一种基于ZigBee网络的电动车充电监测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于ZigBee网络的电动车充电监测系统及方法，该充电检测系统包括PC机、ZigBee协调器、ZigBee终端节点和数据采集装置，PC机通过RS232串口与ZigBee协调器连接，用于进行数据传输；ZigBee协调器通过ZigBee路由器无线连接若干个ZigBee终端节点，每个ZigBee终端节点连接有一个数据采集装置；数据采集装置包括：电动车充电器、供电单元、数据采集单元和通断单元；供电单元包括：第一稳压芯片和第二稳压芯片；数据采集单元包括：电流传感器、电压比较器、单片机和温度传感器；通断单元包括：光电耦合器和继电器；本发明专利技术的有益效果是：及时对出现的充电异常现象进行报警和断电处理，以避免发生安全事故，实用性及适用性强。

An Electric Vehicle Charging Monitoring System and Method Based on ZigBee Network

The invention provides an electric vehicle charging monitoring system and method based on ZigBee network, which includes PC, ZigBee coordinator, ZigBee terminal node and data acquisition device. PC is connected with ZigBee coordinator through RS232 serial port for data transmission; ZigBee coordinator wireless connects several ZigBee terminal nodes through ZigBee router, each ZigBee terminal. The terminal node is connected with a data acquisition device; the data acquisition device includes an electric vehicle charger, a power supply unit, a data acquisition unit and an interruption unit; the power supply unit includes a first voltage stabilization chip and a second voltage stabilization chip; the data acquisition unit includes a current sensor, a voltage comparator, a single chip computer and a temperature sensor; and the on-off unit includes a photoelectric coupler and a relay. The invention has the advantages of timely alarming and power-off treatment for abnormal charging phenomena to avoid safety accidents, high practicability and applicability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于ZigBee网络的电动车充电监测系统及方法
本专利技术涉及电池管理领域，尤其涉及一种基于ZigBee网络的电动车充电监测系统及方法。
技术介绍
目前，随着电动车的大量普及，电动车的充电是日常必须要做的事情，在对电动车充电的过程中，由于电动车充电器中的电能消耗和蓄电池中的化学反应，都会发出一定的热量，而且在充电过程中的电流过载都极易引起充电设备和蓄电池的发热、发烫，如果不能及时的发现并采取措施，极有可能引起火灾，对人民的生命和财产都将造成极大的损失。因此，需要研究一种系统解决电动车过载时发热、发烫的现象，以免发生安全事故。