基于HIL的车载空调控制器的自动化测试

黄欣+贺洪江

【摘 要】提出了一种用于车载空调控制器自动化测试的硬件在环测试系统（HIL），全面介绍了HIL软硬件设计方案，通过搭建测试模型，编辑并执行测试程序，完成车载空调控制器逻辑功能的自动化测试。

【关键词】HIL；车载空调；自动化测试

【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

随着汽车智能化、网联化、生态化的发展，车载空调系统现已是车辆舒适系统中必不可少的部分，空调控制器的功能也越来越多样化，从而对空调控制器的功能和可靠性方面也带来了巨大的挑战，因此在空调控制器的开发过程中，其测试工作也是必不可少的。

在空调控制器的台架测试中，若能实现自动化测试，不仅可以替代重复性较高的令人乏味的测试工作，而且还可使测试人員节省大部分时间进行实车可靠性与舒适性验证，从而提高控制器的整体品质。

1 空调控制器的工作原理

空调系统主要由压缩机、HVAC、冷凝器总成、制冷管、暖风水管、各传感器、空调控制器、空调控制面板等组成，如图1所示，以制冷循环为例，简单介绍汽车空调系统的工作原理[1]。

其中，空调控制器是空调系统的控制单元，通过开关信号、传感器、总线等输入来控制各执行器及开关输出等模块，从而实现控制压缩机的工作及加热、通风、制冷等模块的各项功能，并可以通过CAN通信及诊断功能，实现与其他电器设备的交互及数据存储，如图2所示。

2 自动化测试分析

2.1 测试需求分析

空调控制的测试主要包括输入输出的验证、交互控制、混风门控制、风量控制、吹出口控制、吸入口控制、压缩机控制、除霜控制、冷却风扇控制、启停控制、诊断服务、电源管理等的测试，这些测试通过人工手动测试耗时较长，且重复性操作较多，效率低下。因此，为提升测试效率，解放人工来做其他实车测试。

HIL（Hardware-in-the-loop），即硬件在环，是一种有效可行的能够实现高效地创建测试和自动化执行测试的手段，通过HIL可以模拟驾驶员、车辆及工作环境对控制器进行大量测试，实现全天候的自动化测试，缩短开发周期、节省开发成本。

空调控制器的自动化测试是HIL系统的应用。依据系统的设定，使用硬件模拟输入的传感器值，经过控制器的处理，对控制器的各类输入输出进行采集，自动对结果进行判断，最终确定空调的逻辑是否能满足设计的要求[2]。

2.2 测试分析

本文中提及的空调控制器的自动化测试是基于现有的Dspace实时仿真系统建立硬件测试平台，采用Dspace的IO板卡（如DS2211、DS4004型号等）实现空调控制器中传感器、执行负载的模拟等，板卡中还集成了CAN总线通信功能，系统中还包含DS4330板卡，时专用的LIN通讯板卡，用来实现系统中LIN节点的模拟，具体测试系统原理图如图3所示：

测试中，內温、外温、蒸发器、压力、阳光、空气质量、湿度等传感器，根据其电阻、电压、电流和PWM等不同的输入类型来进行信号模拟，根据混风电机、模式电机、内外气电机、鼓风机等执行器接入真实负载，CAN、LIN等总线信号通过总线工具模拟发送。

3 测试系统搭建

3.1 测试系统硬件搭建

确定好测试实现方案后，即开始测试系统的搭建工作，主要包括测试系统台架的线束连接，以及仿真模型搭建等。

空调控制器通过整车线束与HIL台架相连接，根据不同信号的类型来进行接线，根据实际线束连接情况在仿真系统中搭建测试模型。

Dspace实时仿真系统是利用Matlab中的Simulink软件来搭建测试系统的硬件仿真模型，包括IO接线及总线模型，还可根据功能搭建较复杂的模型，从而对应控制器信号与板卡之间的一一对应关系。其中，通过板卡模拟的传感器需要根据其信号输入输出关系搭建模型，以外温传感器的模型搭建为例，如图4所示，方法如下：

（1）建立“.m”文件，将所有传感器的输入输出模型列表列出，如图5所示；

（2）通过Simulink中自带的“Function Block Parameters”模块导入输出值，如图6所示；

（3）根据实际连接线束建立传感器模型。

搭建并封装好传感器模型后，再将其他输入输出在模型中对应好，则硬件模型搭建完成，如图7所示。

CAN和LIN模块的模型搭建则需依据Dspace建立的模型库，按照其指导说明文档导入DBC文件，并根据需要进行适当配置，搭建好的总线模型如图8所示。

3.2 测试系统软件实现

硬件平台和仿真模型搭建好后，即可根据测试用例编写自动化测试程序，自动化测试程序和自动化测试报告需在Dspace开发的AutomationDesk软件中开发，整个自动化测试软件实现流程如图9所示。

以外温传感器的采集测试为例，根据自动化测试软件的实现流程，并结合实车情况，用例具体内容如下：

（1）上电；

（2）分别设置6个外温温度点，待温度稳定后，并记录下来；

（3）对比预期的温度值与实际记录的温度值是否一致；

（4）下电。

因此，在AutomationDesk中实现的测试条件初始化和恢复初始化步骤如图10所示，测试用例主体步骤如图11所示。

3.3 测试报告生成

AutomationDesk软件在执行测试用例之前可以选择自动生成测试报告，测试报告的格式也可根据需要自行选择。测试报告的示例如图12所示。

4 总结

本文几乎涵盖了车载空调控制器自动化测试开发过程中所涉及的所有步骤。根据上述步骤搭建的空调控制器的自动化测试台架及相应软件，经验证，可覆盖手动测试的90%，大大节省了测试周期，提高了测试效率，从而人工可以更多地用于实车测试，复杂疑难问题的排查。

【参考文献】

[1]辛聪，王明明，杨波，彭飞. 汽车空调系统的技术发展趋势探讨[J].机电工程技术，2017（05）：60-64.

[2]冯晓刚.空调控制器自动化测试[J].测试工具与解决方案，2015（19）：88-89.

[责任编辑：朱丽娜]endprint