本发明涉及新能源电动汽车技术领域，特别是涉及一种控制设备与pdu小车的无线通讯系统和通讯方法。
背景技术：
随着电动汽车的不断普及，各种充电设备也随之快速发展，目前市场上的充电设备都有着功率切换功能，而如今的功率切换功能全部是由继电器来实现，这种方案虽然实现了功率切换的需求，但是成本高，难以大规模使用。针对这种问题推出了pdu机器人设备，用于功率切换，这种设备由多个机器人小车在轨道上运行，并通过控制到达指定位置进行链路链接，实现功率的分配，其优点是成本低，接线简单。但是pdu机器人设备也存在一些问题：
1)pdu机器人小车完全通过有线的方式与主控端连接，由于机器人小车会在轨道上不断运动，导致通讯线路如何放置设计复杂，同时大量线缆的布置会增加整个系统复杂度，提高维护难度。
2)pdu机器人通过轨道碳刷方式与主控端通信，该种方式碳刷经常与轨道摩擦，导致碳刷消耗快，需要频繁更换。
3）pdu机器人使用普通无线方案与主控端连接通讯，由于pdu小车数量众多，普通的无线通讯方案会导致在柜体内部同时存在众多的无线信号，导致各个无线链路之间首先存在临频干扰，严重影响通讯质量以及可靠性，其次存在同频干扰，可能导致数据碰撞，通讯效率不高。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种控制设备与pdu小车的无线通讯系统和通讯方法。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种控制设备与pdu小车的无线通讯系统，包括主控端和分控端，所述主控端包括主控模块和与主控模块连接的主控wifi模块，所述分控端包括若干个分控单元，每个所述分控单元包括分控模块和与分控模块连接的分控wifi模块，所述分控模块均与所述主控模块连接，所述主控模块用于发送ap配置命令至所述分控模块，所述分控模块用于接收ap配置命令，并进行ap配置，所述主控端与处于空闲状态的所述pdu小车进行wifi通讯，所述主控模块通过所述主控wifi模块发送控制信号至所述pdu小车，并接收所述pdu小车发送的信号，所述分控端与处于工作状态的所述pdu小车进行wifi通讯，所述分控模块通过所述分控wifi模块发送控制信号至所述pdu小车，并接收所述pdu小车发送信号。
作为本发明所述控制设备与pdu小车的无线通讯系统的一种优选方案，其中：所述主控模块通过can总线与所述分控模块相连。
作为本发明所述控制设备与pdu小车的无线通讯系统的一种优选方案，其中：所述主控模块通过rs232接口与任一所述分控模块连接，该所述分控模块与其余所述分控模块通过rs232接口依次连接。
作为本发明所述控制设备与pdu小车的无线通讯系统的一种优选方案，其中：所述pdu小车与任一所述分控单元通讯的wifi信道以及所述pdu小车与所述主控端通讯的wifi信道均不相同。
本发明还公开了一种控制设备与pdu小车的无线通讯系统的通讯方法，包括以下步骤：
s1：主控端和分控端进行ap配置，将所有pdu小车上的wifi模块设置为sta模式，并使所有pdu小车wifi连接至主控端；
s2：主控端接收到调度pdu小车进入工作流程的命令后，选取一个分控单元作为本次投入工作的pdu小车的分控设备；
s3：主控端发送ap切换命令至本次投入工作的pdu小车，该pdu小车接收到ap切换命令后，wifi连接至s2中选取的分控单元；
s4：分控单元向连接至本分控单元的pdu小车传输控制信息，并接收pdu小车上传的信息，然后将接收到的信息发送至主控端，由主控端进行处理；
s5：pdu小车完成工作任务后，与该pdu小车连接的分控单元向主控端发起ap切换请求，待主控端允许后，该分控单元向对应pdu小车发送切换ap命令，pdu小车接收到ap切换命令后，wifi连接至主控端。
