汽车电器试验浅谈

刘志英，孙国宾

（1.长城汽车股份有限公司技术中心，河北 保定 071000；2.保定高普新技术开发有限责任公司，河北 保定 071051）

1 概述

随着人们生活水平和生活品质的不断提高，对汽车的可靠性、安全性和舒适性的要求也越来越高。汽车相当数量的电子装置与车辆的行驶控制有关，如点火系统、制动系统、传动系统、转向系统等关键部件都采用了电子控制技术，即电子控制技术已广泛应用于传动、动力、转向、舒适、照明、安全以及仪表等各个子系统，因此汽车厂越来越重视汽车各个电气部件的性能及各个电子部件之间的匹配。不论是设计开发、生产制造还是检验测试，都提出了较高的要求。

产品研发的两大关键环节是设计开发和试验验证。有人说好车是设计出来的，更是测试与试验出来的，的确如此。相对于其它产品而言，汽车聚集了大量的电子产品，比如一些高档轿车，其电子电器部件占整车成本的比例达30%～40%，甚至更多，而这些电子电器产品的工作环境囊括了高温高湿、高寒及高原；各种路面的颠簸、振动；复杂的车内、车外电磁干扰与辐射等，如果任一电器零部件及电器系统不能经受住这些工作环境，都将影响整车的品质甚至使用寿命。所以，设计出来的产品必须经过充分的测试与试验验证，才能有效降低产品的缺陷与瑕疵，从而满足人们越来越高的使用要求。

汽车电器如整车线束、各类开关、灯光照明、组合仪表、音响娱乐系统、控制模块等，除满足其本身的设计要求和基本性能外，其共性问题有电磁兼容性、耐久性、耐环境性能。不论是整车电器、电器系统还是电器零部件，均需经受这3个方面的考验，满足相应的法规及标准要求。

2 电磁兼容性试验

2.1 电磁兼容性简介

电磁兼容性 （E1ectro－Magnetic Compatibi1ity，即EMC）， 国家标准GB／T4365—2003定义为： 设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。电磁兼容性分为电磁干扰 （E1ectro－Magnetic Interference，即EMI）和电磁抗扰 （E1ectro－Magnetic Susceptibi1ity，即EMS）。

电磁干扰是汽车三大污染之一 （尾气排放、噪声、电磁干扰），如刮水电动机、鼓风机、发电机等感性器件工作时产生的干扰；各种开关类部件、高压点火系统产生的干扰；各种电子控制模块工作时因时钟高频振荡产生的干扰等。若这些干扰不消除或不能控制在一定范围内，会时刻威胁车辆的行驶安全和舒适性。

电磁抗扰，即电子电器部件对电磁骚扰的承受能力，如发动机电子控制单元ECU、自动变速器控制单元TCU （Transmission Contro1 Unit）、 车身控制模块BCM （Body Contro1 Ma1u1e）、电子车身稳定装置ESP（E1ectronic Stabi1ity System）、防抱死制动系统ABS（Anti－1ock Brake System）以及安全气囊控制器、车载娱乐系统等，如果这些模块的抗扰能力差，在复杂的车内外电磁环境下就会造成误触发、误动作，从而影响车辆及人身安全。

如某轿车的安全气囊在正常情况下突然引爆、某AMT车在按喇叭时有掉档现象；又如某车的收音机在车内有人接打电话时或途经装有电子眼的交叉路口时信号失真等，都可能是电子器件或电器系统的电磁兼容问题，这些问题的发生直接影响车辆的安全性和舒适性，所以必须引起汽车零部件生产厂和整车厂的关注。零部件及整车设计时要考虑电磁兼容性问题，但更需要试验验证，通过试验发现问题，查找根源，再通过试验验证确认问题的解决，最终为用户提供可靠的产品。

