电动汽车无线充电系统的测试系统技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别是涉及一种电动汽车无线充电系统的测试系
统。
背景技术
无线充电具有安全性好、自动化程度高、无机械接触、零部件使用长等特点，是电
动汽车充电技术的发展方向之一。电动汽车的无线充电方式是通过发射系统的发射线圈与
接收系统的接收线圈，采用电磁感应或者电磁振动实现电能的非接触式传递，从而为电动
汽车的电池进行充电。在电动汽车无线充电系统开发过程中，需要对无线充电系统进行测
试，实时采集充电过程中的相关数据并进行处理分析。根据测试需求，测试发射线圈与接收
线圈在不同相对位置情况下的无线充电系统效率，并进行充电控制策略的研究。
传统无线充电系统的测试方案，主要采用分立仪器进行有限的测量，为了测试发
射线圈与接收线圈对正及错位情况下的无线充电系统效率，通过手工调节线圈相对位置，
之后再进行无线充电过程的测试，这种方式不仅工作效率低下，而且无法实现对一些需要
实时控制线圈位置的高级充电控制程序进行开发和测试，对无线充电系统的测试覆盖率较
小，比如只能测试功率电路部分而缺乏相关控制信号和控制时序的测试，而且难以做到各
个环节多路数据的同步记录，比如通讯信号和各环节电压电流信号的同步记录。
综上所述，传统的无线充电系统的测试存在测试效率低的缺陷。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电动汽车无线充电系统的测试系统，
以提高电动汽车无线充电系统测试的自动化程度，提升测试效率。
一种电动汽车无线充电系统的测试系统，包括：控制测量系统、接收系统、发射系
统以及机械平台；
所述机械平台设有相匹配的发射线圈和接收线圈；
所述控制测量系统分别连接至所述接收系统、发射系统和机械平台；所述发射系
统连接发射线圈，所述接收系统连接接收线圈；
所述发射系统输出电源至发射线圈，转换为电磁能，并传递到接收线圈，所述接收
线圈将所述电磁能转换为电能，输至接收系统；
所述控制测量系统输出控制信号至所述机械平台，调整所述发射线圈与接收线圈
的相对位置；
所述控制测量系统分别检测发射系统和接收系统的电压信号、电流信号。
上述电动汽车无线充电系统的测试系统，将发射线圈与接收线圈放置于机械平台
上，能够根据测试需求，通过控制测量系统控制机械平台，调整接收线圈与发射线圈的相对
位置，能够对电动汽车无线充电系统的充电过程进行测试，从而提高测试的自动化程度，提
升测试效率。
附图说明
图1为一种电动汽车无线充电系统的测试系统结构示意图；
图2为一实施例的电动汽车无线充电系统的测试系统的结构示意图；
图3为一个实施例的机械平台的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图阐述电动汽车无线充电系统的测试系统的实施例。
参考图1，图1为一种电动汽车无线充电系统的测试系统结构示意图，包括：控制测
量系统10、接收系统20、发射系统30以及机械平台40；
所述机械平台40设有相匹配的发射线圈401和接收线圈402；
所述控制测量系统10分别连接至所述接收系统20、发射系统30和机械平台40；所
述发射系统30连接发射线圈401，所述接收系统20连接接收线圈402；
所述发射系统30输出电源至发射线圈401，转换为电磁能，并传递到接收线圈402，
所述接收线圈402将所述电磁能转换为电能，输至接收系统20；
所述控制测量系统10输出控制信号至所述机械平台40，调整所述发射线圈401与
接收线圈402的相对位置；
所述控制测量系统10分别检测发射系统30和接收系统20的电压信号、电流信号。
上述实施例中，发射系统30输出电源至发射线圈401，转换为电磁能，实现了模拟
无线充电系统发射部分功能，接收线圈402将电磁能转换为电能，输至接收系统20，实现了
模拟无线充电系统接收部分功能；控制测量系统10模拟了电动汽车无线充电系统的控制系
统功能；将发射线圈401与接收线圈402放置于机械平台40上，利用控制测量系统10能够根
据测试需求，控制机械平台40，进而自动化的调整接收线圈402与发射线圈401的相对位置，
能够模拟出电动汽车无线充电系统的充电过程中，电动汽车与地面设施的相对状态，便于
对无线充电系统进行测试，提高测试的自动化程度，提升测试效率。结合实时采集充电过程
中的相关数据并进行处理分析，测试发射线圈401与接收线圈402在不同相对位置情况下的
无线充电系统效率，推动充电控制策略的研究。
参考图2，图2为一实施例的电动汽车无线充电系统的测试系统的结构示意图，在
该实施例中，所述控制测量系统10包括相互连接的工控机101和功率分析仪102；
所述工控机101分别连接至所述接收系统20、发射系统30和机械平台40；
所述工控机101分别输出控制信号至所述机械平台40，以及检测发射系统30和接
收系统20的电压信号、电流信号。
