CN209650056U - 一种基于zigbee控制及监测的物流车充电机控制器 - Google Patents

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陈任峰
李子缘
毕孟航
张磊
朱仁进
王晓安
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Abstract

本实用新型公开了一种基于zigbee控制及监测的物流车充电机控制器，包括主控芯片、zigbee通讯模块，所述主控芯片通过zigbee通讯模块与外部控制终端连接，用于上传主控芯片中采集的充电机的运行数据以及接收外部控制终端发来的控制信号。本实用新型的优点在于：采用zigbee网络进行数据的上传，方便用户获取充电机的运行参数；同时可以接收用户终端发来的充电机控制信号，可以根据控制信号来启动关闭充电机以及通过调节控制功率模块来控制充电机的输出功率；主控芯片用于控制充电机的输出，其采用光耦隔离芯片来输出控制信号至接触器，通过接触器来控制充电机充电输出。

Description

一种基于zigbee控制及监测的物流车充电机控制器
技术领域
本发明涉及只能物联网领域，特别涉及一种基于zigbee控制及监测的物流车充电机控制器。
背景技术
在如今新能源发展的背景下，各种充电装置应用而生。有线充电装置虽然具备充电功率大、效率高但是占地空间大且需要人工拔插充电电缆，不具备智能化。无线充电虽然不需要人工干预但是目前存在许多需要解决的问题如充电功率小、电磁辐射及异物检测等。针对特定的物流车场景，在物流车充电机上设计一个直流输出接口，当物流车充电接口自动对准充电机上直流输出接口后，实现充电。但是如何实现充电机的充电监控对于充电机控制器来说很重要，为了本申请涉及一种基于zigbee通讯的充电机控制器，以满足充电机充电监控的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于zigbee控制及监测的物流车充电机控制器，利用zigbee通讯方式获取充电过程中的参数以及进一步的可接收外部终端的控制信号。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种基于zigbee控制及监测的物流车充电机控制器，包括主控芯片、zigbee通讯模块，所述主控芯片通过zigbee通讯模块与外部控制终端连接，用于上传主控芯片中采集的充电机的运行数据以及接收外部控制终端发来的控制信号。
所述zigbee通讯模块与外部zigbee节点连接，所述外部zigbee节点与移动网络连接，所述移动网络与智能终端连接，用于将主控芯片中的充电机运行数据发送至手机中以及手机将控制指令发送至主控芯片中。
所述主控芯片通过RS485通讯接口与充电机内直流电能表连接，用于读取直流电能表中检测的充电数据。
所述微处理器通过CAN通讯接口与充电机内的功率模块连接，所述功率模块用于控制充电机的充电功率。
所述控制器还包括直流电压测量单元，所述直流电压测量单元通过AD转换器后与主控芯片的输入端连接。
AC/DC转换器输出端与EMI滤波电路的输入端连接，MEI滤波电路的输出端为主控芯片供电，所述AC/DC转换器输入端的输入为交流电。
所述主控芯片与光耦隔离电路连接，所述光耦隔离电路输出端与接触器连接，所述接触器设置在充电机的充电输出回路中。
本实用新型的优点在于：采用zigbee网络进行数据的上传，方便用户获取充电机的运行参数；同时可以接收用户终端发来的充电机控制信号，可以根据控制信号来启动关闭充电机以及通过调节控制功率模块来控制充电机的输出功率；主控芯片用于控制充电机的输出，其采用光耦隔离芯片来输出控制信号至接触器，通过接触器来控制充电机充电输出；充电过程中的数据通过与充电机的电能表通讯读取；充电机的输出直流电压通过模数转换发送到主控芯片中进行处理来监控充电电压。
附图说明
下面对本实用新型说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本实用新型充电机控制器原理图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
一种基于zigbee控制及监测的物流车充电机控制器，包括主控芯片、zigbee通讯模块，主控芯片通过zigbee通讯模块与外部控制终端连接，用于上传主控芯片中采集的充电机的运行数据以及接收外部控制终端发来的控制信号。外部控制终端为智能手机，zigbee通讯模块与外部zigbee节点连接实现组网通信，外部zigbee节点与移动网络连接，移动网络与智能终端连接，进而实现主控芯片与智能终端的通信连接，以实现将主控芯片中的充电机运行数据发送至手机中或者进一步可以接收手机发出的控制指令从而主控芯片根据控制指令控制充电机的工作。同时继承的zigbee通信模块也可以用于与物流车之间的通讯组网，方便根据需求来实现物流车与充电机的组网通讯。
主控芯片通过RS485通讯总线与充电机内直流电能表连接，用于读取直流电能表中检测的充电数据，其中包括充电功率、电量等数据。RS485通讯总线对应的接口为RS485通讯接口，通过通讯接口实现主控芯片与充电机内的直流电能表连接，用于读取数据。
充电机中设置功率模块，功率模块串接在充电机的充电输出回路上，用于控制充电输出功率，主控芯片通过CAN通讯接口与充电机内的功率模块连接，主控芯片输出控制信号至功率模块用于控制充电机的输出充电功率。
直流电压测量单元可以采用电压传感器或者说电压互感器来实现，直流电压测量单元用于采集充电机的充电输出直流电压，直流电压测量单元通过AD转换器后与主控芯片的输入端连接，将采集的电压信号经过AD转换成数字信号后发送给主控芯片，用于监控充电电压。
