汽车电气和电子部件的机械_液压耐久性试验解析_奚迪.pdf

46环境技术/Environmental Technology环境适应性和可靠性nvironmental Adaptability&ReliabilityE摘要：本文基于 ISO 16750 标准中的专业基础性试验内容和主流整车企业使用的供货规范 VW80000 最新版，针对 3.5吨以下汽车电气和电子部件，对于部件的使用寿命试验中的机械/液压耐久性试验项目进行了详细的阐述。通过对机械/液压耐久性试验项目的性能计算及温度负荷谱的应用，来验证部件的功能完好且所有参数符合规范要求。关键词：机械/液压耐久性；温度负荷谱；性能计算；温度斜坡；电子控制器单元中图分类号：TM93，U467.3 文献标识码：A 文章编号：1004-7204(2023)02-0046-04汽车电气和电子部件的机械/液压耐久性试验解析Analysis of Mechanical/Hydraulic Durability Testing for Electrical and Electronic Components in Vehicles奚迪1，王魁栋2，乐俊1（1.上海市质量监督检验技术研究院电子电器家用电器质量检验所，上海 201114；2.上汽大众汽车有限公司，上海 201805）XI Di1,WANG Kui-dong2,LE Jun1(1.Shanghai Institute of Quality Inspection and Technical Research,Institute of Quality Inspection of Electronic and Electrical Appliances&Household Electrical Appliances,Shanghai 201114;2.Shanghai Volkswagen Automotive Co.,Ltd.,Shanghai 201805)A b s t r a c t：In this paper，based on the professional basic test content in ISO16750 standard and the latest version of the supply specification VW80000 used by mainstream vehicle enterprises,describes in detail the mechanical/hydraulic durability testing in the service life test of the components for the automobile electrical and electronic parts under 3.5 tons.Through the performance calculation of mechanical/hydraulic durability test items and the application of temperature load spectrum,to verify that the function of the components is intact and all parameters meet the specification requirements.K e y w o r d s：mechanical/hydraulic durability;temperature load spectrum;calculation for the performance;temperature ramps;ECU(electronic control unit)引言近年来，新能源汽车在国内已经成为了人们出行不可或缺的重要交通工具，与我们的生活息息相关。我们在汽车使用中进行的各种功能循环和运行循环必不可少，例如：刹车动作、座椅调节循环、开关/按钮动作等。汽车的电气和电子部件的使用寿命则成为汽车整车质量中的关键一环，其部件的耐久性则是使用寿命的一个重要的组成部分。随着新能源汽车的逐步普及，对于汽车的电气和电子部件使用寿命也成为了各汽车企业开发的重要指标，为此企业往往需要投入大量的时间、费用。作为第三方检测机构为中小企业提供合理、可靠的标准检测，为让国产化汽车走向国际市场，在检测方式、检测环境、检测标准上都亟待改进。本文基于国际标准化组织 I S O 1 6 7 5 0 系列标准 1-3，重点介绍主流整车企业使用的供货规范 V W8 0 0 0 0 最新版 4 中对 3.5 t 以下汽车电气、电子部件的使用寿命试验中的机械/液压耐久性试验方法和解析。472023 年 2 月/February 2023nvironmental Adaptability&ReliabilityE环境适应性和可靠性1 机械/液压耐久性试验1.1 试验介绍汽车的电气/电子部件的使用寿命试验作为检测汽车的整车质量中的关键一环，其重要性不言而喻。使用寿命试验分为三个主要试验项目，分别是：机械/液压耐久性试验、高温耐久性试验、温度周期耐久性试验。由此可见，耐久性试验是机械，机电，家电等产品在设计过程中验证产品使用寿命的重要的试验项。一般是由检测机构控制被测样品在标称的使用条件下（或略高于标称标准）进行规定次数的运行试验，判定标准一般为在试验完成后样品功能不丧失，结构或电气性能不产生危及使用者安全的缺陷，或不会因强度下降而有可能会产生上述后果的判定为合格。常见于各 G B、I E C、U L和 C E等标准。本次对使用寿命试验中的“机械/液压耐久试验”进行解析，机械/液压耐久试验”是汽车电气和电子部件的使用寿命期间的功能循环或动作循环中的专业基础性试验方法。1.2 试验目的本试验模拟各部件在车辆使用寿命期间的功能循环或动作循环，是为了验证该部件功能/动作循环的质量和可靠性，例如：刹车动作、座椅调节循环、开关/按钮动作等。