汽车电子环境可靠性标准

汽车电子环境可靠性相关标准介绍

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

汽车的使用环境比一般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℃

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 汽车电子振动环境条件

振动源频率

发动机转矩波动2～10Hz

离合器不正2～10Hz

传动轴夹角 10～20Hz

发动机转矩波动 20～50HZ

旋转失衡 20～50HZ

发动机转矩波动 50～80HZ

传动轴夹角 50～80HZ

发动机旋转惯性 100～200HZ

齿轮的啮合力 400～2000HZ

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

ISO 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 16750-４标准的试验项目情况。

表4 ISO16750-4 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 IEC 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

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 J2464的试验方法概要。

图1 SAE J2464 试验项目

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

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；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5 主流车厂环境可靠性测试标准

汽车厂家

相关标准

大众（V olkswagen ）

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

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，该标准还在研制中。