无线充电地面端设备的通信协议一致性测试系统与方法
技术领域
本发明属于电动汽车无线充电测试技术领域,尤其是涉及一种无线充电地面端设备的通信协议一致性测试系统与方法。
背景技术
汽车行业未来的发展趋势是电动化、智能化、共享化和网联化。2015年以后,我国电动汽车发展进入了新的阶段,产业进入高速发展期。随着电动汽车大量进入家庭日常的使用,人们对电动汽车智能化的需求不断提升。无线充电作为电动汽车智能化发展的重要基础技术,得到了国内外汽车产业界的广泛关注和深入研究。
电动汽车无线充电系统在结构上分为地面设备和车载设备,二者之间无直接物理连接。在无线充电过程中,地面设备和车载设备之间应通过无线通信来交互信息,以实现充电过程的控制与管理。考虑到电动汽车产业发展的需求以及未来公共场所充电的便利性,无线充电场景中的地面发射端和车辆接收端很大程度是来自不同的设备生产厂家,可能存在通信协议和线圈类型等不统一的问题。地面端和车载端的无线通信协议一致性成为保证不同的地面端和车载端设备之间顺利、高效、安全交互的关键所在。但目前缺少相应的测试系统、测试方法,因此,有必要对车载端设备和地面端设备分别进行通信协议一致性测试工作。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种无线充电地面端设备的通信协议一致性测试系统与方法,以实现电动汽车无线充电地面端设备的通信一致性测试。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
无线充电地面端设备的通信协议一致性测试系统,包括副边线圈、副边电源变换模块,还包括负载模块、副边检测控制单元、工控机、通信测试模块以及检测模块;
副边线圈与副边电源变换模块连接,用于接收来自原边线圈发射的交变磁场,转化为交流电,并通过副边电源变换模块转换后将其输送给负载模块;
副边检测控制单元与副边电源变换模块进行双向通信,还连接有工控机,用于通过工控机控制副边电源变换模块的输出参数,实现副边线圈电流的调节;
检测模块分别与工控机、副边电源变换模块和负载模块连接,用于实时检测负载模块输入的电压和/或电流信号,并传送给工控机;
工控机分别与副边检测控制单元、检测模块和通信测试模块相连接,并通过通信测试模块与被测地面端设备进行无线通信;
通信测试模块与工控机相连接,用于获取被测地面端发出的通信信号以及通过无线通信的方式将工控机下发的通信一致性测试指令传递给被测地面端设备。
进一步的,无线充电地面端设备的通信协议一致性测试系统的测试方法,包括以下步骤:
S1、测试系统和被测地面端样品布置;
S2、被测地面端样品参数配置;
S3、测试地面端通信连接响应一致性;
S4、测试地面端兼容性检查响应一致性;
S5、测试地面端开始充电响应一致性;
S6、测试地面端充电状态信息响应一致性;
S7、测试地面端结束充电响应一致性;
S8、测试结束。
进一步的,步骤S3中测试地面端通信连接响应一致性的具体流程包括:
S301、启动测试系统,打开交流电源开关;
S302、工控机执行注册请求指令,通过通信测试模块按周期发送注册请求;
S303、工控机判断是否收到地面端发送的鉴权认证请求,鉴权认证请求应包括认证码;
S304、若收到鉴权认证请求,工控机停止发送注册请求,然后判断鉴权认证请求是否正确,即鉴权请求中的认证码与测试系统存储的认证码是否匹配,若不正确,则认为测试未通过;
S305、若判断鉴权认证请求正确,工控机执行鉴权响应指令,通过通信测试模块按周期发送鉴权响应消息;
S306、工控机判断是否收到地面端发送的注册响应,注册响应包括注册正确或错误标识,在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过;
S307、若收到注册响应,工控机停止发送鉴权响应消息,然后判断注册响应是否正确,如果不正确,则认为测试未通过;
S308、若判断注册响应正确,则测试地面端通信连接响应一致性通过。
进一步的,步骤S4中测试地面端兼容性检查响应一致性的具体流程包括:
S401、工控机执行兼容性检查请求指令,通过通信测试模块按周期发送兼容性检查请求;
S402、工控机判断是否收到地面端发送的兼容性检查应答,在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过;
S403、若收到兼容性检查应答,工控机停止发送兼容性检查请求,然后判断地面端发送的兼容性检查应答是否正确,即兼容性检查应答中的参数与测试系统存储的参数是否匹配,如果不正确,则认为测试未通过;
S404、若判断兼容性检查应答正确,则测试地面端兼容性检查响应一致性通过。
