一种充电枪的电子锁控制装置及充电枪
技术领域
本发明涉及汽车充电技术领域，尤其是涉及一种充电枪的电子锁控制装置及充电枪。
背景技术
目前，节能减排已成为社会各界的共识，电动汽车等新能源汽车受到了大力的推广。电动汽车利用动力电池提供动力，当动力电池的电量不足时，需要利用充电桩对动力电池进行充电。
在使用充电桩对动力电池进行充电的过程中，充电桩通过充电枪与电动汽车连接，为了防止充电枪脱落和确保可靠连接，利用充电枪的电子锁将充电枪锁在电动汽车的充电座上。若需要将充电枪从电动汽车的充电座上拔出来，则对充电枪电子锁进行解锁。但是现有充电枪所配置的电子锁位置反馈开关只能简单反映开、光两种状态，难以准确获知电子锁的具体工作状态。
发明内容
本发明提供了一种充电枪的电子锁控制装置，以解决现有的锁舌位置和电子锁状态难以准确获知的技术问题，通过电子锁伸出状态的检测，实现锁舌位置与电子锁状态的判断，进而判断电子锁导致的充电故障原因，改进充电枪结构，有利于用户及时解决充电问题而实现正常充电。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种充电枪的电子锁控制装置，其包括：壳体、锁杆、位移传感器、封装于所述壳体内并驱动所述锁杆作伸缩运动的驱动模块，所述锁杆的一端部设有锁舌且露出于所述壳体；
所述锁杆上设有拨动件，所述拨动件配合连接在所述位移传感器上，且所述位移传感器的输出电阻值随所述拨动件的移动而变化，所述位移传感器的输出电阻值通过反馈线路传输至充电控制装置，所述充电控制装置根据所述输出电阻值对应的取值和/或取值区间判定电子锁的所述锁舌位置。
在其中一种实施例中，所述驱动模块包括驱动电机、传动齿轮、内螺杆、外螺杆；
所述驱动电机的旋转轴与所述传动齿轮连接，所述传动齿轮与所述外螺杆上的旋转齿轮啮合连接，所述内螺杆上的外螺纹与所述外螺杆的内螺纹配合；
所述锁杆的另一端部同轴连接在所述内螺杆的一端，所述拨动件的一端固定在所述锁杆的另一端部上，所述拨动件的另一端可移动连接在所述位移传感器的电阻管上。
在其中一种实施例中，所述驱动模块还包括处理器、第一驱动芯片、第二驱动芯片、升降压电路、全桥电路；
所述处理器通过控制线路与所述充电控制装置电连接，且所述处理器分别与所述第一驱动芯片、所述第二驱动芯片电连接；
所述第一驱动芯片通过所述升降压电路与所述全桥电路电连接；
所述第二驱动芯片与所述全桥电路电连接；
所述全桥电路的输出端与用于带动所述锁杆伸缩运动的驱动电机电连接。
在其中一种实施例中，所述升降压电路包括升降压MOS管、第一电感、第一单向二极管、第一电容；
所述第一驱动芯片的第一输出端与所述升降压MOS管的漏极电连接，所述第一驱动芯片的第二输出端与所述升降压MOS管的栅极电连接，所述升降压MOS管的源极分别与所述第一电感的一端、所述第一单向二极管的输出端电连接，第一单向二极管的输入端与所述第一电容的一端电连接；
所述第一电容的另一端、所述第一电感的另一端接地。
在其中一种实施例中，所述全桥电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管；
所述第一MOS管的漏极、所述第二MOS管的漏极与所述第一电容的一端电连接；所述第三MOS管的漏极、所述第四MOS管的漏极与所述第一电容的另一端电连接；
所述第一MOS管的源极、所述第三MOS管的源极与所述驱动电机的第一供电端电连接；所述第二MOS管的源极、所述第四MOS管的源极与所述驱动电机的第二供电端电连接；
所述第一MOS管的栅极、所述第三MOS管的栅极与所述第二驱动芯片的第一控制端电连接；所述第二MOS管的栅极、所述第四MOS管的栅极与所述第二驱动芯片的第二控制端电连接。
在其中一种实施例中，在所述充电枪插在电动汽车的充电座上时，所述驱动模块与所述充电控制装置进行通信，所述充电控制装置，被配置为：
根据接收到的所述位移传感器的输出电阻值，生成对应的提示信号，并控制所述升降压电路与所述全桥电路，供所述驱动电机带动所述锁杆作相应地伸出/收缩运动。
在其中一种实施例中，设定所述充电控制装置根据所述输出电阻值对应的取值和/或取值区间判定电子锁的状态：
若所述输出电阻值小于等于最小预设电阻值时，则判定电子锁为：位于初始位置，处于未伸出状态；
