反馈触点电子锁；

如果“状态0”为导通状态，电子锁为电平式常闭反馈触点电子锁。

4.2如果：(“状态0”不等于“状态1”)且(“状态1”等于“状态2”)；

则：电子锁为脉冲式电子锁且需要继续判断；

a.继电器K1吸合，等待一段时间，至少20ms，如50mS，读取电子锁状态，记作“状态0'”；

b.继电器K1断开，等待一段时间，至少20ms，如50mS，读取电子锁状态，记作“状态1'”。

当(“状态0'”等于“状态2”)且(“状态0'”不等于“状态1'”)时；

如果“状态0”为断开状态，为脉冲式常开反馈触点电子锁。

如果“状态0”为导通状态，为脉冲式常闭反馈触点电子锁。

4.3如果：(“状态0”等于“状态1”等于“状态2”)，则需要继续判读。

4.3.1继电器K1吸合，等待一段时间，至少20ms，如50mS，读取电子锁状态，记作“状态0"”；

4.3.2继电器K1断开，等待一段时间，至少20ms，如50mS，读取电子锁状态，记作“状态1"”。

4.3.3如果(“状态0”等于“状态0"”)且(“状态0"”不等于“状态1"”)；

则：可以判断电子锁为脉冲式电子锁；

如果“状态1"”为断开状态，为脉冲式常开反馈触点电子锁。

如果“状态1"”为导通状态，为脉冲式常闭反馈触点电子锁。

4.4如果(“状态0”等于“状态0"”)且(“状态0"”等于“状态1"”)，则可以判断电子锁未接入。

4.5如果有其余状态则不满足正常逻辑要求，如果出现的话则报出电子锁识别故障。

需要说明的是，至少20ms为预设时间段的取值，优选的如50ms。

在上述实施例中，通过两个开关器件的初始状态和吸合状态的控制配合作用，使得上述控制装置能够兼容脉冲式和电平式两种电子锁的锁止与解锁；其次，对于脉冲式电子锁，当系统掉电时，能够通过储能电容C1上存储的电能实现自动解锁；此外，对于有反馈信号的电子锁，通过硬件电路和软件读取的电子锁状态的配合作用，能够实现脉冲式和电平式电子锁的自动识别与匹配。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。