2.2 国内外电磁兼容试验的应用现状

按照国外准入法规的规定，出口车辆必须进行电磁兼容测试，多数发达国家对进口车辆制定了电磁兼容方面的法规，如果车辆达不到法规要求就不允许销售，所以整车厂会对出口车辆进行电磁兼容方面的测试。而国内销售的车辆，因对整车电磁兼容方面的要求不太严格，所以整车厂不会投入大量资金投建EMC试验室或外委试验。但随着人们生活水平的不断提高，对车辆的性能要求会越来越高，对环境污染问题会越来越重视，再加上很多车辆确实是因电磁污染问题而导致车辆故障增多的，所以关乎人们生命安全及身体健康的车辆EMC试验必定会提到议事日程，国家也会陆续颁布一些强制标准及法规，使国内销售的车辆和出口车辆一样必须通过EMC试验。

2.3 电磁兼容试验的分类

EMC试验分为零部件EMC试验和整车EMC试验。零部件EMC试验包括发电机、鼓风机、刮水电动机等各种电机的电磁干扰试验；点火系统、燃油喷射系统、车载娱乐系统以及发动机ECU等各电子控制模块的电磁干扰试验；组合仪表、ECU、TCU、各种电子控制模块以及信号线等的电磁抗扰性测试。因为测试中经常发现零部件都通过了EMC试验，但由于整车设计方面的缺陷，如零部件布置不合理、线束设计及布局不合理、线束搭铁点选择不合理等情况，照样会引起电磁兼容问题，所以整车也必须进行EMC测试。在电波暗室对整车进行的试验如图1所示，图1a是整车的辐射抗扰度测试，图1b是辐射骚扰测试。

2.4 常用电磁兼容标准

2.4.1 常用电磁干扰标准

1）GB 14023—2006《车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电骚扰特性的限值和测量方法》，对应CISPR12，是整车对外的干扰。

2）GB 18655—2002《用于保护车载接收机的无线电骚扰特性的限值和测量方法》，对应CISPR25，是整车对内的干扰。

3）GB／T18387—2001《电动车辆的磁场和电场强度的限值和测量方法》。

2.4.2 常用电磁抗扰标准

1） GB／T19951—2005 《道路车辆-静电放电的电骚扰试验方法》，对应ISO10605。

2）GB／T17619—1998《机动车电子电器组件的电磁辐射抗扰性限值和测量方法》。

3） ISO 7637.1／2／3 《道路车辆-由传导和耦合引起的电骚扰》。

4） ISO 11452.1／2／3／4／5／8 《道路车辆-窄带辐射电磁能量所产生的电干扰》，其中ISO11452.1——总则和术语法；ISO 11452.2——自由场试验法；ISO 11452.3——横向电磁波室试验法；ISO 11452.4——大电流注入试验法；ISO 11452.5——带状线试验法；ISO11452.8——磁场抗扰度试验法。

3 性能及耐久性试验

3.1 性能及耐久性试验的重要性

在市场竞争如此激烈的今天，品质即是产品的生命，物美价廉是用户的首选，而占据汽车成本30%～40%甚至更多的汽车电器的品质将直接影响汽车的性能。因整车上电器零部件数量繁多，各零部件商的研发及试验能力参差不齐，整车厂对其要求或控制不严等原因，造成用户刚买的新车开不到几千公里甚至几百公里，就出现这样那样的问题，如开关失效、按键失灵、电动玻璃升降困难、刮水器刮刷不畅或刮不干净等。据统计，汽车电器故障占整车故障的60%左右。因大部分汽车电器零部件故障不至于引起车辆及人身安全，如车门、车窗、坐椅等对驾乘安全不是很重要，所以有的厂商就不重视这些汽车电器的品质和试验。但现在是买方市场，小问题多了也会成为大问题，必然会引起用户的不良反应，从而对品牌产生质疑。

3.2 试验实例

1）国标GB 15742—2001《机动车用电喇叭的性能要求及试验方法》中，耐久试验次数要求5万次。但在验证试验中，有的仅2600次即失音。

2）行标QC／T 636—2000《汽车电动玻璃升降器》耐久性要求前门升降器：15 000个工作循环；后门升降器：7 500个工作循环。而在实际试验中，由于钣金结构、呢槽品质或电动机性能等原因，往往达不到标准要求，少的甚至只试验几百次，即出现升降困难、异响等故障。

3）行标QC／T 218—1996《汽车用转向管柱上组合开关技术条件》要求变光开关耐久试验次数为5万次。但实际试验只到1万次左右，将开关拨到近光灯档位时，远光灯开关同时导通，即开关档位失效了。

