汽车电子产品的环境试验

汽车电子产品的环境试验一、概述电子产品在汽车中的应用越来越广泛，电子技术的应用几乎已经深入到汽车的所有系统，电子产品占整车成本的比例逐年提高，特别是高档汽车有的已达40%～50%。目前汽车电子产品主要分以下三类：（a）、电子元器件。包括GPS、音箱、汽车DVD、倒车雷达、控制器、运算放大器、切换式电源供应器、各类微处理器、计算机等。（b）、继电器及电机马达。包括各类继电器、雨刮器电机、电动天线、空调电机、暖风电机、电动坐椅、前后视镜电机、中央控制门锁、交流发电机、清洗泵电机等。（c）、各类传感器。其中传感器和继电器的发展最为活跃。它是汽车上应用最多的两类汽车电子设备。目前我国已成为世界第三大汽车生产国，全球主要汽车厂商均已在我国投资建厂。迫于成本压力，大多数汽车厂商正在逐步推进进口零部件的国产化，这给我国汽车电子部件生产企业的发展带来了巨大的机遇。但是，电子产品应用在汽车上将面临使用环境的挑战。汽车电子产品面对的是一个室外使用、随时移动运转的环境，而且根据产品安装位置不同，必须承受的环境应力条件也相差很大。因此，汽车电子产品的环境试验要求非常高，必须经过各种苛刻环境实验的考验，确保产品在预期的寿命内能够正常工作，这也是汽车电子产品比一般电子产品价格贵的原因。为考核汽车电子产品的环境适应性，各车厂都制订了自身的环境条件标准。对于车厂的前装产品，厂家按照车厂得到要求试验条件进行试验，不必清楚原因。但对于后装产品，为了适应市场的需求，我们就应该深入了解相关标准的要求，根据标准制定环境试验的条件的项目。二、汽车电子产品的环境试验标准国际标准化组织中，ISO/TC22/SC3负责汽车电气和电子技术领域的标准化工作。汽车电子产品的应用环境包括电磁环境、电气环境、气候环境、机械环境、化学环境等。电磁环境主要研究的是汽车电子产品的电磁兼容特性，我们在此不作描述。我们主要介绍汽车电子的其他特性。目前ISO制订的汽车电子标准环境条件和试验标准主要包含如下方面：ISO16750-1：道路车辆-电子电气产品的环境条件和试验：总则ISO16750-2：道路车辆-电子电气产品的环境条件和试验：供电环境ISO16750-3：道路车辆-电子电气产品的环境条件和试验：机械环境ISO16750-4：道路车辆-电子电气产品的环境条件和试验：气候环境ISO16750-5：道路车辆-电子电气产品的环境条件和试验：化学环境ISO20653汽车电子设备防护外物、水、接触的等级ISO21848道路车辆-供电电压42V的电气和电子装备电源环境国内目前汽车电子产品的环境试验标准主要还是按照产品的技术条件来规定。全国汽车标准化技术委员会（SAC/TC114）正在参照ISO标准制订相应的国家和行业标准。ISO的标准在欧美车系的车厂中得到了广泛采用，而日系车厂的要求相对ISO标准来说偏离较大。为了确保达到标准的限值，各汽车车厂的内控的环境条件标准一般比ISO的要求要苛刻。三、汽车电子产品环境试验必须考虑的因素汽车电子产品进行环境试验时，必须考虑的因素主要包括：（1）地理和气候的因素。道路车辆几乎世界所有的陆地区域使用和运行。值得注意气候环境条件，包括可预期的每天的变化和季节的变化。应考虑给出全世界的温度，湿度，降水和大气条件的范围，还应包括灰尘，污染和海拔高度等。（2）车辆类型。车辆的设计属性决定了道路车辆的环境条件，如发动机的类型、发动机的排量、悬挂的特性、车辆的自重、车辆的尺寸、供电电压等。考虑到已经给出车辆的典型类型，包括商用车辆(含重型载货车)，乘用车和货运车，以及柴油发动机和汽油发动机。（3）车辆使用条件和运行模式。道路的质量、路面的类型、道路的地形、车辆的使用(连续、牵引、货运，等等)和驾驶习惯都是非常值得重视的环境条件。运行方式如储存、起动、驾驶、停车等都应予以考虑。（4）电子设备的寿命周期。在汽车电子产品的生产、装运、操作、储存、车辆装配、车辆维护和修理，电子设备应能抵御同样的环境条件（5）车辆的供电电压。运行方式、分配系统设计和相应的气候环境将导致车辆使用中的电压变化。造成如交流发电机过电压和连接系统的断路等车辆电气系统的故障（6）电子设备的在车辆上的安装位置。使用的环境要求通常取决于安装的位置。车辆的每一个位置都具有独自的环境负荷组合。将不同类型和量值的环境负荷形成数量合理的标准要求组合是可取的。这样可以使某一车辆上的系统/组件引伸到其他车辆成为可能。分组通常根据安装位置进行。四、汽车电子产品的环境类别等级依照ISO16750标准，汽车电子产品的环境类别可以按照下列情况分类：（1）按照安装位置分类：发动机舱。