ECU的车规级试验:DV试验(一:标准概述)牛喀网

关于AEC测试标准和元器件的车规级测试,可以参考作者的新书。

注:本文主要内容均节选自作者新书《广义车规级电子可靠性设计与开发实践》,由机械工业出版社于2024年6月份出版,节选时进行了改编。

本文内容较多,且几乎都是干货,加之标准类内容阅读难度本身较大,但又都是我们工作过程中离不开的,建议大家收藏阅读,在后续工作需要时可以随时查阅。目录如下:

1.DV试验2.DV及PV的区别3.试验标准

6.1干扰/骚扰/发射6.2抗干扰

02.DV试验

电子模块为满足车载应用的要求,在开发过程中及量产前均需要进行一些功能及性能的测试及试验,电子模块通过车规级试验是电子零部件车载应用的基础,电子模块在拿到测试报告后才说明产品通过了设计验证即DV,产品设计才可以冻结,然后才可以量产装车。DV测试报告需要提交给OEM,有条件的OEM还可能会进行抽样复测。所以DV测试实际上就是一个电子模块的车规级认证测试,测试通过后才表明这个产品满足了车载应用的要求。

汽车电子产品测试通常可分为研发阶段测试、设计验证(DesignValidation,DV)测试和量产后的产品验证PV(ProductValidation,PV)测试。从侧重点上来讲,研发阶段的测试着重于产品的功能、性能、可靠性及参数等方面的测试,PV则侧重于检验产品大批量生产的工艺、质量稳定性及一致性。

03.DV及PV试验的区别

对于不是很了解汽车电子产品测试的人,通常很难讲清DV及PV的差异。DV是指设计验证(DesignValidation),是主要用于检验汽车电子零部件产品硬件及结构设计质量的一种测试手段,DV测试项目及等级通常依据OEM的企业标准(没企标的按国标或ISO标准)进行,产品通过试验后才能进入量产阶段。

PV是指产品验证(ProductValidation),用于检验产品生产过程的可靠性,一般测试项目来自于DV,但相较DV要少得多,PV更侧重于检验产品大批量生产的质量稳定性及一致性。

DV试验要求必须是模具件,也就是硬模件,3D样件或软模件是不行的,而PV试验要求必须是工装样件(OffToolingSamples,OTS)样件,即全工装状态下非节拍生产条件下制造出来的样件,比如通用汽车GMW3172(电气/电子元件通用规范-环境/耐久性标准)中就对DV样品提出了要求,如下:

所以现在我们可以看到有些RFQ中已经不怎么提PV了,但是对Tier1来讲,DV和PV合并测试,DV就要起到PV原本应该要有的作用,比如DV测试就必须要用模具件,同时还必须是工装样件,测试项目也必须根据产品类型及测试经验做适当调整。

04.试验标准

汽车行业标准众多,既有整车级的,也有零部件级的;既有强制性的,也有推荐性的。以中国为例,根据国家标准全文公开系统网站数据(openstd.samr.gov.cn),关于道路车辆的推荐性国家标准,截止2024年,现行的一共706项,而强制性国家标准共128项。

强制性国家标准是对保障人身健康和生命财产安全、国家安全、生态环境安全以及满足经济社会管理基本需要的技术要求,必须强制执行的标准。推荐性国家标准是由国家标准化管理委员会组织制定的,为满足基础通用、与强制性国家标准配套、对各有关行业起引领作用等需要的标准。

1.强制性国家标准

适用于商用车的强制性国家标准共85项,如下图所示:

2.推荐性国家标准

关于道路车辆的推荐性国家标准,根据国家标准全文公开系统,截止2024年10月,现行的一共706项,如下图所示。

比如我们常用的关于汽车电子电气的标准都可以通过【43_道路车辆工程/道路车辆装置/电气和电子设备】下面来找,比如最常用的GB/T28046标准,如下图所示:

比如找电子电气设备,一下就能找到我们常用的一些标准,网站还会显示出标准的编号、名称、发布部门、实施日期、状态等,如下图所示:

比如汽车电子零部件电气试验常用的标准GB/T28046.2-2019,点开后就能看到标准的详细介绍,比如:英文名称、替代情况、采标情况、发布日期、实施日期、起草人、出版日期等,信息比国家标准全文公开系统要详细得多。

在工标网还可以直接购买标准,如下图所示:

