作者 | 左成鋼

本文節(jié)選自《廣義車(chē)規(guī)級(jí)電子元器件可靠性設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)實(shí)踐》第五章

電子模塊為滿足車(chē)載應(yīng)用的要求，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中及量產(chǎn)前均需要進(jìn)行 一些功能及性能的測(cè)試及試驗(yàn)，這些測(cè)試從器件到系統(tǒng)，涵蓋了元器件、芯片、單元電路及零部件，在車(chē)型量產(chǎn)前還會(huì)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行路試，包括高低溫、溫濕度等試驗(yàn)。汽車(chē)行業(yè)經(jīng)過(guò)上百年的發(fā)展，已經(jīng)形成了成熟的針對(duì)整車(chē)及零部件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各 OEM 也形成了自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各 Tier 1 同時(shí)也形成了自己對(duì)零部件的測(cè)試及驗(yàn)證方法等。

對(duì) Tier 1 來(lái)講，需要保證零部件按照 OEM 的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)并最終通過(guò) DV 及 PV 測(cè)試；對(duì) OEM 來(lái)講，在各零部件滿足相應(yīng)零部件級(jí)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，最終還需要保證整車(chē)滿足相應(yīng)整車(chē)級(jí)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)一個(gè)具體的零部件來(lái)講，OEM 通常重點(diǎn)關(guān)注的是產(chǎn)品的 DV 測(cè)試及PV 測(cè)試，而 Tier 1 除了需要保證最終的 DV、PV 測(cè)試結(jié)果外，還需要在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行各種單元級(jí)及系統(tǒng)級(jí)的軟硬件功能、性能及參數(shù)的測(cè) 試，最后在產(chǎn)品量產(chǎn)時(shí)，還需要通過(guò)EOL 測(cè)試對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行下線前的 100% 功能檢測(cè)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性及高可靠性。

5.1  試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)眾多，既有整車(chē)級(jí)的，也有零部件級(jí)的；既有強(qiáng)制性的， 也有推薦性的。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)全文公開(kāi)系統(tǒng)網(wǎng)站（openstd.samr.gov.cn）數(shù)據(jù)，我國(guó)關(guān)于道路車(chē)輛的推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行的共 765 項(xiàng)，而強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)共 128 項(xiàng)。

5.1.1 強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)分強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)（以 GB 開(kāi)頭） 和非強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)（即推薦性標(biāo)準(zhǔn)，以 GB/T 開(kāi)頭），對(duì)于汽車(chē)行業(yè)也是如此。截至 2022 年 4 月 2 日，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)已批準(zhǔn)發(fā)布的汽車(chē)（含摩托車(chē)） 強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)共 128 項(xiàng)，其中適用于乘用車(chē)的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)共 67 項(xiàng)，適用于商用車(chē)的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)共 85 項(xiàng)。

汽車(chē)行業(yè)的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要涉及四個(gè)方面：一般安全、主動(dòng)安全、被動(dòng)安全、環(huán)保與節(jié)能，見(jiàn)表 5-1。表中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量按照商用車(chē)及乘用車(chē)進(jìn)行了劃分，同時(shí)給出了標(biāo)準(zhǔn)涉及的方面，如刮水器、防盜裝置、車(chē)速表、喇叭等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)屬于一般安全，而制動(dòng)燈、晝行燈、前 / 后霧燈、倒車(chē)燈、駐車(chē)燈、輪胎、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等屬于主動(dòng)安全。

表 5-1   汽車(chē)行業(yè)的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量及涉及方面

由表 5-1 可見(jiàn)，強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)全部都聚焦在安全與排放方面，其他方面如溫度環(huán)境、濕度環(huán)境、電氣環(huán)境、防護(hù)等級(jí)、振動(dòng)與機(jī)械性能、電磁兼容等則較少或沒(méi)有涉及。

5.1.2 標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系

在汽車(chē)行業(yè)的所有標(biāo)準(zhǔn)中，推薦性標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到 765 項(xiàng)，為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)128 項(xiàng)的 6 倍，占比達(dá)到 85.7%，可見(jiàn)推薦性標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量是占絕大多數(shù)的， 而通常使用最多的也正是這些推薦性標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于汽車(chē)電子零部件來(lái)講，如 功能或應(yīng)用涉及相關(guān)的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，就必須先滿足強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；如零部件功能或應(yīng)用不涉及相關(guān)的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，則只需要滿足相關(guān)推 薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)即可。圖 5-1 為汽車(chē)電子零部件相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系。

