提高汽车电子产品可靠性,五大关键不容错过

德国莱茵tuv 提高汽车电子产品可靠性,五大关键不容错过
2017年2月27日 | 交通运输

朋友圈在2016年初疯转过一条“柠檬车”的新闻,被称为澳洲版罗永浩的一位车主由于维权无果创作了一首rap并炮制了MV,并成功在社交媒体赢得病毒式传播,让该品牌公关部头疼不已。这位车主新车刚到手时就问题不断,从无缘无故进入保护模式三次,到雨刮器自动启动,还有车内出现烧焦气味、方向盘不断向左偏、突然失去动力等问题,简直像被诅咒了一样。

 

今年2月还有一条和车有关的重磅新闻。德国某知名汽车零部件制造商向美国国家高速公路安全管理局(NHTSA)递交了召回计划,因其制造的部分安全气囊传感器存在故障隐患,将在全球协同受影响的6个汽车品牌实施召回,涉及500万辆车。说到安全气囊,日本某知名安全气囊制造商的召回事件还余波未平,此次德系品牌的召回再次对全球车主造成深远影响。

 

汽车产业的繁荣直接带动了汽车电子行业的迅速崛起,然而与汽车相关的安全和质量事件层出不穷,也让全球目光聚焦于占汽车成本比重越来越高的汽车电子。毫无疑问,科技的日新月异也带来了更多安全方面的隐忧。如何确保汽车电子产品质量过硬,既保护了驾乘人员安全的同时也杜绝让品牌陷入“质量门”的深渊?让我们和德国莱茵TÜV在汽车电子零部件、电磁兼容以及功能安全的专家聊聊,在多年检测认证经验中常碰到哪些问题,提高汽车电子产品可靠性有哪些方法,可以为您的痛点支哪些招。

 

支招一:产品研发阶段,务必导入相关标准要求

某汽车线束产品公司,生产用于危险车辆(如易燃易爆拖车)上的连接导线,第一次进行欧洲ADR认证。虽然该企业有海外出口的经验,但是送样的尺寸、结构不满足标准要求。从而直接被退回整改。

专家建言:产品尺寸、结构是在产品设计阶段最入门的要求,一旦和标准有所偏颇则整套产品设计都将要从头开始。这无疑为企业平添了不必要的整改时间和经济成本。如果企业的交货期又很紧,则更是雪上加霜。所以,企业在进行产品研发时,务必需要研读标准,将其要求导入设计阶段,为日后的生产和销售打下事半功倍的开端。

 

支招二:原材料品质,至关重要

某企业的产品是用于缠绕在导线外起到保护作用的线束胶带。主机厂的要求非常严苛,规定供应商的产品需要经过3000小时的高温炙烤后,必须既耐高温、又无异味还要保持优质的粘性效果。但是该企业显然没有特别重视,或者想当然以为自己的产品一定可以通过考验。但其实该产品一共经过了4次整改重测才满足了上述要求。

另一个案例是关于双跳开关,主机厂的要求是在经历环境测试后,检验按键力是否改变,例如85℃高温维持5小时后以每分钟降低2℃的降温幅度降至-40℃,持续4小时后再周而复始。经过100或200个循环以后,检验弹簧是否因疲劳而失效。这其实就是在考验弹簧设计、原材料材质等问题。

专家建言:国际品牌的主机厂通常会博采众长,从众多国际标准中吸纳各方面的标准以组成各自的企标。严苛的要求对原材料的品质是极大的考验。所以电子零部件供应商一定要把好原材料这关,同时安排预先测试,以避免上述案例因多次重测而造成额外的时间和经济成本。

 

支招三:不干扰,降低自身辐射强度

早期的车辆由于电子元器件占比比较少所以不太容易发生电磁兼容方面的问题,现在汽车电子件的占比呈飞速上升的态势,电磁兼容已成为目前亟需解决的重点。

某新型汽车安装了有MCU的燃油控制系统,在驾驶通过某小区的街道时,汽车会自动熄火,之后通过测量该区域的电磁环境时发现有一台民用无线电发射机在违法工作,那台发射机上的信号通过空间耦合到了与MCU相连的导线上,造成处理器停止工作。