所述功率分析仪102分别连接至所述接收系统20和发射系统30，检测发射系统30
和接收系统20的电压信号、电流信号。
作为实施例，所述发射系统30可以包括：电网模拟器301、第一接线与测量单元
303、高频逆变电源302和第二接线与测量单元304；
所述第一接线与测量单元303、第二接线与测量单元304分别连接工控机101和功
率分析仪102；
所述电网模拟器301、第一接线与测量单元303、高频逆变电源302、第二接线与测
量单元304及发射线圈401之间依次通过强电连接；所述工控机101连接所述电网模拟器
301；
所述工控机101控制所述电网模拟器301输出三相电压，高频逆变电源302将电网
模拟器301输出的工频电转变为高频电，传递到发射线圈401；
所述第一接线与测量单元303、第二接线与测量单元304分别检测电压信号和电流
信号，并发送至工控机101和功率分析仪102。
进一步地，所述接收系统20可以包括：第三接线与测量单元202、车载充电机201、
第四接线与测量单元203、电池模拟器204以及可编程低压电源205；
所述第三接线与测量单元202、第四接线与测量单元203分别连接工控机101和功
率分析仪102；
所述接收线圈402、第三接线与测量单元202、车载充电机201、第三接线与测量单
元202及电池模拟器204之间依次通过强电连接；
所述工控机101通过CAN总线连接车载充电机201，可编程低压电源205与车载充电
机201之间通过弱电连接；
所述工控机101与可编程低压电源205之间进行数据传输，控制可编程低压电源
205输出电源供给车载充电机201；
所述接收线圈402通过电磁谐振将电磁能转变为电能，车载充电机201进行整流后
传递到电池模拟器204中；工控机101与车载充电机201通过CAN总线进行通讯，控制车载充
电机201进行整流稳压，模拟实车上其他CAN节点进行收发信息；
所述第三接线与测量单元202、第四接线与测量单元203分别检测电压信号和电流
信号，并发送至工控机101和功率分析仪102。
上述实施例中，电网模拟器301本质上是一个交流电源，除了采用电网模拟器301，
也可以采用其他相同功能的交流电源，例如普通市电。由于采用电网模拟器301可以模拟各
种不同的电网电制、产生各种异常的电网状态，从而可以对不同类型和异常的电网供电进
行测试。
在该实施例中，在充电过程中，所述功率分析仪102根据接收的电压信号和电流信
号进行功率计算，并将计算的功率数据发送至工控机101；
所述工控机101通过数据采集卡对输入的电压信号和电流信号进行实时采集与记
录，读取机械平台40的发射线圈401和接收线圈402的相对位置信号，对当前发射线圈401和
接收线圈402相对位置下的无线充电系统效率、充电状态进行自动化测试与记录。
上述实施例中，采用工控机101和功率分析仪102的方案，工控机101中可以进行数
据的采集和记录，功率分析仪102则可以主要负责功率、功率因数和充电效率等的计算，还
可以进行谐波、频谱等分析。而由于功率分析仪102的上传数据速度往往难以达到速度要
求，因此，在工控机101上结合功率分析仪102，并进行计算数据和计算结果的交互，能够更
为全面和准确地对无线充电系统的充电过程进行测试。
另外，作为实施例，所述控制测量系统10还可以包括连接所述工控机101的第一RF
模块103，所述发射系统30还包括连接所述高频逆变电源302的第二RF模块305；
所述第一RF模块103模拟实际的电动汽车无线充电系统的车辆端RF模块，所述第
二RF模块305模拟电动汽车无线充电系统的发射端RF模块；
所述第一RF模块103与第二RF模块305通过无线通讯进行数据交互。
基于上述图2的实施例方案，测试过程可以如下：
首先，测试人员可以根据测试需求，通过工控机101控制机械平台40调整发射线圈
401与接收线圈402的相对位置；
然后，工控机101控制电网模拟器301输出三相电压，高频逆变电源302将电网模拟
器301输出的工频电转变为高频电后传递到发射线圈401；接收线圈402通过电磁谐振将电
磁能转变为电能，车载充电机201进行整流之后传递到电池模拟器204中；
工控机101、高频逆变电源302连接的第一RF模块103和第二RF模块305通过无线通
讯进行数据交互；其中，第一RF模块103模拟实际无线充电系统的车辆端的RF模块；第二RF
模块305模拟电动汽车无线充电系统的发射端，即场地设施的RF模块；
工控机101与车载充电机201通过CAN总线通讯，控制车载充电机201进行整流稳
压，工控机101模拟电动汽车上其他CAN节点收发信息；
充电过程中，高频逆变电源302的输入端及输出端的电压信号、电流信号，分别由
第一接线与测量单元303和第二接线与测量单元304进行检测，一路传递到功率分析仪102
中进行功率计算，并将计算数据发送至工控机101，另一路工控机101中的数据采集卡对该
电压信号和电流信号进行实时采集与记录；
同理，车载充电机201的输入端及输出端的电压信号、电流信号，分别由第三接线