圖 5-1   汽車(chē)電子零部件相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系

圖 5-1 中，從電子元器件到零部件，再到整車(chē)，電子元器件依據(jù)的是AEC 標(biāo)準(zhǔn)；ECU 等電子零部件以及整車(chē)需要同時(shí)依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 而企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通常來(lái)自或基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及 ISO/IEC  等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)通常也采用 ISO/IEC 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

5.1.3  OEM 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

在汽車(chē)行業(yè)，大多數(shù) OEM 會(huì)要求 Tier 1 按照車(chē)企的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)的 OEM  一般都參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或其合資伙伴的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制定其相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，而外資品牌通常都有其成熟的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且某些測(cè)試項(xiàng)目是  ISO/IEC 標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有的，如福特、大眾的不少標(biāo)準(zhǔn)都略高于ISO/IEC 標(biāo)準(zhǔn)。整體來(lái)說(shuō)， 各 OEM 的標(biāo)準(zhǔn)基本上大同小異，一個(gè) Tier 1 的零部件通過(guò)了一家 OEM 的 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，通常也可以通過(guò)其他家的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)；而且Tier 1 在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)也會(huì)加入自己的設(shè)計(jì)要求來(lái)盡量滿足整個(gè)行業(yè)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，以便提高產(chǎn)品在整個(gè)行業(yè)的通用性，降低零部件的定制化屬性。

在汽車(chē)行業(yè)，電子零部件通常都采用定點(diǎn)招標(biāo)的開(kāi)發(fā)方式。在 Tier  1拿到項(xiàng)目后，OEM 的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)同項(xiàng)目開(kāi)發(fā)需求一起發(fā)給 Tier 1，Tier 1在產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)完成后，需要按照 OEM 的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及要求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試，這個(gè)測(cè)試主要用于驗(yàn)證產(chǎn)品的硬件及結(jié)構(gòu)類(lèi)設(shè)計(jì)，即常說(shuō)的 DV 試驗(yàn)， 在 DV 試驗(yàn)完成后，產(chǎn)品的硬件及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就可以?xún)鼋Y(jié)，軟件可以繼續(xù)保持更新。

對(duì)電子零部件來(lái)講，各 OEM 的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)本質(zhì)上差異并不大，基本都是參考相關(guān)的 IEC/ISO 標(biāo)準(zhǔn)制定的，可以看作是相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的延伸，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也大都是參考這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。下面舉例介紹 OEM 的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

1. 通用汽車(chē)

（1）環(huán)境試驗(yàn)

GMW 3172：電氣 / 電子元器件的環(huán)境、可靠性及性能要求符合性分析、開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證總規(guī)范，參考 ISO 16750-2，3，4 等標(biāo)準(zhǔn)。

（2）EMC 試驗(yàn)

GMW3097 電氣 / 電子元器件及子系統(tǒng)的電磁兼容性通用規(guī)范，參考 IEC CISPR25、ISO 10605、ISO 7637-1，2，3、ISO 11452-1，2，4，8，9 等標(biāo)準(zhǔn)。

GMW3091：車(chē)輛電磁兼容的總規(guī)范，參考 IEC CISPR25、ISO 10605、ISO 11452-1，2，3 等標(biāo)準(zhǔn)。

2. 一汽轎車(chē)

（1）環(huán)境試驗(yàn)

Q/FC-CA06-003A：乘用車(chē)電子電器零部件通用技術(shù)要求，參考 ISO 16750、ISO 20653 等標(biāo)準(zhǔn)。

（2）EMC 試驗(yàn)

QFC-CC06-001：乘用車(chē)電子電器零部件電磁兼容性試驗(yàn)要求，參考GB/T 18655、ISO 7637-1，2，3、ISO 11452-1，2，4，8，9、ISO 10605 等標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 電子零部件相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

汽車(chē)電子零部件采用的大部分常用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)都是非強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)通常都是依據(jù)相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（如 IEC 或 ISO 標(biāo)準(zhǔn)） 制定的，電子零部件通過(guò)相應(yīng)測(cè)試項(xiàng)目及等級(jí)后就可以認(rèn)為其滿足了車(chē)載應(yīng)用要求。

通常來(lái)講，ISO/IEC 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可以看作是所有標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，無(wú)論是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還是其他標(biāo)準(zhǔn)，都可以看作其衍生標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)剛進(jìn)入汽車(chē)行業(yè)或想了解汽車(chē)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的人，建議從 ISO/IEC 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)入手，讀英文原版標(biāo)準(zhǔn)，但不要試圖一次性從頭讀到尾，可以在涉及哪一部分時(shí)就 專(zhuān)門(mén)讀哪個(gè)片段即可，并且要多讀、反復(fù)讀。另外也可以先挑自己感興趣 的章節(jié)重點(diǎn)去讀，讀得多了，加上有一些行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)后，自然就慢慢融 會(huì)貫通了。