进一步的,步骤S5中测试地面端开始充电响应一致性的具体流程包括:
S501、工控机执行开始充电请求指令,通过通信测试模块按周期发送开始充电请求;
S502、工控机判断是否收到地面端发送的开始充电请求响应,开始充电请求响应应包含成功或失败标识,在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过;
S503、若收到开始充电请求响应,工控机停止发送开始充电请求,然后判断充电请求响应是否成功;
S504、若判断开始充电请求响应成功,工控机执行充电需要指令,通过通信测试模块按周期发送充电需要,包括电压值和电流值;
S505、检测模块检测负载模块输入端的电压和电流值,并将检测信号上传到工控机;
S506、工控机判断检测值是否满足发送的需要值,若不满足,则认为测试未通过;
S507、若判断满足,则测试地面端开始充电响应一致性通过。
进一步的,步骤S6中测试地面端充电状态信息响应一致性的具体流程包括:
S601、保持测试系统和被测地面端样品处于正常充电状态,包括功率传输正常和通信正常;
S602、工控机判断是否收到地面端发送的充电状态信息,在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过,可选的,预设时间为250ms;
S603、若收到充电状态信息,工控机执行充电状态信息响应指令,通过通信测试模块按周期发送充电状态信息响应;
S604、工控机判断是否收到地面端发送的充电状态信息成功响应,在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过;
S605、如果收到充电状态信息成功响应,则测试地面端充电状态信息响应一致性通过。
进一步的,步骤S7中测试地面端结束充电响应一致性的具体流程包括:
S701、工控机执行停止充电请求指令,通过通信测试模块按周期发送停止充电请求;
S702、工控机判断是否收到地面端发送的停止充电请求响应,停止充电请求响应应包括成功或失败标识,在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过;
S703、若收到停止充电请求响应,工控机停止发送停止充电请求,然后判断地面端发送的停止充电请求响应是否成功,如果不成功,则认为测试未通过;
S704、若判断成功,检测模块检测负载模块输入端的电流值,并将检测信号上传到工控机;
S705、工控机判断检测到的电流值是否小于5A,若不小于5A,则认为测试不通过;
S706、若判断小于5A,则测试地面端结束充电响应一致性通过。
相对于现有技术,本发明所述的无线充电地面端设备的通信协议一致性测试系统与方法具有以下优势:
(1)本发明所述的无线充电地面端设备的通信协议一致性测试系统与方法可以对电动汽车无线充电系统地面端通信协议一致性进行检测分析,包括地面端通信连接响应一致性、地面端兼容性检查响应一致性、地面端开始充电响应一致性、地面端充电状态信息响应一致性和地面端结束充电响应一致性测试,解决了目前行业内电动汽车无线充电系统地面端通信协议一致性测试系统和方法缺失的问题;
(2)本发明所述的无线充电地面端设备的通信协议一致性测试系统与方法采用工控机对电动汽车无线充电系统地面端通信协议一致性测试系统进行统一控制和数据采集分析,可以实现对测试过程进行统一实时监控,实现测试自动化执行和结果分析,从而提高测试效率和可靠性;
(3)本发明所述的无线充电地面端设备的通信协议一致性测试系统与方法具有结构简单、操作方便、检测效率高且可靠性好的优点。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例所述的无线充电地面端通信一致性测试系统的结构示意图;
图2为本发明实施例所述的无线充电地面端通信一致性测试系统进一步实施的结构示意图;
图3为本发明实施例所述的无线充电地面端通信一致性测试流程图示意图;
图4为本发明实施例所述的具体的无线充电地面端通信中注册鉴权响应一致性测试流程图示意图;
图5为本发明实施例所述的具体的无线充电地面端通信中开始充电响应一致性测试流程图示意图;
图6为本发明实施例所述的具体的无线充电地面端通信中互操作性信息响应一致性测试流程图示意图;
图7为本发明实施例所述的具体的无线充电地面端通信中充电状态信息响应一致性测试流程图示意图;
图8为本发明实施例所述的具体的无线充电地面端通信中结束充电响应一致性测试流程图示意图。
附图标记说明:
1-副边线圈;2-副边电源变换模块;21-谐振补偿电路;22-整流电路;3-负载模块;4-副边检测控制单元;5-工控机;6-通信测试模块;61-通信测试设备;62-副边天线;7-检测模块;8-原边电源变换模块;9-交流电源;10-原边通信采样控制单元;11-原边天线;12-原边线圈。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”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,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图8所示,本发明设计了一种用于电动汽车无线充电地面端设备的通信一致性测试系统,包括:
副边线圈1、副边电源变换模块2、负载模块3、副边检测控制单元4、工控机5、通信测试模块6以及检测模块7;
副边线圈1与副边电源变换模块2相连接,用于接收来自原边线圈12发射的交变磁场,转化为交流电,并通过副边电源变换模块2转换后将其输送给负载模块3。
可选地,副边线圈1的结构包括但不限于圆型和双D型等。
副边电源变换模块2分别与副边线圈1、负载模块3、副边检测控制单元4和检测模块7相连接,用于对接入的交流电进行整流输送给负载模块3。
可选地,副边电源变换模块2包括整流电路22和谐振补偿电路21。
负载模块3分别与副边电源变换模块2和检测模块7相连接,用于模拟电动汽车的动力电池,接收地面端设备输送的电能。
可选地,负载模块3选用电子负载,根据测试需求设置其工作模式为恒压/恒流/恒阻模式。
副边检测控制单元4分别与副边电源变换模块2和工控机5相连接,用于调节副边电源变换模块2的工作参数,实现副边电源变换模块2输出电流和/或电压的调节,进而满足负载模块3的充电需求。
可选地,副边检测控制单元4的功能包括:检测副边电源变换模块2中的电压和/或电流,并生成对应的检测信号传递给工控机5;控制调节副边电源变换模块2的工作参数,进而调节其输出电压和/或电流特性;接收并执行来自工控机5的控制指令。
工控机5分别与副边检测控制单元4、检测模块7和通信测试模块6相连接,并通过通信测试模块6与被测地面端设备进行无线通信。
可选地,工控机5功能包括:输入被测地面端设备参数,包括但不限于地面端ID、功率等级、谐振补偿电路21拓扑类型、线圈类型和频率范围,用于测试中参数比对分析;存储并执行通信一致性测试指令,下发给副边检测控制单元4来控制测试系统的动作以及通过通信测试模块6与被测地面端设备进行无线通信;解析通信测试模块6接收到的来自被测地面端设备的通信指令,并通过显示屏显示解析结果;判读接收到的通信指令,并根据判读结果下发相对应的通信一致性测试指令给副边检测控制单元4来控制测试系统的动作以及通过通信测试模块6与被测地面端设备进行无线通信;接收并存储检测模块7传送的检测信号,用于测试中参数比对分析。
通信测试模块6与工控机5相连接,用于获取被测地面端发出的通信信号以及通过无线通信的方式将工控机5下发的通信一致性测试指令传递给被测地面端设备。
优选地,通信测试模块6包括但不限于通信测试设备61和副边天线762。若通信测试设备61具有无线通信功能,那么通信测试模块6也可仅由通信测试设备61构成。
检测模块7分别与工控机5、副边电源变换模块2和负载模块3相连接,用于实时检测负载模块3输入的电压和/或电流信号,并传送给工控机5。
可选的,检测模块7包括功率分析仪和/或示波器。
上述的无线通信方式包括但不限于使用WIFI无线通信、蓝牙通信以及Zigbee通信等。
利用上述的用于电动汽车无线充电地面端设备的通信一致性测试系统进行被测地面端样品通信一致性测试的方法如图3所示,包括以下步骤:
1、测试系统和被测地面端样品布置。
将测试系统中的副边线圈1与被测地面端设备中的原边线圈12对齐,线圈间隙调至满足可正常工作的要求,如140mm,并给测试系统的工控机5和检测模块7上电,被测地面端样品上电。
2、被测地面端样品参数配置。
将被测地面端样品参数输入工控机5,可选的,样品参数包括地面端ID、功率等级、谐振补偿电路21拓扑类型、线圈类型和频率范围,用于后续通信一致性测试中参数比对分析。
3、测试地面端通信连接响应一致性。
4、测试地面端兼容性检查响应一致性。
5、测试地面端开始充电响应一致性。
6、测试地面端充电状态信息响应一致性。
7、测试地面端结束充电响应一致性。
8、测试结束。
对于步骤3,图4为测试地面端通信连接响应一致性的具体流程图,可以包括以下步骤:
301、启动测试系统,打开交流电源9开关。
302、工控机5执行注册请求指令,通过通信测试模块6按周期发送注册请求。可选的,周期为50ms(下同)。
