汽车电子环境可靠性标准

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1、汽车电子环境可靠性相关标准介绍汽车电子环境可靠性相关标准介绍 1. 简介 1. 简介 汽车的控制系统是以高端电子设备为基础，因此电子控制设备的可靠性对整车的可靠性起主导作用。 一般来说，使用环境会影响到电子设备和单元的耐久性以及操作性能。因此，汽车电子元器件的环境可靠 性问题成为汽车可靠性汽车可靠性的核心问题之一。在开发设计的过程中，关键的问题就变为如何根据实际使用条件 来设计环境试验项目，以及如何在控制成本的同时维持实用性和性能要求。本文主要介绍了汽车电子元器 件常用的环境可靠性测试标准，希望能起到抛砖引玉的效果。 2. 汽车零部件的使用环境 2. 汽车零部件的使用环境 汽车的使用环境比一般

2、的消费电子要严酷很多，包括了温度、湿度、振动、雨水、耐老化性能、电压 波动以及电压冲击等因素，表 1、表 2 和表 3 给出了不同部位的汽车电子的温度湿度和振动条件。汽车电 子的可靠性要求也比普通消费电子的可靠性要求高很多，一般会高出一个甚至两三个数量级。 表 1 汽车电子温度环境条件 部位 Location 最大温度 前仪表板上部 Top of the front instrument panel 120 前仪表板底部 Bottom of the front instrument panel 71 客舱地板 Passenger cabin floor 105 后架 Rear deck 117

3、 头枕 Headlining 83 表 2 汽车电子湿度环境条件 部位 Location 最大湿度 引擎舱（引擎附近）Engine compartment (around engine) 38，95 引擎舱（轮片）Engine compartment (dashboard) 66，80 坐椅 Passenger seats 66，80 侧门周围 Around both side doors 38，95 仪表板前部 Around front dash panel 38，95 地板 Floor sheet 66，80 后架 Rear deck 38，95 行李箱 Trunk 38，95 表 3 汽

4、车电子振动环境条件 振动源 频率 发动机转矩波动 210Hz 离合器不正 210Hz 传动轴夹角 1020Hz 发动机转矩波动 2050HZ 旋转失衡 2050HZ 发动机转矩波动 5080HZ 传动轴夹角 5080HZ 发动机旋转惯性 100200HZ 齿轮的啮合力 4002000HZ 3. 国际通用测试标准 3.1 AEC 系列标准 3. 国际通用测试标准 3.1 AEC 系列标准 上个世纪九十年代，克莱斯勒、福特和通用汽车为建立一套通用的零件资质及质量系统标准而设立了 汽车电子委员会(AEC)，AEC 建立了质量控制的标准。AEC-Q-100 芯片应力测试的认证规范是 AEC 的第 一个

5、标准。AEC-Q-100 于 1994 年首次发表，由于符合 AEC 规范的零部件均可被上述三家车厂同时采用， 促进了零部件制造商交换其产品特性数据的意愿，并推动了汽车零件通用性的实施，使得 AEC 标准逐渐 成为汽车电子零部件的通用测试规范。经过 10 多年的发展，AEC-Q-100 已经成为汽车电子系统的通用标 准。在 AEC-Q-100 之后又陆续制定了针对离散组件的 AEC-Q-101 和针对被动组件的 AEC-Q-200 等规范， 以及 AEC-Q001/Q002/Q003/Q004 等指导性原则。 3.2 ISO 16750 系列标准 3.2 ISO 16750 系列标准 ISO

6、16750 系列标准是国际标准化组织 ISO 最近几年推出的针对汽车电子的环境可靠性标准，该标准 是欧系车常用的标准，并且逐渐被世界各国转化为国家标准，也逐渐被各企业标准所引用，成为应用比较 广泛的汽车电子的环境可靠性标准。 该系列标准包括五个部分： （1） ISO 16750-1 总则， （2） ISO 16750-2 电 气负载； （3）ISO 16750-3 机械负载； （4）ISO 16750-4 气候负载； （5）ISO 16750-5 化学负载，各试验项 目则主要采用了国际电工协会（IEC）的相关环境试验标准，表 4 列出了 ISO 16750-标准的试验项目情 况。 表 4 IS

7、O16750-4 试验项目 试验项目 试验方法 试验条件 低温贮存 -40, 24 h 低温工作 IEC 60068-2-1 Tmin, 24 h 高温贮存 85, 48 h 高温工作 IEC 60068-2-2 Tmax, 96 h 温度步进 20 to Tmin to Tmax (步长：5 ) 温度循环 IEC 60068-2-14:Nb Na 冰水冲击 去离子水 盐雾 IEC 60068-2-52 Kb IEC 60068-2-11 Ka 交变湿热 IEC 60068-2-30 Db, IEC 60068-2-38 Z/AD +55，6 个循环 或者 Z/AD 10 个循环 恒定湿热 I

