王家星，許毅，王魁棟，李寶輝，王艷艷

（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,汽車零件檢測(cè)中心/上海恒測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司,上海 201114； 2.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；3.上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

引言

整車車輛是由幾千至上萬個(gè)電子零部件和組件構(gòu)成的復(fù)雜裝置。近年來，隨著人們對(duì)乘車感受及安全性的不斷追求與各種新車型日漸完善的功能提升，作為整車構(gòu)成和生產(chǎn)的基礎(chǔ)，電子電氣設(shè)備的材料及零部件/組件產(chǎn)品的可靠性和功能安全性愈加受重視，特別是可在更為惡劣環(huán)境（嚴(yán)酷等級(jí)較高的工作環(huán)境下）使用的汽車電子產(chǎn)品具有可接受的低故障率，既是產(chǎn)品的重要賣點(diǎn)，也是決定整車產(chǎn)品安全、性能和運(yùn)行狀況的重要先決性條件。

使用不同設(shè)置的模擬環(huán)境試驗(yàn)條件會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)樣品產(chǎn)生截然不同的失效情況，即暴露出產(chǎn)品所屬的不同缺陷點(diǎn)和缺陷型式，如高溫下電子器件外殼或線路板中材料耐熱性不足導(dǎo)致的老化、膨脹、龜裂、軟化甚至熔融、氣化、蒸發(fā)等缺陷問題，對(duì)應(yīng)于整車裝置將會(huì)出現(xiàn)電路系統(tǒng)接觸不良、絕緣不足、機(jī)械故障、機(jī)械應(yīng)力加劇等；低溫試驗(yàn)條件下產(chǎn)品器件引發(fā)的缺陷，如：脆化、結(jié)冰、收縮凝固、機(jī)械強(qiáng)度降低等，對(duì)應(yīng)整車裝置將會(huì)出現(xiàn)電路系統(tǒng)絕緣不良、龜裂或斷裂、密封故障、泄漏等。另外，由于汽車不同部位的環(huán)境可靠性要求不同，例如，對(duì)于溫度環(huán)境條件，汽車前儀表板上部要求大于120 ℃、下部和客艙底板部位則分別為71 ℃和105 ℃等要求。因此，對(duì)于不同用途、不同安裝部位的汽車電子組件，其環(huán)境可靠性的試驗(yàn)條件也不盡相同。汽車電子電氣部件和組件的檢測(cè)試驗(yàn)研究和國際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)標(biāo)工作，對(duì)于補(bǔ)缺和拓展我國在汽車電子全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)水平、試驗(yàn)?zāi)芰Σ⒔⒏鼮橥陚涞臉?biāo)準(zhǔn)化體系而言意義非凡。

本文重點(diǎn)分析了車輛產(chǎn)業(yè)中電子電氣設(shè)備關(guān)于與溫度相關(guān)的氣候環(huán)境試驗(yàn)和要求，主要依據(jù)國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)ISO 16750-4[1]/GB/T 28046.4[2]，并有針對(duì)性考慮了3.5 t以下乘用車的主流汽車企業(yè)在國際上實(shí)際適用的最新試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)應(yīng)供貨規(guī)范[3]，對(duì)其中汽車電子/電氣組件、部件及模塊等產(chǎn)品在與溫度條件有關(guān)的嚴(yán)酷氣候環(huán)境下，提供了關(guān)鍵模擬試驗(yàn)項(xiàng)的測(cè)試要求和方法，重點(diǎn)模擬了車輛在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中、在不同環(huán)境溫度下運(yùn)行，以及特殊使用環(huán)境下（極低溫度下長時(shí)間的停車或行駛、再次油漆過程中等實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景）部件或組件遭受的熱負(fù)荷，以及部件或組件的功能完整性和性能驗(yàn)證，給出了幾個(gè)溫度試驗(yàn)的關(guān)鍵項(xiàng)目，包括：高溫/低溫老化、階梯溫度試驗(yàn)、低溫運(yùn)行、重漆溫度，以及熱沖擊（部件）試驗(yàn)。

