基于MIL/SIL测试的充电电子锁在纯电动汽车中的应用

王伟　傅洪　李远方

摘 要：本文以充电新国标中新增的充电电子锁功能为研究背景，介绍了与充电电子锁功能相关的交流充电控制流程，以及基于MATLAB和TargetLink平台开发的模型在环/软件在环（MIL/SIL）测试过程，分析了充电过程中电子锁的测试结果，结果表明，本文所提出的电子锁功能能够满足充电新国标要求，实现交流充电过程中的安全保护。

关键词：充电电子锁；MIL/SIL测试；充电控制

中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：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

当前环境问题及能源危机，推动了纯电动汽车的快速发展，而充电安全问题也是纯电动汽车不得不考虑的一个问题，2016年开始实施的充电新国标GBT 18487.1-2015中规定[1][2]：交流充电电流大于16A时，供电接口和车辆接口应具有锁止功能。供电插座和车辆插座应安装电子锁止装置，防止充电过程中的意外断开。当电子锁未可靠锁止时，供电设备或电动汽车应停止充电或不启动充电。对于交流充电电流大于16A的纯电动汽车而言，必须新增充电电子锁来满足充电新国标的要求。当前Simulink为汽车控制系统的快速开发提供了强大的支撑，模型的易读性利于功能变更，但是必须通过代码转换才能生成控制器所需的软件，测试模型的功能逻辑和代码的一致性便必不可少[3]。MIL和SIL是脱离控制器实物，在计算机上进行的测试，是测试软件逻辑功能的有效方法[4]。

本文以纯电动汽车整车控制器（VCU）充电电子锁功能开发为背景，通过MIL/SIL测试，对电子锁功能进行测试验证。

1 电子锁与交流充电控制

本文中充电电子锁是在充电模式为交流充电且有充电需求的条件下才进行锁止，而在充电结束时，S2开关断开后一段时间，进行解锁。并且当电子锁发生故障时，能够进行充电下电。

电子锁功能是针对于充电安全防护而提出的[5]，电子锁的使用与充电控制流程紧密相关。对于交流充电电流大于16A的纯电动汽车，采用电子锁的交流充电控制主要是首先VCU与充电桩、电池管理系统（BCU）和车载充电机等进行信息交互，交流充电模式判断完成，则进行电子锁锁止，然后进行充电，在充电结束后，进行电子锁解锁。下图为交流充电控制流程如图1所示：

充电电子锁功能贯穿于交流充电的整个过程，需要完成对相应信号的判断之后才能实现发挥电子锁的作用，否则将导致无法正常充电，因此，功能测试是必不可少的。

2 MIL/SIL测试流程

本文介绍的MIL/SIL测试是基于MATLAB和TargetLink平台自主开发的自动化测试工具进行的，MIL/SIL的具体测试流程如下：

（1）明确测试对象并建立测试环境。将被测模型添加到Targetlink Model In-the-Loop mode模块中，输入变量是通过From Workspace模块进行数据连接的，而输出结果则通过Scope模块进行显示。

（2）编写测试用例。首先要明确每个输入输出信号的取值范围及信号变化先后顺序，测试用例要能根据测试对象工作原理覆盖到所有可能出现的工作状态[6]。自主开发的测试工具所用的测试用例是基于EXCEL文档进行编写，主要包括测试名称，输入信号名称，采样时间，信号变化值，输出信号，期望输出值等。

（3）加载并运行测试模型和测试用例。在MIL模式下运行模块，运行完毕后查看测试结果，SIL测试同理，但需要在图2所示环境下生成代码之后才可进行。

（4）MIL/SIL测试均通过，则测试完成，如果实际输出值和期望输出值有差异则需要进行分析，重复上述过程，直到解决出现的问题，完成测试。

自主开发的测试工具采用图形化窗口形式，可以直接对比输出值和期望输出值，便于快速对比和分析问题，提高测试效率。

3 充电电子锁测试结果分析

3.1 电子锁正常锁止和解锁测试结果分析

本文所提到的电子锁是针对交流充电应用的，只有在接收到有效的交流充电模式和电池有充电需求时才会进行锁止，表1为交流充电模式判断测试用例，作为父级测试用例，表2电子锁锁止和解锁的测试用例，作为子级测试用例，先执行表1后执行表2。

3.2 充电电子锁故障结果分析

电子锁在工作过程中可能出现故障，为此需要对其故障进行诊断并且采取相应处理措施。电子锁满足锁止条件后，第一次若未能正确锁止，则需要间隔一定时间再次进行锁止请求，如此重复三次，如果仍未锁止则判断为锁止故障，表3为电子锁锁止故障测试用例。

经过分析，加入对充电锁状态变化和锁止请求时长等信号的判断，可以排除消除第一次的时间延迟，如图6所示，从图中可以看出，满足故障触发条件后，能够发出故障标志位。VCU在收到电子锁故障后充电模式请求信号变为0，进行充电下电，可以起到安全防护作用，解锁故障同理。

4 结论

本文基于充电新国标中对电子锁功能的要求，介绍了电子锁相关的交流充电控制流程，并基于MATLAB及TargetLink平台开发的MIL/SIL测试方法，对电子锁功能进行了测试，结果表明，电子锁控制能够满足充电新国标功能需求。

参考文献：

[1]GBT 18487.1-2015， 电动汽车传导充电系统 第1部分：通用要求[S].北京，2015.

[2]贾俊国，倪峰.电动汽车充电接口标准化探讨[J].电力系统自动化，2011， 35（8）：76-80.

[3]陈永春编著.从Matlab/Simulink模型到代码实现[M].清华大学出版社，2002.

[4]彭忆强.基于模型的汽车电控单元仿真测试技术研究[J].中国测试技术，2006，32（6）：15-19.

[5]周红斌.电动汽车充电接口的电子锁的研究[J].汽车实用技术， 2012（2）：25-28.

[6]黄影平.基于模型的现代汽车电子系统开发和测试[J].汽车技术.2008（2）.