CN102163056A - 汽车空调控制器测试仿真仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车空调控制器测试仿真仪，用于分别连接计算机与空调控制器以进行仿真测试作业，其至少包括：USB通信模块，K-LINE通信模块，CAN BUS通信模块，模拟AD采样模块，数字信号输入模块，模拟输出仿真模块，数字输出仿真模块，空调电源供给模块及中央处理模块，本发明的测试仿真仪用于监视各种输入信号状态，同时仿真输出控制器所需要的外部信号，同时该测试仿真仪与计算机通过USB接口连接，将各个设备的当前状态、仿真输出信号全部显示在计算机上，直观明了且操作简单，便于大规模生产测试和产品开发应用，进而实现了高度的智能化，具有精度高、操作方便、效率高、节省成本等特点，使研发及生产能力显著提高。

Description

汽车空调控制器测试仿真仪

技术领域

本发明涉及汽车电子领域，特别是涉及一种应用于汽车空调控制系统及零件的汽车空调控制器测试仿真仪。

背景技术

汽车空调控制器用于控制汽车内部的温度，控制对象包括：温度混合风门执行器、吹风模式风门执行器、新风风门执行器、压缩机、鼓风机等部件，所述汽车空调控制器分别完成以下功能：出风口温度的调节、吹风模式调节(例如吹头、吹脚、除霜、吹窗)、新风或内循环、压缩机ON/OFF、鼓风机转速调整等。控制器本身包含硬件电路、LCD显示界面、按键、以及壳体等。

所述汽车空调控制器除了连接各种执行部件外，还要连接各种传感器，例如外温传感器、室内温度传感器、蒸发温度传感器、阳光传感器、水温传感器等，用于检测外部状态的变化。此外，控制器还需要与车内其它部件交流信号与状态，如车速、雨刮、倒档、A/C请求、后窗加热请求、后窗加热应答、K-Line通信等。

由此可知，在所述汽车空调控制器的研发及生产过程中，要建立一个模拟测试环境，用以调试或检测控制器的工作状况。传统的办法是：用肉眼判断执行器的偏转角度，用万用表测量鼓风机调整电压、压缩机的开关状态，用电位器模拟传感器的状态，用手动开关模拟与车内其它部件的交互信号，用诊断仪模拟K-Line通信接口等等。

可以看出，传统的模拟测试环境存在很大缺陷，人工操作的过程太多，因操作人员的反复机械操作而浪费精力以及时间，且精确性难以保证，更需要需要专业的工程师支持，如此以来，不但不利于工作效率的提高，其人力成本也居高不下。

所以，如何提供一种汽车空调控制器测试仿真设备，以使得测试作业更有效率而避免现有技术中的缺点，已经成为相关领域之业者目前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种汽车空调控制器测试仿真仪，以解决现有技术中控制器研发及生产过程中存在的藉由人工调试检测衍生的诸多问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种汽车空调控制器测试仿真仪，用于分别连接空调控制器与具有USB接口的计算机以进行仿真测试作业，所述计算机预装载有多个待测功能项的测试程式，所述空调控制器连接多种环境传感器，藉由各该环境传感器反馈信息用以控制多个执行器、鼓风机、调速模块、以及压缩机，其特征在于，所述汽车空调控制器测试仿真仪至少包括：USB通信模块，K-LINE通信模块，CAN BUS通信模块，模拟AD采样模块，数字信号输入模块，模拟输出仿真模块，数字输出仿真模块，空调电源供给模块及中央处理模块。其中，所述USB通信模块对应连接所述计算机的USB接口，其包括接收单元、发送单元及底层驱动单元，其中，所述接收单元逐字节接收数据，同时判断数据帧正确与否，若正确则存入相关数组备用，若不正确就丢弃该数据帧，所述发送单元集合PC所需数据并存入发送缓存区，所述底层驱动单元直接控制收发器，用以发送缓存区中的数据；所述K-LINE通信模块对应连接所述空调控制器，利用所述中央处理模块对应各该模块的接口进行数据通信；所述CAN BUS通信模块对应连接所述空调控制器，利用所述中央处理模块对应各该模块的接口进行双向数据通信；所述模拟AD采样模块对应连接所述空调控制器，不断采集并更新所述空调控制器的鼓风机电压及调速模块运转状态的模拟信号量，并将所得到的值保存至相关数组中；所述数字信号输入模块对应连接所述空调控制器，监视各该执行器的运转状态，以及压缩机的A/C请求信号、后窗加热请求信号，并完成各该信号的电平转换；所述模拟输出仿真模块对应连接所述空调控制器，用以模拟温度传感器的电阻值或者模拟阳光传感器的特征；所述数字输出仿真模块对应连接所述空调控制器，用以仿真输出车速PWM信号、雨刮启动信号、倒档启动信号、后窗加热应答信号以及背光信号，并完成各该信号的电平转换功能与信号时序；所述空调电源供给模块，对应连接所述空调控制器，用以加载或切断所述空调控制器的工作电源；所述中央处理模块对应连接所述USB通信模块，K-LINE通信模块，CAN BUS通信模块，模拟AD采样模块，数字信号输入模块，模拟输出仿真模块，数字输出仿真模块，空调电源供给模块，具有对应各该模块的接口，用于控制所述模拟AD采样模块进行模拟信号量采集，控制所述数字信号输入模块监视各该执行器的运转状态以及控制所述输出仿真模块进行仿真信号输出。

