汽車電器試驗淺談

劉志英，孫國賓

（1.長城汽車股份有限公司技術中心，河北 保定 071000；2.保定高普新技術開發有限責任公司，河北 保定 071051）

1 概述

隨著人們生活水平和生活品質的不斷提高，對汽車的可靠性、安全性和舒適性的要求也越來越高。汽車相當數量的電子裝置與車輛的行駛控制有關，如點火系統、制動系統、傳動系統、轉向系統等關鍵部件都采用了電子控制技術，即電子控制技術已廣泛應用于傳動、動力、轉向、舒適、照明、安全以及儀表等各個子系統，因此汽車廠越來越重視汽車各個電氣部件的性能及各個電子部件之間的匹配。不論是設計開發、生產制造還是檢驗測試，都提出了較高的要求。

產品研發的兩大關鍵環節是設計開發和試驗驗證。有人說好車是設計出來的，更是測試與試驗出來的，的確如此。相對于其它產品而言，汽車聚集了大量的電子產品，比如一些高檔轎車，其電子電器部件占整車成本的比例達30%～40%，甚至更多，而這些電子電器產品的工作環境囊括了高溫高濕、高寒及高原；各種路面的顛簸、振動；復雜的車內、車外電磁干擾與輻射等，如果任一電器零部件及電器系統不能經受住這些工作環境，都將影響整車的品質甚至使用壽命。所以，設計出來的產品必須經過充分的測試與試驗驗證，才能有效降低產品的缺陷與瑕疵，從而滿足人們越來越高的使用要求。

汽車電器如整車線束、各類開關、燈光照明、組合儀表、音響娛樂系統、控制模塊等，除滿足其本身的設計要求和基本性能外，其共性問題有電磁兼容性、耐久性、耐環境性能。不論是整車電器、電器系統還是電器零部件，均需經受這3個方面的考驗，滿足相應的法規及標準要求。

2 電磁兼容性試驗

2.1 電磁兼容性簡介

電磁兼容性 （E1ectro－Magnetic Compatibi1ity，即EMC）， 國家標準GB／T4365—2003定義為： 設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。電磁兼容性分為電磁干擾 （E1ectro－Magnetic Interference，即EMI）和電磁抗擾 （E1ectro－Magnetic Susceptibi1ity，即EMS）。

電磁干擾是汽車三大污染之一 （尾氣排放、噪聲、電磁干擾），如刮水電動機、鼓風機、發電機等感性器件工作時產生的干擾；各種開關類部件、高壓點火系統產生的干擾；各種電子控制模塊工作時因時鐘高頻振蕩產生的干擾等。若這些干擾不消除或不能控制在一定范圍內，會時刻威脅車輛的行駛安全和舒適性。

電磁抗擾，即電子電器部件對電磁騷擾的承受能力，如發動機電子控制單元ECU、自動變速器控制單元TCU （Transmission Contro1 Unit）、 車身控制模塊BCM （Body Contro1 Ma1u1e）、電子車身穩定裝置ESP（E1ectronic Stabi1ity System）、防抱死制動系統ABS（Anti－1ock Brake System）以及安全氣囊控制器、車載娛樂系統等，如果這些模塊的抗擾能力差，在復雜的車內外電磁環境下就會造成誤觸發、誤動作，從而影響車輛及人身安全。

如某轎車的安全氣囊在正常情況下突然引爆、某AMT車在按喇叭時有掉檔現象；又如某車的收音機在車內有人接打電話時或途經裝有電子眼的交叉路口時信號失真等，都可能是電子器件或電器系統的電磁兼容問題，這些問題的發生直接影響車輛的安全性和舒適性，所以必須引起汽車零部件生產廠和整車廠的關注。零部件及整車設計時要考慮電磁兼容性問題，但更需要試驗驗證，通過試驗發現問題，查找根源，再通過試驗驗證確認問題的解決，最終為用戶提供可靠的產品。

2.2 國內外電磁兼容試驗的應用現狀

按照國外準入法規的規定，出口車輛必須進行電磁兼容測試，多數發達國家對進口車輛制定了電磁兼容方面的法規，如果車輛達不到法規要求就不允許銷售，所以整車廠會對出口車輛進行電磁兼容方面的測試。而國內銷售的車輛，因對整車電磁兼容方面的要求不太嚴格，所以整車廠不會投入大量資金投建EMC試驗室或外委試驗。但隨著人們生活水平的不斷提高，對車輛的性能要求會越來越高，對環境污染問題會越來越重視，再加上很多車輛確實是因電磁污染問題而導致車輛故障增多的，所以關乎人們生命安全及身體健康的車輛EMC試驗必定會提到議事日程，國家也會陸續頒布一些強制標準及法規，使國內銷售的車輛和出口車輛一樣必須通過EMC試驗。