關(guān)于電子零部件的標(biāo)準(zhǔn)眾多，但大體可以分為環(huán)境（電氣、機(jī)械、氣候、防護(hù)等） 及 EMC（干擾及抗干擾） 兩方面。

5.2.1  環(huán)境相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

環(huán)境相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)又可以細(xì)分為電氣、機(jī)械、氣候、防護(hù)相關(guān)類(lèi)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表 5-2。

表 5-2   電子零部件環(huán)境相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

① ISO 16750 的 5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（1~5） 已全部升級(jí)為 ISO 16750-1/2/3/4/5:2023，發(fā)布時(shí)間為 2023 年7 月，對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 28046 尚未更新，故本書(shū)仍沿用現(xiàn)行國(guó)標(biāo)對(duì)應(yīng)的版本。

由表 5-2 可見(jiàn)，環(huán)境試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù) GB/T 28046（ISO 16750） 系列標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí) GB/T 28046 標(biāo)準(zhǔn)還引用了 GB/T 2423《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)》系列標(biāo)準(zhǔn)，如溫濕度、溫度變化、鹽霧、碰撞、跌落、振動(dòng)等標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)考慮了以下環(huán)境因素：

1) 世界地理和氣候。車(chē)輛幾乎在世界所有陸地區(qū)域使用和運(yùn)行，由于外界氣候，包括可以預(yù)測(cè)的天氣和季節(jié)的變化，使車(chē)輛環(huán)境條件有重大變   化。標(biāo)準(zhǔn)需要在世界范圍內(nèi)考慮溫度、濕度、降水和大氣條件，還包括灰 塵、污染和海拔高度等。

2) 車(chē)輛類(lèi)型。車(chē)輛的設(shè)計(jì)特征決定了車(chē)輛內(nèi)（和車(chē)輛上） 的環(huán)境條件， 如發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型帶來(lái)的供電電壓的差異等。

3) 車(chē)輛使用條件和工作模式。車(chē)輛的使用條件即由道路質(zhì)量、路面類(lèi)型、道路地形、車(chē)輛使用和駕駛習(xí)慣引起的車(chē)輛環(huán)境條件的變化。車(chē)輛的工作模式如貯存、運(yùn)輸、啟動(dòng)行駛及停車(chē)等都應(yīng)予以考慮。

4) 零部件的生命周期。零部件的生命周期即在制造、運(yùn)輸、裝卸、貯存、車(chē)輛裝配、車(chē)輛保養(yǎng)和維修過(guò)程中，電氣電子設(shè)備耐受的環(huán)境條件。

5) 車(chē)輛供電電壓。車(chē)輛的使用、工作模式、電氣分布系統(tǒng)設(shè)計(jì)甚至氣候條件會(huì)導(dǎo)致供電電壓變化，引起車(chē)輛電氣系統(tǒng)的故障，如可能發(fā)生的交流發(fā)電機(jī)過(guò)電壓和連接系統(tǒng)的開(kāi)路等。

6) 在車(chē)輛內(nèi)的安裝位置。在目前或未來(lái)的車(chē)輛中，零部件可能安裝在車(chē)輛的任何位置，每一特定應(yīng)用的環(huán)境要求通常取決于安裝位置。車(chē)輛的每個(gè)位置都有特定的環(huán)境負(fù)荷。如發(fā)動(dòng)機(jī)艙的溫度范圍不同于乘客艙，振動(dòng)負(fù)荷也是如此。此時(shí)不僅振動(dòng)的量級(jí)不同，振動(dòng)的類(lèi)型也不同。安裝在底盤(pán)上的組件承受的是典型的隨機(jī)振動(dòng)，而安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的系統(tǒng) / 組件，還應(yīng)考慮來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的正弦振動(dòng)和隨機(jī)振動(dòng)。又如安裝在門(mén)上的零部件因受門(mén)的撞擊要經(jīng)受大量的機(jī)械沖擊。

在實(shí)際的試驗(yàn)中，則通常按照試驗(yàn)的類(lèi)型及客戶要求對(duì)樣品進(jìn)行分組及試驗(yàn)，而非直接按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的項(xiàng)目對(duì)樣品進(jìn)行試驗(yàn)。

5.2.2  EMC 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

汽車(chē)電子零部件產(chǎn)品相關(guān)的 EMC 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)較環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)更多，標(biāo)準(zhǔn)也更復(fù)雜，更難理解，但大體可以分為兩大部分：干擾（騷擾）/ 發(fā)射和抗干擾， 如圖 5-2 所示。