本发明的汽车空调控制器测试仿真仪还包括一电源调节模块，所述电源调节模块用于将输入的12V电压进行稳压后输出5V电压，以对中央处理模块、通信模块、模拟AD采样模块、数字信号输入模块、输出仿真模块、以及空调电源供给模块供电。

所述计算机预装载的待测功能项包括有调试开发模式及生产测试模式。所述空调控制器连接的环境传感器包括有外温传感器、室内温度传感器、蒸发温度传感器、阳光传感器、水温传感器。所述空调控制器控制的执行器包括有温度混合风门执行器、吹风模式风门执行器、新风风门执行器。

综上所述，本发明的汽车空调控制器测试仿真仪解决了现有技术在控制器研发及化产过程中的藉由人工操作调试检测而衍生的诸多问题。本发明的测试仿真仪与空调控制器连接，监视各种输入信号状态，同时仿真输出控制器所需要的外部信号。与此同时，测试仿真仪与计算机通过USB接口连接，将各个设备的当前状态、仿真输出信号全部显示在计算机上，直观明了且操作简单，便于大规模生产测试和产品开发应用。因而本发明与旧有的空调控制器检测手段相比，实现了高度的智能化，具有精度高、操作方便、效率高、节省成本等特点，使研发及生产能力显著提高。

附图说明

图1显示为本发明的汽车空调控制器测试仿真仪应用架构示意图。

图2显示为本发明的汽车空调控制器测试仿真仪内部模块示意图。

图3显示为本发明的汽车空调控制器测试仿真仪与计算机的通信示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1及图3，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

还需要特别说明的是，由于篇幅所限，本实施方式中涉及的图1(即图1与图1续)不成呈现于一页进行显示，因而将分为两页呈现，所述各设备之间的电气连接方式均有相应的字母进行表示。

请参阅图1，图1显示为本发明的汽车空调控制器测试仿真仪应用架构示意图。如图所示，以下通过汽车空调控制器测试仿真仪1连接关系图1与图1续，说明计算机2、汽车空调控制器测试仿真仪1、空调控制器3之间的电气连接方式。需要说明的是，图1部分电路与图1续部分电路连接点用Sm、Mn标记，m、n为自然数。Sm表示测试仿真仪的仿真输出、Mn表示测试仿真仪的监测输入。图1中的部分电路主要表示空调控制器的电气总成，图1续中的部分电路主要表示汽车空调控制器测试仿真仪1的电气总成和计算机2，两部分要结合起来才能说明完整的电气连接关系。另外，图中箭头向外表示输出信号，图中箭头向内表示输入信号。

