基于MIL/SIL測試的充電電子鎖在純電動汽車中的應用

王偉　傅洪　李遠方

摘 要：本文以充電新國標中新增的充電電子鎖功能為研究背景，介紹了與充電電子鎖功能相關的交流充電控制流程，以及基于MATLAB和TargetLink平臺開發(fā)的模型在環(huán)/軟件在環(huán)（MIL/SIL）測試過程，分析了充電過程中電子鎖的測試結果，結果表明，本文所提出的電子鎖功能能夠滿足充電新國標要求，實現(xiàn)交流充電過程中的安全保護。

關鍵詞：充電電子鎖；MIL/SIL測試；充電控制

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1005-2550（2016）05-0075-05

Abstract： Based on charge lock function in the new charge national standard， this paper introduced the charge and power control process related charge lock function， and MIL/SIL testing process based on the software platform of MATLAB and Targetlink， then analyzed the test results of charge lock in charging process. The results showed that， the charge lock can satisfy the demands of new charge national standards， and keep the AC charge process safe.

Key Words： charge lock； MIL/SIL test； charge control unit； power control unit

前言

當前環(huán)境問題及能源危機，推動了純電動汽車的快速發(fā)展，而充電安全問題也是純電動汽車不得不考慮的一個問題，2016年開始實施的充電新國標GBT 18487.1-2015中規(guī)定[1][2]：交流充電電流大于16A時，供電接口和車輛接口應具有鎖止功能。供電插座和車輛插座應安裝電子鎖止裝置，防止充電過程中的意外斷開。當電子鎖未可靠鎖止時，供電設備或電動汽車應停止充電或不啟動充電。對于交流充電電流大于16A的純電動汽車而言，必須新增充電電子鎖來滿足充電新國標的要求。當前Simulink為汽車控制系統(tǒng)的快速開發(fā)提供了強大的支撐，模型的易讀性利于功能變更，但是必須通過代碼轉換才能生成控制器所需的軟件，測試模型的功能邏輯和代碼的一致性便必不可少[3]。MIL和SIL是脫離控制器實物，在計算機上進行的測試，是測試軟件邏輯功能的有效方法[4]。

本文以純電動汽車整車控制器（VCU）充電電子鎖功能開發(fā)為背景，通過MIL/SIL測試，對電子鎖功能進行測試驗證。

1 電子鎖與交流充電控制

本文中充電電子鎖是在充電模式為交流充電且有充電需求的條件下才進行鎖止，而在充電結束時，S2開關斷開后一段時間，進行解鎖。并且當電子鎖發(fā)生故障時，能夠進行充電下電。

電子鎖功能是針對于充電安全防護而提出的[5]，電子鎖的使用與充電控制流程緊密相關。對于交流充電電流大于16A的純電動汽車，采用電子鎖的交流充電控制主要是首先VCU與充電樁、電池管理系統(tǒng)（BCU）和車載充電機等進行信息交互，交流充電模式判斷完成，則進行電子鎖鎖止，然后進行充電，在充電結束后，進行電子鎖解鎖。下圖為交流充電控制流程如圖1所示：

充電電子鎖功能貫穿于交流充電的整個過程，需要完成對相應信號的判斷之后才能實現(xiàn)發(fā)揮電子鎖的作用，否則將導致無法正常充電，因此，功能測試是必不可少的。

2 MIL/SIL測試流程

本文介紹的MIL/SIL測試是基于MATLAB和TargetLink平臺自主開發(fā)的自動化測試工具進行的，MIL/SIL的具體測試流程如下：

（1）明確測試對象并建立測試環(huán)境。將被測模型添加到Targetlink Model In-the-Loop mode模塊中，輸入變量是通過From Workspace模塊進行數(shù)據(jù)連接的，而輸出結果則通過Scope模塊進行顯示。

（2）編寫測試用例。首先要明確每個輸入輸出信號的取值范圍及信號變化先后順序，測試用例要能根據(jù)測試對象工作原理覆蓋到所有可能出現(xiàn)的工作狀態(tài)[6]。自主開發(fā)的測試工具所用的測試用例是基于EXCEL文檔進行編寫，主要包括測試名稱，輸入信號名稱，采樣時間，信號變化值，輸出信號，期望輸出值等。

（3）加載并運行測試模型和測試用例。在MIL模式下運行模塊，運行完畢后查看測試結果，SIL測試同理，但需要在圖2所示環(huán)境下生成代碼之后才可進行。

（4）MIL/SIL測試均通過，則測試完成，如果實際輸出值和期望輸出值有差異則需要進行分析，重復上述過程，直到解決出現(xiàn)的問題，完成測試。

自主開發(fā)的測試工具采用圖形化窗口形式，可以直接對比輸出值和期望輸出值，便于快速對比和分析問題，提高測試效率。

3 充電電子鎖測試結果分析

3.1 電子鎖正常鎖止和解鎖測試結果分析

本文所提到的電子鎖是針對交流充電應用的，只有在接收到有效的交流充電模式和電池有充電需求時才會進行鎖止，表1為交流充電模式判斷測試用例，作為父級測試用例，表2電子鎖鎖止和解鎖的測試用例，作為子級測試用例，先執(zhí)行表1后執(zhí)行表2。

3.2 充電電子鎖故障結果分析

電子鎖在工作過程中可能出現(xiàn)故障，為此需要對其故障進行診斷并且采取相應處理措施。電子鎖滿足鎖止條件后，第一次若未能正確鎖止，則需要間隔一定時間再次進行鎖止請求，如此重復三次，如果仍未鎖止則判斷為鎖止故障，表3為電子鎖鎖止故障測試用例。

經(jīng)過分析，加入對充電鎖狀態(tài)變化和鎖止請求時長等信號的判斷，可以排除消除第一次的時間延遲，如圖6所示，從圖中可以看出，滿足故障觸發(fā)條件后，能夠發(fā)出故障標志位。VCU在收到電子鎖故障后充電模式請求信號變?yōu)?，進行充電下電，可以起到安全防護作用，解鎖故障同理。

4 結論

本文基于充電新國標中對電子鎖功能的要求，介紹了電子鎖相關的交流充電控制流程，并基于MATLAB及TargetLink平臺開發(fā)的MIL/SIL測試方法，對電子鎖功能進行了測試，結果表明，電子鎖控制能夠滿足充電新國標功能需求。

參考文獻：

[1]GBT 18487.1-2015， 電動汽車傳導充電系統(tǒng) 第1部分：通用要求[S].北京，2015.

[2]賈俊國，倪峰.電動汽車充電接口標準化探討[J].電力系統(tǒng)自動化，2011， 35（8）：76-80.

[3]陳永春編著.從Matlab/Simulink模型到代碼實現(xiàn)[M].清華大學出版社，2002.

[4]彭憶強.基于模型的汽車電控單元仿真測試技術研究[J].中國測試技術，2006，32（6）：15-19.

[5]周紅斌.電動汽車充電接口的電子鎖的研究[J].汽車實用技術， 2012（2）：25-28.

[6]黃影平.基于模型的現(xiàn)代汽車電子系統(tǒng)開發(fā)和測試[J].汽車技術.2008（2）.