CN113589784B - 电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统 - Google Patents

电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统，其包括模拟测试平台和模拟测试终端；模拟测试平台用于模拟电动汽车进行运动，控制所模拟的电动汽车的运动过程，检测所模拟的电动汽车的运动状态和运动位置并输出对应检测信号、模拟电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能并输出对应的感知引导结果；模拟测试终端用于生成所模拟的电动汽车的参考对位路径和对应的允许误差范围，检测感知引导结果的误差并对感知引导结果进行测评，基于所模拟的电动汽车的运动位置对所模拟电动汽车的运动进行提示。本发明能够方便高效地对电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能进行测试，可解决无线充电车辆的可靠性评估问题。

Description

电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统
技术领域
本发明属于电动汽车充电技术领域，具体涉及这一种用于对电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能进行测试的系统。
背景技术
电动汽车无线充电系统相比于传统的接触式充电系统具有充电便捷、可靠性高、环境适应性强、智能化水平高等显著优势，成为解决电动汽车能量便捷接入最具前景的充电方式。无线充电系统的核心部件是系统的磁耦合机构（包括原边测-发射线圈和副边测-接收线圈），其设计的优劣与对位精准度直接决定了无线充电系统的传输效率，因此，电动汽车无线充电行业要求其无线充电的车辆能够在对位引导及其位置感知的功能方面，有良好的可靠性。
目前，我国已成功研制出针对无线充电系统主功率传输性能指标及其安全规定的测试系统，然而，由于我国无线充电技术起步较国外晚，此类系统对无线充电设备厂家的位置感知与对位引导功能缺乏有效的测试和评价体系，这制约了电动汽车无线充电系统的产业化发展。
因此，需要设计一种能够对电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导动能进行测试，以满足行业需求的系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够解决电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能的测试问题的系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统，用于对电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能进行测试，所述电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统包括：
模拟测试平台，所述模拟测试平台用于模拟电动汽车进行运动，控制所模拟的电动汽车的运动过程，检测所模拟的电动汽车的运动状态和运动位置并输出对应检测信号、模拟电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能并输出对应的感知引导结果；
模拟测试终端，所述模拟测试终端与所述模拟测试平台相通信，用于生成所模拟的电动汽车的参考对位路径和对应的允许误差范围，检测所述感知引导结果的误差并对所述感知引导结果进行测评，基于所模拟的电动汽车的运动位置对所模拟电动汽车的运动进行提示。
所述模拟测试平台包括：
模拟车身结构，所述模拟车身结构用于在控制信号的控制下模拟电动汽车进行运动；
运动控制模块，所述运动控制模块与所述模拟车身结构信号连接，用于输出所述控制信号来控制所述模拟车身结构模拟电动汽车的运动过程，检测所模拟的电动汽车的运动状态和运动位置并输出对应检测信号；
定位导航模块，所述定位导航模块用于模拟电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能并输出对应的感知引导结果；
平台实时通信模块，所述平台实时通信模块分别与所述运动控制模块、所述定位导航模块信号连接，用于实现与所述模拟测试终端的通信；
所述模拟测试终端包括：
UI界面，所述UI界面用于生成所模拟的电动汽车的参考对位路径和对应的允许误差范围，检测所述感知引导结果的误差并对所述感知引导结果进行测评，基于所模拟的电动汽车的运动位置对所模拟电动汽车的运动进行提示；
终端实时通信模块，所述终端实时通信模块与所述UI界面信号连接，用于实现与所述模拟测试平台的通信。
所述模拟车身结构包括伺服电机和受控于所述伺服电机的机械传动结构，所述伺服电机与所述运动控制模块相连接并由所述控制信号控制。
所述运动控制模块包括用于输出所述控制信号来控制所述模拟车身结构模拟电动汽车的运动过程的控制子模块、用于检测所模拟的电动汽车的运动状态和运动位置并输出对应检测信号的检测子模块。