本发明提供一种汽车空调控制器测试仿真仪1，用于分别连接空调控制器3与具有USB接口21的计算机2以进行仿真测试作业，所述计算机2预装载有多个待测功能项的测试程式，所述空调控制器3连接多种环境传感器4，藉由各该环境传感器反馈信息用以控制多个执行器5、鼓风机6、调速模块7、以及压缩机(未标示)。于本实施方式中，所述空调控制器3连接的环境传感器4包括有外温传感器、室内温度传感器、蒸发温度传感器、阳光传感器、水温传感器。所述空调控制器3控制的执行器5包括有温度混合风门执行器、吹风模式风门执行器、新风风门执行器。

请先参阅图3，图3显示为本发明的汽车空调控制器测试仿真仪与计算机的通信示意图。如图所示，于本实施方式中，所述计算机2预装载的待测功能项包括有调试开发模式24及生产测试模式25。更为详细地，所述计算机2的测试程式可以分为5个模块：USB接口21、PC机主程序22、应用配置模块23、调试开发模式24以及生产测试模式25。

所述USB接口21调用计算机的硬件资源与驱动程序，完成与测试仿真仪的通信。

所述PC机主程序22用以显示产品名称，可选择工作模式，包括产品工程师所适用的调试开发模式、生产线测试人员所适用的生产测试模式、产品型号等。

所述应用配置模块23包括激活/去激活被测功能项、执行器参数配置(设定各个预定位置及误差范围)、鼓风机配置(设定各个档位及误差范围)。在配置完成时，可将配置项记录于硬盘中，关机后重启可执行上次设定程序。

所述调试开发模式24包括控制器电源状态框(未图示)、外设输出仿真及监测框(未图示)、鼓风机及执行器状态框未图示)、传感器输出仿真框(未图示)、诊断数据框(未图示)、生产日期及序列号操作框等。

所述生产测试模式25的基本功能同调试模式窗体，只是针对具体产品型号删除了不必要的功能项，并且诊断部分采用自动连接方式。

请参阅图2，图2显示为本发明的汽车空调控制器测试仿真仪内部模块示意图。所述汽车空调控制器测试仿真仪1至少包括：USB通信模块10，K-LINE通信模块11，CAN BUS通信模块12，模拟AD采样模块13，数字信号输入模块14，模拟输出仿真模块15，数字输出仿真模块16，空调电源供给模块17，中央处理模块18及电源调节模块19。

所述USB通信模块10对应连接所述计算机2的USB接口21，其包括接收单元(未图示)、发送单元(未图示)及底层驱动单元(未图示)，其中，所述接收单元逐字节接收数据，同时判断数据帧正确与否，若正确则存入相关数组备用，若不正确就丢弃该数据帧，所述发送单元集合PC所需数据并存入发送缓存区，所述底层驱动单元直接控制收发器，用以发送缓存区中的数据。

所述K-LINE通信模块11对应连接所述空调控制器3，利用所述中央处理模块18对应各该模块的接口进行数据通信。具体地，所述K-LINE通信模块11利用中央处理模块18的串口UART进行数据通信，高层协议按照汽车厂的技术规范实现，如采用KWP2000协议完成诊断业务。

所述CAN BUS通信模块12对应连接所述空调控制器3，利用所述中央处理模块18对应各该模块的接口进行双向数据通信。具体地，所述CAN BUS通信模块12利用中央处理模块18的CAN BUS端口进行双向数据通信，高层协议按照汽车厂的技术规范实现，如采用欧标OSEK协议完成通信、网管、传送层协议、诊断业务等。

所述模拟AD采样模块13对应连接所述空调控制器3，不断采集并更新所述空调控制器3的鼓风机6的电压及调速模块7运转状态的模拟信号量，并将所得到的值保存至相关数组中。

所述数字信号输入模块14对应连接所述空调控制器3，监视各该执行器5的运转状态，以及压缩机的A/C请求信号、后窗加热请求信号，并完成各该信号的电平转换。换言之，所述数字信号输入模块14通过对外部数字信号的扫描，结合具体的监测对象，可以得到被监测实体的当前状态。如监测执行器5的驱动信号及其反馈信号，可得到执行器5的行进方向，是否实时动作，是否到达极限位置等。

