新型低成本小体积充电枪隔离控制器的制作方法

1.本实用新型涉及一种电能控制设备,特别涉及一种新型低成本小体积充电枪隔离控制器。


背景技术：

2.充电桩在给用电装置如工业机器人、电动叉车等提供充电服务时，需要将充电枪插入到待充电用电设备上的充电口中。在将充电枪插入充电口中后，需要对充电枪进行插枪检测以及锁枪操作以完成充电。目前，在进行充电枪插枪锁枪过程中，一般是在插枪口处通过设置继电器来实现锁枪和解锁操作。然而，这一结构由于加入了继电器，其体积较大，占用较大的空间，且现有的采用继电器实现充电枪插枪锁枪的方式功耗过高，其检测充电枪插入状态的可靠性有待提高。为解决上述问题，亟待设计一种用于检测充电枪插枪锁枪状态的不同方案。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、功耗低且可靠性好的新型低成本小体积充电枪隔离控制器。
4.本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型设置于充电接口处，它包括mcu、插枪检测模块、锁枪模块、锁枪反馈模块和解枪模块，所述插枪检测模块、所述锁枪模块、所述锁枪反馈模块和所述解枪模块均与所述mcu信号连接，
5.所述插枪检测模块用于检测充电枪是否插入充电接口，并将检测结果反馈给所述mcu；
6.所述锁枪模块用于将充电枪锁定于充电接口处，并连通充电电源进行充电；
7.所述锁枪反馈模块用于向所述mcu反馈所述锁枪模块是否锁定充电枪于充电接口处进行充电；
8.所述解枪模块用于解锁插入充电接口处的充电枪，并断开充电电源；
9.所述mcu用于接收所述插枪检测模块反馈的插枪信息，向所述锁枪模块发送锁枪命令，接收所述锁枪反馈模块反馈的充电枪是否锁定的信息，当充电完毕后，向所述解枪模块发送接触充电枪锁定命令；
10.所述锁枪模块和所述解枪模块均通过所述锁枪反馈模块与充电接口处的电子锁相电信号连接。
11.所述插枪检测模块包括串联连接的第一二一电阻和第一光耦器，所述第一光耦器的输出端将信号反馈给所述mcu，所述第一光耦器的输入端回路与充电机的设备地线连接。
12.所述插枪检测模块在插枪时的输出电压为2.63v，在拔枪时的输出电压为0.47v。
13.所述锁枪模块包括第二光耦器、第一场效应管和第二场效应管，所述第二光耦器与所述mcu的信号输出端连接，所述第二光耦器的输出端分别与所述第一场效应管及所述第二场效应管的栅极连接，所述第一场效应管及所述第二场效应管的漏极相连接并于充电
接口处的电子锁正极相连接。
14.所述锁枪反馈模块包括与充电接口的电子锁反馈线的正极连接的第一一五电阻和与充电接口的电子锁反馈线的负极连接的第四光耦器连接，所述第四光耦器的输出端与所述mcu相连接。
15.所述解枪模块包括第三光耦器、第三场效应管和第四场效应管，所述第三光耦器与所述mcu的信号输出端连接，所述第三光耦器的输出端分别与所述第三场效应管和所述第四场效应管的栅极连接，所述第三场效应管及所述第四场效应管的漏极相连接并于充电接口处的电子锁负极相连接。
16.所述mcu选自型号为stm32f103的plc芯片。
17.本实用新型的有益效果是：本实用新型设置有mcu、插枪检测模块、锁枪模块、锁枪反馈模块和解枪模块，且插枪检测模块、锁枪模块、锁枪反馈模块和解枪模块均与mcu信号连接，在插枪检测模块、锁枪模块、锁枪反馈模块和解枪模块中均通过设置的光耦器实现与mcu的物理隔离，保证了mcu的安全和稳定可靠性，同时，与现有技术相比，其摒弃了继电器等大体积器件的加入，采用贴片式的元件设置，大大地减小了控制器的体积，且其结构也更加简单，在整个充电枪充电过程中，通过插枪检测、锁枪检测、锁枪反馈及解枪检测，在充电枪正常充电并进入锁枪阶段后，其功耗会大大小于在插枪阶段、锁枪阶段的功耗，故其能够大大地降低功耗。
