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ECU的车规级试验:DV试验(四:机械负荷标准及测试)

2025-02-05 11:04

前言:

书接前文,上篇文章初步介绍了ECU的电气负荷标准及测试,包括测试项目、标准要求、测试方法等,并同步介绍了为什么标准这么规定?深层次的考量是什么?还顺便介绍一些车载电气、电磁环境的基础知识等,本篇将继续介绍机械负荷测试标准及测试方法,气候负荷、防护、EMC等标准及测试,将在接下来的文章中进行介绍,敬请期待。

另外,文中主要测试项目均配有真实的DV测试照片,包含测试设备、样品、测试Setup等,帮助大家对DV测试有一个更深刻的了解和认知。在此特别感谢CVC威凯检测技术提供的试验室技术支持和测试照片

*注:本文部分内容节选自作者新书《广义车规级电子元器件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。文中内容较多,建议大家收藏阅读。


本文目录如下:

1.机械负荷标准

2.一般规定

3.工作模式及测试要求

4.安装位置    

5.测试项目

6.试验目的

7.建立试验曲线

8.疲劳计算

9.机械类DV试验项目

10.DV振动试验

11.DV机械冲击试验 

12.对ECU的设计要求

#01机械负荷标准 


规定机械类试验的国标是GB/T 28046.3-2011 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验 第3部分:机械负荷(采标:ISO 16750-3:2007)。GB/T 28046.3标准主要参考了GB/T 2423电工电子产品环境试验的一系列标准。

振动试验需要按电气和电子设备在车上应用情况进行不同振动严酷度的试验。车辆生产商和供应商可根据特定的安装位置选择试验方法。GB/T 28046.3规定了振动、机械冲击、自由跌落、砂石轰击共4类机械相关的试验,但对电子零部件来讲,机械类试验还可以包括连接器相关试验。机械类试验主要根据产品类型及客户要求进行。


#02一般规定 


按电气和电子设备在车上应用情况规定了不同振动严酷度的试验方法。车辆生产商和供应商可根据特定的安装位置选择试验方法、环境温度和振动参数。

规定的量级用于直接安装在所定义的位置。使用支架安装会提高或降低负荷,如果受试装置(DUT)在车上使用支架,在振动和机械冲击试验时应带支架进行。在此简单介绍下,车上的很多控制器都是通过支架安装的,而非直接安装在车身或车架上。所以在试验时,通常也会专门定制一个振动支架(非实车支架)来安装DUT,以模拟实车安装情况,比如是水平安装、垂直安装等,都需要模拟实车情况。还有就是如果不通过支架连接,控制器几乎无法直接安装到振动测试台上。   

振动支架如下图所示:

图片

DV振动测试治具/支架(来源:孚乔图)

需要注意的是,标准专门对安装支架进行了说明,支架安装在车辆上与安装在振动台面上的DUT的频率响应是不同的,这是由于两种情况下的安装刚度和动态反馈不同。为能在实验室中再现振动试验,振动夹具应具有尽可能大的刚度,通常比装车条件大得多(通过上图的振动支架也能看出来刚度要比实车大得多)

另外还需要考虑到DUT在振动夹具上的各个安装点的运动是同向的,而其在汽车里安装点的运动在特定的频率上可能不是同向的。这是因振动试验夹具比在车辆上的安装部位有更高的刚度。此外,在振动试验期间DUT的动态反馈(激励衰减)通过振动控制单元被最小化。至少对于大或重的DUT在共振状态下,在振动台试验时类似的激励会比在汽车里产生更大的响应峰值

综上述所述,实际DV测试采用极大刚度的测试治具/支架,在同等条件下,可以达到比实车更严酷的测试效果/等级,进而可以更好的达到所需的测试目的。另外标准还特别强调了,为避免过试验,可以采用GB/T 2423.56中相关的平均控制方法。   


#03工作模式及测试要求


关于工作模式我们在第二篇文章ECU的车规级试验:DV试验(二:电气环境标准简介)有过介绍,在此结合振动试验要求再详细介绍一下。

环境标准对DUT工作模式共分为三种,如下:”

1) 工作模式1,不向DUT供电

工作模式1.1:DUT未连接到线束。

工作模式1.2:DUT模拟在车辆上的安装位置,连接到线束。

2) 工作模式2:蓄电池供电

当车辆发动机关闭,且所有电气连接完好,DUT以电压UB带电运行。

工作模式2.1:系统/组件功能不被激活(如休眠模式)。

工作模式2.2:系统/组件带电运行并控制在典型运行模式。

3) 工作模式3:发电机供电

所有电气连接完好,DUT以电压UA带电运行。

工作模式3.1:系统/组件功能不被激活。

工作模式3.2:系统/组件带电运行并控制在典型运行模式。

按照GB/T 28046.1-2011标准规定,功能状态分为A、B、C、D、E共5个等级:

1) A级:试验中和试验后,装置/系统所有功能满足设计要求。

2) B级:试验中装置/系统所有功能满足设计要求,但允许有一个或多个超出规定允差。试验后所有功能应自动恢复到规定限值。存储器功能应符合A级。

3) C级:试验中装置/系统一个或多个功能不满足设计要求,但试验后所有功能能自动恢复到正常运行。 

   

4) D级:试验中装置/系统一个或多个功能不满足设计要求且试验后不能自动恢复到正常运行,需要对装置/系统通过简单操作重新激活。

5) E级:试验中装置/系统一个或多个功能不满足设计要求且试验后不能自动恢复到正常运行,需要对装置/系统进行修理或更换。

而对于振动试验,纵观整个标准,对工作模式的要求可分为以下三种:

1) 安装位置为:装在门和盖板内/上,工作模式1.2(模拟实车安装,连接线束,不供电),功能状态C级。

2) 自由跌落:工作模式1.1(不连接线束,不供电),功能状态C级。

3) 其他位置:工作模式3.2(带电运行)下达到功能状态A,其他工作模式(如有要求)下达到功能状态C。

来源:汽车电子与软件

作者:左成钢

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