所述模拟输出仿真模块15对应连接所述空调控制器3，用以模拟温度传感器的电阻值或者模拟阳光传感器的特征。

所述数字输出仿真模块16对应连接所述空调控制器3，用以仿真输出车速PWM信号、雨刮启动信号、倒档启动信号、后窗加热应答信号以及背光信号，并完成各该信号的电平转换功能与信号时序。

所述空调电源供给模块17对应连接所述空调控制器3，用以加载或切断所述空调控制器3的工作电源；即，在中央处理模块18的控制下，利用开关器件加载、切断空调控制器3的电源，如图2中标示的B+和IG。

所述中央处理模块18对应连接所述USB通信模块10，K-LINE通信模块11，CAN BUS通信模块12，模拟AD采样模块13，数字信号输入模块14，模拟输出仿真模块15，数字输出仿真模块16，空调电源供给模块17，具有对应各该模块的接口，用于控制所述模拟AD采样模块进行模拟信号量采集，控制所述数字信号输入模块监视各该执行器的运转状态以及控制所述输出仿真模块进行仿真信号输出。

于本实施方式中，所述中央处理模块18的端口包括通信端口、数字输出端口、数字输入端口、模拟信号输入采样端口、以及空调电源供给控制端口(以上端口均为图示)。其中，所述通信端口还包括USB端口、K-LINE端口、CAN-BUS端口等；所述数字输出端口用来完成模拟信号输出仿真控制、数字信号输出仿真控制；所述数字输入端口用来完成数字信号输入检测；所述模拟信号输入采样端口利用中央处理模块18的A/D采样通道，测量外部模拟信号量；所述空调电源供给控制端口利用中央处理模块18的数字输出端口控制空调电源供给。

所述电源调节模块19用于将输入的12V电压进行稳压后输出5V电压，以对中央处理模块18、USB通信模块10，K-LINE通信模块11，CAN BUS通信模块12，模拟AD采样模块13，数字信号输入模块14，模拟输出仿真模块15，数字输出仿真模块16，空调电源供给模块17供电。

为进一步突显本发明的原理及功效，复请参阅图1，说明计算机2、汽车空调控制器测试仿真仪1、空调控制器3之间的电气连接方式。需要说明的是，本实施例中，图1所示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图1中箭头S表示测试仿真仪的仿真输出、箭头M表示测试仿真仪的监测输入。

所述空调控制器3的控制对象包括：温度混合风门执行器(MIX)、吹风模式风门执行器(MODE)、新风风门执行器(REC)、压缩机(A/CReq.)、鼓风机(M)等部件，分别完成以下功能：出风口温度的调节、吹风模式调节(吹头、吹头/吹脚、吹脚、吹脚/除霜、吹窗)、新风或内循环、压缩机ON/OFF、鼓风机转速调整等。上述3个执行器均包括6个信号：+12V、地GND、反馈F/B、驱动+、驱动-等。压缩机(A/C Req.)输出+12V有效。鼓风机(图1所示的M)受调速模块控制，控制信号接A12，反馈信号接A28。上述信号作为测试仿真仪的输入监测信号。

所述空调控制器3除了连接各种执行部件外，还要连接各种传感器4，如外温传感器(AMB Temp.Sensor)、蒸发温度传感器(Evap.Temp.Sensor)、阳光传感器(Solar Sensor)、水温传感器(Water Temp.Sensor)等，用于检测外部状态的变化。这些传感器4均表示在图中，测试时将由测试仿真仪1仿真输出给空调控制器3。

所述计算机2与测试仿真仪3之间通信接口为USB接口(图1中箭头USB)。所述汽车空调控制器测试仿真仪1的工作原理如下，操作人员通过计算机2设置要仿真输出或监测的对象的参数，计算机2将操作命令通过USB下达给测试仿真仪1，测试仿真仪1或者将监测到的控制器信号上传给计算机2，或者按照操作命令仿真输出信号给空调控制器3。因此，无论是监测信号M还是仿真输出信号S，均能明确无误地显示在所述计算机2界面上。

