車載信息服務終端的質量評估

秦韶輝　惠州市德賽西威汽車電子股份有限公司技術中心設計質量總監

車載信息服務終端的質量評估

秦韶輝惠州市德賽西威汽車電子股份有限公司技術中心設計質量總監

根據現行的汽車行業標準，本文探討了車載信息服務終端的車規級質量要求和驗證方法，確保產品能夠滿足汽車行業的要求。

汽車；車載信息服務終端；質量評估

1　引言

隨著移動通信技術和衛星定位技術的飛速發展，車載信息服務系統將這兩種技術引入到汽車行業里，以汽車為主體，通過無線移動網絡和全球衛星定位系統為車輛用戶提供信息（如新聞、天氣預報、動態交通信息、電話）與娛樂（如數字音樂、數字電視、在線游戲）、安全輔助駕駛（如行程規劃、倒車環視、雷達測距、盲區監測、移動物體識別）、交通安全與防護（如緊急呼救、道路救援、安防報警、車輛追蹤）、車輛遠程控制與診斷（如遠程控制車輛的空調、門窗、發動機）等內容的服務，實現真正的人—車—路一體化的互聯互通。

車載信息服務系統由服務中心平臺、無線通信網絡、車載信息服務終端所組成，其中車載信息服務終端集成了計算機、通信模塊、衛星定位模塊，作為嵌入式電子產品安裝在汽車里，通過通信模塊與服務中心平臺相連接，通過汽車總線與車輛相連接，通過各種接口與多種傳感器（如攝像頭、超聲波或毫米波雷達）相連接，能夠收集汽車內外、周邊的各種狀況和行車所必需的各種信息，進行運算分析和處理，為駕駛員和乘客提供安全、舒適和便捷的服務。

2　現行標準情況分析

由于車載信息服務終端涉及到汽車電子、衛星定位、通信3個領域，雖然這3個領域都已有成熟的相關技術標準，但目前沒有一個整合的標準可以全面評估和驗證車載信息服務終端產品的質量。各整車廠及車載終端廠從眾多分散的標準中按照各自的理解來研發和生產產品，各地質監機構也是從眾多分散的標準中按照各自的理解來檢驗相關產品質量，由于沒有統一的質量評估標準，造成產品質量參差不齊，易造成惡性低價競爭。由于車載信息服務終端牽涉到人身財產的安全范疇，例如緊急呼救功能，如果產品質量不過關，將會導致人員在發生車禍受傷時，無法通過車載信息服務終端及時發出救援信息，耽誤治療時間，這些無視產品質量的現象將嚴重制約車載信息服務產業的發展，影響技術水平的提高。

3　車規級的質量評估

為了確保車載信息服務終端能滿足車規級的質量要求，需要根據目前汽車行業里的標準，制定車規級的質量規劃。

由于車載信息服務終端涉及到3個領域：汽車電子、無線通信和衛星定位，因此車載信息服務終端的質量重點按這3個領域的相關標準進行規劃，其功能和性能的要求重點引用通信行業的標準和衛星定位相關標準。根據筆者在汽車電子前裝市場做了20多年的設計質量經驗和對國內外知名整車廠企業標準的了解來看，其電源適應性、機械適應性、耐候性、電磁兼容性要求必須引用汽車行業的標準，否則無法滿足汽車的實際應用環境，也就無法保證車規級的產品質量。因此，電源適應性、機械適應性、耐候性試驗推薦采用GB/T28046《道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗》系列標準；電磁兼容性里的傳導發射和輻射發射試驗推薦采用GB/T18655《車輛、船和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法》，傳導抗擾試驗推薦采用GB/T21437《道路車輛由傳導和耦合引起的電騷擾》系列標準，輻射抗擾試驗推薦采用GB/T17619《機動車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測量方法》，靜電放電試驗推薦采用GB/T19951《道路車輛靜電放電產生的電騷擾試驗方法》。車載信息服務終端的整個試驗大綱參見圖1。

圖1　車載信息服務終端試驗大綱

3.1無線通信性能要求及測試方法

由于車載信息服務終端集成了通信模塊，應支持2G、3G和4G的一種或多種，其無線通信性能和通信業務功能應該符合3GPP、3GPP2等相關的移動通信網絡行業標準，在此不多做論述。

