王偉　傅洪　李遠(yuǎn)方

摘 要：本文以充電新國(guó)標(biāo)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(guān)的交流充電控制流程，以及基于MATLAB和TargetLink平臺(tái)開(kāi)發(fā)的模型在環(huán)/軟件在環(huán)（MIL/SIL）測(cè)試過(guò)程，分析了充電過(guò)程中電子鎖的測(cè)試結(jié)果，結(jié)果表明，本文所提出的電子鎖功能能夠滿足充電新國(guó)標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)交流充電過(guò)程中的安全保護(hù)。

關(guān)鍵詞：充電電子鎖；MIL/SIL測(cè)試；充電控制

中圖分類號(hào)：U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(dāng)前環(huán)境問(wèn)題及能源危機(jī)，推動(dòng)了純電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，而充電安全問(wèn)題也是純電動(dòng)汽車不得不考慮的一個(gè)問(wèn)題，2016年開(kāi)始實(shí)施的充電新國(guó)標(biāo)GBT 18487.1-2015中規(guī)定[1][2]：交流充電電流大于16A時(shí)，供電接口和車輛接口應(yīng)具有鎖止功能。供電插座和車輛插座應(yīng)安裝電子鎖止裝置，防止充電過(guò)程中的意外斷開(kāi)。當(dāng)電子鎖未可靠鎖止時(shí)，供電設(shè)備或電動(dòng)汽車應(yīng)停止充電或不啟動(dòng)充電。對(duì)于交流充電電流大于16A的純電動(dòng)汽車而言，必須新增充電電子鎖來(lái)滿足充電新國(guó)標(biāo)的要求。當(dāng)前Simulink為汽車控制系統(tǒng)的快速開(kāi)發(fā)提供了強(qiáng)大的支撐，模型的易讀性利于功能變更，但是必須通過(guò)代碼轉(zhuǎn)換才能生成控制器所需的軟件，測(cè)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(shí)物，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的測(cè)試，是測(cè)試軟件邏輯功能的有效方法[4]。

本文以純電動(dòng)汽車整車控制器（VCU）充電電子鎖功能開(kāi)發(fā)為背景，通過(guò)MIL/SIL測(cè)試，對(duì)電子鎖功能進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)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(jìn)行鎖止，而在充電結(jié)束時(shí)，S2開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后一段時(shí)間，進(jìn)行解鎖。并且當(dāng)電子鎖發(fā)生故障時(shí)，能夠進(jìn)行充電下電。

電子鎖功能是針對(duì)于充電安全防護(hù)而提出的[5]，電子鎖的使用與充電控制流程緊密相關(guān)。對(duì)于交流充電電流大于16A的純電動(dòng)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(jī)等進(jìn)行信息交互，交流充電模式判斷完成，則進(jìn)行電子鎖鎖止，然后進(jìn)行充電，在充電結(jié)束后，進(jìn)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(gè)過(guò)程，需要完成對(duì)相應(yīng)信號(hào)的判斷之后才能實(shí)現(xiàn)發(fā)揮電子鎖的作用，否則將導(dǎo)致無(wú)法正常充電，因此，功能測(cè)試是必不可少的。

2 MIL/SIL測(cè)試流程

本文介紹的MIL/SIL測(cè)試是基于MATLAB和TargetLink平臺(tái)自主開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化測(cè)試工具進(jìn)行的，MIL/SIL的具體測(cè)試流程如下：

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

（2）編寫(xiě)測(cè)試用例。首先要明確每個(gè)輸入輸出信號(hào)的取值范圍及信號(hào)變化先后順序，測(cè)試用例要能根據(jù)測(cè)試對(duì)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(kāi)發(fā)的測(cè)試工具所用的測(cè)試用例是基于EXCEL文檔進(jìn)行編寫(xiě)，主要包括測(cè)試名稱，輸入信號(hào)名稱，采樣時(shí)間，信號(hào)變化值，輸出信號(hào)，期望輸出值等。

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

（4）MIL/SIL測(cè)試均通過(guò)，則測(cè)試完成，如果實(shí)際輸出值和期望輸出值有差異則需要進(jìn)行分析，重復(fù)上述過(guò)程，直到解決出現(xiàn)的問(wèn)題，完成測(cè)試。

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

3 充電電子鎖測(cè)試結(jié)果分析

3.1 電子鎖正常鎖止和解鎖測(cè)試結(jié)果分析

本文所提到的電子鎖是針對(duì)交流充電應(yīng)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(shí)才會(huì)進(jìn)行鎖止，表1為交流充電模式判斷測(cè)試用例，作為父級(jí)測(cè)試用例，表2電子鎖鎖止和解鎖的測(cè)試用例，作為子級(jí)測(cè)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(jié)果分析

電子鎖在工作過(guò)程中可能出現(xiàn)故障，為此需要對(duì)其故障進(jìn)行診斷并且采取相應(yīng)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(shí)間再次進(jìn)行鎖止請(qǐng)求，如此重復(fù)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(cè)試用例。

經(jīng)過(guò)分析，加入對(duì)充電鎖狀態(tài)變化和鎖止請(qǐng)求時(shí)長(zhǎng)等信號(hào)的判斷，可以排除消除第一次的時(shí)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(biāo)志位。VCU在收到電子鎖故障后充電模式請(qǐng)求信號(hào)變?yōu)?，進(jìn)行充電下電，可以起到安全防護(hù)作用，解鎖故障同理。

4 結(jié)論

本文基于充電新國(guó)標(biāo)中對(duì)電子鎖功能的要求，介紹了電子鎖相關(guān)的交流充電控制流程，并基于MATLAB及TargetLink平臺(tái)開(kāi)發(fā)的MIL/SIL測(cè)試方法，對(duì)電子鎖功能進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，電子鎖控制能夠滿足充電新國(guó)標(biāo)功能需求。

參考文獻(xiàn)：

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