汽车电子环境可靠性相关标准介绍

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、可靠性等设计边际、强度等6DUT’s3DUT’s图2 ASAP流程图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８月正式发布。

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近两年，SAE International，Japan SAE以及ZVEI，the 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。

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汽车电子开发与其它电子产品有着很多不同的地方，这里大致介绍一下，其不同之处。

汽车环境温度汽车要满足沙漠炎热的气候也要满足北极圈寒冷气候。

根据汽车研究得出的结论，车身内最普遍的情况是要满足-40度低温到85度高温的温度范围，大多数情况下，引擎附近温度范围为-40度到125度。

其他地方如排气口附近也可能达到105度左右。

需要注意的是，安装在轮毂上的胎压检测传感器的温度必须满足125度的条件，因为在山区连续下坡刹车也可能造成刹车过热。

这些要比普通电子类产品温度范围严酷很多。

潮湿我们一般使用空气的相对湿度来衡量空气中有多少水蒸气。

在RH％一定的情况下，温度越高，水蒸汽含量也越高。

对于汽车电子来说，相对湿度从低于10％到接近100％，它要满足所有的要求。

这是典型的世界大部分地区的气候所决定的，要满足热带雨林气候和沙漠气候。

我们设计的电子模块需要在这些条件下正常工作，但是高湿度会迫使水蒸气进入模块的部分元器件中。

水分车辆的内饰大多是干燥，但是我们还是要关注一些内部区域。

座椅下方是很可能积水的，如果下雨，车子进水等等；任何直接暴露的模块有可能直接接触到液体的比如喝水倒在上面等等；在引擎盖下方的模块，可能在引擎盖打开的情况下，受到液体滴洒；在车后方的模块，也可能在行李箱打开时受潮。

在发动机舱模块暴露在非常潮湿的条件中，车底下的模块可能在高速行驶时受到液体的飞溅，门上的模块也容易受到液体的困扰。

当然，有一种情况无法克服，车辆驾驶从零度以下，从温暖潮湿的环境在模块表面都会形成水珠。

其他条件灰尘污垢及盐电，引起模块故障。

其它液体机油，汽油，传动油，制动液及电池酸，汽水，咖啡，牛奶和啤酒，清洁用品如氨，漂白剂和液体肥皂，护手霜，呵呵几乎生活中用的东西都可能在车里发生。

机械方面的考虑车辆行驶或者发动机运行时，模块总是处在振动状态中的。

发动机运行时仅仅是轻微振动，车辆行驶时，轮胎和道路会让模块处在较大的振动状态中。

冲击在汽车发生意外事故时，可以达到非常高的水平，如150G。

汽车撞击，汽车下线等等这些都会经受很大的机械冲击。

当然非常重要的是，振动与冲击在模块安装在不同部位时都不一样。

电气条件在汽车供电电源。

在-14V至24V之间，典型的直流电压在发动机运行时在12V~18V。

之所以要考虑很宽的电压范围主要是因为汽车电池的充电系统。

汽车电池稳压受温度控制，在低温时会产生更高电压。

这样做的目的是为了保持电池的充电速度，电池在低温下化学反应会减慢。

小于12V和大于18V都是不正常的情况。

电压低于12伏，发生在汽车启动时，充电系统存在很重的负载或者出现故障的时候。

电压超过18伏发生如果稳压调节器出现故障。

在汽车上不同的接地点，和电池电压存在了很大的差异，这个也被称为地偏移。

同一个模块可能会从好几个不同电压的接地点上接入信号。

电气暂态响应电压尖峰主要是由于打开或关闭负载引起的，可能是模块本身控制的模块，也可能是其他模块控制的负载但是在同一个电源线上，也有可能是别的电源线上的负载。

与电池电压和地的电压的变化由于大电流负载在同一个电源和线上走会引起电源和地的波动。

发电机抛负载这是一个非常大的暂态响应，主要发生在大负载都从发电机上卸载了，但是发电机继续运行的情况下，机电暂态、静电、电压范围是从1~3.5万伏，很短的非常快的上升和下降时间，低能量（高电压不需要很高的能量），可造成潜在损害的电子组件。