3.OEM标准

在汽车行业,大多数OEM会要求Tier1按照车企的标准来做试验,国内的OEM一般都参考国标、国际标准或其合资伙伴的标准来制定其相应的企业标准,而外资品牌通常都有其成熟的企业标准,并且某些测试项目是ISO/IEC标准中是没有的,比如福特、大众的不少标准都是略高于ISO/IEC标准的。整体来说,各个OEM的标准基本上大同小异,一个Tier1的零部件通过了一家OEM的试验标准,通常也可以通过其他家的试验标准;而且Tier1在设计产品时也会加入自己的设计要求来尽量满足整个行业的测试标准,以便于提高产品在整个行业的通用性,降低零部件的定制化属性。

在汽车行业,电子零部件通常都采用定点招标的开发方式。在Tier1拿到项目后,OEM的试验标准会同项目开发需求(即SOR)一起发给Tier1,Tier1在产品硬件及结构设计完成后,需要按照OEM的试验标准及要求对产品进行测试,这个测试主要用于验证产品的硬件及结构类设计,这就是常说的DV试验,在DV试验完成后,产品的硬件及结构设计就可以冻结,软件可以继续保持更新。

以通用汽车GM的企业标准为例:

1)环境试验

GMW3172是通用汽车的电气/电子元件通用规范-环境/耐久性标准,标准参考了ISO16750-2,3,4等标准,如下图所示。

通用汽车的GMW3172标准(首页部分)

2)EMC试验

GMW3097是通用汽车的电气/电子元件及子系统电磁兼容性通用规范标准,标准参考了IECCISPR25、ISO10605、IS07637-1,2,3、ISO11452-1,2,4等标准,如下图所示。

通用汽车GMW3097标准(首页部分)

GMW3091是车辆电磁兼容通用规范标准,标准参考了IECCISPR25、ISO10605、ISO11452-1,2,3等标准。

另外,以一汽轿车的企业标准为例:

Q/FC-CA06-003A为乘用车电子电器零部件通用技术要求标准,参考了ISO16750、ISO20653等标准。

一汽轿车Q/FC-CA06-003A标准(部分)

QFC-CC06-001为乘用车电子电器零部件电磁兼容性试验要求标准,标准参考了GB/T18655、IS07637-1,2,3、ISO11452-1,2,4,8,9、ISO10605等标准。

一汽轿车QFC-CC06-001标准(部分)

4.各标准之间的关系

如图中所示,从电子元器件到零部件,再到整车,电子元器件依据的是AEC标准;ECU等电子零部件以及整车需要同时依据国家标准及企业标准,而企业标准通常来自于或基于国家标准及ISO/IEC等国际标准,我国的国家标准通常也是采用ISO/IEC等国际标准。

以EMC中的CI测试为例,大家基本都是基于ISO7637,我们可以用大众VW的标准TL82066与通用GM的标准GMW3097做个对比,结果如下。从对比中可以来出来,测试的脉冲及测试项基本一致,只是参数有所调整,这些不同的参数对于三方试验室来讲,都是已经在测试设备中设置好了的,你只需要告诉试验室你依据的标准就行了。

5.怎么阅读标准

ISO/IEC等国际标准可以看作是所有标准的元标准,无论国标、企标等其他标准,大都是采用国际标准进而制定出的标准。以环境试验国标GB/T28046为例,就是参考的ISO16750,如下图所示,采标就是指采用国际标准和国外先进标准。

对初入行或想了解汽车行业标准的小伙伴们,建议从ISO/IEC等国际标准入手,建议读英文原文,并且要多读,反复读。不要试图一次从头读到尾,一般人做也不到。可以跳着读,也可以先挑自己需要的部分读,或者感兴趣的章节去读。

比如经常用到的电气测试标准ISO16750,一共有5个标准,如果我们要看电气测试,那么就看ISO16750-2电气负荷,要看环境中的温湿度测试,就看ISO16750-4气候负荷。比如要看电气测试中的启动特性,那就直接找到ISO16750-2的4.6.3部分,标准会告诉你此试验的目的是为了检验DUT在车辆启动时的性能,同时会给出详细的测试方法、测试的波形、特性参数等,同时会告诉你在车辆启动期间工作的有关DUT的功能状态应达到A级。ISO16750-2标准对启动特性部分的规定如下:

如果看到这里你又想知道等级A是什么意思,那就可以继续去看ISO16750-1:General一般规定。这里顺便讲一下,一般系列类的标准,第一个标准通常都是做一般规定的,如下图所示:

找到第6部分的6.2,规定了等级A,即试验中和试验后,装置/系统所有功能满足设计要求。

05.ECU的DV试验标准简介

ECU作为电子零部件,DV测试涉及到的标准众多,但大体可以分为环境(电气、机械、气候、防护等)及EMC(干扰及抗干扰)两方面。抛开OEM标准不谈,常见的标准可以汇总如下,下表同时给出了国标和国际标准的对应关系。