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于ZigBee网络的电动车充电监测系统，该充电检测系统包括PC机、ZigBee协调器、ZigBee终端节点和数据采集装置，PC机通过RS232串口与ZigBee协调器连接，用于进行数据传输；ZigBee协调器通过ZigBee路由器无线连接若干个ZigBee终端节点，每个ZigBee终端节点连接有一个数据采集装置；数据采集装置包括：电动车充电器、供电单元、数据采集单元和通断单元；供电单元包括：第一稳压芯片和第二稳压芯片；数据采集单元包括：电流传感器、电压比较器、单片机和温度传感器；通断单元包括：光电耦合器和继电器；电动车充电器输入端连接电源，输出端连接第二稳压芯片；第二稳压芯片用于给电流传感器供电和给继电器提供输入，同时分压给电压比较器作为基准电压；第一稳压芯片用于给电压比较器、单片机和温度传感器供电；电流传感器用于采集电动车充电器充电时的电流，并将采集到的电流输入到电压比较器，用于判断电动车充电器充电时的电流是否在预设阈值内；温度传感器用于实时采集电动车充电器充电时的电动车电池的温度；电压比较器和温度传感器分别将得到的电压比较结果和所述温度传输至单片机进行处理；单片机连接于光电耦合器的输入端，光电耦合器的输出端连接于继电器的控制端，用于控制继电器的通断；继电器的输出端连接于电动车电池，继电器的输入端连接第二稳压芯片，继电器用于控制第二稳压芯片给电动车电池进行充电；若电流传感器采集的电流或者温度传感器采集的电动车电池的温度超出对应的预设阈值，则光电耦合器控制继电器断开，第二稳压芯片停止给电动车电池进行充电；否则，光电耦合器控制继电器闭合，第二稳压芯片给电动车电池进行充电。进一步地，所述单片机为51单片机，位于所述ZigBee终端节点中。进一步地，所述第一稳压片采用3.3V稳压片，所述第二稳压片采用5V稳压片。进一步地，所述电压比较器将所述电流传感器采集到的电动车充电时的电流转变为对应的电压，将该电压与基准电压进行比较，用于判断电动车充电器充电时的电流是否在预设阈值内。进一步地，所述温度传感器采用非接触红外温度传感器。进一步地，所述单片机接收并处理电压比较器和温度传感器分别发送的电压和所述温度，用于判断所述电压和所述温度是否超出各自对应的预设阈值。利用上述任意一种基于ZigBee网络的电动车充电监测系统进行的一种基于ZigBee网络的电动车充电监测方法，具体包括以下步骤：S1：电流传感器、电压比较器和温度传感器分别采集电动车充电器充电时的电流、电压和电动车电池的温度，并将采集的所述电流、电压和温度传输至单片机；S2：单片机接收并处理所述电流、电压和温度，判断所述电流、电压和温度是否均未超出各自对应的预设阈值？若是，则到步骤S3；若否，则到步骤S4；S3：光电耦合器控制继电器闭合，进而电动车充电器给电动车电池进行充电；S4：光电耦合器控制继电器断开，进而电动车充电器停止给电动车电池充电。进一步地，在步骤S2中，所述单片机进行处理的过程如下：若所述电压和所述温度均未超出各自对应的预设阈值，则单片机下发控制继电器闭合的命令至光电耦合器，光电耦合器控制继电器闭合，进而电动车充电器给电动车电池进行充电；否则，则下发控制继电器断开的命令至光电耦合器，光电耦合器控制继电器断开，进而电动车充电器停止给电动车电池充电。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：(1)及时对出现的充电异常现象进行报警和断电处理，以避免发生安全事故；(2)本专利技术结构简单、成本低，稳定性好，体积小，实用性及适用性强。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例中一种基于ZigBee网络的电动车充电监测系统的示意图；图2是本专利技术实施例中数据采集装置结构图；图3是本专利技术实施例中一种基于ZigBee网络的电动车充电监测方法的流程图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术的实施例提供了一种基于ZigBee网络的电动车充电监测系统。在使用过程中，公共充电区域内布置有一个协调器与PC机相连，同时布置若干ZigBee终端节点和一个ZigBee路由器，ZigBee终端节点均连接有一个数据采集装置，ZigBee协调器和ZigBee终端节点在公共充电区域内组成了一个星状结构的ZigBee无线传感执行网络。请参考图1，图1是本专利技术实施例中一种基于ZigBee网络的电动车充电监测系统的示意图，具体包括：PC机、ZigBee协调器、ZigBee路由器、ZigBee终端节点和数据采集装置，所述PC机连接ZigBee协调器，所述ZigBee协调器通过ZigBee路由器连接多个ZigBee终端节点，每个ZigBee终端节点连接数据采集装置，所述数据采集装置包括数据采集装置包括：电动车充电器1、供电单元、数据采集单元和通断单元；其中，供电单元包括：第一稳压芯片和第二稳压芯片，所述第一稳压片采用3.3V稳压片，所述第二稳压片采用5V稳压片；数据采集单元包括：电流传感器4、电压比较器5、单片机6和温度传感器7；通断单元包括：光电耦合器10和继电器8。所述PC机还连接报警器，当电流和温度数据异常时，则报警器报警提醒，以便进行及时处理，避免发生安全事故；所述ZigBee终端节点还包括有射频天线，所述ZigBee协调器还连接液晶显示屏，用于显示电动车充电过程中的异常电压数据和电动车电池9的温度数据，以便于提醒用户，保证安全。