若所述输出电阻值大于所述最小预设电阻值，且小于最大预设电阻值时，则判定电子锁为：位于非初始位置，处于非完全伸出状态；
若所述输出电阻值大于等于所述最大预设电阻值时，则判定电子锁为：位于非初始位置，处于完全伸出状态。
在其中一种实施例中，所述最小预设电阻值为R1，所述最大预设电阻值为R2；其中，R1≥0，R2为所述位移传感器的最大电阻值。
在其中一种实施例中，若所述输出电阻值R满足R＝0时，则判定电子锁为：位于初始位置，处于未伸出状态；
若所述输出电阻值R满足R1<R<R2时，则判定电子锁为：位于非初始位置，处于非完全伸出状态；
若所述输出电阻值R满足R＝R2时，则判定电子锁为：位于非初始位置，处于完全伸出状态。
本发明另一实施例提供了一种充电枪，其包括如上所述的电子锁控制装置。
基于上述方案，本发明实施例提供一种充电枪的电子锁控制装置及充电枪，对电子锁控制装置的结构进行了改进，以位移传感器来检测锁杆的状态变化，使得充电控制装置能够通过电阻与锁杆伸出长度的对应关系而准确判断电子锁的锁舌位置和电子锁状态，克服了现有技术只能反馈开、关两种信号的缺陷，有利于提高充电枪产品的品质。其中，充电控制装置可以是VCN，由于每个电阻值会对应一个锁杆伸出长度，当锁杆与充电枪锁止机构干涉时，VCM会将检测结果转换成提示信号(文字或者灯的形式显示在仪表盘，也可以将提示信息显示在能显示信息的充电座上)，从而便于用户获知当前充电枪的状态而重新插拔枪。通过电阻信号反馈电子锁伸出长度及状态的设计，有助于电动汽车在充电过程中准确获知电子锁的状态以得到相应的判断结果，同时可以及时向用户反馈以便用户重新插拔充电桩或及时维修，使得电动汽车能够顺利充电。
附图说明
图1是本发明实施例中的充电枪的电子锁控制装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中的驱动模块的部分电路结构示意图；
图3是本发明实施例中的充电枪的电子锁控制装置的工作流程示意图；
图4是本发明实施例中的充电枪的结构示意图；
其中，1、壳体；2、锁杆；3、位移传感器；4、锁舌；5、拨动件；6、驱动电机；7、传动齿轮；8内螺杆；9、外螺杆；10、旋转轴；11、第一驱动芯片；12、第二驱动芯片；13升降压电路；14、全桥电路；131、升降压MOS管；132、第一电感；133、第一单向二极管；134、第一电容；141、第一MOS管；142、第二MOS管；143、第三MOS管；144、第四MOS管；R1、最小预设电阻值；R2、最大预设电阻值；R、输出电阻值。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“附有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明一实施例提供了一种充电枪的电子锁控制装置，具体的，请参见图1，图1为本发明实施例提供的充电枪的电子锁控制装置的结构示意图，其包括壳体1、锁杆2、位移传感器3、封装于所述壳体1内并驱动所述锁杆2作伸缩运动的驱动模块，其中，所述锁杆2的一端部设有锁舌4且露出于所述壳体1之外，在实际操作过程中，将锁舌4插入外部的充电设备的充电口中来实现充电。
所述锁杆2上设有拨动件5，所述拨动件5配合连接在所述位移传感器3上，且所述位移传感器3的输出电阻值R随所述拨动件5的移动而变化，所述位移传感器3的输出电阻值R通过反馈线路传输至充电控制装置，所述充电控制装置根据所述输出电阻值对应的取值和/或取值区间判定电子锁的锁舌位置和电子锁状态。
需要说明的是，每一个汽车上都有整车控制器，整车控制器可以用于控制汽车充电。具体地，当用户将充电枪插在充电口插之后，整车控制器可以被唤醒，控制电子锁将充电枪锁定在充电口中；当充电完成时，一方面，整车控制器可以接受用户的解锁指令解除对充电枪和充电口的锁定，另一方面，整车控制器也可以自动解除对充电枪和充电口的锁定。
在上述实施例中，所述驱动模块用于实现相应的驱动功能，其包括驱动电机6、传动齿轮7、内螺杆8、外螺杆9；所述驱动电机6的旋转轴10与所述传动齿轮7连接，所述传动齿轮7与所述外螺杆9上的旋转齿轮啮合连接，所述内螺杆8上的外螺纹与所述外螺杆9的内螺纹配合；所述锁杆2的另一端部同轴连接在所述内螺杆8的一端，所述拨动件5的一端固定在所述锁杆2的另一端部上，所述拨动件5的另一端可移动连接在所述位移传感器3的电阻管上。通过驱动电机的旋转轴旋转，带动传动齿轮转动，进而通过啮合的齿轮分别带动外螺杆、内螺杆及锁杆，而设于锁杆的另一端部上的拨动件由于齿轮的旋转带动关系在所述位移传感器的电阻管上发生位置变化，导致阻值发生变化，至此，通过上述过程实现阻值的反馈设计。