专家建言:上述案例虽然没有造成人身伤害,但电磁干扰的问题的确会给驾乘人员带来极大的安全隐患。同时再次验证了通过EMC测试来考核产品的辐射抗干扰能力(radiated immunity)有多重要。

 

德国莱茵TÜV建议企业,以辐射发射(Radiated emission)为例子,可以通过以下几个准则来控制:

- 干扰源:减少噪声源的能量(比如振荡器、数字电路、电源转换器、数据总线等),也可以通过减少信号转换速率、开关电流、降低工作频率来实现。

- 传播途径:可以通过减少电路板上的耦合与传导能量(改进布线技术,避免接地线过长等)以及改善连接器位置的射频抑制来达到目的。

- 接地:好的接地是减少辐射发射的最重要的方法。如何保证较完整的地平面是电路设计人员需要重点考虑的问题。

 

支招四:抗干扰,增强电子器件抗扰度

某高级轿车在上市之前路试的时候,一开始一切正常,当测试员开启收音机后,过强的信号影响了仪表板和车身控制器的通讯,造成了仪表的失灵。

专家建言:上述案例可以发现汽车电子间互相产生了干扰,从而导致了功能失效。显而易见,抗干扰对电子器件来说也是至关重要。以辐射抗扰度(Radiated Immunity)为例,德国莱茵TÜV建议各企业可以通过屏蔽来提高防护能力:在大于100kHz的频段,好的导体材料(铜铝钢)做成的外壳能提供好的屏蔽效能,接缝和开口应<1/20频率波长以达到20dB的屏蔽效能,尽量避免使用正方形的盖子以防止内部谐振的产生。

 

支招五:汽车电子系统的功能安全不可忽视

随着越来越多复杂电气、电子系统和可编程电子系统应用到与安全相关的车辆功能中,任何一个安全相关的车辆功能失效,都会对驾乘人员甚至附近车辆及行人带来严重后果。汽车电子系统在安全设计上的缺陷,不仅会对人身安全带来了隐患,随之而来的召回事件给企业带来巨额的经济损失。与功能安全相关的系统可靠性问题,已经得到了社会的普遍重视。ISO 26262是实现功能安全的一个国际上广泛认可的现行标准,该标准从技术角度为如何做到功能安全提供了规范。

ISO 26262标准的适用范围可谓相当广泛,从电动汽车的电动管理系统BMS、整车控制系统VCU,到传统汽车的底盘控制、防抱死制动系统等等,不一而足。

越来越多国内主机厂也已经向海外品牌靠拢,将ISO 26262标准列入产品研发及零部件系统采购时的一个必须验证项目。然而,德国莱茵TÜV的专家在进行功能安全评审时,还是发现诸多问题在不同的企业都时有发生,现列举如下并提供改善建议。

 

易发生问题及专家建言

  • 诊断措施应用不当:建议企业在实施诊断措施之前对产品进行充分的设计分析,明确产品中与安全相关的功能可能存在的失效风险及各种诊断措施的优缺点(如诊断覆盖率DC、实现的难易程度、花费的时间等),然后进行选择。
  • 文档编写不规范:建议编写每份文档时,进行内部自查,可以让未参与项目的技术专家检查,看能否理解文档中表达的意思。
  • 多个文档中对同一事物描述不一致:建议企业一旦文档中有任何变动,都要及时在项目组内部沟通。
  • 工程师经验不足:建议对工程师做全面的功能安全培训。
  • 工具的可靠性证明不知从何下手:德国莱茵TÜV会提供相应的需求列表,进行逐项分析。
  • 英文翻译不准确:建议采用统一术语,内部自校。
  • 设计变更未走变更流程:设计开发阶段的每次变更需要遵从安全计划中的变更流程,例如:需要进行变更影响分析并进行相应的测试和验证,如果产品是需要进行功能安全认证的,需要将变更的相关文档及时提交给认证机构(如德国莱茵TÜV)。

 

目前,汽车创新的70%来源于汽车电子产品,电子产品在整车中的成本占比已经从上世纪70年代的2%,成长到现在的25%左右,无疑,这样的增长趋势还在持续。对汽车电子零部件提供商来说,确保产品的安全和可靠性至关重要,这是赢得市场信任的根本,也是企业谋求持续发展的基石。

 

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