4）QC／T 695—2002《汽车通用继电器》耐久试验次数要求为10万次。某70 A继电器样品耐久试验只进行至3万多次，即发生触点粘连现象。

5）行标QC／T 707—2004《车用中央电气接线盒技术条件》中，耐久试验要求：接线盒的耐久性应根据不同的产品功能及顾客使用要求，选取相应的负载程序和试验负载在环境温度70℃ （驾驶室内）、110℃ （发动机罩下）下进行，共计24 h；试验后应通、断正常，并符合标准中相关条款的规定。实际试验如V08熔断器盒，标准要求高温80℃带载工作8 h、停止8 h、再工作8 h，而实际试验只工作了27min就严重烧毁了 （图2）！

这些样品在试验室环境下就远远不能满足标准要求，可想而知装在工作环境异常恶劣的车上会是怎样的结果！因此，通过试验发现问题，并针对问题进行有效的整改，然后再试验，最终达到了国标或行标的要求。

3.3 零部件耐久试验统计

例如，对某一阶段电器零部件的验证试验统计，其结果如下：首次验证试验不合格率高达83%（图3），后经反复整改，才达到了标准及设计要求。可想而知，如果不是试验，合格率仅占17%的零部件装在车上会是什么后果！一是增加售后服务负担，二是对品牌造成极大影响。所以说，汽车电器件的性能及耐久试验是非常重要和必要的。

4 环境试验

汽车电器的另一重要试验项目是耐高低温环境试验、耐振动试验。

4.1 耐高低温环境试验

高低温环境试验有高温试验、低温试验、冷热冲击试验和湿热交变试验等，相应的国标为GB2423.1、GB2423.2、 GB2423.3、 GB2423.22、 GB2423.34等， 是检验产品对各种环境应力的适应性。通常，用人工模拟方法对试验样品施加一定的应力，考核产品能否长期承受这样大的应力水平而结构不致发生损坏，且电气性能、机械性能不会有失效现象。

环境试验中，温度、湿度应力会造成电器零部件中电子元器件，如集成电路、晶体管等内部短路、断裂、绝缘性变差，再加上电路本身工作发出的热量，如果设计不当或选材不合适，就会造成元器件烧损，功能失效。另外，元器件的包封材料，如塑料、树脂等，也会因高温、高湿应力造成绝缘强度降低、外观脆化、扭曲、变形，进而引起元器件失效。

4.2 耐振动试验

同样，振动应力也会使元器件，插接件，紧固件断裂、脱落、接触不良。因车辆的工作环境是在崎岖颠簸的路面上，车上的电器零部件与线束之间通过无数个插接件连接，如果这些零部件或插接件中任何一个出现接触不良、松脱等异常，都将导致功能失效，甚至发生交通事故，所以电器零部件的振动试验是绝不可少的。

汽车电器所依据的振动试验标准是GB2423.10，振动试验的严酷等级由3个参数共同确定：频率范围、振动幅值和振动持续时间。3个参数的选择由样品的安装位置和工作状态决定，频率范围一般在10～500 Hz之间。振动分扫频和定频，扫频试验一般是产品需经受X、Y、Z 3个方向的振动试验。

为了更真实地反映电子电器零部件及汽车电器系统在实际使用中对温、湿度及振动复合环境变化的适应性，目前较多用三综合试验箱，即综合温度、湿度、振动三功能的试验箱，对试样提供温、湿度变化环境，同时将振动应力按规定的周期施加到样品上，以便考核产品的适应性，尽早暴露产品的缺陷和瑕疵，为整改提供支持。

5 结束语

总之，要想制造品质优良的汽车，仅有零部件的加工和装配是不够的，每个零部件是否能够满足实际使用要求，每个系统是否匹配良好，整车在各种环境下是否能长期稳定工作，都需要在出厂前进行复杂的测试。只有经历零部件的寿命与可靠性测试、车辆在各种环境条件下的功能可靠性测试等，才能提高车辆的品质，才能减少或消除召回的风险。

［1］QC ／T 413—2002， 汽车电气设备基本技术条件［S］.

［2］高筱刚.第17届全国电磁兼容学术会议论文集［C］.北京：电子工业出版社，2007.