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(jìn)入智能化發(fā)展的新紀(jì)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(xiàn)積極的力量。本文利用DSPACE測試機(jī)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(guān)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(fēng)模式切換等環(huán)節(jié)的應(yīng)用，實時監(jiān)控空調(diào)控制器的反應(yīng)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(fù)雜精密的管控機(jī)制，通過各個關(guān)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(jī)交互界面、出風(fēng)模式電動機(jī)、溫度風(fēng)門電動機(jī)、循環(huán)風(fēng)門電動機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)（配備調(diào)速模塊）、大氣陽光傳感器、變排量壓縮機(jī)（內(nèi)部控制）、高壓壓力傳感器、負(fù)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(fù)責(zé)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(guān)與傳感器的信號，并通過總線系統(tǒng)進(jìn)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(jī)、通風(fēng)系統(tǒng)、加熱裝置及多種電動機(jī)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(jī)軟件、HIL機(jī)柜、空調(diào)控制器模塊以及真實的空調(diào)箱體等多個關(guān)鍵組件構(gòu)成。

（一）HIL機(jī)柜

在整個測試過程中，HIL機(jī)柜的作用備受關(guān)注（圖1）。作為測試系統(tǒng)的技術(shù)支柱，HIL機(jī)柜負(fù)責(zé)模擬多種信號，可以評估空調(diào)控制器的反應(yīng)速度。 

HIL機(jī)柜與空調(diào)控制器之間通過CAN總線進(jìn)行通信。這種通信機(jī)制，可以保證數(shù)據(jù)的快速傳遞，同時也能維持信息的準(zhǔn)確性。在測試過程中，HIL機(jī)柜可以利用CAN總線向空調(diào)控制器發(fā)送來自IVI人機(jī)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(dāng)出風(fēng)模式電動機(jī)、溫度風(fēng)門電動機(jī)以及循環(huán)風(fēng)門電動機(jī)連接后，這些電動機(jī)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(jī)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(jī)柜中。在HIL機(jī)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(shù)進(jìn)一步處理所得到的數(shù)據(jù)，以便獲取電動機(jī)的實際停留位置。

（三）真實空調(diào)箱體

鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)速由調(diào)速模塊進(jìn)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(fēng)機(jī)能在預(yù)定的風(fēng)速下有效工作，系統(tǒng)必須將鼓風(fēng)機(jī)兩端的控制電纜接入控制器中，以便實時進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在HIL機(jī)柜中，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后，可以即時獲得鼓風(fēng)機(jī)的實際擋位信息。這個信息對于驗證鼓風(fēng)機(jī)是否按照預(yù)設(shè)的風(fēng)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(fēng)量擋位和實際所采集到的風(fēng)量擋位，可以判斷鼓風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)是否符合預(yù)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(gòu)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(gòu)。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(guān)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(yīng)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(yīng)的研究。在正式進(jìn)行自動化軟件開發(fā)之前，測試人員可以進(jìn)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(xì)節(jié)都能得到充分的驗證。例如，它應(yīng)實現(xiàn)對鼓風(fēng)機(jī)不同風(fēng)量狀態(tài)的模擬，以測試控制器在風(fēng)速調(diào)節(jié)方面的度；同時，該界面還應(yīng)能模擬直吹、上下掃風(fēng)和左右掃風(fēng)等各類出風(fēng)模式，以驗證控制器在風(fēng)向控制方面的靈活性。同時，在進(jìn)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(shè)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(shè)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(fù)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(wù)，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(yù)設(shè)程序邏輯，對接收到的輸入信號進(jìn)行處理，并生成相應(yīng)的輸出結(jié)果。為準(zhǔn)確捕獲這些輸出結(jié)果，硬件在環(huán)機(jī)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(yīng)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(jié)果，進(jìn)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(lǐng)域表現(xiàn)，進(jìn)行測試結(jié)果的靈活邏輯判斷，最終輸出轉(zhuǎn)化結(jié)果，以實現(xiàn)對被測對象性能的全面評估。

基于Python腳本應(yīng)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(wù)。此外，Python腳本具有可復(fù)用性，可以方便測試人員進(jìn)行現(xiàn)有的測試腳本修改或擴(kuò)展，以適應(yīng)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(fēng)速控制及模式切換等各種功能場景。

五、結(jié)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(shù)方式?？梢暂p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(jìn)而測試結(jié)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(guān)鍵的作用，為行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提供強(qiáng)有力的支持。

文章來源：《產(chǎn)品可靠性報告》 http://xwlcp.cn/w/kj/32519.html