一种无线充电模拟测试方法及系统与流程

本发明涉及无线充电技术领域，更具体地说，涉及一种无线充电模拟测试方法及系统。

背景技术：

随着欧洲等国家相继提出停售燃油车计划之后，中国工信部已启动研究制定燃油车禁售时间表，新能源汽车的电动化和智能化已然成为未来发展的方向和趋势；

针对电动车充电方式的应用，以有线交、直流充电和无线充电为主，相较于有线充电的方式，无线充电在使用上的便利性和安全性优势更加明显；但目前的形式无线充电尚处于产品化初期，更不用说针对无线充电的测试设备。无线充电的测试涉及很多参数，包括线圈的相对距离z、线圈的偏移量△x、△y、不同类型电池、不同电压等级和不同功率等级的负载，无线充电的效率等；传统测试是功能分离式、分步式测试，针对不同功率的充电系统，选取不同的负载，测试完功率传输部分，再进行车辆测试；步骤繁琐且无法综合测试。

综上所述，如何有效地解决现有无线充电系统预研和生产过程中测试步骤繁琐等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种无线充电模拟测试系统，以解决现有对无线充电参数进行测量步骤繁琐等问题。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种无线充电模拟测试系统，包括被测的无线充电系统和与其连接的模拟测试系统；

所述无线充电系统包括无线充电地面系统和与其连接的发射线圈、无线充电车载系统、与所述无线充电车载系统连接的接收线圈；

所述模拟测试系统包括用于对所述无线充电系统的充电输入参数和充电输出参数分别进行计量的计量装置；用于分别与所述发射线圈和所述接收线圈连接以调整二者相对位置的位置调整装置；用于与所述无线充电车载系统连接以模拟动力电池参数的电子负载；用于显示信息和参数设置的人机界面；分别与所述计量装置、所述位置调整装置、所述电子负载和所述人机界面连接、实现模拟控制的bms模拟及控制装置；

与所述bms模拟及控制装置连接以实现过程数据上传的上位机。

优选地，还包括与所述bms模拟及控制装置连接、用于分别测量所述发射线圈、所述接收线圈和环境温度的温度测量装置。

优选地，所述电子负载具体为用于模拟电池恒流转恒压的充电过程的直流电子负载。

优选地，所述计量装置包括：

与所述无线地面系统连接、用于测量交流输入侧参数的交流电能表或功率计或功率分析仪；

与所述无线充电车载系统连接、用于测量直流输出侧参数的直流电能表或功率计或功率分析仪。

优选地，所述位置调整装置具体为能够根据所述bms模拟及控制装置的命令或信号分别调整所述发射线圈和所述接收线圈在三维坐标系中x、y、z方向上相对位移的步进电机驱动单元，以分别改变所述发射线圈和所述接收线圈翻转、俯仰和偏航的相对角度；

所述bms模拟及控制装置对所述步进电机驱动单元控制的线圈间的相对位移信息进行实时记录并存储。

优选地，所述bms模拟及控制装置与所述无线充电系统的车载ivu端经can通信接口连接以实现充电过程的模拟连接。

优选地，所述温度测量装置包括：

用于对所述发射线圈的温度进行计量的发射线圈温度计量单元；

用于对所述接收线圈的温度进行计量的接收线圈温度计量单元；

用于对环境温度进行计量的环境温度计量单元。

优选地，所述bms模拟及控制装置分别与所述计量装置、所述电子负载和所述人机界面经通信接口连接，所述bms模拟及控制装置与所述位置调整装置通过通信接口或信号量连接。

优选地，所述bms模拟及控制装置与所述上位机经usb接口或网口通信连接。

本发明还提供了一种无线充电模拟测试方法，包括：

设定充电输入参数、发射线圈和接收线圈间的相对位置参数和动力电池模拟参数；

根据所述充电输入参数、所述相对位置参数和所述动力电池模拟参数对无线充电过程实现模拟控制，得到无线充电模拟过程的输出参数并进行存储；

将所述无线充电模拟过程的输出参数上传至上位机，以便于统计分析。

本发明提供的无线充电模拟测试系统，包括无线充电系统和与其连接的模拟测试系统；无线充电系统包括无线充电地面系统和与其连接的发射线圈、无线充电车载系统、与无线充电车载系统连接的接收线圈；模拟测试系统包括用于对无线充电系统的充电输入参数和充电输出参数分别进行计量的计量装置；用于分别与发射线圈和接收线圈连接以调整二者相对位置的位置调整装置；用于与无线充电车载系统连接以模拟动力电池参数的电子负载；用于显示信息和参数设置的人机界面；分别与计量装置、位置调整装置、电子负载和人机界面连接、实现模拟控制的bms模拟及控制装置；与bms模拟及控制装置连接以实现数据上传的上位机。