整个控制器的供电采用交流供电进行转换的方式，交流电输入到AD/DC转换器的输入端，AC/DC转换器输出端与EMI滤波电路的输入端连接，MEI滤波电路的输出端为主控芯片供电，交流电经过ACDC转换后变成直流电，在经过EMI滤波后为主控芯片等控制器中的元件供电。
主控芯片与光耦隔离电路连接，光耦隔离电路采用现有的光耦隔离芯片实现，光耦隔离电路输出端与接触器连接，接触器设置在充电机的充电输出回路中，也就是用于控制充电机的充电输出的通。主控芯片的控制信号经光耦隔离后减少干扰将控制信号送入至接触器以控制接触器的通电，进而控制充电机的充电与否。
所述主控芯片与充电电缆接口连接检测模块连接，在充电线缆连接确认后，主控芯片控制zigbee通讯模块与外部zigbee基站组网通讯，接收用户手机APP充电指令的同时上传充电数据至手机APP。充电线连接口检测模块可以采用接近开口开判断充电机的充电接口与物流车之间的距离进而判断。
本申请将加强型的ZigBee无线串口通讯模块集成到充电机控制器上，此通讯模块具备中继路由和终端设备功能，透明方式或指令格式传输，最高波特率115200，节点类型灵活能够设置中心节点、路由节点、终端节点，网络容量大具有16信道可选，65535个网络ID可任意设置。智能化地实现手机APP对物流充电机中大功率直流充电模块的控制解决了无线充电方式输出功率小的问题、物流充电机与物流车之间无线通讯以及局域网的组网控制功能实现了有线充电需要人工插拔充电电缆及通讯电缆的问题。
控制器内部各芯片的供电采用交流电经AC/DC转换器、EMI滤波后为其供电。充电机的充电直流电压测量电路采用电压互感器来实现，采集的数据经过AD转换芯片后发送给主控芯片，AD转换芯片采用MCP3201对数据进行A/D转换。主控芯片为整个控制器的核心，其采用STM32F407芯片实现，主控芯片通过CAN通讯总线与充电机中的功率调节模块连接，用于控制充电机的输出功率。直流电能表通过RS485总线与主控芯片连接，用于方便主控芯片读取直流电能表采集的充电数据。采用Zigbee作为控制器的通讯芯片，与外界设备通信，主控芯片通过控制充电机的输出充电回路中的接触器来控制充电机的充电工作。
如图1所示，交流电经过LC滤波、AC/DC转换后为控制器中的各元件供电，直流电压采集单元采用互感器的方法采集充电机的输出直流电压，并经过AD转换后将采集的电压数据发送给STM32主控芯片，STM32主控芯片采用ST公司的STM32F407芯片。主控芯片采用CAN总线与功率模块连接，用于控制功率模块的输出功率，实现功率模块的控制与监控；其中CAN总线通讯可以采用现有技术芯片，选用带抗干扰性强带隔离的CAN接口电路实现控制信号的抗干扰。主控芯片通过RS485通讯接口电路与充电机内直流电能表进行通讯，将充电电压、电流和电量等信息传给控制器。主控芯片通过光耦隔离的方式控制外部直流接触器的开通与关断。ZigBee无线通讯接口与外部ZigBee外部进行组网通讯，实现手机对控制器的控制与数据的上传以及控制器与物流车之间报文的传输。
STM32嵌入式处理器在计算充电机输出直流侧电压值时，采用高精度的12位采样芯片MCP3201对数据进行A/D转换，通过SPI通讯方式对数据进行分析处理，保证了数据传输的实时性，进而排出了可能性的干扰，使控制及保护效果更为完善。
核心报文解析、控制和通讯芯片STM32F107处理器对报文进行解析后通过ZigBee方式与物流车进行传输，同时能够通过ZigBee与手机APP进行无线通讯实现APP对充电机的控制及监测。具有通讯距离远、抗干扰性能力强。组网灵活等优点，通过无线ZigBee进行组网通讯能够实现多点对多点之间的数据透明传输及中继转发作用。特别对于有多台物流车在多台充电机上进行充电时就需要一定的组网能力。物流车停车时将充电接口自动对准后无需人工干预，自动通过ZigBee方式与控制器进行交互实现充电的智能化。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于zigbee控制及监测的物流车充电机控制器，其特征在于：包括主控芯片、zigbee通讯模块，所述主控芯片通过zigbee通讯模块与外部控制终端连接，用于上传主控芯片中采集的充电机的运行数据以及接收外部控制终端发来的控制信号；
所述zigbee通讯模块与外部zigbee节点连接，所述外部zigbee节点与移动网络连接，所述移动网络与智能终端连接，用于将主控芯片中的充电机运行数据发送至手机中以及手机将控制指令发送至主控芯片中；所述主控芯片通过RS485通讯接口与充电机内直流电能表连接，用于读取直流电能表中检测的充电数据。
2.如权利要求1所述的一种基于zigbee控制及监测的物流车充电机控制器，其特征在于：所述主控芯片通过CAN通讯接口与充电机内的功率模块连接，所述功率模块用于控制充电机的充电功率。
3.如权利要求1所述的一种基于zigbee控制及监测的物流车充电机控制器，其特征在于：所述控制器还包括直流电压测量单元，所述直流电压测量单元通过AD转换器后与主控芯片的输入端连接。
4.如权利要求1所述的一种基于zigbee控制及监测的物流车充电机控制器，其特征在于：AC/DC转换器输出端与EMI滤波电路的输入端连接，MEI滤波电路的输出端为主控芯片供电，所述AC/DC转换器输入端的输入为交流电。
5.如权利要求1所述的一种基于zigbee控制及监测的物流车充电机控制器，其特征在于：所述主控芯片与光耦隔离电路连接，所述光耦隔离电路输出端与接触器连接，所述接触器设置在充电机的充电输出回路中。
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