一种电动汽车无线充电系统的自动测试台架系统的制作方法

本发明涉及一种电动汽车无线充电测试装置，尤其是涉及一种电动汽车无线充电系统的自动测试台架系统。

背景技术：

为了节约能源，减少环境污染，电动汽车受到了世界各国的重视与大力推广。目前，由于电池容量及充电基础设施等条件的限制，充电问题成为电动汽车发展过程中而临的最主要的瓶颈问题。传统充电桩的插电式充电由于充电设施裸露，容易老化严，不同车型间接口存在限制，手动插电的不方便，以及插电安全等问题，无线充电未来势必发展成为电动汽车的主要充电方式。

无线电能传输(wpt，wirelesspowertransfer)，也称为非接触能量传输(cpt，contactlesspowertransfer)，是利用电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。对于电动车用无线电能传输技术，即是将变压器原边、副边绕组分置于车外和车内，通过高频磁场耦合的作用进行电能传输。其传输技术包括感应耦合式、电磁谐振式以及微波传输式，目前最适合电动汽车充电的方式是感应耦合式无线充电方式。

虽然无线充电技术有着使用方便、安全，无火花与接触危险，无接触损耗与机械磨损，人工维护方便，恶劣天气适应较强等。但也存在一定的问题，其中最为突出的就是能量损耗相对较高，特别是在大功率传输时，当线圈间垂直距离与位错增大时，这种损耗尤其明显，大大降低了无线充电效率。因此在电动汽车无线充电系统的研究过程中，我们需要对线圈系统在不同位错条件的损耗功率与效率变化进行测试研究，这就需要不断的改变两线圈之间的位置，然后再逐点测量，传统的方法是采用手动调节线圈间位置间距，然而这种方式测量太慢，极大地降低了测试效率。

综上所述，传统人为逐点测量的测试方法存在缺陷，急需一种高效率，自动化的无线充电系统测试装置。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电动汽车无线充电系统的自动测试台架系统，解决传统无线充电系统手动测试存在的位置调节困难，测试效率低下等问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电动汽车无线充电系统的自动测试台架系统，包括：

上平台，固定不动，用于放置无线充电的接收线圈；

下平台，与上平台相对设置，用于放置无线充电的发射线圈；

可移动底座，其顶部设有xyz轴伺服电机，所述的xyz轴伺服电机可在三个坐标轴方向进行独立偏移，所述的xyz轴伺服电机与下平台连接，带动下平台同步移动，实现上平台和下平台之间的间隙偏移；

功率分析仪，用于测试接收线圈和发射线圈的实时功率；

上位机，与功率分析仪连接，用于采集功率数据；

控制器，分别与上位机和xyz轴伺服电机连接，根据上位机的指令，控制xyz轴伺服电机的动作。

所述的上平台和下平台设置在台架支撑框架上部分中，所述的台架支撑框架上部分采用电木材料。

所述的xyz轴伺服电机依次通过丝杠及轴承和中间连接装置与下平台连接。

所述的xyz轴伺服电机、丝杠及轴承和中间连接装置和移动底座设置在支撑框架下部分中，所述的支撑框架下部分采用铝合金材料。

所述的中间连接装置和可移动底座采用合金钢板制成。

所述的上平台采用透明的夹胶钢化玻璃材料，并贴有刻度尺。

所述的系统还包括复位传感器，分别设置在三个坐标轴的原点，用于对下平台进行复位。

所述的可移动底座底部安装有带锁止滚轮。

所述的移动底座底部设有两条移动滑轨，分别为x轴方向和y轴方向，此处的滑轨为提供移动限制的滑槽与滑块组成，滑块受伺服电机与传动机构驱动，由于滑槽的槽位限制，滑块只能在滑槽位上以x轴和y轴两个方向滑动。

所述的控制器采用可编程逻辑控制器。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、相比传统人工手动调节，本发明可以通过伺服电机的驱动来快速改变下平台的位置，从而改变上下平台在水平xy方向与垂直z方向的偏移距离，从而来研究不同位错下无线充电传输功率与效率的变化情况，极大地提高了测试效率与测试精度。

2、相比其他类似自动测试装置，本发明通过设置上位机、功率分析仪与控制器，可以实现全自动脱机工作，台架可按照特定的行走轨迹，以设定的移动速度，停顿间隔，停顿时间遍历整个空间的所有点，与此同时，功率分析仪和控制器实时获取台架位置与线圈的电流电压信号，上位机实时自动采集数据并存入表格，整个测试过程实现了全自动无人化。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图