应用本发明提供的无线充电模拟测试方法及系统，通过人机界面实现充电输入参数、发射线圈和接收线圈间相对位置参数和动力电池参数的设定，并通过bms模拟及控制装置实现无线充电过程bms需求的模拟及控制，得到无线充电过程的输出参数并进行数据上传至上位机，该系统可根据设定初始值，模拟测试不同类型电池、不同电压等级和不同功率等级的无线充电系统，并通过位置调整装置对线圈间的相对位置进行调整，实现不同工况的测试，记录并上传测试过程的相关数据，以便于后台统计分析给定测试结论，从而解决并简化无线充电产品在预研和生产阶段脱离车辆进行测试的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种无线充电模拟测试系统的结构示意图。

附图中标记如下：

无线充电地面系统1、发射线圈2、接收线圈3、无线充电车载系统4、电子负载5、位置调整装置6、bms模拟及控制装置7。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种无线充电模拟测试系统，以解决现有对无线充电参数进行测量步骤繁琐等问题。

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做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。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种无线充电模拟测试系统的结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的无线充电模拟测试系统，包括被测的无线充电系统和与其连接的模拟测试系统；

无线充电系统包括无线充电地面系统1和与其连接的发射线圈2、无线充电车载系统4、与无线充电车载系统4连接的接收线圈3；其中，无线充电地面系统1的一端与电网连接，以提供电力，无线充电地面系统1和发射线圈2间、无线充电车载系统4和接收线圈3间的结构、电路和连接关系可参考现有技术，在此不再赘述。

模拟测试系统包括用于对无线充电系统的充电输入参数和充电输出参数分别进行计量的计量装置；用于分别与发射线圈2和接收线圈3连接以调整二者相对位置的位置调整装置6；用于与无线充电车载系统4连接以模拟动力电池参数的电子负载5；用于显示信息和参数设置的人机界面；分别与计量装置、位置调整装置6、电子负载5和人机界面连接、实现模拟控制的bms模拟及控制装置7；其中，充电输入参数可包括无线充电系统交流输入侧的电压、电流、电量、功率、功率因数以及谐波含量等参数，充电输出参数包括无线充电车载系统4直流输出侧的电压、电流、电量、功率等参数。计量装置可通过设置电能表或功率计进行测量，对其具体的装置不做限定，只要能够实现相同的技术效果即可。

其中，电子负载5能够实现定电流、定电压、定电阻、定功率等模式，以模拟动力电池参数，通过设定工作模式、工作电压和电流，模拟电池实现恒流转恒压的充电过程，在一种实施例中，电子负载5具体为用于模拟电池恒流转恒压的充电过程的直流电子负载5。

人机界面用以直观的显示信息和设置参数，开机通过设定电池类型、电池电压、电流的额定值和充电需求值、soc初值、充电模式、充电时间、线圈相对距离、无线充电系统的交流制式(单相/三相)等参数，模拟测试系统的核心控制板，即bms模拟及控制装置7通过设定的这些参数以确定各部分的模拟数据和控制策略，并在测试的过程中实时显示过程数据，方便测试者直观判定。

bms模拟及控制装置7通过通信接口与计量装置、电子负载5和人机界面进行信息的交互，通信接口一般为rs485、rs232等，可根据实际需要进行接口的选择，并通过usb接口或网口连接至上位机，以便于过程数据的上传，其上位机一般为电脑，安装有无线充电系统的数据分析软件，用于分析无线充电系统测试过程中的实时数据和历史数据，通过特定算法的运算和处理，给定测试的数据分析图或者2d\3d等更直观的图表，从而得出测试的结论，以完成无线充电系统的预研或者产品的测试。

应用本发明提供的无线充电模拟测试方法及系统，通过人机界面实现充电输入参数、发射线圈2和接收线圈3间相对位置参数和动力电池参数的设定，并通过bms模拟及控制装置7实现无线充电过程的模拟及控制，得到无线充电过程的输出参数并进行数据上传至上位机，该系统可根据设定初始值，模拟测试不同类型电池、不同电压等级和不同功率等级的无线充电系统，并通过位置调整装置6对线圈间的相对位置进行调整，实现不同工况的测试，记录并上传测试过程的相关数据，以便于后台统计分析给定测试结论，从而解决并简化无线充电产品在预研和生产阶段脱离车辆进行测试的问题。

在一种实施例中，还包括与bms模拟及控制装置7连接的用于分别测量发射线圈2、接收线圈3和环境温度的温度测量装置，用于测量prc温度、puc温度、环境温度，以确定无线充电系统不同功率、电压、环境温度的条件下产生的温升，确保系统的安全，可通过数字式温度传感器(如ds18b20)或模拟器件(温度ntc等)实现温度的检测。