作为本发明所述控制设备与pdu小车的无线通讯系统的通讯方法的一种优选方案，其中：所述s2中，选取分控单元时，主控端先获取所有分控单元当前连接的pdu小车数量，然后选取连接数量最少的一个分控单元作为本次投入工作的pdu小车的分控设备。
作为本发明所述控制设备与pdu小车的无线通讯系统的通讯方法的一种优选方案，其中：完成分控单元的选取后，主控端计算该分控单元的时分复用规划，并将该时分复用规划发送至该分控单元，使该分控单元按照时分复用规划与pdu小车进行通讯，所述时分复用规划的计算方法包括以下步骤：
s1：每个分控单元与连接至该分控单元的所有pdu小车的固定通讯周期为n；
s2：每个pdu小车与分控单元独享的通讯时隙t为n/与该分控单元连接的pdu小车的数量；
s3：每个pdu小车与分控单元独享的通讯时隙t分为pdu小车向分控单元发送时隙tps以及分控单元向pdu小车发送时隙tsp，其中，tps=t*0.7，tsp=t*0.3。
作为本发明所述控制设备与pdu小车的无线通讯系统的通讯方法的一种优选方案，其中：所述s5中，主控端检测到新的pdu小车连接至主控端ap后，更新s2中选取的分控单元的pdu小车连接数量，并根据新的连接数量重新计算时分复用规划，然后发送至对应分控单元，使该分控单元按照更新后的时分复用规划与pdu小车进行通讯。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中pdu小车在空闲状态下都与主控端进行通讯，而进入工作状态时会被动态分控至分控端，有效避免了无线信号的同频干扰，保证了工作状态下pdu小车的通讯质量和可靠性，同时，避免了使用有线通讯而导致的大量接线，减少线路问题导致的故障，也避免了使用碳刷进行通讯而导致的结构设计复杂并且需要经常维护的问题；
（2）本发明中主控端和每个分控单元分配并使用了不同wifi信道进行通讯，并控制每个信道上设备的数量，进一步避免了临频干扰，同时，降低了同信道负载，提高了信息的收发效率；
（3）本发明中主控端对每个分控单元的时分复用规划进行计算，使每个分控单元使用自动划分的时隙进行通讯，同时每个pdu小车与分控单元独享的通讯时隙又分为pdu小车向分控单元发送时隙和分控单元向pdu小车发送时隙，避免了无线收发同时发送时设备之间互相冲突干扰而导致不可控的延时；
（4）本发明将无线与有线相结合，无线用于接线复杂处设备通讯，同时各个分控单元通过can总线将信息汇总至中端，使无线和有线使用各自的优势组合通讯；
（5）本发明在选择投入工作的pdu小车的分控设备时，主控端选择当前连接数量最小的分控单元作为分控设备，保证每个分控端上连接的设备数量尽量均衡，所有分控端占用的时间较为平均，提高通讯效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的控制设备与pdu小车的无线通讯系统的架构图；
图2为本发明提供的控制设备与pdu小车的无线通讯系统中pdu小车的结构示意图；
图3为时分复用规划的示意图。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式并结合附图，对本发明作出进一步详细的说明。
本实施例提供了一种控制设备与pdu小车的无线通讯系统，包括主控端、分控端和pdu小车端。主控端与处于空闲状态的pdu小车通讯，分控端与处于工作状态的pdu小车通讯，有效避免了无线信号的同频干扰，保证了工作状态下pdu小车的通讯质量和可靠性。
具体地，主控端包括主控模块和与主控模块连接的主控wifi模块。分控端包括第一分控单元和第二分控单元。每个分控单元均包括分控模块和与分控模块连接的分控wifi模块。pdu小车端包括十二台pdu小车，每台pdu小车均包括主控板、车内wifi模块、伸缩机构和可充电电池。可充电电池为pdu小车供电。主控板用于进行数据处理和逻辑控制，主控板通过串口与车内wifi模块连接，处理的数据通过串口转换成wifi无线数据进行收发。主控板与伸缩机构电连接，用于控制伸缩机构运动，使铜排与触点接触或分开，进行链路连接，实现功率分配。