与测量单元202和第四接线与测量单元203进行检测，一路传递到功率分析仪102中进行功
率计算，并将计算数据发送至工控机101，另一路工控机101中的数据采集卡对该电压信号
和电流信号进行实时采集与记录；
工控机101通过相应的控制软件等，输出控制信号控制机械平台40中的发射线圈
401与接收线圈402的相对位置，进一步的，工控机101在当前发射线圈401与接收线圈402的
相对位置下，对无线充电系统的功率、效率及充电状态等进行自动化测试与记录。
针对于机械平台40，可以选用多种机械平台40方案，以实现自动化调节发射线圈
401与接收线圈402的相对位置。为了更加贴合本发明提供的测试系统的需求，以下将提供
一种推杆405式的机械平台40。参考图3所示，为了提高测试的自动化程度，本发明提供了一
种机械平台40，通过该平台的方案，可以对发射线圈401与接收线圈402的多种相对状态进
行自动化测试。
所述机械平台40可以包括一个固定平台403和一个动平台404，所述发射线圈401
设于固定平台403上，所述接收线圈402设于动平台404上；
所述固定平台403与动平台404之间通过活动结构相连接；
在充电测试过程中，所述活动结构根据测试需求，调整固定平台403与动平台404
之间设定幅度和角度的相对位移，使发射线圈401和接收线圈402产生相对位移。
作为实施例，所述固定平台403与动平台404之间可以通过多个推杆405相连接，每
个推杆405由液压缸406进行驱动，所述液压缸406连接驱动装置408；在本实施例中，机械平
台40采用6自由度的推杆式平台，即可以由6个结构相同的推杆405支撑调节动平台404，为
了简化图示，图中只是示出了2个推杆405的具体结构，其他4个推杆405在图中使用虚线进
行标示。
在一个实施例中，为了实现自动化的调节，采用反馈式的控制方案，在每个推杆
405上安装位置传感器407，各个位置传感器407分别连接至所述控制测量系统10；所述驱动
装置408还连接所述控制测量系统10；
所述控制测量系统10获取各个位置传感器407的位置参数，根据位置参数输出位
置控制信号输出至所述驱动装置408。
上述实施例的方案，基于工控机101、功率分析仪102、第一RF模块103；电网模拟器
301、高频逆变电源302、接线与测量单元及RF模块；车载充电机201、可编程低压电源205、接
线与测量单元及电池模拟器204等；结合机械平台40的固定平台403与动平台404，动平台
404能够进行自动控制运动，发射线圈401安装于固定平台403上，接收线圈402安装于动平
台404底部，通过控制端中的工控机101可以实时调整发射线圈401与接收线圈402之间的相
对位置，通过工控机101进行线圈位置数据与各环节电压电流、功率等数据的自动化记录与
分析。本发明有助于提高无线充电系统的开发效率。
采用了自动控制的机械平台40来自动调整接收线圈402和发射线圈401的相对位
置；测试系统中包含了电池模拟器204、电网模拟器301、可编程低压电源205，又通过工控机
101和RF单元对无线充电过程中车辆上的CAN通讯、车辆与地面设施之前的无线通讯进行了
模拟，因此大大提高了测试系统的模拟环境覆盖范围；在功率电路的各个环节，均设置了接
线和测量单元，又通过功率分析仪102和工控机101对各个环节的电压电流数据、通讯信号
进行了同步采集记录。
综合上述实施例，本发明的技术方案，可以具有如下有益效果：
(1)能够根据测试需求，通过工控机101来自动控制机械平台40，即时调整接收线
圈402与发射线圈401的相对位置，从而减少了测试过程中的人工干预，提高了测试过程的
效率、精度与可靠性，并能实现诸如线圈自动对准等无线充电高级控制程序的测试和开发。
(2)除了对发射线圈401与接收线圈402的相对位置进行自动控制来模拟车辆停车
偏差外，通过工控机101、电池模拟器204和可编程低压电源205等，可以对电动汽车车载的
电池包(电池模拟器204)模拟、车上其他控制器(工控机101)模拟、车载12V低压电源(可编
程低压电源205模拟)等进行模拟，也可以对无线充电地面设备的交流供电进行模拟，从而
大幅提高无线充电系统的测试环境模拟范围，对充电系统的各个环节进行全面深入的测
试。
(3)采用工控机101进行统一的控制和数据采集，既可以实现测试过程中各环节多
路数据的同步记录，对测试过程进行统一实时监控，而且可以方便地对测试结果进行深入
精确的分析；同时也可以实现测试案例的自动化执行和结果分析，从而大大提高测试的效
率和可靠性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实
施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护
范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。