車輛電氣和電子組件氣候環(huán)境負(fù)荷與關(guān)鍵試驗(yàn)解析

許毅，奚迪，王家星

（1.上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，電子電器與家用電器質(zhì)量檢驗(yàn)所，上海 201114；2.上海恒測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司，上海 201114）

引言

依托國家大力扶持和推進(jìn)本土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大政策背景，近年來中國汽車行業(yè)和相關(guān)電子產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)呈現(xiàn)出迅猛增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，協(xié)助我國本土汽車部件企業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主化、提高市場(chǎng)認(rèn)可度并迅速成長(zhǎng)為可以與國際主流企業(yè)并駕齊驅(qū)的供貨商，拓展和補(bǔ)缺我國對(duì)汽車電子部件產(chǎn)品的檢測(cè)能力和對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化工作刻不容緩。

本文主要研究汽車產(chǎn)業(yè)電子電氣設(shè)備關(guān)于氣候環(huán)境的檢測(cè)要求，依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 16750-4《道路車輛電氣及電子設(shè)備的環(huán)境條件和試驗(yàn)氣候負(fù)荷》[1]和ISO 20653《道路車輛 - 防護(hù)程度（國際防護(hù)等級(jí)代碼）- 電氣設(shè)備針對(duì)外界物體進(jìn)入、水侵蝕及人為接觸危險(xiǎn)零部件的防護(hù)》[2]，同時(shí)基于國際上主流汽車企業(yè)實(shí)際應(yīng)用的新版供貨規(guī)范[3]，關(guān)于3.5噸以下汽車電氣、電子部件和模塊等產(chǎn)品在氣候環(huán)境試驗(yàn)部分的測(cè)試要求和試驗(yàn)方法，重點(diǎn)模擬車輛在特殊使用環(huán)境下（車輛清洗、行駛過水域或浸沒水中等使用場(chǎng)景）部件或組件遭受冷熱沖擊、濺水、水流壓力噴射等嚴(yán)酷環(huán)境負(fù)荷時(shí)耐受性和水防護(hù)方面的性能表現(xiàn)，給出了幾個(gè)關(guān)鍵試驗(yàn)項(xiàng)目，包括：高壓清洗和壓力沖洗、飛濺水熱沖擊、熱沖擊-浸沒，以及無外殼汽車部件的熱沖擊試驗(yàn)。這些檢測(cè)方法研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作不僅有利于推動(dòng)我國汽車電子行業(yè)的質(zhì)量監(jiān)督和管理工作的全面開展，對(duì)于促進(jìn)我國汽車電子產(chǎn)品的自主開發(fā)及國際市場(chǎng)推廣也有不可忽視的帶動(dòng)和指導(dǎo)作用。

1 高壓清洗和壓力沖洗

1.1 目的

試驗(yàn)?zāi)M在車輛清洗過程中遭受到水作用的部件上的負(fù)荷。針對(duì)可直接暴露于高壓清洗/壓力噴射水洗滌或底部洗滌的部件或組件，旨在驗(yàn)證當(dāng)暴露于高壓清洗/壓力噴射沖洗時(shí)部件的功能完整性。

1.2 測(cè)試

按ISO 20653中IP X9K的配置要求[2]及表1中的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行測(cè)試。實(shí)施試驗(yàn)期間，應(yīng)重構(gòu)對(duì)應(yīng)部件在車輛中的安裝位置。

1.3 要求

試樣應(yīng)達(dá)到ISO 20653中防護(hù)等級(jí)IP X9K的要求[2]，不允許有水滲入試樣。試樣應(yīng)在整個(gè)環(huán)境測(cè)試序列計(jì)劃中的項(xiàng)目均完成后方可打開[4,5]。

試件應(yīng)在試驗(yàn)前、試驗(yàn)后功能完好且所有參數(shù)符合規(guī)范要求[4,5]。應(yīng)通過持續(xù)參數(shù)監(jiān)測(cè)和參數(shù)測(cè)試（?。?，在室溫和工作電壓條件下試樣無瑕疵功能的關(guān)鍵參數(shù)測(cè)試）[3,4]進(jìn)行驗(yàn)證。