所述UI界面包括具备实时显示功能的显示屏。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明能够方便高效地对电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能进行测试，可解决无线充电车辆在对位引导及位置感知功能方面的可靠性评估问题。
附图说明
附图1为本发明的电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统的结构框图。
附图2为无线充电汽车倒车入库时的全程位置感知偏差容忍范围示意。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：电动汽车无线充电系统包括地面端和车载端。地面端包括具有磁耦合机构的地面设备，且地面设备设有对应的有效充电区域，有效充电区域可由车位线划定。车载端包括用于引导车辆运动至有效充电区域内合适位置的定位导航装置，其能够对磁耦合机构的位置进行感知并据此对所在电动车辆进行对位引导。
如附图1所示，一种用于对电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能进行测试的电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统，包括模拟测试平台和模拟测试终端两部分，模拟测试终端与模拟测试平台相通信。模拟测试平台用于模拟电动汽车进行运动，控制所模拟的电动汽车的运动过程，检测所模拟的电动汽车的运动状态和运动位置并输出对应检测信号、模拟电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能并输出对应的感知引导结果。模拟测试终端用于生成所模拟的电动汽车的参考对位路径和对应的允许误差范围，检测感知引导结果的误差并对感知引导结果进行测评，基于所模拟的电动汽车的运动位置对所模拟电动汽车的运动进行提示。根据待测电动汽车无线充电系统中磁耦合机构的对位引导及位置感知设计要求，定制该电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统及其评价方法。
模拟测试平台包括模拟车身结构、运动控制模块、定位导航模块、平台实时通信模块。
模拟车身结构仿照实车进行设计，其包括伺服电机和受控于伺服电机的机械传动结构，伺服电机与运动控制模块相连接并由控制信号控制。模拟车身结构用于在控制信号的控制下模拟电动汽车进行运动，包括前行，后退以及偏航旋转等。模拟车身结构的可移动范围以无线充电系统的地面设备为中心，半径一般大于5米。
运动控制模块与模拟车身结构信号连接，用于输出控制信号来控制模拟车身结构模拟电动汽车的运动过程，检测所模拟的电动汽车（即模拟车身结构）的运动状态和运动位置并输出对应检测信号，故运动控制模块包括用于输出控制信号来控制模拟车身结构模拟电动汽车的运动过程的控制子模块、用于检测所模拟的电动汽车的运动状态和运动位置并输出对应检测信号的检测子模块。运动控制模块参照汽车电控系统设计并受控于测试人员，其检测并记录的所模拟的电动汽车的运动状态包括伺服电机的输出转速及转角等，其还能够输出车身运动位置感知的标准值，在5m范围内对所模拟的电动汽车的运动位置的定位误差小于1cm，故其可用于高精度的定位参考并评估系统磁耦合机构的位置感知偏差。
定位导航模块与实车中搭载的定位导航装置一致，用于模拟电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能并输出对应的感知引导结果。该感知引导结果中包括对无线充电系统的磁耦合机构的位置进行感知的结果以及对电动汽车进行对位引导的结果。
平台实时通信模块分别与运动控制模块、定位导航模块信号连接，用于实现与模拟测试终端的通信，即通过平台实时通信模块可以实现模拟测试平台与模拟测试终端之间的实时信息交互。所传输的信息包括：无线充电系统磁耦合机构的实时位置感知信息、参考对位路径等待测评信息。
模拟测试终端包括UI界面和终端实时通信模块。
UI界面具备状态信息实时显示功能、位置感知评估功能以及对位引导评估功能等，具体的，UI界面用于生成所模拟的电动汽车的参考对位路径和对应的允许误差范围，检测感知引导结果的误差并对感知引导结果进行测评，基于所模拟的电动汽车的运动位置对所模拟电动汽车的运动进行提示。UI界面包括具备实时显示功能的显示屏。
UI界面能够实时给出车载定位导航模块的磁耦合机构位置感知误差，并生成误差曲线报表；
UI界面能够实时给出参考对位路径和对应的允许误差范围，与模拟车身结构实时位置及其行驶方向、速度、偏航等运动信息的匹配度；随着距离地面设备距离的增加，允许误差范围扩大；
UI界面能够在模拟车身结构偏离参考对位路径过大时（即超出对应的允许误差范围），测评定位导航模块的实时动态纠偏控制性能；
UI界面能够在无线充电车辆进入到磁耦合机构的有效充电区域时，提示用户结束泊车。
终端实时通信模块与UI界面信号连接，用于实现与模拟测试平台的通信。
上述测试系统中，使用内嵌的评判标准与评价体系进行磁耦合机构的位置感知及对位引导评价。作为被测对象，其设计目标，或者评价体系的评判标准应当满足：
