写在前面
本系列文章主要讲解道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验GB/T 28046标准的相关知识,希望能帮助更多的同学认识和了解GB/T 28046标准。
若有相关问题,欢迎评论沟通,共同进步。(*^▽^*)
第1部分:一般规定
7. 试验和要求
7.1 一般规定
在GB/T 28046.2~GB/T 28046.4和 ISO 16750-5中的规定值覆盖了基本要求。有几个安装位置 的DUT,应采用最严酷的要求进行试验。
7.2 通用试验条件
除非另有规定,所有试验应在+23℃±5℃和相对湿度25%~75%的室温(RT) 条件下进行。
除非在其他部分另有规定,试验电压应按表1的规定。如用户同意采用其他试验电压,应记录在试验报告中。
表 1 试验电压
试验电压 | UN=12V | UN=24V |
UA | 14±0.2 | 28±0.2 |
UB | 12±0.2 | 24±0.2 |
7.3 试验顺序
试验前,应制定合适的试验顺序方案,确定类型、数量、组合及单独试验的顺序。产品的寿命试验应 明确规定并纳入试验顺序方案中。
示例见附录 A。
8. 代码标示
8.1 代码
提交试验的样品应按以下的描述或其他文件确定代码。
代码 GB/T X X X X 1 2 3 4 5 6
1:电气负荷(供电电压见GB/T 28046.2)
2:机械负荷(机械振动/机械冲击见GB/T 28046.3)
3:气候负荷(工作温度见GB/T 28046.4)
4:气候负荷(气候条件见GB/T 28046.4)
5:化学负荷(见ISO 16750-5)
6:防护要求(见ISO 20653)
示例:GB/T 28046-A-A-H-A-A-IP6K9K
该例给出了对系统/组件环境要求的代码标示:
——代码字母A 表示GB/T 28046.2中的电气负荷要求;
——代码字母A 表示GB/T 28046.3中的机械负荷要求;
——代码字母H 表示GB/T 28046.4中的工作温度要求;
——代码字母A 表示GB/T 28046.4中的气候负荷要求;
——代码字母A 表示ISO 16750-5中的化学负荷要求;
——IP6K9K 表示ISO 20653中的防护要求。
8.2 自定义代码Z的使用
本系列标准各部分可使用规定的代码和“自定义”代码Z, 代码Z的使用受定义的条件或试验的限制,由设备供应商和/或车辆生产商确定:
——不能达到期望的产品质量/可靠性目标;
——当定义的条件或试验不可行。
自定义代码Z推荐用于如下情况:
——不采用给定的条件或试验的理由应充分;
——自定义条件或试验的全部描述应可信;
——自定义条件或试验的适宜性应有数据和原理支持;
——“自定义”代码Z 的所有特殊信息含在GB/T 28046.2~28046.4和 ISO 16750-5中;
——“自定义”应得到设备供应商和车辆生产商的确认。
附录 A
图 A.1 给出了试验顺序方案示例。
图 A.1 试验顺序方案(示例)
a:见附录B。
b:选择的附加试验顺序按试验规程进行,可删减。
附录 B
(资料性附录) 寿命试验/可靠性综述示例
B.1 一般规定
除环境负荷外,车上产品还承受自身功能产生的负荷,以下称之为功能负荷。寿命试验通常模拟功能负荷以及同时存在的相关环境负荷的组合。试验按实际运行操作程序进行。
B.2 寿命试验目的
B.2.1 一般规定
有两种明显不同的情况,由问题的类型确定。
B.2.2 潜在的设计缺陷
用实际时间寿命试验或加速寿命试验(增加负荷),对功能负荷结合更多的环境负荷检验能发现设计缺陷。通常仅用少量的 DUT就可满足要求,这种情况比较常见。但 DUT数量太少,不适合统计上正确描述可靠性。
B.2.3 可靠性
判定可靠性是完全不同的工作,建议按以下方法、步骤进行。
a) 确定与产品寿命周期和特性相关的负荷类型,明确将要进行的试验。
b) 确定实际负荷,例如运行时间、平均温度等。
c) 基于统计相关性,确定可靠度和置信度,计算必需的DUT数量或基于实际负荷的试验持续时间,通常这种计算需要大量的试验。