2.3 電磁兼容試驗的分類

EMC試驗分為零部件EMC試驗和整車EMC試驗。零部件EMC試驗包括發電機、鼓風機、刮水電動機等各種電機的電磁干擾試驗；點火系統、燃油噴射系統、車載娛樂系統以及發動機ECU等各電子控制模塊的電磁干擾試驗；組合儀表、ECU、TCU、各種電子控制模塊以及信號線等的電磁抗擾性測試。因為測試中經常發現零部件都通過了EMC試驗，但由于整車設計方面的缺陷，如零部件布置不合理、線束設計及布局不合理、線束搭鐵點選擇不合理等情況，照樣會引起電磁兼容問題，所以整車也必須進行EMC測試。在電波暗室對整車進行的試驗如圖1所示，圖1a是整車的輻射抗擾度測試，圖1b是輻射騷擾測試。

2.4 常用電磁兼容標準

2.4.1 常用電磁干擾標準

1）GB 14023—2006《車輛、機動船和由火花點火發動機驅動的裝置的無線電騷擾特性的限值和測量方法》，對應CISPR12，是整車對外的干擾。

2）GB 18655—2002《用于保護車載接收機的無線電騷擾特性的限值和測量方法》，對應CISPR25，是整車對內的干擾。

3）GB／T18387—2001《電動車輛的磁場和電場強度的限值和測量方法》。

2.4.2 常用電磁抗擾標準

1） GB／T19951—2005 《道路車輛-靜電放電的電騷擾試驗方法》，對應ISO10605。

2）GB／T17619—1998《機動車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測量方法》。

3） ISO 7637.1／2／3 《道路車輛-由傳導和耦合引起的電騷擾》。

4） ISO 11452.1／2／3／4／5／8 《道路車輛-窄帶輻射電磁能量所產生的電干擾》，其中ISO11452.1——總則和術語法；ISO 11452.2——自由場試驗法；ISO 11452.3——橫向電磁波室試驗法；ISO 11452.4——大電流注入試驗法；ISO 11452.5——帶狀線試驗法；ISO11452.8——磁場抗擾度試驗法。

3 性能及耐久性試驗

3.1 性能及耐久性試驗的重要性

在市場競爭如此激烈的今天，品質即是產品的生命，物美價廉是用戶的首選，而占據汽車成本30%～40%甚至更多的汽車電器的品質將直接影響汽車的性能。因整車上電器零部件數量繁多，各零部件商的研發及試驗能力參差不齊，整車廠對其要求或控制不嚴等原因，造成用戶剛買的新車開不到幾千公里甚至幾百公里，就出現這樣那樣的問題，如開關失效、按鍵失靈、電動玻璃升降困難、刮水器刮刷不暢或刮不干凈等。據統計，汽車電器故障占整車故障的60%左右。因大部分汽車電器零部件故障不至于引起車輛及人身安全，如車門、車窗、坐椅等對駕乘安全不是很重要，所以有的廠商就不重視這些汽車電器的品質和試驗。但現在是買方市場，小問題多了也會成為大問題，必然會引起用戶的不良反應，從而對品牌產生質疑。

3.2 試驗實例

1）國標GB 15742—2001《機動車用電喇叭的性能要求及試驗方法》中，耐久試驗次數要求5萬次。但在驗證試驗中，有的僅2600次即失音。

2）行標QC／T 636—2000《汽車電動玻璃升降器》耐久性要求前門升降器：15 000個工作循環；后門升降器：7 500個工作循環。而在實際試驗中，由于鈑金結構、呢槽品質或電動機性能等原因，往往達不到標準要求，少的甚至只試驗幾百次，即出現升降困難、異響等故障。

3）行標QC／T 218—1996《汽車用轉向管柱上組合開關技術條件》要求變光開關耐久試驗次數為5萬次。但實際試驗只到1萬次左右，將開關撥到近光燈檔位時，遠光燈開關同時導通，即開關檔位失效了。