3.2衛星接收性能要求及測試方法

目前，全球導航衛星系統主要有美國的GPS、俄羅斯的Glonass、歐洲的Galileo、中國的BDS，由于車載信息服務終端集成了衛星定位模塊，應支持上述全球導航衛星系統的一種或多種，其衛星通信協議和衛星接收性能要求應符合對應的衛星系統通信協議及相關技術規范。具體性能測試的項目見表1。其性能要求及測試方法可以參考現有的車載導航標準：GB/T19392-2013《車載衛星導航設備通用規范》、GB/ T30290.4-2013《衛星定位車輛信息服務系統第4部分：車載終端通用規范》等。但這些標準都是使用空中實際的衛星定位信號作為信號源，由于環境的影響，無法滿足測試的可重復性，建議使用衛星定位信號模擬器或仿真器作為信號源進行測試。

3.3電源適應性要求及測試方法

表1　衛星接收性能項目

早期的汽車電氣系統非常簡單，主要由電源系統、點火系統、啟動系統、信號照明系統、儀表、雨刮構成，隨著電子技術在汽車領域的廣泛應用，出現了電控油噴、電控變速器、防抱死制動系統、主動懸架、電動助力轉向、空調系統、電控門窗、電動座椅、電動后視鏡、總線系統等電氣系統和電器設備，隨著新能源汽車的出現，電動汽車電路系統的電壓和輸電功率大幅度提高，使用了大容量電池、大功率器件和模塊，增加了高壓電路系統、電池管理系統、電機控制系統。由于在一個狹小的空間里集成了這么多的電氣系統和電器設備，造成汽車里電氣使用環境十分惡劣，供電系統里電壓和電流變化莫測，充滿各種各樣的電子干擾脈沖和異常情況，因此要求車載信息服務終端有強大的電源適應性能力，才能確保車載信息服務終端安全運行。

電源適應性試驗推薦參考GB/T 28046.2或ISO16750-2《道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗第2部分：電子負荷》，標準詳細地描述了電源適應性試驗的目的、條件、試驗方法、判斷等級，針對于車載信息服務終端，推薦采用表2所列的試驗項目。

表2　電源適應性試驗項目

3.4機械適應性要求及測試方法

汽車經常行駛在室外道路上，路況復雜多樣，特別是有緩沖帶的道路、崎嶇不平的爛路，對車輛產生巨大的振動和沖擊應力，所以車載電子產品機械的設計要求要比消費電子產品嚴酷，否則容易產生結構變形、彎曲斷裂、松動脫落、疲勞損壞、磨損、接插件接觸不良等故障，因此振動、機械沖擊是車載信息服務終端關鍵的考量應力。通過振動和機械沖擊試驗，可以暴露車載信息服務終端機械強度方面的薄弱環節，分析和改進產品機械強度設計，避免在使用過程中出現機械故障，提高產品的機械可靠性。機械適應性試驗推薦使用GB/T28046.3或ISO16750-3《道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗第3部分：機械負荷》，標準詳細地描述了機械適應性試驗的目的、條件、試驗方法、判斷等級。

在GB/T28046.3里，按產品裝車位置的不同，采用了不同的試驗方案，車載信息服務終端一般安裝在駕駛室里中控臺上，按GB/T28046.3給出的安裝位置，選擇了彈性體這個選項。在振動試驗里，被測的樣品一定要按照實際裝車的情況固定在振動臺上，例如實際的安裝角度、實際的安裝支撐點。應該根據樣品在實車上的裝車情況制作振動夾具，讓被測樣品安裝在振動夾具上，再將振動夾具固定在振動臺上進行振動試驗。千萬不能將樣品簡單固定在振動臺上進行振動試驗，這樣無法正確評估產品的抗振能力。同理，沖擊試驗也是一樣要按上述要求進行樣品的固定。

此外，為了評估生產運輸環節對產品所造成的影響，在機械適應性的驗證試驗里增加了不帶包裝的自由跌落試驗和帶包裝的自由跌落試驗。兩個試驗的區別是：不帶包裝的自由跌落試驗主要是評估產品在生產加工過程中，如果發生了跌落且產品有隱形損壞時，產品表面應有明顯損傷，這樣可以保證跌落過的產品不會混入正常生產的良品中；帶包裝的自由跌落試驗主要是評估包裝材料對產品的防護能力，防護能力好的包裝材料能夠防止產品在運輸過程中遭受粗暴裝卸的損壞。

針對車載信息服務終端的機械適應性試驗，推薦采用表3所列的試驗項目。其中，序號1的隨機試驗分乘用車和商用車，可根據汽車的種類選做其中一個。

3.5耐候性要求及測試方法

不同的地域有不同的溫度、濕度，例如我國西北沙漠地帶的吐魯番，最高氣溫達48°多；黑龍江的漠河最低溫度能達到-52°多；我國北方長期比較干燥，而長江以南相對濕度超過80%的天數占全年的50%以上。由于汽車的使用環境是在戶外，高低溫度、濕度會使材料的電性能、機械性能和化學性能發生變化，從而導致產品的性能降低或失效。因此，車載信息服務終端的耐候性試驗主要圍繞溫度、濕度這兩個應力展開相應的驗證試驗，推薦使用GB/T28046.4或ISO16750-4《道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗第4部分：氣候負荷》，標準詳細地描述了耐候性試驗的目的、條件、試驗方法、判斷等級。