1.3 试验规范试验详情必须按照各部件功能/动作循环性能规范的规定，见表 1。在进行试验时，车辆中的部件安装位置必须重现。如果冷却回路在线，则冷却液的温度应能跟踪相应试验温度达到限值的最小冷却温度 Tc o o l,m i n和最大冷却温被测样品运行方式“运行最大(Operationmax)5”按照功能/动作循环最大运行方式试验温度必须在表 2 的温度载荷谱给出的温度下并以相应的持续时间分配比例进行功能/动作循环。按照表 2 的的温度变化至少进行 2 次功能/动作循环次数遵循部件性能规范的规定被测样品数量6 件度Tc o o l,m a x。仅环境温度在高于冷却液的温度限值上波动。1.4 试验要求被测样品在试验前、试验期间和试验后功能完好且所有参数符合规范要求。应通过持续的参数监控进行验证。如果在试验期间不能充分监控组件的功能，在试验持续时间的 2 5%、5 0%和 7 5%进行中间测量且只能按照顺序顺序计划进行参数检测。中间测量必须作为参数试验（大）6 进行验证。必须对连续参数监控的数据评估漂移、趋势和不规则行为或异常现象。用于冷却剂回路部件：在试验后，必须用带 2 0 倍放大的立体显微镜检查冷却剂通道中的镀铜配件。检查中不允许发现缺陷或铜腐蚀。1.5 性能计算各部件所应用的温度载荷谱用于计算在试验期间完成的机械/液压功能/驱动循环的数量，如表 2 所示。表 2 中将要试验的机械/液压功能/驱动周期从使用的温度载荷谱分布到每个温度 Tf i e l d,1 Tf i e l d,n，使用以下方程：n Tf i e l d,i=n To t a lpi （1）机械/液压功能/驱动循环必须机械/液压耐久性试验的温度曲线进行试验，必须至少执行 2 个温度斜坡。为此，等式（1）必须扩展如下如下：温度()分配比例(%)Tfield,1p1Tfield,2p2Tfield,3p3.Tfield,npn表 1 使用寿命试验参数-机械/液压耐久性试验表 2 温度载荷谱48环境技术/Environmental Technology环境适应性和可靠性nvironmental Adaptability&ReliabilityEn Tf i e l d,in To t a lpit e m p e r a t u r e r a m p s （2）式中：n Tf i e l d,i对于温度增量 Tf i e l d机械/液压功能/驱动循环数；n To t a l要试验的机械/液压功能/驱动循环次数；pi在现场 Tf i e l d温度下部件的机械/液压功能/驱动循环的百分比份额；t e m p e r a t u r e r a m p s（温度斜坡）温度斜坡数必须执行至少两个温度斜坡。总的试验持续时间可以由下列方程得出：tt e s t_ Tf i e l d,i=n Tf i e l d,itc y c l e （3）tt e s t _ t o t a l=(tt e s t_ Tf i e l d,i+tt e s t_ Tf i e l d,n+t e m p e r a t u r e r e-s t a b i l i z a t i o n t i m e)t e m p e r a t u r e r a m p s （4）式中：tc y c l e需试验机械/液压功能/驱动循环的时间；tt e s t_ Tf i e l d,i在温度值Tf i e l d,i的试验时长；t e m p e r a t u r e r e-s t a b i l i z a t i o n t i m e（温度再稳定时间）在一个温度梯度为温度斜坡的温度值之间的温度再稳定的持续时间。如果存在冷却剂回路，冷却剂温度必须跟踪相应试验温度达到限值的最小冷却温度 Tc o o l,m i n和最大冷却温度Tc o o l,m a x。仅环境温度在高于冷却液的温度限值上波动。2 应用试验为了验证“机械/液压耐久性试验”使用寿命试验，我们用电子控制器单元（E C U）为例进行试验。当电子控制器单元（E C U）的功能/驱动循环数为1 0 0 0 0 0 个循环，循环持续时间 tc y c l e为 8 s/c y c l e，温度再稳定时间为 2 4 0 m i n，且温度负荷谱如表 3 所示。“机械/液压耐久性试验”寿命试验的试验持续时间计算如下：所有在表 3 温度载荷谱中指明的温度下，电子控制器单元（E C U）的功能/驱动循环的百分比数用方程式（1）来计算：温度()分配比例(%)-4062320606510081051n Tf i e l d,1=nT o t a lp1=1 0 0 0 0 0 c y c l e s 0.0 6=6 0 0 0 c y c l e sn Tf i e l d,2=nT o t a lp2=1 0 0 0 0 0 c y c l e s 0.2 0=2 0 0 0 0 c y c l e sn Tf i e l d,3=nT o t a lp3=1 0 0 0 0 0 c y c l e s 0.6 5=6 5 0 0 0 c y c l e sn Tf i e l d,4=nT o t a lp4=1 0 0 0 0 0 c y c l e s 0.0 8=8 0 0 0 c y c l e sn Tf i e l d,5=nT o t a lp5=1 0 0 0 0 0 c y c l e s 0.0 1=1 0 0 0 c y c l e s用方程（2）计算各自温度的部分试验持续时间：tt e s t_ Tf i e l d,1=n Tf i e l d,1tc y c l e=6 0 0 0 c y c l e s 8=4 8 0 0 0 stt e s t_ Tf i e l d,2=n Tf i e l d,2tc y c l e=2 0 0 0 0 c y c l e s 8=1 6 0 0 0 0 stt e s t_ Tf i e l d,3=n Tf i e l d,3tc y c l