基于虚拟模型的汽车电子可靠性及耐久性测试



基于虚拟模型的汽车电子可靠性及耐久性测试

针对质量、可靠性、耐久性和车辆电气/电子（E/E）系统的安全，传统上要进行反复的设计→试制→试验→修正周期试验，并经过可靠性和耐久性增长测试。每轮验证的新产品开发计划需要12～16周或以上的加速寿命试验（ALT）。其面临的问题主要表现在以下几个方面。

（1）汽车越来越多的E/E模块，增加了供应商的预算负担。

（2）电动汽车尺寸及质量大的动力模块，导致测试的加速因子较低，每个测试周期延长到5～6个月。

（3）达到疲劳极限产生的故障往往发生在寿命试验后期，因此需要进行根本原因调查和解决问题。建立新的原型零件模型，然后重复测试以验证存在的问题，但这严重延长了计划周期和增加了预算。

为了应对上述挑战，汽车制造商和E/E供应商正在进行耐久性模拟，并采取应用计算机辅助工程（CAE）环境进行可靠性评估的解决方案。何时失效的可能性被转换成数学模型并集成到CAE模拟耐久性和可靠性的评估工具，其可确定一个设备的生命周期。

进行CAE物理建模，结合失效机理的模型和使用的环境条件，对电子模块的虚拟模型进行耐久性仿真和动态应力分析，以识别故障执行敏感性和计算行为的可靠性。通过CAE发现问题，从而迅速采取措施降低成本，且不会影响项目计划。采用PoF/RP分析（如有限元分析FEA）方法早已被应用于应力对强度干涉分析，这种方法能以更快的速度和更低的价格用于创建高度可靠、性能稳定的产品。但是由于这种方法需要花费大量的时间和极高的建立汽车电子模块所需要的专业知识水平，因而限制了其应用。现在已经开发出CAE应用程序，并且能够完成自动失效可能性分析和允许非CAE专家进行专家级评估。PoF应用程序分析软件是用于E/E的例子。

James G. McLeish et al. SAE 2014-01-0233.

编译：李雪