基于HIL的車載空調(diào)控制器的自動(dòng)化測(cè)試

黃欣+賀洪江

【摘 要】提出了一種用于車載空調(diào)控制器自動(dòng)化測(cè)試的硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)（HIL），全面介紹了HIL軟硬件設(shè)計(jì)方案，通過(guò)搭建測(cè)試模型，編輯并執(zhí)行測(cè)試程序，完成車載空調(diào)控制器邏輯功能的自動(dòng)化測(cè)試。

【關(guān)鍵詞】HIL；車載空調(diào)；自動(dòng)化測(cè)試

【Abstract】This paper has put forward an automated test method for automotive HVAC ECU based on hardware in loop（HIL）. It introduces the software and hardware design scheme of HIL. Through constructing the test model， editing and performing the test procedure， then achieved the automated test of logic function for automotive HVAC ECU.

【Key words】HIL； Automotive HVAC； Automated test

0 引言

隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化、生態(tài)化的發(fā)展，車載空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)已是車輛舒適系統(tǒng)中必不可少的部分，空調(diào)控制器的功能也越來(lái)越多樣化，從而對(duì)空調(diào)控制器的功能和可靠性方面也帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，因此在空調(diào)控制器的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，其測(cè)試工作也是必不可少的。

在空調(diào)控制器的臺(tái)架測(cè)試中，若能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)試，不僅可以替代重復(fù)性較高的令人乏味的測(cè)試工作，而且還可使測(cè)試人員節(jié)省大部分時(shí)間進(jìn)行實(shí)車可靠性與舒適性驗(yàn)證，從而提高控制器的整體品質(zhì)。

1 空調(diào)控制器的工作原理

空調(diào)系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、HVAC、冷凝器總成、制冷管、暖風(fēng)水管、各傳感器、空調(diào)控制器、空調(diào)控制面板等組成，如圖1所示，以制冷循環(huán)為例，簡(jiǎn)單介紹汽車空調(diào)系統(tǒng)的工作原理[1]。

其中，空調(diào)控制器是空調(diào)系統(tǒng)的控制單元，通過(guò)開(kāi)關(guān)信號(hào)、傳感器、總線等輸入來(lái)控制各執(zhí)行器及開(kāi)關(guān)輸出等模塊，從而實(shí)現(xiàn)控制壓縮機(jī)的工作及加熱、通風(fēng)、制冷等模塊的各項(xiàng)功能，并可以通過(guò)CAN通信及診斷功能，實(shí)現(xiàn)與其他電器設(shè)備的交互及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，如圖2所示。

2 自動(dòng)化測(cè)試分析

2.1 測(cè)試需求分析

空調(diào)控制的測(cè)試主要包括輸入輸出的驗(yàn)證、交互控制、混風(fēng)門控制、風(fēng)量控制、吹出口控制、吸入口控制、壓縮機(jī)控制、除霜控制、冷卻風(fēng)扇控制、啟停控制、診斷服務(wù)、電源管理等的測(cè)試，這些測(cè)試通過(guò)人工手動(dòng)測(cè)試耗時(shí)較長(zhǎng)，且重復(fù)性操作較多，效率低下。因此，為提升測(cè)試效率，解放人工來(lái)做其他實(shí)車測(cè)試。

HIL（Hardware-in-the-loop），即硬件在環(huán)，是一種有效可行的能夠?qū)崿F(xiàn)高效地創(chuàng)建測(cè)試和自動(dòng)化執(zhí)行測(cè)試的手段，通過(guò)HIL可以模擬駕駛員、車輛及工作環(huán)境對(duì)控制器進(jìn)行大量測(cè)試，實(shí)現(xiàn)全天候的自動(dòng)化測(cè)試，縮短開(kāi)發(fā)周期、節(jié)省開(kāi)發(fā)成本。

空調(diào)控制器的自動(dòng)化測(cè)試是HIL系統(tǒng)的應(yīng)用。依據(jù)系統(tǒng)的設(shè)定，使用硬件模擬輸入的傳感器值，經(jīng)過(guò)控制器的處理，對(duì)控制器的各類輸入輸出進(jìn)行采集，自動(dòng)對(duì)結(jié)果進(jìn)行判斷，最終確定空調(diào)的邏輯是否能滿足設(shè)計(jì)的要求[2]。

2.2 測(cè)試分析

本文中提及的空調(diào)控制器的自動(dòng)化測(cè)試是基于現(xiàn)有的Dspace實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)建立硬件測(cè)試平臺(tái)，采用Dspace的IO板卡（如DS2211、DS4004型號(hào)等）實(shí)現(xiàn)空調(diào)控制器中傳感器、執(zhí)行負(fù)載的模擬等，板卡中還集成了CAN總線通信功能，系統(tǒng)中還包含DS4330板卡，時(shí)專用的LIN通訊板卡，用來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中LIN節(jié)點(diǎn)的模擬，具體測(cè)試系統(tǒng)原理圖如圖3所示：