综上所述，本发明的汽车空调控制器测试仿真仪解决了现有技术在控制器研发及生产过程中的藉由人工操作调试检测而衍生的诸多问题。本发明的测试仿真仪与空调控制器连接，监视各种输入信号状态，同时仿真输出控制器所需要的外部信号。与此同时，测试仿真仪与计算机通过USB接口连接，将各个设备的当前状态、仿真输出信号全部显示在计算机上，直观明了且操作简单，便于大规模生产测试和产品开发应用。因而本发明与旧有的空调控制器检测手段相比，实现了高度的智能化，具有精度高、操作方便、效率高、节省成本等特点，使研发及生产能力显著提高，故，与现有技术相比，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟习此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种汽车空调控制器测试仿真仪，用于分别连接空调控制器与具有USB接口的计算机以进行仿真测试作业，所述计算机预装载有多个待测功能项的测试程式，所述空调控制器连接多种环境传感器，藉由各该环境传感器反馈信息用以控制多个执行器、鼓风机、调速模块、以及压缩机，其特征在于，所述汽车空调控制器测试仿真仪至少包括：

USB通信模块，对应连接所述计算机的USB接口，其包括接收单元、发送单元及底层驱动单元，其中，所述接收单元逐字节接收数据，同时判断数据帧正确与否，若正确则存入相关数组备用，若不正确就丢弃该数据帧，所述发送单元集合PC所需数据并存入发送缓存区，所述底层驱动单元直接控制收发器，用以发送缓存区中的数据；

K-LINE通信模块，对应连接所述空调控制器，利用所述中央处理模块对应各该模块的接口进行数据通信；

CAN BUS通信模块；对应连接所述空调控制器，利用所述中央处理模块对应各该模块的接口进行双向数据通信；

模拟AD采样模块，对应连接所述空调控制器，不断采集并更新所述空调控制器的鼓风机电压及调速模块运转状态的模拟信号量，并将所得到的值保存至相关数组中；

数字信号输入模块，对应连接所述空调控制器，监视各该执行器的运转状态，以及压缩机的A/C请求信号、后窗加热请求信号，并完成各该信号的电平转换；

模拟输出仿真模块，对应连接所述空调控制器，用以模拟温度传感器的电阻值或者模拟阳光传感器的特征；

数字输出仿真模块，对应连接所述空调控制器，用以仿真输出车速PWM信号、雨刮启动信号、倒档启动信号、后窗加热应答信号以及背光信号，并完成各该信号的电平转换功能与信号时序；

空调电源供给模块，对应连接所述空调控制器，用以加载或切断所述空调控制器的工作电源；以及

中央处理模块，对应连接所述USB通信模块，K-LINE通信模块，CAN BUS通信模块，模拟AD采样模块，数字信号输入模块，模拟输出仿真模块，数字输出仿真模块，空调电源供给模块，具有对应各该模块的接口，用于控制所述模拟AD采样模块进行模拟信号量采集，控制所述数字信号输入模块监视各该执行器的运转状态以及控制所述输出仿真模块进行仿真信号输出。

2.根据权利要求1所述的汽车空调控制器测试仿真仪，其特征在于：还包括一电源调节模块，用于将输入的12V电压进行稳压后输出5V电压，以对中央处理模块、通信模块、模拟AD采样模块、数字信号输入模块、输出仿真模块、以及空调电源供给模块供电。

3.根据权利要求1所述的汽车空调控制器测试仿真仪，其特征在于：所述计算机预装载的待测功能项包括有调试开发模式及生产测试模式。

4.根据权利要求1所述的汽车空调控制器测试仿真仪，其特征在于：所述空调控制器连接的环境传感器包括有外温传感器、室内温度传感器、蒸发温度传感器、阳光传感器、水温传感器。

5.根据权利要求1所述的汽车空调控制器测试仿真仪，其特征在于：所述空调控制器控制的执行器包括有温度混合风门执行器、吹风模式风门执行器、新风风门执行器。

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