基于硬件在环的空调控制器自动化测试

摘要：随着汽车行业进入智能化发展的新纪元，车载空调系统作为现代车辆舒适性系统的核心部件，为实现系统运行水平持续提升，贡献积极的力量。本文利用DSPACE测试机柜，搭建空调控制器的自动化测试体系。该系统具备模拟各种实际使用场景的能力，可以全面测试空调控制器的各项功能。通过测试，可以验证空调控制器的功能，同时全面评估其在实际使用中的性能表现。
关键词：硬件闭环；空调控制器；自动化测试 

自动化测试平台下的空调控制器测试系统，作为车载空调系统的开发测试的一种可靠的解决方案，让空调控制器的全面测试成为可能，确保其在实际环境中的稳定性。为全面阐述车载空调硬件在环自动化测试的过程，本文研究以具体测试为研究依据，模拟实际使用中空调启动、温度调节、出风模式切换等环节的应用，实时监控空调控制器的反应情况。

一、空调遥控器控制系统运行原理

空调控制系统作为一个复杂精密的管控机制，通过各个关键组成部分的高效协作，实现室内环境的最优调节。该系统主要包含空调控制器、人机交互界面、出风模式电动机、温度风门电动机、循环风门电动机、鼓风机（配备调速模块）、大气阳光传感器、变排量压缩机（内部控制）、高压压力传感器、负离子发生器、PM2.5监测模块以及温度传感器等多个核心组件^[1]。

空调控制器作为整个系统的核心组件，负责统筹指挥其余组件的工作。该控制器可以收集来自各种开关与传感器的信号，并通过总线系统进行信息传递，然后经过信息的综合分析后，协调各类执行器的操作，以确保理想的室内环境。其中，执行器的功能广泛，具体包括压缩机、通风系统、加热装置及多种电动机等多个组件，通过这些驱动装置运作实现对室内气候的调控。 

二、基于硬件在环的空调控制器自动化测试电路原理

空调控制器硬件在环测试系统是一个高度集成的综合性测试平台，可以全面验证空调控制器的功能。系统由上位机软件、HIL机柜、空调控制器模块以及真实的空调箱体等多个关键组件构成。

（一）HIL机柜

在整个测试过程中，HIL机柜的作用备受关注（图1）。作为测试系统的技术支柱，HIL机柜负责模拟多种信号，可以评估空调控制器的反应速度。 

HIL机柜与空调控制器之间通过CAN总线进行通信。这种通信机制，可以保证数据的快速传递，同时也能维持信息的准确性。在测试过程中，HIL机柜可以利用CAN总线向空调控制器发送来自IVI人机界面的指令和室外温度数据等多种信号。

（二）空调控制器

在空调控制系统的运行中，当出风模式电动机、温度风门电动机以及循环风门电动机连接后，这些电动机会向系统发送各自的位置信息，确保这些位置信息得到实时监测。以上三相电动机所反馈的位置数据。将同时输入到空调控制器模块以及硬件在环（HIL）机柜中。在HIL机柜内部，这些模拟量反馈信号需经过模数转换器的处理，将其转化为数字量^[2]。

在数字量信息成功转换之后，通过查表技术进一步处理所得到的数据，以便获取电动机的实际停留位置。

（三）真实空调箱体

鼓风机的风速由调速模块进行调节，而该调速模块的控制指令，可以发自空调控制器。为保障鼓风机能在预定的风速下有效工作，系统必须将鼓风机两端的控制电缆接入控制器中，以便实时进行数据采集。在HIL机柜中，经过AD转换后，可以即时获得鼓风机的实际挡位信息。这个信息对于验证鼓风机是否按照预设的风量挡位正常运作而言影响巨大。通过比较控制指令中所要求的风量挡位和实际所采集到的风量挡位，可以判断鼓风机的工作状态是否符合预期要求，从而实现对整个空调控制系统的全面监控。