其中，主控模块上设置有两个rs232接口和一个can接口，分控模块上也设置有两个rs232接口和一个can接口。主控模块通过rs232接口与第一分控单元的分控模块连接，第一分控单元的分控模块通过rs232接口与第二分控单元的分控模块连接。同时，主控模块还通过can口挂载在can总线上，与第一分控单元和第二分控单元的分控模块进行通讯。
主控模块用于发送ap配置命令至分控单元，分控单元中的分控模块用于接收主控模块发送的ap配置命令，并进行ap配置。在配置完成后，主控wifi模块和分控wifi模块均开启ap设备，所有pdu小车上的车内wifi模块均开启sta模块。主控端通过主控wifi模块与处于空闲状态的pdu小车进行wifi通讯。每个分控单元通过分控wifi模块与处于工作状态且连接在该分控单元上的pdu小车进行wifi通讯。
较佳的，pdu小车与对应分控单元通讯的wifi信道以及pdu小车与主控端通讯的wifi信道均不相同，且各个信道之间为互不干扰信道，不会产生临频干扰。以2.4gwifi为例，1、6、11信道为互不干扰信道，则主控端内主控wifi模块与pdu小车的通讯信道选择1信道，第一分控单元中分控模块与pdu小车的通讯信道选择6信道，第二分控单元中分控模块与pdu小车的通讯信道选择11信道。
需要说明的是，主控模块包括主控逻辑控制模块、通讯控制模块、检测模块和底层驱动模块，通讯控制模块、检测模块和底层驱动模块均与逻辑控制模块电连接。其中，通讯控制模块包括232控制模块、can控制模块以及wifi控制模块，232控制模块用于控制rs232接口的数据收发处理，cad控制模块用于控制can口的数据收发处理，wifi控制模块通过tll口与主控wifi模块通讯，将数据转为wifi信号发送以及接受处理收到的wifi数据。主控逻辑控制模块用于处理接收到的调度指令，控制各个pdu小车运动，并负责初始化时启动各个分控设备的编制，运行时通过can口向分控设备下发wifi控制调度信息，同时不断采集处理各个分控设备通过can总线上报的信息以及不断采集处理从主控wifi模块上采集到的空心pdu小车的信息。检测模块用于不断检测处理通讯故障以及系统中各个分控设备的状态，当检测到故障信息时发送信号至主控逻辑控制模块，由主控逻辑控制模块进行处理。底层驱动模块包括了主控设备所有外设的底层驱动，用于提供各种外设的控制方法。分控模块包括分控逻辑控制模块、通讯控制模块和检测模块和底层驱动模块。其中，通讯控制模块包括232控制模块、can控制模块以及wifi控制模块，232控制模块用于控制rs232接口的数据收发处理，cad控制模块用于控制can口的数据收发处理，wifi控制模块通过tll口与分控wifi模块通讯，将数据转为wifi信号发送以及接受处理收到的wifi数据。分控逻辑控制模块用于在启动时接收rs232上接收到的编码指令以及pdu小车运动调度指令，从而进行wifi调度以及pdu小车调度，同时，不断通过wifi接收pdu小车的信息并将这些信息通过can上报至主控端。检测模块用于检测分控单元与连接至该分控单元的小车是否存在异常，检测到异常后上报至主控端。底层驱动模块包括了分控单元所有的外设驱动，用于提供各种外设的控制方法。
本实施例还提供了控制设备与pdu小车的无线通讯系统的通讯方法，包括以下步骤：