303、工控机5判断是否收到地面端发送的鉴权认证请求,鉴权认证请求应包括认证码。在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过。可选的,预设时间为250ms。
304、若收到鉴权认证请求,工控机5停止发送注册请求,然后判断鉴权认证请求是否正确,即鉴权请求中的认证码与测试系统存储的认证码是否匹配。若不正确,则认为测试未通过。
305、若判断鉴权认证请求正确,工控机5执行鉴权响应指令,通过通信测试模块6按周期发送鉴权响应消息。
306、工控机5判断是否收到地面端发送的注册响应,注册响应包括注册正确或错误标识。在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过。可选的,预设时间为250ms。
307、若收到注册响应,工控机5停止发送鉴权响应消息,然后判断注册响应是否正确。如果不正确,则认为测试未通过。
308、若判断注册响应正确,则测试地面端通信连接响应一致性通过。
对于步骤4,图5为测试地面端兼容性检查响应一致性的具体流程图,可以包括以下步骤:
401、工控机5执行兼容性检查请求指令,通过通信测试模块6按周期发送兼容性检查请求。
可选的,兼容性检查请求包括输入功率等级、系统频率、线圈类型和谐振补偿电路21拓扑结构等。
402、工控机5判断是否收到地面端发送的兼容性检查应答。在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过。可选的,预设时间为250ms。
403、若收到兼容性检查应答,工控机5停止发送兼容性检查请求,然后判断地面端发送的兼容性检查应答是否正确,即兼容性检查应答中的参数与测试系统存储的参数是否匹配。如果不正确,则认为测试未通过。
404、若判断兼容性检查应答正确,则测试地面端兼容性检查响应一致性通过。
对于步骤5,图6为测试地面端开始充电响应一致性的具体流程图,可以包括以下步骤:
501、工控机5执行开始充电请求指令,通过通信测试模块6按周期发送开始充电请求。
502、工控机5判断是否收到地面端发送的开始充电请求响应,开始充电请求响应应包含成功或失败标识。在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过。可选的,预设时间为250ms。
503、若收到开始充电请求响应,工控机5停止发送开始充电请求,然后判断充电请求响应是否成功。
504、若判断开始充电请求响应成功,工控机5执行充电需要指令,通过通信测试模块6按周期发送充电需要,包括电压值和电流值。
505、检测模块7检测负载模块3输入端的电压和电流值,并将检测信号上传到工控机5。
506、工控机5判断检测值是否满足发送的需要值,若不满足,则认为测试未通过。
507、若判断满足,则测试地面端开始充电响应一致性通过。
对于步骤6,图7为测试地面端充电状态信息响应一致性的具体流程图,可以包括以下步骤:
601、保持测试系统和被测地面端样品处于正常充电状态,包括功率传输正常和通信正常。
602、工控机5判断是否收到地面端发送的充电状态信息。在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过。可选的,预设时间为250ms。
603、若收到充电状态信息,工控机5执行充电状态信息响应指令,通过通信测试模块6按周期发送充电状态信息响应。
604、工控机5判断是否收到地面端发送的充电状态信息成功响应。在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过。可选的,预设时间为250ms。
605、如果收到充电状态信息成功响应,则测试地面端充电状态信息响应一致性通过。
对于步骤7,图8为测试地面端结束充电响应一致性的具体流程图,可以包括以下步骤:
701、工控机5执行停止充电请求指令,通过通信测试模块6按周期发送停止充电请求。
702、工控机5判断是否收到地面端发送的停止充电请求响应,停止充电请求响应应包括成功或失败标识。在预设时间内如果没有收到,则认为测试未通过。可选的,预设时间为250ms。
703、若收到停止充电请求响应,工控机5停止发送停止充电请求,然后判断地面端发送的停止充电请求响应是否成功。如果不成功,则认为测试未通过。
704、若判断成功,检测模块7检测负载模块3输入端的电流值,并将检测信号上传到工控机5。
705、工控机5判断检测到的电流值是否小于5A。若不小于5A,则认为测试不通过。
706、若判断小于5A,则测试地面端结束充电响应一致性通过。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。