三、基于硬件在环的空调控制器自动化测试系统模型构建

搭建的软件模型包括输入输出模型、CAN多媒体模型及LIN多媒体模型等多方面的内容，这些模型共同形成系统的核心架构。从模型的输入端出发，重点在于采集来自空调控制器及其各个执行器的多种反馈信号。这些信号类型多样，涵盖数字量信号、脉冲宽度调制波形以及模拟数字信号等。这些信号采集对于系统的调节意义重大，因为它们可以实时反映系统的工作状态。

与此同时，模型输出端可以模拟多个开关信号和传感器信号。这些信号包括数字量、PWM波形、电阻信号及数字模拟信号等多种形式。输出的这些模拟信号，可以再现实际环境中空调控制器可能接收的各种输入信号，以此验证控制器对这些信号的响应能力。 

四、基于硬件在环的空调控制器自动化测试软件开发

（一）手动测试

为满足空调控制器的测试需求，本次研究围绕DSPACE ControlDesk平台所开发的手动操作软件部分展开相应的研究。在正式进行自动化软件开发之前，测试人员可以进入到一个直观的手动测试界面，该界面必须覆盖空调控制器的所有基本功能，确保每一个测试细节都能得到充分的验证。例如，它应实现对鼓风机不同风量状态的模拟，以测试控制器在风速调节方面的度；同时，该界面还应能模拟直吹、上下扫风和左右扫风等各类出风模式，以验证控制器在风向控制方面的灵活性。同时，在进行循环模式的测试中，内循环、外循环以及自动循环等模式的切换均需通过详尽的模拟验证过程来实现^[3]。

ControlDesk平台的手动操作界面功能齐全，而且其设计非常人性化。测试人员只需通过简单地点击和拖动操作，便能轻松设定不同的测试参数并顺利执行测试流程，显著降低测试工作的复杂程度，让测试人员可以将更多的精力集中于测试内容本身，而非烦琐的操作步骤。其次，ControlDesk手动操作界面的存在，也为之后自动化脚本的开发，提供极大的便利。测试人员在熟悉手动测试流程后，可以根据这些流程，借助AutomationDesk编写自动化脚本。运用这些脚本模拟用户操作，并自动执行各种测试任务，从而极大提高测试效率。 

（二）自动化测试

在自动化测试的实施过程中，被测对象会根据其内部的预设程序逻辑，对接收到的输入信号进行处理，并生成相应的输出结果。为准确捕获这些输出结果，硬件在环机柜下，可以模拟真实环境中各种信号的特性，而且可以实时采集被测对象的响应数据，提供可靠依据以供后续的分析。

然后，测试人员将利用Python这一脚本语言，对采集到被测对象的输出结果，进行深入分析评估。Python语言的语法简单明了，处理能力也很突出，执行速度快，通过编写Python脚本，测试人员可以在自动化测试领域表现，进行测试结果的灵活逻辑判断，最终输出转化结果，以实现对被测对象性能的全面评估。

基于Python脚本应用下的自动化测试方法使用便捷，同时具备很高的实时描述能力。测试人员可以使用Python以快速有效的方式描述整个测试流程，从而在极短的时间内完成测试任务。此外，Python脚本具有可复用性，可以方便测试人员进行现有的测试脚本修改或扩展，以适应新的测试需求，显著提高测试的效率。以空调控制器的自动化测试脚本为例，每一条测试序列都代表一种特殊功能的测试用例。这些测试用例涵盖空调控制器的温度调节、风速控制及模式切换等各种功能场景。

五、结语

基于DSPACE平台的HIL自动测试方法，为空调控制器模块的开发测试工作的开展，提供了一种全新的技术方式。可以轻松地模拟真实车辆运行情况，以此自动化执行测试步骤，进而测试结果的高效整合分析。随着新能源电动汽车日益增长的市场需求，这一测试方法在未来汽车开发过程中，将发挥越来越关键的作用，为行业的技术进步提供强有力的支持。

文章来源：《产品可靠性报告》 https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html