计量装置包括：

与无线充电地面系统1输入侧关联、用于测量交流输入侧参数的交流电能表或功率计或功率分析仪；

与无线充电车载系统4输出侧关联、用于测量直流输出侧参数的直流电能表或功率计或功率分析仪。

具体的，位置调整装置6具体为能够根据bms模拟及控制装置7的命令或信号分别调整发射线圈2和接收线圈3在三维坐标系中x、y、z方向上相对位移的步进电机驱动单元，以分别改变发射线圈2和接收线圈3翻转、俯仰和偏航的相对角度；

bms模拟及控制装置7对步进电机驱动单元控制的线圈间的相对位移信息进行实时记录并存储。步进电机驱动单元主要用于更改发射线圈2和接收线圈3在x、y、z三个方向上的相对位移△x、△y、z，并由bms模拟及控制装置7实时记录存储△x、△y、z的值，断电不丢失，在下一次试验前根据上次存储的△x、△y、z的值控制步进电机驱动单元复位，并根据设定的新目标△x、△y、z的值控制步进电机驱动单元动作；进一步的可以改变发射线圈2和接收线圈3翻转、俯仰和偏航的相对角度，以满足发射线圈2和接收线圈3在不同角度时的模拟测试，扩大测试范围。

bms模拟及控制装置7与无线充电系统的车载ivu端经can通信接口连接以实现充电过程的模拟连接，以实现模拟bms的通信功能。

bms模拟及控制装置7与上位机经usb接口或网口通信连接，将实时数据和历史数据上传给上位机，以便于综合分析进一步生成测试结果。

基于上述实施例中提供的无线充电模拟测试系统，本发明还提供了一种无线充电模拟测试方法，包括：

设定充电输入参数、发射线圈和接收线圈间的相对位置参数和动力电池模拟参数；

根据充电输入参数、相对位置参数和动力电池模拟参数实现对无线充电工况的控制模拟，bms对电池充电需求的通信模拟，并采集、记录无线充电过程的输入、输出量，并将这些数据上传至上位机，用于后续对整个测试过程的综合分析。

应用本发明提供的无线充电模拟测试方法及系统，通过人机界面实现充电输入参数、发射线圈和接收线圈间相对位置参数和动力电池参数的设定，并通过bms模拟及控制装置实现无线充电工况控制模块和bms对电池充电需求的通信模拟，采集并记录无线充电过程的相关的输入、输出参数并进行数据上传至上位机，该系统可根据设定初始值，模拟测试不同类型电池、不同电压等级和不同功率等级的无线充电系统，并通过位置调整装置对线圈间的相对位置进行调整，实现不同工况的测试，记录并上传测试过程的相关数据，以便于后台统计分析给定测试结论，从而解决并简化无线充电产品在预研和生产阶段脱离车辆进行测试的问题。

具体的方法流程如下：

a)首先是系统接线，接线前断开无线充电系统和模拟测试系统的供电电源；

b)接线完毕后打开模拟测试系统的供电电源，bms模拟及控制装置进行程序初始化，并根据上次存储的△x、△y、z的值控制位置调整装置复位；

c)通过人机界面设定电池类型、电池电压、功率额定值和电池充电电压、充电电流需求值、soc初值、充电模式、充电时间、线圈相对距离、无线充电系统的交流输入制式(单相/三相)等参数；

bms模拟及控制装置通过设定的电池类型确定电池soc-ocv曲线；

通过设定的电池电压、功率额定值和soc初值，结合实际充电电流计算ah积分值，换算为soc当前值，结合功率额定值结合实际充电电流估算充电剩余时间，结合soc-ocv曲线给定当前电池电压模拟值；

通过设定的充电模式，结合对电子负载的控制模拟充电的恒流和恒压过程；通过设定的线圈相对距离△x、△y、z的值与步进电机步距角、机械执行装置的关系，换算为步进电机的执行参数；

通过设定的无线充电系统交流输入的制式(单相/三相)，确定交流输入侧通信和显示的参数；

d)等待无线充电系统车载端ivu的充电握手指令，后续具体充电流程按《gbt27930-2015电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》执行；在充电的管理流程中，实时与其他单元通信或处理本机的遥测信息(温度等)，获取无线充电系统输入、输出的相关数据量，并通过人机界面实现本地的实时显示，并存储过程数据，从而方便后续与上位机的通信，亦可实时与上位机通信。

e)测试结束的条件：

可按照初始设定的充电时间判定结束与否；

可根据以上所述计算的soc当前值，判定结束与否；

可根据获取的实时数据量判定过压、过流、过温等故障情况，判定结束与否；

可根据无线充电系统车载端ivu下发的中止指令，判定结束与否；

可通过人机界面操作按钮手动结束测试过程。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种无线充电模拟测试系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。