圖 5-2   汽車(chē)電子零部件 EMC 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

1. 干擾（騷擾）/ 發(fā)射

干擾也稱(chēng)騷擾，相關(guān)的試驗(yàn)通常被稱(chēng)為發(fā)射測(cè)試，相應(yīng)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn) 表 5-3。

表 5-3 干擾（騷擾）/ 發(fā)射相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 18655—2018 為推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC CISPR 25：2016，MOD，僅適用于零部件，同時(shí)涵蓋了傳導(dǎo)干擾 / 發(fā)射測(cè)試及輻射干擾 / 發(fā)射測(cè)試兩部分。

GB/T 21437.2—2021 為推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO 7637-2：2011，MOD，主要內(nèi)容是規(guī)定沿電源線的瞬態(tài)抗干擾試驗(yàn)，但其中有一部 分規(guī)定了瞬態(tài)傳導(dǎo)干擾試驗(yàn)。

而 GB 34660—2017 為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)涵蓋了整車(chē)及電子/ 電氣零部件，標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)參考了 GB/T 18655—2018（干擾 / 發(fā)射）、GB/T 21437.2—2021（沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)發(fā)射和抗擾性）、GB/T 33012（整車(chē)輻射抗擾性）、GB/T 33014（零部件輻射抗擾性）、IEC CISPR 12：2005（整車(chē)） 等標(biāo)準(zhǔn)。

2.  抗干擾

關(guān)于抗干擾的標(biāo)準(zhǔn)較多，甚至可以說(shuō)是所有 EMC 標(biāo)準(zhǔn)中最多的。但簡(jiǎn)單來(lái)講，抗干擾主要分為兩部分：傳導(dǎo)抗干擾與輻射抗干擾，其中傳導(dǎo)抗干擾最常用的標(biāo)準(zhǔn)是 GB/T 21437.2—2021（ISO 7637-2：2011，MOD） 沿電源線的電瞬態(tài)傳導(dǎo)發(fā)射和抗擾性，而 GB/T 21437.3—2021（ISO 7637-3：2016， MOD） 非電源線（通常指信號(hào)線） 的電瞬態(tài)抗干擾性標(biāo)準(zhǔn)則依據(jù)具體零部件類(lèi)型和客戶要求而定。因 GB/T 21437 對(duì)傳導(dǎo)抗干擾的兩個(gè)脈沖的相關(guān)規(guī)定移到了 GB/T 28046.2 中，所以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還必須包含 GB/T 28046.2，這部分內(nèi)容在 4.6.2 節(jié)有詳細(xì)描述。

輻射抗干擾的標(biāo)準(zhǔn)為 GB/T 33014，對(duì)應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為 ISO 11452，標(biāo)準(zhǔn)共 9 項(xiàng)，每項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)均一一對(duì)應(yīng)。除標(biāo)準(zhǔn)第 1 部分外，第 2、3、4、5、7、8、9、10 部分均為對(duì)不同測(cè)試方法的規(guī)定。其中常用的為第 2 部分：電波暗室法（裝有吸波材料的屏蔽室，Absorber-Lined Shielded Enclosure，ALSE， 簡(jiǎn)稱(chēng)電波暗室，電波暗室法又稱(chēng)為 ALSE 法或自由場(chǎng)法） 和大電流注入法（BCI）?？垢蓴_相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表 5-4。

表 5-4   抗干擾相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

① TEM：Transverse Electromagnetic，橫電磁波。

② BCI：Bulk Current Injection，大電流注入。

▼延伸閱讀

本書(shū)適合從事車(chē)規(guī)級(jí)芯片及汽車(chē)電子可靠性相關(guān)工作的讀者，無(wú)論是乘用車(chē)行業(yè)還是商用車(chē)行業(yè)，無(wú)論是芯片行業(yè)從業(yè)人員還是汽車(chē)電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、測(cè)試、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)等相關(guān)人員，都能從本書(shū)中獲取新知。本書(shū)還可以作為汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)人員的參考用書(shū)，以及準(zhǔn)備踏入汽車(chē)行業(yè)的新手們的入門(mén)級(jí)參考書(shū)，同時(shí)也可以作為行業(yè)相關(guān)技術(shù)人員的手頭工具書(shū)來(lái)使用。

本文摘編自《廣義車(chē)規(guī)級(jí)電子元器件可靠性設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)實(shí)踐》，機(jī)械工業(yè)出版社出版，經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。