8、EC 60068-2-78 Cab 21d 混合气体腐蚀试验 IEC 60068-2-60 Ke 方法 4 10d 或者 21d 防尘防水 ISO 20653 最严酷为：IP6K9K 3.3 SAE 相关标准介绍 3.3 SAE 相关标准介绍 美国汽车工程师协会 （SAE） 很早就制定了汽车电子的环境可靠性标准， 包括至今仍在广泛使用的 SAE J1211 汽车电气部件环境试验标准， SAE J1455 汽车电气部件环境试验标准以及针对电动汽车电池的环境可 靠性标准 SAE J2464 电动汽车电池滥用试验和 SAE J2380 电动汽车电池的振动试验等一系列标准。图 1 给出了 SAE J2

9、464 的试验方法概要。 图图 1 SAE J2464 试验项目试验项目 3.4 其他相关标准 3.4 其他相关标准 除了上述广泛使用的汽车电子的环境可靠性标准，还有一些针对电子电器部件的可靠性标准也经常被 汽车电子行业采用，这些标准包括： 1) MIL-STD-202 电子零部件 2) MIL-STD-750 半导体部件 3) MIL-STD-883 微电路器件 4) EIA-364 系列 4. 主流车厂试验标准 4. 主流车厂试验标准 各汽车企业对电子零部件的要求都很高，一般都有自己的企业标准，跟国际标准或者协会标准等通用 型标准相比，实验项目大同小异，但是严酷等级会比通用型的标准更高一些

10、；另外，企业标准也往往有一 些独特的试验项目。表 5 给出了主流车厂的相关试验标准。 表表 5 主流车厂环境可靠性测试标准主流车厂环境可靠性测试标准 汽车厂家汽车厂家 相关标准相关标准 大众（Volkswagen） VW 80101 电气电子安装部件 检测条件 VW TL 226 汽车内饰喷涂件技术要求 通用（General Motors）GMW 3172 电气电子零部件环境可靠性分析设计以及验证程序要求 GMN 10083 塑料喷涂件内饰可靠性 马自达（Mazda） MES PW67600 电子器件技术要求 福特（Ford） FLTM BI 系列标准 5. 发展动态 5.1 ASAP 5.

11、发展动态 5.1 ASAP SAE 最近几年提出了 ASAP（Accelerated Stress Assurance Plan）的概念，ASAP 是一个高效电子产品 设计确认试验计划，着眼于利用失效（Physics of failure）解决前面所提的问题，需要电学、机械学、软件 学和可靠性试验专家的共同努力。 ASAP 是一种更有效的电子产品设计校验试验方案，强调在产品设计开发阶段校验产品强度，重点对 产品固有的薄弱环节进行试验；对样品数量、试验周期和试验设备的要求较少，成本较低。ASAP 包括三 个阶段：分析、设计、校验（认证、耐久性） ，图 2 给出了 ASAP 的流程图。目前，该标准

12、还在研制中。 机械滥用试验 冲击试验 跌落试验 刺穿试验 翻滚试验 挤压试验 浸渍试验 热量滥用试验 电滥用试验 辐射热试验 热稳定试验 热绝缘破坏试验 过热试验 高温贮存试验 热循环试验 短路试验 部分短路试验 过充电试验 过放电试验 低温试验 SAE J2464 图 2 ASAP 流程图 5.2 GEIA-STD-0009 5.2 GEIA-STD-0009 美国国防部（DoD）与工业界和政府电子与信息技术协会（GEIA）近两年密切合作制定了新的环境可 靠性试验大纲标准；该标准参考了 MIL-STD-785、IEEE 1332 和 SAE JA1000 等可靠性大纲标准并于 2008 年月

13、正式发布。 该标准确立了在产品和系统研制中提供最佳值和最小风险的最佳惯例。规定措施步骤以便于在系统和 设备的设计和生产中确保可靠性，并在使用中保持高的可靠性。该标准包括一种研制、增长、生产和部署 可靠系统的新方法，它主要包含以下四个可靠性目标： 1) 理解客户/用户需求和约束条件； 2) 可靠性设计和再设计； 3) 生产可靠的系统/产品； 4) 监控和评估用户的可靠性。 5.3 Robustness Validation Standard 5.3 Robustness Validation Standard 近两年，SAE International，Japan SAE 以及 ZVEI，the

14、 German Electrical and Electronic Manufacturers Association， AEC， Automotive Electronics Council 正在着力制定该标准， 他们认为 AEC-Q-100 标准是 1994 年制定的，已经不能适应现在技术发展形势和需要，因此需要新的技术标准。因此，相关成员致力于 Robustness Validation Standard，以替代 AEC-Q-100，其目标是提高可靠性，减少研发成本，缩短开发时间； 其主要内容包括风险和机会评估，基于经验、失效机理以及应用的合格性评定。 分析设计开发校验参数、检验试验认证 耐久性软件校验 EMC 试验电路、热力、机械、可靠性电路、热力、机械、可靠性设计边际、强度等设计边际、强度等6DUTs3DUTs