基于HIL的車載空調控制器的自動化測試

黃欣+賀洪江

【摘 要】提出了一種用于車載空調控制器自動化測試的硬件在環測試系統（HIL），全面介紹了HIL軟硬件設計方案，通過搭建測試模型，編輯并執行測試程序，完成車載空調控制器邏輯功能的自動化測試。

【關鍵詞】HIL；車載空調；自動化測試

【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、網聯化、生態化的發展，車載空調系統現已是車輛舒適系統中必不可少的部分，空調控制器的功能也越來越多樣化，從而對空調控制器的功能和可靠性方面也帶來了巨大的挑戰，因此在空調控制器的開發過程中，其測試工作也是必不可少的。

在空調控制器的臺架測試中，若能實現自動化測試，不僅可以替代重復性較高的令人乏味的測試工作，而且還可使測試人員節省大部分時間進行實車可靠性與舒適性驗證，從而提高控制器的整體品質。

1 空調控制器的工作原理

空調系統主要由壓縮機、HVAC、冷凝器總成、制冷管、暖風水管、各傳感器、空調控制器、空調控制面板等組成，如圖1所示，以制冷循環為例，簡單介紹汽車空調系統的工作原理[1]。

其中，空調控制器是空調系統的控制單元，通過開關信號、傳感器、總線等輸入來控制各執行器及開關輸出等模塊，從而實現控制壓縮機的工作及加熱、通風、制冷等模塊的各項功能，并可以通過CAN通信及診斷功能，實現與其他電器設備的交互及數據存儲，如圖2所示。

2 自動化測試分析

2.1 測試需求分析

空調控制的測試主要包括輸入輸出的驗證、交互控制、混風門控制、風量控制、吹出口控制、吸入口控制、壓縮機控制、除霜控制、冷卻風扇控制、啟停控制、診斷服務、電源管理等的測試，這些測試通過人工手動測試耗時較長，且重復性操作較多，效率低下。因此，為提升測試效率，解放人工來做其他實車測試。

HIL（Hardware-in-the-loop），即硬件在環，是一種有效可行的能夠實現高效地創建測試和自動化執行測試的手段，通過HIL可以模擬駕駛員、車輛及工作環境對控制器進行大量測試，實現全天候的自動化測試，縮短開發周期、節省開發成本。

空調控制器的自動化測試是HIL系統的應用。依據系統的設定，使用硬件模擬輸入的傳感器值，經過控制器的處理，對控制器的各類輸入輸出進行采集，自動對結果進行判斷，最終確定空調的邏輯是否能滿足設計的要求[2]。

2.2 測試分析

本文中提及的空調控制器的自動化測試是基于現有的Dspace實時仿真系統建立硬件測試平臺，采用Dspace的IO板卡（如DS2211、DS4004型號等）實現空調控制器中傳感器、執行負載的模擬等，板卡中還集成了CAN總線通信功能，系統中還包含DS4330板卡，時專用的LIN通訊板卡，用來實現系統中LIN節點的模擬，具體測試系統原理圖如圖3所示：

測試中，內溫、外溫、蒸發器、壓力、陽光、空氣質量、濕度等傳感器，根據其電阻、電壓、電流和PWM等不同的輸入類型來進行信號模擬，根據混風電機、模式電機、內外氣電機、鼓風機等執行器接入真實負載，CAN、LIN等總線信號通過總線工具模擬發送。

3 測試系統搭建

3.1 測試系統硬件搭建

確定好測試實現方案后，即開始測試系統的搭建工作，主要包括測試系統臺架的線束連接，以及仿真模型搭建等。

空調控制器通過整車線束與HIL臺架相連接，根據不同信號的類型來進行接線，根據實際線束連接情況在仿真系統中搭建測試模型。

Dspace實時仿真系統是利用Matlab中的Simulink軟件來搭建測試系統的硬件仿真模型，包括IO接線及總線模型，還可根據功能搭建較復雜的模型，從而對應控制器信號與板卡之間的一一對應關系。其中，通過板卡模擬的傳感器需要根據其信號輸入輸出關系搭建模型，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Simulink中自帶的“Function Block Parameters”模塊導入輸出值，如圖6所示；

（3）根據實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應好，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Dspace建立的模型庫，按照其指導說明文檔導入DBC文件，并根據需要進行適當配置，搭建好的總線模型如圖8所示。

3.2 測試系統軟件實現

硬件平臺和仿真模型搭建好后，即可根據測試用例編寫自動化測試程序，自動化測試程序和自動化測試報告需在Dspace開發的AutomationDesk軟件中開發，整個自動化測試軟件實現流程如圖9所示。

以外溫傳感器的采集測試為例，根據自動化測試軟件的實現流程，并結合實車情況，用例具體內容如下：

（1）上電；

（2）分別設置6個外溫溫度點，待溫度穩定后，并記錄下來；

（3）對比預期的溫度值與實際記錄的溫度值是否一致；

（4）下電。

因此，在AutomationDesk中實現的測試條件初始化和恢復初始化步驟如圖10所示，測試用例主體步驟如圖11所示。

3.3 測試報告生成

AutomationDesk軟件在執行測試用例之前可以選擇自動生成測試報告，測試報告的格式也可根據需要自行選擇。測試報告的示例如圖12所示。

4 總結

本文幾乎涵蓋了車載空調控制器自動化測試開發過程中所涉及的所有步驟。根據上述步驟搭建的空調控制器的自動化測試臺架及相應軟件，經驗證，可覆蓋手動測試的90%，大大節省了測試周期，提高了測試效率，從而人工可以更多地用于實車測試，復雜疑難問題的排查。

【參考文獻】

[1]辛聰，王明明，楊波，彭飛. 汽車空調系統的技術發展趨勢探討[J].機電工程技術，2017（05）：60-64.

[2]馮曉剛.空調控制器自動化測試[J].測試工具與解決方案，2015（19）：88-89.

[責任編輯：朱麗娜]endprint