測(cè)試中，內(nèi)溫、外溫、蒸發(fā)器、壓力、陽(yáng)光、空氣質(zhì)量、濕度等傳感器，根據(jù)其電阻、電壓、電流和PWM等不同的輸入類型來(lái)進(jìn)行信號(hào)模擬，根據(jù)混風(fēng)電機(jī)、模式電機(jī)、內(nèi)外氣電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等執(zhí)行器接入真實(shí)負(fù)載，CAN、LIN等總線信號(hào)通過(guò)總線工具模擬發(fā)送。

3 測(cè)試系統(tǒng)搭建

3.1 測(cè)試系統(tǒng)硬件搭建

確定好測(cè)試實(shí)現(xiàn)方案后，即開(kāi)始測(cè)試系統(tǒng)的搭建工作，主要包括測(cè)試系統(tǒng)臺(tái)架的線束連接，以及仿真模型搭建等。

空調(diào)控制器通過(guò)整車線束與HIL臺(tái)架相連接，根據(jù)不同信號(hào)的類型來(lái)進(jìn)行接線，根據(jù)實(shí)際線束連接情況在仿真系統(tǒng)中搭建測(cè)試模型。

Dspace實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)是利用Matlab中的Simulink軟件來(lái)搭建測(cè)試系統(tǒng)的硬件仿真模型，包括IO接線及總線模型，還可根據(jù)功能搭建較復(fù)雜的模型，從而對(duì)應(yīng)控制器信號(hào)與板卡之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。其中，通過(guò)板卡模擬的傳感器需要根據(jù)其信號(hào)輸入輸出關(guān)系搭建模型，以外溫傳感器的模型搭建為例，如圖4所示，方法如下：

（1）建立“.m”文件，將所有傳感器的輸入輸出模型列表列出，如圖5所示；

（2）通過(guò)Simulink中自帶的“Function Block Parameters”模塊導(dǎo)入輸出值，如圖6所示；

（3）根據(jù)實(shí)際連接線束建立傳感器模型。

搭建并封裝好傳感器模型后，再將其他輸入輸出在模型中對(duì)應(yīng)好，則硬件模型搭建完成，如圖7所示。

CAN和LIN模塊的模型搭建則需依據(jù)Dspace建立的模型庫(kù)，按照其指導(dǎo)說(shuō)明文檔導(dǎo)入DBC文件，并根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)配置，搭建好的總線模型如圖8所示。

3.2 測(cè)試系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

硬件平臺(tái)和仿真模型搭建好后，即可根據(jù)測(cè)試用例編寫自動(dòng)化測(cè)試程序，自動(dòng)化測(cè)試程序和自動(dòng)化測(cè)試報(bào)告需在Dspace開(kāi)發(fā)的AutomationDesk軟件中開(kāi)發(fā)，整個(gè)自動(dòng)化測(cè)試軟件實(shí)現(xiàn)流程如圖9所示。

以外溫傳感器的采集測(cè)試為例，根據(jù)自動(dòng)化測(cè)試軟件的實(shí)現(xiàn)流程，并結(jié)合實(shí)車情況，用例具體內(nèi)容如下：

（1）上電；

（2）分別設(shè)置6個(gè)外溫溫度點(diǎn)，待溫度穩(wěn)定后，并記錄下來(lái)；

（3）對(duì)比預(yù)期的溫度值與實(shí)際記錄的溫度值是否一致；

（4）下電。

因此，在AutomationDesk中實(shí)現(xiàn)的測(cè)試條件初始化和恢復(fù)初始化步驟如圖10所示，測(cè)試用例主體步驟如圖11所示。

3.3 測(cè)試報(bào)告生成

AutomationDesk軟件在執(zhí)行測(cè)試用例之前可以選擇自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告，測(cè)試報(bào)告的格式也可根據(jù)需要自行選擇。測(cè)試報(bào)告的示例如圖12所示。

4 總結(jié)

本文幾乎涵蓋了車載空調(diào)控制器自動(dòng)化測(cè)試開(kāi)發(fā)過(guò)程中所涉及的所有步驟。根據(jù)上述步驟搭建的空調(diào)控制器的自動(dòng)化測(cè)試臺(tái)架及相應(yīng)軟件，經(jīng)驗(yàn)證，可覆蓋手動(dòng)測(cè)試的90%，大大節(jié)省了測(cè)試周期，提高了測(cè)試效率，從而人工可以更多地用于實(shí)車測(cè)試，復(fù)雜疑難問(wèn)題的排查。

【參考文獻(xiàn)】

[1]辛聰，王明明，楊波，彭飛. 汽車空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)探討[J].機(jī)電工程技術(shù)，2017（05）：60-64.

[2]馮曉剛.空調(diào)控制器自動(dòng)化測(cè)試[J].測(cè)試工具與解決方案，2015（19）：88-89.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]endprint