基于硬件在環(huán)的空調(diào)控制器自動化測試

摘要：隨著汽車行業(yè)進入智能化發(fā)展的新紀元，車載空調(diào)系統(tǒng)作為現(xiàn)代車輛舒適性系統(tǒng)的核心部件，為實現(xiàn)系統(tǒng)運行水平持續(xù)提升，貢獻積極的力量。本文利用DSPACE測試機柜，搭建空調(diào)控制器的自動化測試體系。該系統(tǒng)具備模擬各種實際使用場景的能力，可以全面測試空調(diào)控制器的各項功能。通過測試，可以驗證空調(diào)控制器的功能，同時全面評估其在實際使用中的性能表現(xiàn)。
關鍵詞：硬件閉環(huán)；空調(diào)控制器；自動化測試 

自動化測試平臺下的空調(diào)控制器測試系統(tǒng)，作為車載空調(diào)系統(tǒng)的開發(fā)測試的一種可靠的解決方案，讓空調(diào)控制器的全面測試成為可能，確保其在實際環(huán)境中的穩(wěn)定性。為全面闡述車載空調(diào)硬件在環(huán)自動化測試的過程，本文研究以具體測試為研究依據(jù)，模擬實際使用中空調(diào)啟動、溫度調(diào)節(jié)、出風模式切換等環(huán)節(jié)的應用，實時監(jiān)控空調(diào)控制器的反應情況。

一、空調(diào)遙控器控制系統(tǒng)運行原理

空調(diào)控制系統(tǒng)作為一個復雜精密的管控機制，通過各個關鍵組成部分的高效協(xié)作，實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的最優(yōu)調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)主要包含空調(diào)控制器、人機交互界面、出風模式電動機、溫度風門電動機、循環(huán)風門電動機、鼓風機（配備調(diào)速模塊）、大氣陽光傳感器、變排量壓縮機（內(nèi)部控制）、高壓壓力傳感器、負離子發(fā)生器、PM2.5監(jiān)測模塊以及溫度傳感器等多個核心組件^[1]。

空調(diào)控制器作為整個系統(tǒng)的核心組件，負責統(tǒng)籌指揮其余組件的工作。該控制器可以收集來自各種開關與傳感器的信號，并通過總線系統(tǒng)進行信息傳遞，然后經(jīng)過信息的綜合分析后，協(xié)調(diào)各類執(zhí)行器的操作，以確保理想的室內(nèi)環(huán)境。其中，執(zhí)行器的功能廣泛，具體包括壓縮機、通風系統(tǒng)、加熱裝置及多種電動機等多個組件，通過這些驅(qū)動裝置運作實現(xiàn)對室內(nèi)氣候的調(diào)控。 

二、基于硬件在環(huán)的空調(diào)控制器自動化測試電路原理

空調(diào)控制器硬件在環(huán)測試系統(tǒng)是一個高度集成的綜合性測試平臺，可以全面驗證空調(diào)控制器的功能。系統(tǒng)由上位機軟件、HIL機柜、空調(diào)控制器模塊以及真實的空調(diào)箱體等多個關鍵組件構成。

（一）HIL機柜

在整個測試過程中，HIL機柜的作用備受關注（圖1）。作為測試系統(tǒng)的技術支柱，HIL機柜負責模擬多種信號，可以評估空調(diào)控制器的反應速度。 

HIL機柜與空調(diào)控制器之間通過CAN總線進行通信。這種通信機制，可以保證數(shù)據(jù)的快速傳遞，同時也能維持信息的準確性。在測試過程中，HIL機柜可以利用CAN總線向空調(diào)控制器發(fā)送來自IVI人機界面的指令和室外溫度數(shù)據(jù)等多種信號。

（二）空調(diào)控制器

在空調(diào)控制系統(tǒng)的運行中，當出風模式電動機、溫度風門電動機以及循環(huán)風門電動機連接后，這些電動機會向系統(tǒng)發(fā)送各自的位置信息，確保這些位置信息得到實時監(jiān)測。以上三相電動機所反饋的位置數(shù)據(jù)。將同時輸入到空調(diào)控制器模塊以及硬件在環(huán)（HIL）機柜中。在HIL機柜內(nèi)部，這些模擬量反饋信號需經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器的處理，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字量^[2]。

在數(shù)字量信息成功轉(zhuǎn)換之后，通過查表技術進一步處理所得到的數(shù)據(jù)，以便獲取電動機的實際停留位置。

（三）真實空調(diào)箱體

鼓風機的風速由調(diào)速模塊進行調(diào)節(jié)，而該調(diào)速模塊的控制指令，可以發(fā)自空調(diào)控制器。為保障鼓風機能在預定的風速下有效工作，系統(tǒng)必須將鼓風機兩端的控制電纜接入控制器中，以便實時進行數(shù)據(jù)采集。在HIL機柜中，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后，可以即時獲得鼓風機的實際擋位信息。這個信息對于驗證鼓風機是否按照預設的風量擋位正常運作而言影響巨大。通過比較控制指令中所要求的風量擋位和實際所采集到的風量擋位，可以判斷鼓風機的工作狀態(tài)是否符合預期要求，從而實現(xiàn)對整個空調(diào)控制系統(tǒng)的全面監(jiān)控。