1 高溫/低溫老化

1）目的：

試驗(yàn)?zāi)M了在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中作用于車輛部件上的熱負(fù)荷，旨在驗(yàn)證其對(duì)于高溫或低溫下儲(chǔ)存的耐受力，例如，在部件運(yùn)輸過程中（通過飛機(jī)、船運(yùn)集裝箱）。若本試驗(yàn)施加于試驗(yàn)序列[3,4]的起始階段，也可用于將所有組件調(diào)整到相同的初始狀態(tài)下。

2）測(cè)試：

按表1中的參數(shù)設(shè)置進(jìn)行測(cè)試。

3）要求：

試驗(yàn)前、試驗(yàn)進(jìn)行期間以及試驗(yàn)后，試樣均應(yīng)保持功能完好且所有參數(shù)滿足對(duì)應(yīng)規(guī)范的要求，應(yīng)使用持續(xù)參數(shù)監(jiān)測(cè)以及參數(shù)測(cè)試（大）（即，在指定溫度下（最高/最低環(huán)境溫度Tmax/Tmin、室溫TRT）和特定電壓條件下（最小/最大電壓限值和工作電壓Vopmin/ Vopmax、Vop設(shè)定值下，試件功能無瑕疵的驗(yàn)證測(cè)試）[3,4]進(jìn)行驗(yàn)證。

另外，試樣應(yīng)進(jìn)行裸眼目測(cè)檢查，并通過搖動(dòng)測(cè)試內(nèi)部是否有松動(dòng)或響動(dòng)部件。

2 階梯溫度試驗(yàn)

1）目的：

表1 高溫/低溫老化試驗(yàn)的參數(shù)配置

表2 階梯溫度試驗(yàn)的參數(shù)配置

試驗(yàn)?zāi)M在不同環(huán)境溫度下部件的運(yùn)行，旨在保障部件不會(huì)發(fā)生任何故障，這些故障可能發(fā)生在環(huán)境溫度范圍的一個(gè)窄區(qū)間內(nèi)，也可能發(fā)生在組件在整個(gè)環(huán)境溫度范圍內(nèi)的啟動(dòng)行為中。

2）測(cè)試：

按照表2中的試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行測(cè)試。

3）要求：

試件所有參數(shù)在每次參數(shù)測(cè)試（功能檢查）時(shí)（即：在特定溫度和電壓（最小/最大工作電壓限值Vopmin/Vopmax、工作電壓Vop）設(shè)定值下試件應(yīng)無瑕疵功能的驗(yàn)證）[3,4]，均應(yīng)符合規(guī)范要求。

3 低溫運(yùn)行

1）目的：

試驗(yàn)?zāi)M在低溫時(shí)部件上的負(fù)荷，旨在驗(yàn)證部件在極低溫度下長時(shí)間的停車或行駛時(shí)間后其功能的完整性。

2）測(cè)試：

按照IEC 60068-2-1試驗(yàn)Ab[5]及表3中的試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行測(cè)試。按照IEC 60068-2-1試驗(yàn)Ab[5]，也應(yīng)對(duì)散熱組件進(jìn)行測(cè)試。

如果存在冷卻回路，應(yīng)設(shè)置為最低冷卻溫度Tcool,min。對(duì)于具有高功率損耗的組件，基于合同方和采購方協(xié)商一致，在“運(yùn)行最大”操作模式下的試驗(yàn)期間，允許由于自發(fā)熱而使試驗(yàn)腔內(nèi)溫度增加高于Tmin。

3）要求：

試驗(yàn)前后以及試驗(yàn)進(jìn)行期間，試樣均應(yīng)保持功能完好且所有參數(shù)滿足對(duì)應(yīng)規(guī)范的要求，施加持續(xù)參數(shù)監(jiān)測(cè)以及參數(shù)測(cè)試（?。?，室溫和工作電壓條件下（TRT/Vop）試樣功能無瑕疵的關(guān)鍵參數(shù)對(duì)應(yīng)測(cè)試）[3,4]進(jìn)行驗(yàn)證。

