电动交通的未来 | 从ISO 15118-20到兆瓦充电系统（MCS）及软件在环（SIL）一致性测试

 

今天的汽车技术正在为明天的发展铺路。例如，符合ISO 15118标准的智能充电（Smart Charging）在未来将成为理所当然的事情。车辆与充电桩之间的通信以及电能的分配和供应是当前面临的主要挑战之一。

电动交通成功的关键在于确保电动汽车在任何情况下都能方便、可靠地充电。智能充电（Smart Charging）描绘了未来的充电世界：一旦车辆连接到充电桩，车辆与基础设施之间的通信就会启动，系统将协商电价、支付方式和充电参数，并自动开始能量传输（即插即充，Plug & Charge）。很快，电动汽车甚至能够将能量回馈到电网中，例如在停电时为家庭供电，或在能源短缺时稳定电网。

 

 

从ISO 15118-2到ISO 15118-20

实现这一目标的前提是车辆和基础设施方面的广泛标准化。在欧洲和北美，目前已经达成了关于联合充电系统（CCS）的协议，该系统支持交流充电（单相到三相）和更高功率的直流充电。CCS的高层通信标准由ISO 15118规定。

最近，相关委员会发布了ISO 15118-20，作为ISO 15118-2的继任者。新标准包括双向电力传输（BPT）、用于无电缆的感应充电的无线电力传输（WPT），以及自动连接装置受电弓（ACDP）。由于WPT和ACDP只能通过无线通信实现，物理层的选项已经补充了符合IEEE 802.11n标准的WiFi（见图1）。

图1：SO 15118-2和ISO 15118-20的比较

 

 

兆瓦充电系统（MCS）提升充电功率

如果需要非常高的充电容量，焦点现在正转向兆瓦充电系统（MCS）。相关规范目前正在全力制定中：MCS应支持通过插头连接进行充电，最大电压为直流1,250 V，电流高达3,000 A。与CCS不同，IEC决定将10BASE-T1S作为MCS车辆与充电桩之间通信的物理层。MCS的应用场景除了大型车辆外，还包括电动船舶、飞机和采矿车辆（图2）。

从2039/2040年开始，卡车制造商计划只销售零排放车辆。通过MCS实现的最高3.75 MW充电功率，40吨卡车可以在30-40分钟内完成充电，而驾驶员可以利用这段时间进行强制休息。为了实现2040年的目标，欧洲三大卡车制造商戴姆勒卡车、沃尔沃卡车和Traton于2022年7月共同成立了Milence公司。Milence的目标是建设和运营长途卡车充电基础设施，并加速电动化进程。

图2：MCS插头的预期几何形状

 

 

智能电网需要双向电力传输（BPT）

可靠供应充足的电能是未来的关键问题之一，而电动交通将在其中发挥重要作用。这正是ISO 15118-20引入的双向电力传输（BPT）功能的用武之地。BPT还可以在停电时为智能家居提供应急电源，或为电量耗尽的电动汽车提供路边援助。

 

 

通过SIL测试实现理性开发

通常的开发流程往往意味着智能充电的开发过程会被延长。通过软件在环（SIL）测试，可以简化和加速诸如智能充电等复杂开发过程。SIL测试允许在开发过程的早期阶段，在没有硬件的情况下在虚拟ECU中测试软件，从而优化硬件在环（HIL）测试。使用CANoe Test Package EV或EVSE创建的测试用例（图3）既可用于CI/CT环境中的SIL测试，也可用于验收测试（HIL测试）。CANoe Test Package EV或EVSE旨在用于电动汽车和充电桩的一致性和互操作性测试，并支持CCS、NACS、GB/T和CHAdeMO标准。

图3：测试用例