e=6 5 0 0 0 c y c l e s 8=5 2 0 0 0 0 stt e s t_ Tf i e l d,4=n Tf i e l d,4tc y c l e=8 0 0 0 c y c l e s 8=6 4 0 0 0 stt e s t_ Tf i e l d,5=n Tf i e l d,5tc y c l e=1 0 0 0 c y c l e s 8=8 0 0 0 s使用方程（3）计算“机械/液压耐久性试验”寿命测试的总测试持续时间：tt e s t _ t o t a l=4 8 0 0 0 s+1 6 0 0 0 0 s+5 2 0 0 0 0 s+6 4 0 0 0 s+8 0 0 0 s +2 4 0 m i n 6 0 s=8 1 4 4 0 0 s=1 3 5 7 3 m i n=2 2 6 h 电子控制器单元（E C U）总试验时间 tt e s t _ t o t a l=2 2 6 h。电子控制器单元（E C U）的机械/液压耐久性测试的温度曲线见图 1。表 3 电子控制器单元(ECU)的温度负荷谱（下转55页）图 1 机械/液压耐久性测试的温度曲线552023 年 2 月/February 2023nvironmental Adaptability&ReliabilityE环境适应性和可靠性2）同塔感应的串入式行波定位方法需在同塔架设区段内使用，且需原始故障行波幅值较大且波头明显；相邻线路的串入式行波可在一端同母线的线路之间使用，适用性较强且通常存在多种定位途径；当串入式行波定位途径较多时，可优先选择终端距离较近的故障区间进行定位，也可利用不同串入途径的计算来验证定位结果。作者简介:赵海龙（1988-），男，工学硕士，工程师，主要从事输电线路故障研判、智能电网技术研究工作。1 王敏珍,祁树文分布式架空输电线路故障在线监测系统 J.电网技术,2007,31(23):87-882 刘亚东,盛戈皞,王葵,等输电线路分布式综合故障定位方法及其仿真分析 J.高电压技术,2011,37(4):923-9283 彭向阳,毛先胤,李 鑫,等架空输电线路故障分布式行波定位误差分析 J.高电压技术,2013,39(11):2706-27124 彭向阳,李 鑫,姚森敬,等基于行波电流暂态特性的输电线路故障原因辨识 J.南方电网技术,2012,6(5):43-475 李泽文.时差型电网故障行波定位与广域行波保护方法研究 D.长沙:湖南大学,20106 范新桥,朱永利.基于双端行波原理的多端输电线路故障定位新方法 J.电网技术,2013,37(1):261-2697 陈羽.广域行波测距算法及其形式化验证 D.上海：上海交通大学,2013.8 曾祥君,陈楠,李泽文,等基于网络的故障行波定位算法 J.中国电机工程学报,2008,28(31):48-539 李泽文,花欢欢,邓丰,等基于广域行波信息的行波保护 J.中国电机工程学报,2014,34(34):6238-624510 邓丰,曾祥君,马士聪,等.基于分布式行波检测的广域网络故障定位方法 J.电网技术,2017,41(4):1300-130611 张广斌,束洪春,于继来,等.基于回路电流故障主导波头到达时差的输电线路故障测距 J.中国电机工程学报,2013,33(28):137-14412 邹浩,于仲安,吴彪,等.同塔四回输电线路双端故障测距实用算法 J.电力系统保护与控制,2016,44(13):111-116.参考文献:3 结语随着国际汽车市场竞争越来越激烈，我国国产化汽车的发展从新能源混合到全新新能源汽车发展迅速，作为第三方检测机构应该在行业内启到推动作用，带领行业内中小汽车企业国际化方向发展，引入新国际汽车行业标准并结合我国国产自主化设计，制定并改进检测方法。因此，本文基于 I S O 1 6 7 5 0 标准中基础检测方法，结合主流整车企业使用的供货规范 V W8 0 0 0 0 最新版，对汽车部件使用寿命试验中的一项重要试验“机械/液压耐久性试验”进行了详细解析及试验举例。敦促提升检测能力，有助于我国汽车电子技术和装备领域的标准化转换工作推进，有利于促进国内汽车市场消费、提高综合竞争力，同时推动产业高质量发展。作者简介:奚迪（1982-），男，工程师，主要从事电子电器附件产品的CCC/CQC 认证、环境检测和材料安全检测等相关质量科研工作。王魁栋（1989.10-），男，主要从事内部灯具认可，实验室可靠性认可，灯具接插件认可等工作。乐俊（1986-），男，工程师，主要从事电子元器件检测、环境检测和材料安全检测等相关质量科研工作。1 ISO 16750-1:2018,Road vehicles-Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment-Part 1:General S.2 ISO 16750-2:2012,Road vehicles-Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment-Part 2:Electrical loads S.3 ISO 16750-3:2012,Road vehicles-Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment-Part 3:Mechanical loads S.4 VW 80000-2017,Electric and Electronic Components in Motor Vehicles up to 3.5 t General Requirements,Test Conditions,and Tests S.5 许毅,沈海舟,陆斌.道路车辆电气和电子部件的电气要求与性能试验研究 J.环境技术,2020,(3):82-86.6 许毅,马壮,王家星.汽车电气和电子部件的环境试验总体要求与可靠性研究 J.环境技术,2020,(3):17-21.参考文献:（上接48页）