具体的，在上述实施例中，所述驱动模块还包括处理器MCU、第一驱动芯片11、第二驱动芯片12、升降压电路13、全桥电路14，具体的，请参见图2，图2为本发明实施例提供的驱动模块的部分电路结构示意图，所述处理器MCU通过控制线路与所述充电控制装置电连接，在整体的电路设计中，所述处理器MCU分别与所述第一驱动芯片11、所述第二驱动芯片12电连接；所述第一驱动芯片11通过所述升降压电路13与所述全桥电路14电连接；所述第二驱动芯片12与所述全桥电路14电连接；所述全桥电路14的输出端与用于带动所述锁杆2伸缩运动的驱动电机6电连接(图未示)。
在上述实施例中，所述升降压电路13包括升降压MOS管131、第一电感132、第一单向二极管133、第一电容134；所述第一驱动芯片11的第一输出端与所述升降压MOS管131的漏极电连接，所述第一驱动芯片11的第二输出端与所述升降压MOS管131的栅极电连接，所述升降压MOS管131的源极分别与所述第一电感132的一端、所述第一单向二极管133的输出端电连接，第一单向二极管133的输入端与所述第一电容134的一端电连接；所述第一电容134的另一端、所述第一电感132的另一端接地。
在上述实施例中，所述全桥电路14包括第一MOS管141、第二MOS管142、第三MOS管143、第四MOS管144；所述第一MOS管141的漏极、所述第二MOS管142的漏极与所述第一电容134的一端电连接；所述第三MOS管143的漏极、所述第四MOS管144的漏极与所述第一电容134的另一端电连接；所述第一MOS管141的源极、所述第三MOS管143的源极与所述驱动电机6的第一供电端电连接(图未示)；所述第二MOS管142的源极、所述第四MOS管144的源极与所述驱动电机6的第二供电端电连接(图未示)；所述第一MOS管141的栅极、所述第三MOS管143的栅极与所述第二驱动芯片12的第一控制端电连接；所述第二MOS管142的栅极、所述第四MOS管144的栅极与所述第二驱动芯片12的第二控制端电连接。
需要说明的是，根据升降压电路的输入输出传递函数，只需要控制上述升降压MOS管就可以实现在结冰等负载较大的情况下正常的伸出锁杆，其中第二驱动芯片为电路提供驱动电压，当锁杆要伸出时，开通所述第一MOS管和所述第四MOS管；当锁杆要收缩时，开通所述第二MOS管和所述第三MOS管。
本实施例中的充电枪的电子锁控制装置，基于上述基于全桥电路与升降压电路等的电路设计，在所述充电枪插在电动汽车的充电座上时，所述驱动模块与所述充电控制装置进行通信，所述充电控制装置，被配置为根据接收到的所述位移传感器的输出电阻值，生成对应的提示信号，并控制所述升降压电路与所述全桥电路，供所述驱动电机带动所述锁杆作伸出/收缩运动。
具体的，所述充电控制装置控制所述驱动模块的处理器，所述处理器控制接通所述第一MOS管和所述第四MOS管，并通过控制所述升降压MOS管的占空比控制所述升降压电路输出12V电压，以使所述驱动电机正转带动所述锁杆伸出运动。
所述充电控制装置，被配置为：
判断所述输出电阻值在第一预设时间内是否持续为0；
在判定所述输出电阻值在第一预设时间内持续为0时：
则确定电子锁未伸出，向用户发出锁杆未伸出的第一提示信号，并向所述驱动模块发出升压指令以控制所述升降压MOS管的占空比以增大所述升降压电路的输出电压，直至所述输出电阻等于所述电阻式位置传感器的最大阻值时，所述驱动模块控制断开所述第一MOS管和所述第四MOS管；
在判定所述输出电阻值在第一预设时间内不持续为0时：
若所述输出电阻值大于0且小于所述电阻式位置传感器的最大阻值时，向用户发出异物阻挡的第二提示信号，并向所述驱动模块发出收缩指令以控制断开所述第一MOS管和所述第四MOS管、接通所述第二MOS管和所述第三MOS管以使所述驱动电机带动所述锁杆收缩运动；
若在所述驱动电机反转后的第二预设时间后，所述输出电阻值仍然大于0，则发出锁杆损坏的第三提示信号。