s1：所有pdu小车的车内wifi模块均开启sta模块，主控端控制主控wifi模块开启ap模块，并将通讯信道设置为“1”信道，然后通过rs232接口将ap配置命令下发至第一分控单元，且该ap配置命令中包括下一ap需要选择的信道以及ssid，第一分控单元中的分控模块接收到ap配置命令后，控制本设备中分控wifi模块开启ap模式，并根据收到的ap配置命令，将通讯信道设置为“6”信道，并将ssid修改为命令值，然后通过rs232接口将ap配置命令发送至第二分控单元，且该ap配置命令中包括下一ap需要选择的信道以及ssid，第二分控单元中的分控模块接收到ap配置命令后，控制本设备中的分控wifi模块开启ap模式，并根据收到的ap配置命令，将通讯信道设置为“11”信道，并将ssid修改为命令值，然后第二分控单元中的分控模块将ap设置完成指令通过can总线发送至主控端，主控端接收到ap配置完成指令后，开始接收pdu小车上sta设备的连接请求，使所有pdu小车wifi连接在主控端；
s2：所有pdu小车以固定时间间隔通过车内wifi模块上报状态信息至主控端，主控端通过主控wifi模块每隔5s下发对时命令至各个pdu小车，同时将时间数据上传至can总线，pdu小车接收到对时命令后自动更新pdu小车的时间，同时第一分控单元和第二分控单元中的分控模块根据can总线上的时间数据进行时钟校准，随后主控端不断检测是否存在未分配至分控端且通讯超时的pdu小车，若存在则上报故障信息；
s3：主控模块接收到开始调度pdu小车进入工作流程的命令后，通过can总线请求第一分控单元和第二分控单元的设备信息，该设备信息中包括分控单元当前连接的pdu小车的数量，然后选择连接数量最小的一个分控单元作为本次投入工作的pdu小车的分控设备，随后主控模块发送ap切换命令至本次投入工作的pdu小车，该pdu小车接收到ap切换命令后，wifi连接至选取的分控单元，同时，主控模块计算该分控单元的时分复用规划，并将该时分复用规划发送至该分控单元，使该分控单元按照时分复用规划与pdu小车进行通讯，其中，时分复用规划的计算方法包括以下步骤：
步骤a：每个分控单元与连接至该分控单元的所有pdu小车的固定通讯周期为n为1s；
步骤b：每个pdu小车与分控单元独享的通讯时隙t为n/与该分控单元连接的pdu小车的数量；
步骤c：每个pdu小车与分控单元独享的通讯时隙t分为pdu小车向分控单元发送时隙tps以及分控单元向pdu小车发送时隙tsp，其中，tps=t*0.7，tsp=t*0.3；
s4：pdu小车根据其连接的分控设备以及分配的时隙，在相应的pdu小车向分控单元发送时隙内发送信息至分控设备，分控设备在分控单元向pdu小车发送时隙内向pdu小车发送控制信息，同时接收pdu小车上传的信息，并将pdu小车上传的信息通过can总线上传至主控端，由主控端进行处理；
s5：当pdu小车完成工作任务后，与该pdu小车连接的分控单元向主控端发起ap切换请求，待主控端允许后，该分控单元向对应pdu小车发送切换ap命令，pdu小车接收到ap切换命令后，wifi连接至主控端，主控端检测到新的pdu小车连接至主控端ap后，更新s3中选取的分控单元的pdu小车连接数量，并根据新的连接数量重新计算时分复用规划，然后发送至对应分控单元，使该分控单元按照更新后的时分复用规划与pdu小车进行通讯。
本发明pdu小车在空闲状态下都与主控端进行通讯，而进入工作状态时会被动态分控至分控端，且与分控端通讯时进行规划好的时分复用无线通讯，有效避免了无线信号的同频干扰，保证了工作状态下pdu小车的通讯质量和可靠性，同时，避免了使用有线通讯而导致的大量接线，减少线路问题导致的故障，也避免了使用碳刷进行通讯而导致的结构设计复杂并且需要经常维护的问题，另外，主控端和每个分控单元分配并使用了不同wifi信道进行通讯，并控制每个信道上设备的数量，进一步避免了临频干扰，同时，降低了同信道负载，提高了信息的收发效率。
另外，步骤s1中，在所有pdu小车wifi连接在主控端后，主控端在下发命令至pdu小车后，会记录当前时间，pdu小车在接收到命令并执行完成后，会返回一条确认信息表示命令接收并执行完成，如果主控端在下发命令一定时间t内没有收到pdu小车回复的确认信息，则判定主控端与该pdu小车通讯超时，主控端上报故障。其中时间t根据系统要求以及性能参数确认，可取300ms。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