电磁干扰传导或者辐射干扰，频率范围是从H z到GH z，模块也可能成为电磁骚扰源，场强可能高达200V/M。

如果需要对汽车电子环境有深入的理解，那就一定要熟悉IS O16750，对于我们工程师来说，需要建立实验条件和相应的选型之间的关系。

需要理解条件=》模块=》电路=》元件这样的思维过程。

需要说明的是，标准的形成正是不停的通过事故，错误，经验累积起来的认识，我们可以通过这些标准和我们所作的项目不断的深入去理解这个。

正因为如此，标准总是不断的在翻新，这正是产品在发展，使用体验在发展的过程。

ISO16750一共有5个部分，因此我打算尽量翔实去介绍和分析每个部分带来的影响。

分电气负荷，机械负荷，气候负荷和化学负荷。

我会划分成三个四个博文来详细分析这些负荷。

这个标准考虑了什么？大概需要考虑以下的因素：全世界的地理和气候：我们需要在世界所有陆地区域使用汽车。

由于外界气候（每天和季节的变化），对车辆环境条件有很大的影响。

按整个世界范围考虑温度，湿度，降水和大气条件，包括灰尘，污染和海拔高度。

模块的寿命周期：模块在生产、仓储、运输、装配、车辆保养和维修过程中，我们同样需要考虑模块的环境条件。

汽车使用和状态：由于地形，道路和路面的质量、车辆使和驾驶习惯，这些的差异同样会引起模块的环境条件的变化。

在车辆内的安装位置：汽车电子模块几乎包含汽车的任何部位，而特定的安装位置又决定着模块的环境，车辆的每个位置都有独特的环境负荷条件，因此标准中都有不同。

安装位置分类1汽车发动机舱装置安装在:车身；车架；非刚性的储气筒上/内部；发动机上/内部；变速器/减速器上/内部。

2汽车乘客舱装置安装在:暴露在阳光直射下；暴露在热辐射下；无特别要求。

3汽车后备舱装置安装在；后备舱内部。

4汽车壳体装置安装在：车身；车架；底盘/轮毂；客舱车门内部或上；发动机舱罩；后备舱盖或门；箱体盖或门；客车专用厢内（如蓄电池盒）工作模式UA ：发电机运行时的供电电压。

UB ：发电机停止运转时的供电电压。

模块工作模式1 模块不带电。

有两种情况：1.1: 模块与整车线束没有相连；1.2: 模块已经在车辆的安装位置,与整车线束相连。

模块工作模式2 关闭车辆发动机时，且模块和整车线束电气连接完好，模块以电压UB带电运行。

2.1: 模块功能不被激活（如休眠模式）。

2.2: 模块正常带电运行，工作状态在典型模式。

模块工作模式3 发动车辆发动机时，且模块和整车线束电气连接完好，模块以电压UA带电运行。

3.1: 模块功能不被激活（如休眠模式）。

3.2: 模块带电运行并控制在典型工作模式。

功能状态分级：描述模块在我们规定的条件下的功能状态。

注意，我们不能对模块进行不必要的操作。

A 级：在规定的条件下和返回正常的条件后，模块所有功能满足设计要求。

B 级：在规定的条件下，模块所有功能满足设计要求，允许有一个或多个超出规定允差。

返回正常的条件后所有功能自动恢复到规定限值。

存储器功能应符合A 级。

C 级：在规定的条件下，模块一个或多个功能不满足设计要求，返回正常的条件后所有功能能自动恢复到规定运行。

D 级：在规定的条件下，模块一个或多个功能不满足设计要求且返回正常的条件后不能自动恢复到规定运行，需要对模块简单操作重新激活。

E 级：在规定的条件下，模块一个或多个功能不满足设计要求且返回正常的条件后不能自动恢复到规定运行，需要对模块修理或更换。