表3　機械適應性試驗項目

在GB/T28046.4里，按照車載信息服務終端的實際安裝情況，在其附錄A中裝車位置選擇艙內，從而確定了工作溫度范圍、氣候要求、防塵防水等級。另外，由于GB/T28046.4中防塵防水試驗描述太簡單，只寫了按ISO20653（即對應的國家標準為GB/T30038）檢查DUT，因此防塵防水試驗將直接使用GB/T30038或ISO20653《道路車輛電氣電子設備防護等級（IP代碼）》去進行試驗。

針對車載信息服務終端的耐候性試驗，推薦采用表4所列的試驗項目。

表4　耐候性試驗項目

3.6電磁兼容性性要求及測試方法

為了實現汽車的安全性、經濟性和舒適性，汽車使用了大量電氣設備、電子器件，以往的機械式控制都被電子式控制所替代，如電子手剎、一鍵啟動等。電子技術的應用與創新已占汽車新技術的70%以上，現階段電子系統的成本已占到整車成本的40%。隨著移動通信、Wi-Fi、藍牙、毫米波雷達等無線技術引入到汽車里，汽車內的電磁環境日益復雜。如果車輛里的電磁兼容處理不當，輕則導致車輛的性能下降，重則導致車毀人亡。因此，國內外都將車輛的電磁兼容性擺在首要位置，在我國車輛的電磁兼容性屬于強制性要求的范疇。

針對車載信息服務終端的電磁兼容性試驗，推薦采用表5所列的試驗項目。

表5　電磁兼容性試驗項目

3.7實車道路試驗

由于汽車使用的外在環境和內在的環境十分復雜多樣，各種應力錯綜復雜，僅僅靠實驗室的模擬試驗來評估車載信息服務終端的質量是非常不夠的，通過將車載信息服務終端安裝在配套的汽車里進行長時間的實際道路行駛，來考察產品的綜合適應能力是十分必要的。

實車道路試驗可以根據客戶的質量要求、產品的技術特點和公司自身的測試能力來組合制定試驗的地域、路線、場景、周期。試驗的周期一般為2～3萬公里。測試場景見表6。

在實車道路試驗過程中，試驗人員應不斷對車載信息服務終端進行規定的操作，時刻觀察被測樣品的工作情況，并做好相應的記錄，這里所說的記錄，不僅僅是筆錄，還需要對車輛的周邊環境及空中信號、車輛的信息使用視頻記錄儀、錄像機、數據記錄儀等設備進行采集記錄，為故障的分析、再現、解決和復測提供依據。

4　結束語

車載信息服務終端是未來汽車智能駕駛的基礎設備，其產品質量關系到每個駕駛員和乘客的人身財產安全，只有按照嚴格的車規級等級要求做全面的質量驗證，產品的可靠性才能得到保障。

［1］GB/T 17619-1998.機動車電子電器組件的電磁輻射抗擾性限值和測量方法［S］.

［2］GB/T18655-2010.車輛、船和內燃機無線電騷擾特性用于保護車載接收機的限值和測量方法［S］.

［3］GB/T19392-2013.車載衛星導航設備通用規范［S］.

［4］GB/T19951-2005.道路車輛靜電放電產生的電騷擾試驗方法［S］.

［5］GB/T21437.2-2008.道路車輛由傳導和耦合引起的電騷擾第2部分：沿電源線的電瞬態傳導［S］.

［6］GB/T21437.3-2012.道路車輛由傳導和耦合引起的電騷擾第3部分：除電源線外的導線通過容性和感性耦合的電瞬態發射［S］.

［7］GB/T28046.2-2011.道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗第2部分:電氣負荷［S］.

［8］GB/T28046.3-2011.道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗第3部分:機械負荷［S］.

［9］GB/T28046.4-2011.道路車輛電氣及電子設備的環境條件和試驗第4部分:氣候負荷［S］.

［10］GB/T30290.4-2013.衛星定位車輛信息服務系統第4部分：車載終端通用規范［S］.

Quality evaluation of the telematics terminal on board

QIN Shaohui

According to currently the standard of automotive industry， this paper mainly discusses the automotive-grade quality requirement and validation methods of telematics terminal on board， this will ensure that produce can meet the requirementof automotive industry

vehicles； telematics terminal on board； quality evaluation

2016-04-25）