2 飛濺水熱沖擊

2.1 目的

試驗(yàn)?zāi)M當(dāng)車輛駛過水坑時(shí)暴露于飛濺水中的部件上的負(fù)荷。針對(duì)安裝在外部區(qū)域或發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的部件或組件，這些部件預(yù)計(jì)會(huì)遭受到飛濺水（例如：車輛駛過水坑時(shí)），旨在驗(yàn)證其在遭受到突然冷卻水時(shí)功能的完整性。

2.2 測(cè)試

具有飛濺水的溫度沖擊試驗(yàn)的參數(shù)配置情況和試驗(yàn)條件要求詳見表2。實(shí)施試驗(yàn)期間，應(yīng)重構(gòu)對(duì)應(yīng)部件在車輛中的安裝位置。試驗(yàn)配置（如：安裝位置、遮蓋面、裝飾面板、運(yùn)行狀態(tài)）應(yīng)由承包商提出、購買方批準(zhǔn)，并記錄在冊(cè)，其中，結(jié)合GB/T 28046.4[6]要求，試樣放置方向一般與裝車/車載方向一致。如果冷卻回路在線，則冷卻液的溫度應(yīng)能跟蹤相應(yīng)試驗(yàn)溫度達(dá)到限值，即最大冷卻溫度Tcool,max。僅環(huán)境溫度在高于冷卻液的溫度限值上波動(dòng)。

表1 高壓清洗/壓力噴射沖洗試驗(yàn)的配置參數(shù)

表2 飛濺水熱沖擊試驗(yàn)的配置參數(shù)

2.3 要求

試樣不允許有水滲入。試樣應(yīng)在整個(gè)環(huán)境測(cè)試序列計(jì)劃中的項(xiàng)目均完成后方可打開。

試件應(yīng)在試驗(yàn)前、試驗(yàn)后功能完好且所有參數(shù)符合規(guī)范要求。應(yīng)通過持續(xù)參數(shù)監(jiān)測(cè)和參數(shù)測(cè)試（小）[4]進(jìn)行驗(yàn)證。

3 熱沖擊-浸沒

3.1 目的

圖1 飛濺水熱沖擊試驗(yàn)設(shè)置

試驗(yàn)?zāi)M浸泡在水中時(shí)部件上的負(fù)荷。針對(duì)安裝在涉水深度以下，預(yù)期會(huì)遭受（鹽）水短時(shí)浸泡的部件或組件（例如：當(dāng)車輛駛過水域時(shí)，IP X7），旨在驗(yàn)證受熱部件突然遭受冷卻水浸沒時(shí)功能的完整性。

3.2 測(cè)試

按ISO 20653中IP X7的配置要求[2]和表3中的試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行測(cè)試。

實(shí)施試驗(yàn)期間，應(yīng)重構(gòu)對(duì)應(yīng)部件在車輛中的安裝位置。如果冷卻回路在線，則冷卻液的溫度應(yīng)能跟蹤相應(yīng)試驗(yàn)溫度達(dá)到限值，即最大冷卻溫度Tcool,max。僅環(huán)境溫度在高于冷卻液的溫度限值上波動(dòng)。

3.3 要求

試樣不允許有水滲入。試樣應(yīng)在整個(gè)環(huán)境測(cè)試序列計(jì)劃中的項(xiàng)目均完成后方可打開。

試件應(yīng)在試驗(yàn)前、試驗(yàn)后功能完好且所有參數(shù)符合規(guī)范要求，通過持續(xù)參數(shù)監(jiān)測(cè)和參數(shù)測(cè)試（?。3,4]進(jìn)行驗(yàn)證。

4 熱沖擊（無外殼）

4.1 目的

該項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn)不模擬任何實(shí)際負(fù)荷。確切地說，試驗(yàn)旨在探查模塊的機(jī)械連接區(qū)域中的薄弱點(diǎn)，如焊接點(diǎn)。試驗(yàn)應(yīng)使用部件中的模塊來完成，不帶外殼和機(jī)械部分。應(yīng)構(gòu)建必要的支撐以保證不會(huì)有額外的機(jī)械應(yīng)力作用在模塊上。