上表的标准只是汇总了最常见的测试标准,并非所有标准。同时,无论国际标准还是国家标准也都在持续的更新,但对我们具体使用来讲,熟悉了一个标准后,即使标准进行了更新,我们看起来也会比较轻松。

同时GB/T28046标准还引用了《GB/T2423电工电子产品环境试验》系列标准,如温湿度、温度变化、盐雾、碰撞、跌落、振动等标准,同时考虑了以下环境因素:

1)世界地理和气候:车辆几乎在世界所有陆地区域使用和运行,由于外界气候,包括可以预测的天气和季节的变化,使车辆环境条件有重大变化。标准需要在世界范围内考虑温度、湿度、降水和大气条件,还包括灰尘、污染和海拔高度等。

2)车辆类型:车辆的设计特征决定了车辆内(和车辆上)的环境条件,如发动机类型带来的供电电压的差异等。

3)车辆使用条件和工作模式:由道路质量、路面类型、道路地形、车辆使用和驾驶习惯引起的车辆环境条件的变化。车辆的工作模式如储存、运输、启动行驶及停车等都予以考虑。

4)零部件的生命周期:在制造、运输、装卸、储存、车辆装配、车辆保养和维修过程中,电气电子设备耐受的环境条件。

5)车辆供电电压:车辆使用、工作模式、电气分布系统设计、甚至气候条件会导致供电电压变化,引起车辆电气系统的故障,如可能发生的交流发电机过电压和连接系统的开路等。

6)在车辆内的安装位置:在目前或未来的车辆中,零部件可能安装在车辆的任何位置,每一特定应用的环境要求通常取决于安装位置。车辆的每个位置都有特定的环境负荷。例如,发动机舱的温度范围不同于乘客舱,振动负荷也是如此。此时不仅振动的量级不同,振动的类型也不同。安装在底盘上的组件承受的是典型的随机振动,而安装在发动机上的系统/组件,还应考虑来自于发动机的正弦振动和随机振动。又如,安装在门上的零部件因受门的撞击要经受大量的机械冲击。

1.干扰(骚扰)/发射

GB/T18655标准为推荐性国家标准,主要参考国际标准IECCISPR25,仅适用于零部件,同时涵盖了传导干扰/发射(ConductedEmission,CE)测试及辐射干扰/发射(RadiatedEmission,RE)测试两部分。

GB/T21437.2的为推荐性国家标准,参考国际标准ISO7637-2,主要内容是规定沿电源线的瞬态抗干扰试验的,但其中有一部分规定了瞬态传导干扰(ConductionTransientEmission,CTE)试验。

而GB34660-2017标准为强制性国家标准,同时涵盖了整车及电子/电气零部件,标准同时参考了GB/T18655(干扰/发射)、GB/T21437.2(沿电源线的电瞬态传导发射和抗扰性)、GB/T33012(整车辐射抗扰性)、GB/T33014(零部件辐射抗扰性)、CISPR12(整车)等标准。

2.抗干扰

辐射抗干扰的标准为GB/T33014,对应的国际标准为ISO11452,标准一共有9个,每个标准均一一对应。除标准第一部分外,标准的2、3、4、5、7、8、9、10共8个标准均为对不同测试方法的规定,但常用也就两个:第2部分:电波暗室法(Absorber-linedshieldedenclosure,ALSE,装有吸波材料的屏蔽室,简称电波暗室,电波暗室法又称为ALSE法或自由场法)和大电流注入法(BCI)。抗干扰相应试验标准如下表所示:

THE END
1.“国家标准公开”办事指南点击“国家标准公开”进入系统,在“搜索框”内输入想要查询或阅读的标准并点击检索,在“检索结果”页面点击相关标准,点击“在线预览”或“下载标准”(强制国家标准)即可查看标准全文。 备注 食品安全、环境保护、工程建设方面的国家标准未纳入本系统,请访问以下网站获取https://sppt.cfsa.net.cn:8086/db http://https://www.sac.gov.cn/bsfw/bszn/art/2020/art_1a1bb5efef0e4cdbb5f2f0cf91435504.html
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4.国家标准全文公开系统,如何下载为PDF?来自问题频道:国家标准全文公开系统里面能够在线阅读大部分国标,有没有方法可以将其按照页面排版布局(因查看 HTML 是硬编排的)下载为 PDF? 这个问题很有趣,让青小蛙也了解了一下强制性国家标准与推荐性国家标准的区别,和文档的版权问题,在帖子中都有讨论。 https://www.appinn.com/openstd-down-pdf/amp/
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