所述PC机通过无线网络与移动客户端进行通信；所述移动客户端包括手机和平板电脑。所述ZigBee路由器和ZigBee协调器均由电池供电。该基于ZigBee网络的电动车充电监测系统采用ZigBee智能自组网、自恢复技术构建无线传感网络，ZigBee协调器和ZigBee终端节点之间采用ZigBee无线传感网络连接，使用ZStack协议完成通信；PC机与ZigBee协调器通过RS232串口进行通信和数据传输。利用ZigBee终端节点实时读取温度传感器、电压比较器、电流传感器得到的数据，监测电动车充电时的电动车电池的温度、电动车充电器充电时的电流和电压。请参考图2，图2为本实施例中的数据采集装置结构图，该数据采集装置包括：电动车充电器1、供电单元、数据采集单元和通断单元；供电单元包括：第一稳压芯片和第二稳压芯片；数据采集单元包括：电流传感器4、电压比较器5、单片机6和温度传感器7；通断单元包括：继电器8和光电耦合器10；图中9为电动车电池，单片机6位于ZigBee终端节点中；其中，所述第一稳压片采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ZigBee网络的电动车充电监测系统，该充电检测系统包括PC机、ZigBee协调器、ZigBee终端节点和数据采集装置，PC机通过RS232串口与ZigBee协调器连接，用于进行数据传输；ZigBee协调器通过ZigBee路由器无线连接若干个ZigBee终端节点，每个ZigBee终端节点连接有一个数据采集装置；其特征在于：数据采集装置包括：电动车充电器、供电单元、数据采集单元和通断单元；供电单元包括：第一稳压芯片和第二稳压芯片；数据采集单元包括：电流传感器、电压比较器、单片机和温度传感器；通断单元包括：光电耦合器和继电器；电动车充电器输入端连接电源，输出端连接第二稳压芯片；第二稳压芯片用于给电流传感器供电和给继电器提供输入，同时分压给电压比较器作为基准电压；第一稳压芯片用于给电压比较器、单片机和温度传感器供电；电流传感器、电压比较器和温度传感器分别用于实时采集电动车充电器充电时的电流、电压和电动车充电器充电时的电动车电池的温度，并将采集到的电流、电压和温度输入到单片机进行处理，用于判断电动车充电器充电时的电流、电压和温度是否超出各自对应的预设阈值；单片机连接于光电耦合器的输入端，光电耦合器的输出端连接于继电器的控制端，用于控制继电器的通断；继电器的输出端连接于电动车电池，继电器的输入端连接于电动车充电器，继电器用于控制电动车充电器给电动车电池进行充电；若电流传感器采集的电动车充电器充电时的电流、电压比较器采集的电动车充电器充电时的电压或者温度传感器采集的电动车电池的温度超出各自对应的预设阈值，则光电耦合器控制继电器断开，电动车充电器停止给电动车电池进行充电；否则，光电耦合器控制继电器闭合，电动车充电器给电动车电池进行充电。...

【技术特征摘要】
1.一种基于ZigBee网络的电动车充电监测系统，该充电检测系统包括PC机、ZigBee协调器、ZigBee终端节点和数据采集装置，PC机通过RS232串口与ZigBee协调器连接，用于进行数据传输；ZigBee协调器通过ZigBee路由器无线连接若干个ZigBee终端节点，每个ZigBee终端节点连接有一个数据采集装置；其特征在于：数据采集装置包括：电动车充电器、供电单元、数据采集单元和通断单元；供电单元包括：第一稳压芯片和第二稳压芯片；数据采集单元包括：电流传感器、电压比较器、单片机和温度传感器；通断单元包括：光电耦合器和继电器；电动车充电器输入端连接电源，输出端连接第二稳压芯片；第二稳压芯片用于给电流传感器供电和给继电器提供输入，同时分压给电压比较器作为基准电压；第一稳压芯片用于给电压比较器、单片机和温度传感器供电；电流传感器、电压比较器和温度传感器分别用于实时采集电动车充电器充电时的电流、电压和电动车充电器充电时的电动车电池的温度，并将采集到的电流、电压和温度输入到单片机进行处理，用于判断电动车充电器充电时的电流、电压和温度是否超出各自对应的预设阈值；单片机连接于光电耦合器的输入端，光电耦合器的输出端连接于继电器的控制端，用于控制继电器的通断；继电器的输出端连接于电动车电池，继电器的输入端连接于电动车充电器，继电器用于控制电动车充电器给电动车电池进行充电；若电流传感器采集的电动车充电器充电时的电流、电压比较器采集的电动车充电器充电时的电压或者温度传感器采集的电动车电池的温度超出各自对应的预设阈值，则光电耦合器控制继电器断开，电动车充电器停止给电动车电池进行充电；否则，光电耦合器控制继电器闭合，电动车充电器给电动车电池进行充电。2.如权利要求1所述的一种基于ZigBee网络的电动车充电监测系统，其特征在于：所述单片机为51...

【专利技术属性】
技术研发人员：程卓，黄田野，袁泉，陈强，陶梦瑶，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42