具体的，所述充电控制装置被配置为能够输出三种提示信息(即第一提示信号、第二提示信号与第三提示信号)，三种提示信息分别为：当充电枪未插好时，即此时锁杆伸出长度未达预设，反馈需重新插拔的提示信息；当电阻值不发生变化时并且锁杆无法收回时，反馈锁杆损坏的提示信息；当插充电枪之后，通电之后反馈电阻阻值在0附近基本无变化，则表明锁杆附近因为结冰或者其他异物影响，超出了电子锁自动解除故障的能力范围，会提示异物清理的提示信息。
在上述实施例中，所述充电控制装置，其根据所述输出电阻值对应的取值和/或取值区间判定电子锁的状态，具体为：
若所述输出电阻值小于等于最小预设电阻值时，则判定电子锁为：位于初始位置，处于未伸出状态；
若所述输出电阻值大于所述最小预设电阻值，且小于最大预设电阻值时，则判定电子锁为：位于非初始位置，处于非完全伸出状态；
若所述输出电阻值大于等于所述最大预设电阻值时，则判定电子锁为：位于非初始位置，处于完全伸出状态。
通过阻值的不同范围来判断电子锁的锁舌位置和电子锁的状态，能够使得整个的控制过程更为精细化。
在其中一种实施例中，所述最小预设电阻值为R1，所述最大预设电阻值为R2；其中，R1≥0，R2为所述位移传感器的最大电阻值。
若所述输出电阻值R满足R＝0时，则判定电子锁为：位于初始位置，处于未伸出状态；
若所述输出电阻值R满足R1<R<R2时，则判定电子锁为：位于非初始位置，处于非完全伸出状态；
若所述输出电阻值R满足R＝R2时，则判定电子锁为：位于非初始位置，处于完全伸出状态。
具体的，请参见图3，图3为本发明实施例提供的充电枪的电子锁控制装置的工作流程示意图，在充电枪插入充电桩的充电口后，充电枪的驱动模块与所述充电控制装置进行通信，控制接通电路中的所述第一MOS管和所述第四MOS管，通过控制所述升降压MOS管的占空比控制所述升降压电路输出12V电压，在驱动电机正转，锁杆伸出时，在第一预设时间内检测输出的电阻值，判断所述输出电阻值在第一预设时间内是否持续为0，当所述输出电阻值在第一预设时间内持续为0时，控制所述升降压MOS管的占空比以增大所述升降压电路的输出电压(如本实施例中将输出电压升高至16V)，并检测输出电阻R的实际值是否等于所述位移传感器的最大阻值R2，若否，则重新插拔充电枪，检查处理电子锁锁杆附近的异物(如结冰等)，若是，所述驱动模块控制断开所述第一MOS管和所述第四MOS管；若所述输出电阻值R等于最小预设电阻值为R1时，向用户发出异物阻挡的第二提示信号，并向所述驱动模块发出收缩指令以控制断开所述第一MOS管和所述第四MOS管、接通所述第二MOS管和所述第三MOS管以使所述驱动电机带动所述锁杆收缩运动；当锁杆收回，说明充电口有异物阻挡，或是充电枪未正确进行插拔，此时提示用户检查异物并进行重新插拔，如果发生锁杆未收回的现象，则表示锁杆齿轮损坏，需要返厂维修进行零部件的更换。
本发明另一实施例提供了一种充电枪，其包括如上所述的电子锁控制装置。具体的，请参见图4，图4为本发明实施例提供的充电枪的结构示意图，其中，充电枪的外形尺寸与材料需根据实际的产品要求所决定，以匹配不同的充电桩类型，且保证电动汽车的充电能够顺利进行。
本发明实施例提供的充电枪的电子锁控制装置及充电枪，对电子锁控制装置的结构进行了改进，以位移传感器来检测锁杆的状态变化，使得充电控制装置能够通过电阻与锁杆伸出长度的对应关系而准确判断电子锁的锁舌位置状态和电子锁状态，克服了现有技术只能反馈开、关两种信号的缺陷，有利于提高充电枪产品的品质。其中，充电控制装置可以是VCN，由于每个电阻值会对应一个锁杆伸出长度，当锁杆与充电枪锁止机构干涉时，VCM会将检测结果转换成提示信号(文字或者灯的形式显示在仪表盘，也可以将提示信息显示在能显示信息的充电座上)，从而便于用户获知当前充电枪的状态而重新插拔枪。通过电阻信号反馈电子锁伸出长度及状态的设计，有助于电动汽车在充电过程中准确获知电子锁的状态以得到相应的判断结果，同时可以及时向用户反馈以便用户重新插拔充电桩或及时维修，使得电动汽车能够顺利充电。
以上所述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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