三、基于硬件在環(huán)的空調(diào)控制器自動化測試系統(tǒng)模型構建

搭建的軟件模型包括輸入輸出模型、CAN多媒體模型及LIN多媒體模型等多方面的內(nèi)容，這些模型共同形成系統(tǒng)的核心架構。從模型的輸入端出發(fā)，重點在于采集來自空調(diào)控制器及其各個執(zhí)行器的多種反饋信號。這些信號類型多樣，涵蓋數(shù)字量信號、脈沖寬度調(diào)制波形以及模擬數(shù)字信號等。這些信號采集對于系統(tǒng)的調(diào)節(jié)意義重大，因為它們可以實時反映系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

與此同時，模型輸出端可以模擬多個開關信號和傳感器信號。這些信號包括數(shù)字量、PWM波形、電阻信號及數(shù)字模擬信號等多種形式。輸出的這些模擬信號，可以再現(xiàn)實際環(huán)境中空調(diào)控制器可能接收的各種輸入信號，以此驗證控制器對這些信號的響應能力。 

四、基于硬件在環(huán)的空調(diào)控制器自動化測試軟件開發(fā)

（一）手動測試

為滿足空調(diào)控制器的測試需求，本次研究圍繞DSPACE ControlDesk平臺所開發(fā)的手動操作軟件部分展開相應的研究。在正式進行自動化軟件開發(fā)之前，測試人員可以進入到一個直觀的手動測試界面，該界面必須覆蓋空調(diào)控制器的所有基本功能，確保每一個測試細節(jié)都能得到充分的驗證。例如，它應實現(xiàn)對鼓風機不同風量狀態(tài)的模擬，以測試控制器在風速調(diào)節(jié)方面的度；同時，該界面還應能模擬直吹、上下掃風和左右掃風等各類出風模式，以驗證控制器在風向控制方面的靈活性。同時，在進行循環(huán)模式的測試中，內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)以及自動循環(huán)等模式的切換均需通過詳盡的模擬驗證過程來實現(xiàn)^[3]。

ControlDesk平臺的手動操作界面功能齊全，而且其設計非常人性化。測試人員只需通過簡單地點擊和拖動操作，便能輕松設定不同的測試參數(shù)并順利執(zhí)行測試流程，顯著降低測試工作的復雜程度，讓測試人員可以將更多的精力集中于測試內(nèi)容本身，而非煩瑣的操作步驟。其次，ControlDesk手動操作界面的存在，也為之后自動化腳本的開發(fā)，提供極大的便利。測試人員在熟悉手動測試流程后，可以根據(jù)這些流程，借助AutomationDesk編寫自動化腳本。運用這些腳本模擬用戶操作，并自動執(zhí)行各種測試任務，從而極大提高測試效率。 

（二）自動化測試

在自動化測試的實施過程中，被測對象會根據(jù)其內(nèi)部的預設程序邏輯，對接收到的輸入信號進行處理，并生成相應的輸出結果。為準確捕獲這些輸出結果，硬件在環(huán)機柜下，可以模擬真實環(huán)境中各種信號的特性，而且可以實時采集被測對象的響應數(shù)據(jù)，提供可靠依據(jù)以供后續(xù)的分析。

然后，測試人員將利用Python這一腳本語言，對采集到被測對象的輸出結果，進行深入分析評估。Python語言的語法簡單明了，處理能力也很突出，執(zhí)行速度快，通過編寫Python腳本，測試人員可以在自動化測試領域表現(xiàn)，進行測試結果的靈活邏輯判斷，最終輸出轉(zhuǎn)化結果，以實現(xiàn)對被測對象性能的全面評估。

基于Python腳本應用下的自動化測試方法使用便捷，同時具備很高的實時描述能力。測試人員可以使用Python以快速有效的方式描述整個測試流程，從而在極短的時間內(nèi)完成測試任務。此外，Python腳本具有可復用性，可以方便測試人員進行現(xiàn)有的測試腳本修改或擴展，以適應新的測試需求，顯著提高測試的效率。以空調(diào)控制器的自動化測試腳本為例，每一條測試序列都代表一種特殊功能的測試用例。這些測試用例涵蓋空調(diào)控制器的溫度調(diào)節(jié)、風速控制及模式切換等各種功能場景。

五、結語

基于DSPACE平臺的HIL自動測試方法，為空調(diào)控制器模塊的開發(fā)測試工作的開展，提供了一種全新的技術方式。可以輕松地模擬真實車輛運行情況，以此自動化執(zhí)行測試步驟，進而測試結果的高效整合分析。隨著新能源電動汽車日益增長的市場需求，這一測試方法在未來汽車開發(fā)過程中，將發(fā)揮越來越關鍵的作用，為行業(yè)的技術進步提供強有力的支持。

文章來源：《產(chǎn)品可靠性報告》 http://www.007hgw.com/w/kj/32519.html