1.一种控制设备与pdu小车的无线通讯系统，其特征在于：包括主控端和分控端，
所述主控端包括主控模块和与主控模块连接的主控wifi模块，所述分控端包括若干个分控单元，每个所述分控单元包括分控模块和与分控模块连接的分控wifi模块，所述分控模块均与所述主控模块连接，
所述主控模块用于发送ap配置命令至所述分控模块，所述分控模块用于接收ap配置命令，并进行ap配置，
所述主控端与处于空闲状态的所述pdu小车进行wifi通讯，所述主控模块通过所述主控wifi模块发送控制信号至所述pdu小车，并接收所述pdu小车发送的信号，所述分控端与处于工作状态的所述pdu小车进行wifi通讯，所述分控模块通过所述分控wifi模块发送控制信号至所述pdu小车，并接收所述pdu小车发送信号。
2.根据权利要求1所述的控制设备与pdu小车的无线通讯系统，其特征在于：所述主控模块通过can总线与所述分控模块相连。
3.根据权利要求1所述的控制设备与pdu小车的无线通讯系统，其特征在于：所述主控模块通过rs232接口与任一所述分控模块连接，该所述分控模块与其余所述分控模块通过rs232接口依次连接。
4.根据权利要求1所述的控制设备与pdu小车的无线通讯系统，其特征在于：所述pdu小车与任一所述分控单元通讯的wifi信道以及所述pdu小车与所述主控端通讯的wifi信道均不相同。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述的控制设备与pdu小车的无线通讯系统的通讯方法，其特征在于：包括以下步骤：
s1：主控端和分控端进行ap配置，将所有pdu小车上的wifi模块设置为sta模式，并使所有pdu小车wifi连接至主控端；
s2：主控端接收到调度pdu小车进入工作流程的命令后，选取一个分控单元作为本次投入工作的pdu小车的分控设备；
s3：主控端发送ap切换命令至本次投入工作的pdu小车，该pdu小车接收到ap切换命令后，wifi连接至s2中选取的分控单元；
s4：分控单元向连接至本分控单元的pdu小车传输控制信息，并接收pdu小车上传的信息，然后将接收到的信息发送至主控端，由主控端进行处理；
s5：pdu小车完成工作任务后，与该pdu小车连接的分控单元向主控端发起ap切换请求，待主控端允许后，该分控单元向对应pdu小车发送切换ap命令，pdu小车接收到ap切换命令后，wifi连接至主控端。
6.根据权利要求5所述的控制设备与pdu小车的无线通讯系统的通讯方法，其特征在于：所述s2中，选取分控单元时，主控端先获取所有分控单元当前连接的pdu小车数量，然后选取连接数量最少的一个分控单元作为本次投入工作的pdu小车的分控设备。
7.根据权利要求6所述的控制设备与pdu小车的无线通讯系统的通讯方法，其特征在于：完成分控单元的选取后，主控端计算该分控单元的时分复用规划，并将该时分复用规划发送至该分控单元，使该分控单元按照时分复用规划与pdu小车进行通讯，所述时分复用规划的计算方法包括以下步骤：
s1：每个分控单元与连接至该分控单元的所有pdu小车的固定通讯周期为n；
s2：每个pdu小车与分控单元独享的通讯时隙t为n/与该分控单元连接的pdu小车的数量；
s3：每个pdu小车与分控单元独享的通讯时隙t分为pdu小车向分控单元发送时隙tps以及分控单元向pdu小车发送时隙tsp，其中，tps=t*0.7，tsp=t*0.3。
8.根据权利要求7所述的控制设备与pdu小车的无线通讯系统的通讯方法，其特征在于：所述s5中，主控端检测到新的pdu小车连接至主控端ap后，更新s2中选取的分控单元的pdu小车连接数量，并根据新的连接数量重新计算时分复用规划，然后发送至对应分控单元，使该分控单元按照更新后的时分复用规划与pdu小车进行通讯。
技术总结