图2为本实施例的系统的主体结构图；

附图标记：

1为台架支撑框架上部分；2为支撑框架下部分；3为上平台；4为下平台；5为支撑连接架；6为中间连接板；7为丝杠及轴承；8为xyz轴伺服电机；9为可移动底座；10为带锁止滚轮；11为复位传感器；12为控制器；13为功率分析仪；14为上位机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1、2所示，电动汽车无线充电系统的自动测试台架系统包括台架支撑框架上部分1和支撑框架下部分2，安装在所述支撑框架内的上平台3、下平台4、支撑连接架5、中间连接板6、丝杠及轴承7、xyz轴伺服电机8、可移动底座9、控制器12，以及复位传感器11。该套系统配套有功率分析仪13与台架上位机14，台架底部安装有带锁止滚轮10。

支撑框架上部分1包含放置线圈系统的上下平台，需考虑线圈工作时周围环境中金属与产生磁场间的相互影响，因此上部分整体采用电木材料。支撑框架下部分2距离工作平台较远，与磁场相互影响较小可忽略，相比上框架，下框架需承受更多重量，因此下部分整体采用高强度质量轻的铝合金材料

上平台3安装在支撑框架上部分1的顶部，固定不动，用于放置接收线圈。同时，为便于人眼观察其上放置的接收线圈与下平台4上的发射线圈之间的偏移情况，综合考虑磁场影响，上平台3采用透明的夹胶钢化玻璃并贴有刻度尺。下平台4置于支撑框架上部分1里面，用于放置发射线圈，其通过支撑连接架5与中间连接板6相连。两者都需做绝缘处理，统一采用电木材料。

在中间连接板6下固定安装有丝杠及轴承7，丝杠采用滚珠丝杠，精度较高，能保证偏移误差在2mm左右。同时，包含三个伺服电机，固定在可移动底座9上，分别安置在xyz轴三个方向上，通过滚珠丝杠与轴承7的连接，带动中间连接板6与其上的下平台4一起移动，从而实现上下平台间的间隙偏移，且直接受控于plc12。支撑连接架5在结构上呈拱桥型，共四个，对称分布在四个角进行均匀承重，中间连接板6与可移动底座9均采用高强度合金厚钢板，具备一定质量，能减轻下平台整体移动时的晃动。移动底座9底部设有两条x轴和y轴方向的移动滑轨，滑轨的设定保证了下平台4整体在xy平面移动的平顺性。

上位机14能同时和控制器12与功率分析仪13进行数据通讯。该上位机界面可设定xyz目标坐标，同时可实现台架的自动运行与数据采集，对于自动运行的间隔距离，与每次间隔停留时间，都可编程设定。控制器12采用可编程逻辑控制器，能实现与上位机14的数据通讯，将实时采集到的伺服电机8位置数据发送给上位机14。功率分析仪13能实时测量线圈系统输入输出的电流电压信号，并将数据实时传给上位机14。

三个复位传感器11分别设置在xyz三轴所定义的原点位置，采用光电传感器，用于对下平台4位置进行复位。当可移动底座9上设置的金属片滑动到原点时，金属片刚好通过传感器，其两侧间的光被遮挡，光电传感器输出光电信号给控制器12，此时下平台4已经在原点，复位完成。

具体实施时，工作模式大致分为两种：

1、当只需对空间特定某个偏移点进行线圈整体效率测试时，只需在上位机14界面提前设定目标坐标，比如偏移x方向200mm，y方向150mm，z方向150mm，然后点击启动运行，上位机14将数据指令发送给控制器12，控制器12收到指令后，直接对xyz轴伺服电机8进行控制，电机按照设定速度运转，带动底部可移动底座9在滑轨上进行xy平面的滑移，同时在丝杠及轴承7的抬升下z轴进行上升，最终下平台4在支撑连接架5的带动下偏移到目标坐标，此时上平台放置的接收线圈和下平台放置的发射线圈达成目标偏移，功率分析仪开始测量此时的电流电压信号，最后得到输入输出功率与传递效率等数据，并存入表格，测试完成。

2、当需要对指定平面或者空间范围内所有点进行线圈整体效率测试时，上位机14可启动自动运行模式，该运行的轨迹模式为：以z轴作为最上级，x轴为次级，y轴为最下级，先固定z轴高度不变，优先遍历完一个xy平面的所有点，再抬升z轴，继续遍历下一个对应高度的xy平面，直到空间所有偏移点都遍历完成，整个测试即可完成。在xy平面上时，同理按照优先级先固定x轴，优先遍历完对应y轴的所有点，再增加x轴偏移，继续遍历下一个对应x下的y，直到该平面所有偏移点都遍历完成，每个点之间的相隔距离与停留时间都可以通过上位机14进行设定。该模式通过控制器编程实现，在实际应用中只需在上位机14上调用启动即可，一旦测试开始，功率分析仪13和控制器12可实时传输每个位错点对应的线圈电流电压信号与对应xyz坐标，上位机14接收数据，实时显示并存入表格。