d) 基于实际经验和试验间的相互关系,通过增加允许负荷达到步骤c) 需要大量试验的目的。增加的负荷不应导致改变预期的损伤过程。通常,与检查潜在的设计缺陷相比,可靠性验证需要更多的试验。
建议按上述步骤的方法逐步进行来检查设计,但c) 除外。
B.3 基于试验数据的可靠性计算
B.3.1 一般统计相关性
如对可靠性量值有要求,例如在时间段t内可靠度R(t), 规定了必需的置信度PA, 利用寿命试验数据按B.1给出的统计计算公式可进行评价。
该算法基于二项分布相关的Weibull 分布,服从式B.1:
式中:
R(t)——可靠度;
PA——置信度(假定);
β——Weibull因子;
n——DUT 数量;
t——试验持续时间;
T——规定的寿命周期。
当应用此公式时,应满足以下两个条件:
——试验中应不产生失效。如果产生失效,只有到第一次失效的试验持续时间用于计算。
——实际预期失效应符合Weibull分布。
在母本数量已知的情况下,采用式B.1 需给出所需的DUT数量。否则,样本数量应通过做试验或基于经验确定。
B.3.2 对假设的可靠性确定需要的试验持续时间示例
B.3.2.1 DUT
选择用于乘用车发动机舱内,绕在非运动部件外的塑料为例。
规定如下:
——寿命周期:10年;
——可靠度:R=0.99(失效率1%);
——置信度:PA=0.9(标称值)。
B.3.2.2 产品负荷特性和相关寿命周期的确定
根据这类产品和类似产品的经验,由温度循环引起的不同组件的不同热膨胀过程产生的主要机械应力负荷可以确定。这就导致温度循环试验被采用。
B.3.2.3 实际负荷的确定
在实际应用中的最高温升是由冷态工作条件加热发动机舱引起的温度升高。因车辆的高热负荷,温度升高每天最多仅能发生两次。10年温度循环不超过7300个,温升(由测量确定)△T=70K。
相对该温升值的许多较小的温升将忽略,在B.3.2.5 中陈述了理由。
B.3.2.4 试验持续时间的计算
试验持续时间由试验中所需要温度循环数确定。用
及式B.1导出:
式中:
N₁ test——实际温升试验中所要求的温度循环数;
N peac——实际温度循环数:7300(10年);
R——可靠度:0.99(规定);
PA——置信度(假定):0.9;
β——Weibull 因子:3(试验确定,用于线状破裂);
n——DUT 数量:45(小且为简单的DUT)。
将以上数值带入公式,结果是N₁ test=12558,也就是对△T=70K的实际负荷,需要12558次试验
循环可确保R=0.99(附加条件:无失效)的可靠性。
如此的持续时间是不可接受的,采用在允许范围内增加负荷的方法(见B.3.2.5)可减少持续时间。
B.3.2.5 增加负荷
适于增加负荷的计算方法用Coffin Mansen公式。如式(B.3):
式中:
N2 test——温升试验的试验循环数;
N₁ test——实际温升试验的试验循环数;
△Tpeac——实际温升:70 K;
△Ttest——试验温升:160 K(-40℃~+120℃,最大允许温度);
k 按失效程序确定的指数:5(试验确定,S/N(相对循环数应力)斜率)。
将以上参数带入公式,结果是N2 test=200循环。因k=5是高指数,小的温升可以忽视。
B.3.3 结论
用寿命试验确定可靠性受以下因素影响(通常给出最低可靠性要求的寿命周期):
——失效行为(Weibull因子)对结果有主要影响:失效斜率高,试验持续时间短。
——对低失效斜率,DUT数量有很大的影响。
——对置信度的过分要求将导致较长的试验持续时间和较大数量的DUT。
假如磨损或疲劳有明显的失效且试验允许增加高负荷,描述的方法可以顺利使用。一般用于机械和机-电产品。
这种方法并不适用于单纯电子组件,因为大量意外失效(Weibull因子接近1)导致大量试验无法接受(DUT数量和试验持续时间),而增加负荷(例如升温)是仅有的缓解方法。
本文章是博主花费大量的时间精力进行梳理和总结而成,希望能帮助更多的小伙伴~
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