4.2 測(cè)試

按IEC 60068-2-14關(guān)于溫度變化的試驗(yàn)要求[8]及表4中的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行測(cè)試。

4.3 要求

試件應(yīng)在試驗(yàn)前、試驗(yàn)后功能完好且所有參數(shù)符合規(guī)范要求，通過持續(xù)參數(shù)監(jiān)測(cè)和參數(shù)測(cè)試（大）（即：在提供特定溫度（最高環(huán)境溫度（Tmax）、室溫（TRT）和最低環(huán)境溫度（Tmin））和電壓（最小工作電壓限值（Vopmin）、工作電壓（Vop）和最大工作電壓限值（Vopmax）條件下試件無瑕疵功能的驗(yàn)證）[3,4]進(jìn)行驗(yàn)證。

5 結(jié)語

基于對(duì)普通電子電氣產(chǎn)品的基礎(chǔ)環(huán)境試驗(yàn)要求，同時(shí)也作為產(chǎn)品的性能和可靠性等驗(yàn)證試驗(yàn)的前提條件，目前大多數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室均具備進(jìn)行高溫、低溫、溫度沖擊、氣候順序、低氣壓、防水、防塵、振動(dòng)和沖擊等基本環(huán)境試驗(yàn)的硬件設(shè)備和相應(yīng)資質(zhì)能力，但特別針對(duì)車輛的綜合環(huán)境試驗(yàn)并非普適試驗(yàn)，且考慮到產(chǎn)品的特殊性和復(fù)合環(huán)境模擬的復(fù)雜性等因素，專業(yè)從事汽車檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)室和汽車廠商實(shí)驗(yàn)室通常偏重于整車安裝后的性能指標(biāo)和耐受性的驗(yàn)證，對(duì)于其中部件或組件的分部檢測(cè)未必能覆蓋全項(xiàng)目，而部件供貨商一般不具備自身實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)能力，通常會(huì)委托第三方實(shí)驗(yàn)室出具檢測(cè)報(bào)告和證明，目前具備汽車電子零部件和組件認(rèn)證和檢測(cè)能力的實(shí)驗(yàn)室對(duì)于蒸汽防水（IP9K）試驗(yàn)、冰水沖擊試驗(yàn)、綜合環(huán)境試驗(yàn)等所需檢測(cè)設(shè)備和試驗(yàn)?zāi)芰σ话沲r有配備。本文為彌補(bǔ)國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室對(duì)汽車電子部件和組件產(chǎn)品的檢測(cè)缺失項(xiàng)，重點(diǎn)給出車輛行駛或使用在特殊應(yīng)用場(chǎng)景下（車輛清洗、行駛過水域或涉水浸沒）幾個(gè)關(guān)鍵試驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試方法及試驗(yàn)后性能指標(biāo)的要求，涉及：高壓清洗和壓力沖洗、飛濺水熱沖擊、熱沖擊-浸沒，以及非實(shí)際負(fù)荷下用以探查部件質(zhì)量薄弱點(diǎn)的熱沖擊（無外殼）試驗(yàn)。這些研究工作填補(bǔ)汽車電子電氣環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化項(xiàng)目的缺失，為檢測(cè)試驗(yàn)可信度和可靠性提供更系統(tǒng)化的支撐，完成對(duì)汽車電子產(chǎn)品檢測(cè)能力的全覆蓋以及與國際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試項(xiàng)目的對(duì)標(biāo)，旨在拓展檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室能力向汽車電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)提供全項(xiàng)試驗(yàn)服務(wù)與技術(shù)支持，幫助本土企業(yè)克服汽車電子產(chǎn)品出口貿(mào)易中的技術(shù)壁壘，同時(shí)為政府開展汽車電子產(chǎn)品監(jiān)督檢測(cè)工作提供必要支撐。

表3 熱沖擊-浸沒試驗(yàn)的配置參數(shù)

表4 熱沖擊（無外殼）試驗(yàn)的配置參數(shù)