18.此外，所述插枪检测模块在插枪时的输出电压为2.63v，在拔枪时的输出电压为0.47v，通过插枪时得输出电压和拔枪时的输出电压的差别对比，能够轻易地确定是否完成充电枪充电。
附图说明
19.图1是本实用新型的简易原理框图；
20.图2是所述插枪检测模块的简易电路原理图；
21.图3是所述锁枪模块的简易电路原理图，其中“lock_v”与电子锁正极“el+”相连接；
22.图4是所述解枪模块的简易电路原理图，其中“unlock_v”与电子锁负极“el
‑”
相连接；
23.图5是所述锁枪反馈模块的简易电路原理图。
具体实施方式
24.如图1至图5所示，本实用新型设置于充电接口处，它包括mcu 1、插枪检测模块2、锁枪模块3、锁枪反馈模块4和解枪模块5，在本实施例中，所述mcu 1选自型号为stm32f103的plc芯片；所述插枪检测模块2、所述锁枪模块3、所述锁枪反馈模块4和所述解枪模块5均与所述mcu 1信号连接，
25.所述插枪检测模块2用于检测充电枪是否插入充电接口，并将检测结果反馈给所述mcu 1；
26.所述锁枪模块3用于将充电枪锁定于充电接口处，并连通充电电源进行充电；
27.所述锁枪反馈模块4用于向所述mcu 1反馈所述锁枪模块3是否锁定充电枪于充电
接口处进行充电；
28.所述解枪模块5用于解锁插入充电接口处的充电枪，并断开充电电源；
29.所述mcu 1用于接收所述插枪检测模块2反馈的插枪信息，向所述锁枪模块3发送锁枪命令，接收所述锁枪反馈模块4反馈的充电枪是否锁定的信息，当充电完毕后，向所述解枪模块5发送接触充电枪锁定命令；
30.所述锁枪模块3和所述解枪模块5均通过所述锁枪反馈模块4与充电接口处的电子锁相电信号连接。
31.具体地，所述插枪检测模块2包括串联连接的第一二一电阻r121和第一光耦器u1，所述第一光耦器u1的输出端将信号反馈给所述mcu 1，所述第一光耦器u1的输入端回路与充电机的设备地线pe连接。在本实施例中，所述插枪检测模块2在插枪时的输出电压为2.63v，在拔枪时的输出电压为0.47v。这有利于快速检测插枪或拔枪的过程。所述锁枪模块3包括第二光耦器u2、第一场效应管q1和第二场效应管q2，所述第二光耦器u2与所述mcu 1的信号输出端连接，所述第二光耦器u2的输出端分别与所述第一场效应管q1及所述第二场效应管q2的栅极g连接，所述第一场效应管q1及所述第二场效应管q2的漏极d相连接并于充电接口处的电子锁正极el+相连接。所述锁枪反馈模块4包括与充电接口的电子锁反馈线的正极连接的第一一五电阻r115和与充电接口的电子锁反馈线的负极连接的第四光耦器u4连接，所述第四光耦器u4的输出端与所述mcu 1相连接。所述解枪模块5包括第三光耦器u3、第三场效应管q3和第四场效应管q4，所述第三光耦器u3与所述mcu 1的信号输出端连接，所述第三光耦器u3的输出端分别与所述第三场效应管q3和所述第四场效应管q4的栅极g连接，所述第三场效应管q3及所述第四场效应管q4的漏极d相连接并于充电接口处的电子锁负极el-相连接。
32.本实用新型通过mcu发出脉冲、采用两个光电隔离的mos管控制锁枪信号电源的正极和负极，达到脉冲锁枪和解锁的目的，锁枪或者解锁动作在0.3～0.5s的时间内完成后，锁枪电源回到微功耗状态。由于采用贴片元件，体积比原有的继电器控制更小。因为充电枪的插拔状态是通过锁枪反馈模块串联一个电阻和开关到充电枪的接地端子 pe(大地)，为避免pe与控制器其它电气地短路，因此需要提供独立地的电源获取锁枪反馈模块的状态，本实用新型仅仅通过线性光耦隔离检测锁枪反馈模块，然后反馈到mcu的电压采样端口，将锁枪反馈模块的电路元件降低到最少，进而实时检测到插枪或者拔枪的不同电压，以此识别充电枪的插入状态。
33.最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。