圖1 階梯溫度試驗(yàn)的溫度集構(gòu)成曲線圖

表3 低溫運(yùn)行試驗(yàn)的參數(shù)配置

4 重漆溫度

1）目的：

試驗(yàn)?zāi)M在再次油漆過程中部件上的負(fù)荷，旨在保障部件免于因受熱引發(fā)缺陷型式，例如，在釬焊連接、粘合連接、耦合連接和焊接連接處的開裂，以及在密封襯墊和外殼處產(chǎn)生的開裂。

2）測(cè)試：

按照表4中試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行操作。如果存在冷卻回路，則怠速冷卻液的溫度應(yīng)設(shè)定為環(huán)境溫度TRT。

3）要求：

在試驗(yàn)前和試驗(yàn)后，試樣均應(yīng)保持功能完好且所有參數(shù)滿足對(duì)應(yīng)規(guī)范的要求，應(yīng)使用參數(shù)測(cè)試（?。3,4]進(jìn)行驗(yàn)證。

5 熱沖擊（部件）

1）目的：

相較于熱沖擊（無殼體）并不模擬任何實(shí)際負(fù)荷而是僅對(duì)部件中模塊的機(jī)械連接區(qū)域進(jìn)行薄弱點(diǎn)探查[3]，熱沖擊（部件）試驗(yàn)?zāi)M在車輛運(yùn)行期間溫度突然變化導(dǎo)致部件實(shí)際遭受的熱負(fù)荷，旨在保障部件免于因受熱引發(fā)缺陷型式，例如，在釬焊連接、粘合連接、耦合連接和焊接連接處的開裂，以及在密封襯墊和外殼處產(chǎn)生的開裂。

2）測(cè)試：

按照IEC 60068-2-14[6]及表5中的試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行測(cè)試。

3）要求：

在試驗(yàn)前和試驗(yàn)后，試樣均應(yīng)保持功能完好且所有參數(shù)滿足對(duì)應(yīng)規(guī)范的要求，應(yīng)使用參數(shù)測(cè)試（大）[3,4]進(jìn)行驗(yàn)證。

表4 重漆溫度試驗(yàn)的參數(shù)配置

附加介質(zhì)對(duì)介質(zhì)的測(cè)試：液體不能進(jìn)入試樣。試樣應(yīng)按照試驗(yàn)序列計(jì)劃進(jìn)行，整個(gè)試驗(yàn)序列完成之后方能打開。

6 結(jié)語

整車安全穩(wěn)定和可靠的性能保障要求汽車生產(chǎn)企業(yè)必須在源頭上對(duì)車輛組件的質(zhì)量和安全性做出監(jiān)控，促進(jìn)工藝改善以提升產(chǎn)品質(zhì)量，保證產(chǎn)品使用安全，同時(shí)管控生產(chǎn)成本，在生產(chǎn)企業(yè)和行業(yè)內(nèi)部形成有益循環(huán)。另一方面，對(duì)于質(zhì)量監(jiān)督管理和檢測(cè)相關(guān)機(jī)構(gòu)，為汽車行業(yè)供應(yīng)鏈提供一站式多元化服務(wù)，為企業(yè)實(shí)施檢測(cè)與分析，服務(wù)于各環(huán)節(jié)和階段，包括產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造到使用端質(zhì)量管控等階段。本文主要研究了車輛構(gòu)成的電子電氣組件在氣候環(huán)境下與溫度相關(guān)的試驗(yàn)項(xiàng)目，主要基于主流國際車企用試驗(yàn)和供貨標(biāo)準(zhǔn)[3]，詳解了關(guān)于乘用車中3.5 t以下類車輛的電子/電氣附件和模組產(chǎn)品在關(guān)鍵溫度條件下氣候測(cè)試項(xiàng)目的模擬設(shè)置、方法與試后要求，包括：高溫/低溫老化、階梯溫度試驗(yàn)、低溫運(yùn)行、重漆溫度，以及熱沖擊（部件）試驗(yàn)。相關(guān)研究和標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建不僅有利于促進(jìn)我國汽車電子產(chǎn)品的自主開發(fā)及國際市場(chǎng)推廣，也對(duì)于我國汽車電子及其新型零部件產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量監(jiān)督和管理工作的廣泛實(shí)施有不可忽視的指導(dǎo)作用。

表5 熱沖擊（部件）試驗(yàn)的參數(shù)配置