当无线充电车载设备行至距离地面设备1.5~5米的中远范围内时，位置感知的精度能够达到10%；
当无线充电车载设备行至距离地面设备 1.5 米以内的中近范围内时，位置感知的精度能够达到90%，并在有效充电区域内的终末位置检测误差低于±2cm；
能够根据车辆的实时位置及其行驶的方向、速度、偏航等运动信息，制定出最佳的对位引导路径，响应时间不高于2s；
能够在车辆偏离路径过大时，启动实时的动态纠偏控制，响应时间不高于2s。
测试系统中评价体系的测试点序列，根据无线充电系统对磁耦合机构位置感知的不同距离及精度要求设定，并通过生成测试点迁移路径和拟合测试轨迹，可视化被测无线充电车辆的模拟车身结构从中远向中近距离执行对位时的全程位置感知偏差及可靠性。
如图2所示为一种无线充电汽车倒车入库时，位置感知的全程偏差容忍范围（允许误差范围）。其中，粗实线表示车辆根据对位引导路径，执行倒车对位过程时的实际路径，点划线表示在实际的对位过程中，车辆位置感知的偏差容忍范围，细实线是位置感知的实时定位轨迹。如果位置感知的定位结果超出该实际路径的点划线界限，表示该定位导航系统的定位功能将评价为不准确，并且测试系统将给出对应的优化方向和建议。
本发明提出一种电动汽车无线充电系统位置感知与对位引导测试系统及评价方法，根据系统磁耦合机构的对位引导及其位置感知的精度要求，针对性地设计测试模拟平台的结构、定位导航系统及运动控制系统，并设计测试模拟平台与终端测试控制软件终端之间的实时通信功能，以及具备状态信息实时显示功能的测试系统的终端，同时给出相应的评判标准与评价体系。可用于测试评估，并优化电动汽车无线充电的位置感知系统、对位引导系统，可解决无线充电车辆在对位引导及位置感知功能方面的可靠性评估问题，使之性能满足行业要求。该方案可支持距离地面设备5米范围内的无线充电车载设备位置感知及对位引导测试评价，测试系统本身的定位误差低于1cm，因此，可用于提供高精度的定位参考并评估系统磁耦合机构位置感知偏差。能够可视化被测无线充电车辆的从中远向中近距离执行对位时的全程位置感知偏差。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统，用于对电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能进行测试，其特征在于：所述电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统包括：
模拟测试平台，所述模拟测试平台用于模拟电动汽车进行运动，控制所模拟的电动汽车的运动过程，检测所模拟的电动汽车的运动状态和运动位置并输出对应检测信号、模拟电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能并输出对应的感知引导结果；
模拟测试终端，所述模拟测试终端与所述模拟测试平台相通信，用于生成所模拟的电动汽车的参考对位路径和对应的允许误差范围，检测所述感知引导结果的误差并对所述感知引导结果进行测评，基于所模拟的电动汽车的运动位置对所模拟电动汽车的运动进行提示；
所述模拟测试平台包括：
模拟车身结构，所述模拟车身结构用于在控制信号的控制下模拟电动汽车进行运动；
运动控制模块，所述运动控制模块与所述模拟车身结构信号连接，用于输出所述控制信号来控制所述模拟车身结构模拟电动汽车的运动过程，检测所模拟的电动汽车的运动状态和运动位置并输出对应检测信号；
定位导航模块，所述定位导航模块用于模拟电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导功能并输出对应的感知引导结果；
平台实时通信模块，所述平台实时通信模块分别与所述运动控制模块、所述定位导航模块信号连接，用于实现与所述模拟测试终端的通信；
所述模拟测试终端包括：
UI界面，所述UI界面用于生成所模拟的电动汽车的参考对位路径和对应的允许误差范围，检测所述感知引导结果的误差并对所述感知引导结果进行测评，基于所模拟的电动汽车的运动位置对所模拟电动汽车的运动进行提示；
终端实时通信模块，所述终端实时通信模块与所述UI界面信号连接，用于实现与所述模拟测试平台的通信。
2.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统，其特征在于：所述模拟车身结构包括伺服电机和受控于所述伺服电机的机械传动结构，所述伺服电机与所述运动控制模块相连接并由所述控制信号控制。
3.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统，其特征在于：所述运动控制模块包括用于输出所述控制信号来控制所述模拟车身结构模拟电动汽车的运动过程的控制子模块、用于检测所模拟的电动汽车的运动状态和运动位置并输出对应检测信号的检测子模块。
4.根据权利要求1所述的电动汽车无线充电系统的位置感知与对位引导测试系统，其特征在于：所述UI界面包括具备实时显示功能的显示屏。
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