4）QC／T 695—2002《汽車通用繼電器》耐久試驗次數要求為10萬次。某70 A繼電器樣品耐久試驗只進行至3萬多次，即發生觸點粘連現象。

5）行標QC／T 707—2004《車用中央電氣接線盒技術條件》中，耐久試驗要求：接線盒的耐久性應根據不同的產品功能及顧客使用要求，選取相應的負載程序和試驗負載在環境溫度70℃ （駕駛室內）、110℃ （發動機罩下）下進行，共計24 h；試驗后應通、斷正常，并符合標準中相關條款的規定。實際試驗如V08熔斷器盒，標準要求高溫80℃帶載工作8 h、停止8 h、再工作8 h，而實際試驗只工作了27min就嚴重燒毀了 （圖2）！

這些樣品在試驗室環境下就遠遠不能滿足標準要求，可想而知裝在工作環境異常惡劣的車上會是怎樣的結果！因此，通過試驗發現問題，并針對問題進行有效的整改，然后再試驗，最終達到了國標或行標的要求。

3.3 零部件耐久試驗統計

例如，對某一階段電器零部件的驗證試驗統計，其結果如下：首次驗證試驗不合格率高達83%（圖3），后經反復整改，才達到了標準及設計要求。可想而知，如果不是試驗，合格率僅占17%的零部件裝在車上會是什么后果！一是增加售后服務負擔，二是對品牌造成極大影響。所以說，汽車電器件的性能及耐久試驗是非常重要和必要的。

4 環境試驗

汽車電器的另一重要試驗項目是耐高低溫環境試驗、耐振動試驗。

4.1 耐高低溫環境試驗

高低溫環境試驗有高溫試驗、低溫試驗、冷熱沖擊試驗和濕熱交變試驗等，相應的國標為GB2423.1、GB2423.2、 GB2423.3、 GB2423.22、 GB2423.34等， 是檢驗產品對各種環境應力的適應性。通常，用人工模擬方法對試驗樣品施加一定的應力，考核產品能否長期承受這樣大的應力水平而結構不致發生損壞，且電氣性能、機械性能不會有失效現象。

環境試驗中，溫度、濕度應力會造成電器零部件中電子元器件，如集成電路、晶體管等內部短路、斷裂、絕緣性變差，再加上電路本身工作發出的熱量，如果設計不當或選材不合適，就會造成元器件燒損，功能失效。另外，元器件的包封材料，如塑料、樹脂等，也會因高溫、高濕應力造成絕緣強度降低、外觀脆化、扭曲、變形，進而引起元器件失效。

4.2 耐振動試驗

同樣，振動應力也會使元器件，插接件，緊固件斷裂、脫落、接觸不良。因車輛的工作環境是在崎嶇顛簸的路面上，車上的電器零部件與線束之間通過無數個插接件連接，如果這些零部件或插接件中任何一個出現接觸不良、松脫等異常，都將導致功能失效，甚至發生交通事故，所以電器零部件的振動試驗是絕不可少的。

汽車電器所依據的振動試驗標準是GB2423.10，振動試驗的嚴酷等級由3個參數共同確定：頻率范圍、振動幅值和振動持續時間。3個參數的選擇由樣品的安裝位置和工作狀態決定，頻率范圍一般在10～500 Hz之間。振動分掃頻和定頻，掃頻試驗一般是產品需經受X、Y、Z 3個方向的振動試驗。

為了更真實地反映電子電器零部件及汽車電器系統在實際使用中對溫、濕度及振動復合環境變化的適應性，目前較多用三綜合試驗箱，即綜合溫度、濕度、振動三功能的試驗箱，對試樣提供溫、濕度變化環境，同時將振動應力按規定的周期施加到樣品上，以便考核產品的適應性，盡早暴露產品的缺陷和瑕疵，為整改提供支持。

5 結束語

總之，要想制造品質優良的汽車，僅有零部件的加工和裝配是不夠的，每個零部件是否能夠滿足實際使用要求，每個系統是否匹配良好，整車在各種環境下是否能長期穩定工作，都需要在出廠前進行復雜的測試。只有經歷零部件的壽命與可靠性測試、車輛在各種環境條件下的功能可靠性測試等，才能提高車輛的品質，才能減少或消除召回的風險。

［1］QC ／T 413—2002， 汽車電氣設備基本技術條件［S］.

［2］高筱剛.第17屆全國電磁兼容學術會議論文集［C］.北京：電子工業出版社，2007.