包括车身、框架、填充物舱上非刚性部件、填充物舱内非刚性部件、发动机上、发动机内、在变速器/减速器上、在变速器/减速器内;乘员舱。包括无特殊要求、暴露在太阳光辐射下、暴露在热辐射下(不同于太阳光辐射);行李舱/货舱。安装在外部/空洞。包括车身、框架、车身下/车轮毅内、乘员舱门里/外、发动机舱罩、行李舱盖/门、箱体盖/门、空洞内、专用舱(如蓄电池盒)等。其他安装位置。一些有特殊环境条件的位置(如排气系统)，没有给出标准的规定，在此情况下，在DUT的说明书中应明确负荷。（2）按照工作状态分类：运行模式1：不向DUT供电运行模式l.1:DUT未连接到线扎运行模式1.2:模拟安装在车辆上，DUT连接到线扎运行模式2：DUT用车内发动机关机时电气连接状态的电压UB(蓄电池电压)运行模式2.1:系统/组件功能不激活(如休眠模式)运行模式2.2:系统/组件用电运行并控制在典型运行模式运行模式3：DUT在电气连接状态UA电压运行(发动机/交流发电机处工作状态)。运行模式3.1:系统/组件功能不激活运行模式3.2:系统/组件用电运行并控制在典型运行模式.其中，运行模式2和运行模式3的试验电压值如下表：电压值12V系统24V系统42V系统UA14V士0.2V28V士0.2V48V士0.2VUB12V士0.2V24V士0.2V30V士0.2V注：UA为发动机/交流发电机(运行模式3)，UB为蓄电池电压(运行模式2)（3）按照功能状态分类：A级：在试验中和试验后，装置/系统所有功能按设计要求。B级：试验中装置/系统所有功能按设计要求。然而，一个或多个可能超出规定允差。试验后所有功能自动回复到规定限值内。C级：试验中装置/系统所有一个或多个功能未按设计要求。但试验后所有功能自动回复常规运行。D级：试验中装置/系统所有一个或多个功能未按设计要求。试验后所有功能未能回复常规运行，需要对装置/系统单触“运行/使用”重新激活。E级：试验中装置/系统所有一个或多个功能未按设计要求。试验后所有功能未能回到准备运行状态，需要对装置/系统修理或更换。五、汽车电子产品环境试验的主要检测项目。汽车电子产品环境试验的主要检测项目包括：（1）供电环境试验。供电环境试验包括直流、过电压、叠加交流电压、供电电压的慢降和慢升、供电电压中断、反向电压、开路试验、短路保护、耐电压、绝缘电阻以及电磁兼容性等。（2）机械环境试验。机械环境试验包括正弦振动、随机振动、机械冲击、自由跌落、表面强度/划痕和耐摩擦、砂石冲击等。ISO17650根据车辆使用性质和电子产品放置位置不同，对商用车设备和乘用车设备推荐了不同的试验组合，其试验的条件和限值均有所差异。（3）气候环境试验。气候环境试验包括恒定温度试验、温度变化试验、温度循环试验、冰水冲击试验、盐雾试验、湿热循环试验、恒定湿热试验、混合气体溢出腐蚀试验、太阳辐射试验等。（4）化学环境试验。化学环境试验是指可能接触规定化学试剂的元件和部件应能抵制这些试剂的腐蚀。试验的方式是将沾满试剂的产品在规定的温度下放置24小时。试验化学物质包括车用柴油、车用生物柴油、油/无铅汽油、FAM试验燃料、蓄电池液、制动液、添加剂(未稀释的)、防护漆、机油（多级油）等近20种化学试剂。具体项目可以与车厂商定。六、汽车电子产品的环境试验机构汽车电子产品的环境试验设备主要包括振动台、冲击试验机、IP等级淋雨试验设备、沙尘试验箱、复合环境试验箱、高低温湿热试验箱、低气压高低温试验箱等。尽管这类设备很多，但由于汽车电子的环境试验条件比较苛刻，因此，现有的设备指标往往无法满足汽车电子产品环境试验的需要。近年来HALT&HASS（高加速寿命试验和高加速应力筛选）也逐步在汽车电子产品的环境试验中发挥明显的作用。目前宣称开展汽车环境试验的机构有不少，但除了部分国家专门的汽车整车检测机构外，大多数检测机构的检测能力还不能够完全覆盖汽车电子产品的环境试验。部分产品生产厂家自己也开展常规的环境检测，但对于特殊的检测也无能为力。广州广电计量测试技术有限公司早在1998年开始了汽车电子产品的环境试验。目前拥有大、中、小各种型号的综合环境试验设备，可为不同规格、类型、体积及不同技术指标要求的汽车电子试验产品提供试验条件，试验条件包括高温、低温、高低温交变、湿热、振动（宽、窄带随机及正弦扫频、定频等）、冲击及综合环境等试验应力。并可以满足各种试验标准中环境试验项目的要求。多年来已为多家汽车电子产品制造厂商完成了数万小时的综合环境试验，其试验技术与试验能力在国内处于领先水平，可以协助厂家发现和改进产品的薄弱环节，提高产品的可靠性水平。