汽车电子模块的车规级试验：试验标准及电子零部件相关标准

作者 | 左成钢

本文节选自《广义车规级电子元器件可靠性设计与开发实践》第五章

电子模块为满足车载应用的要求，在开发过程中及量产前均需要进行 一些功能及性能的测试及试验，这些测试从器件到系统，涵盖了元器件、芯片、单元电路及零部件，在车型量产前还会对车辆进行路试，包括高低温、温湿度等试验。汽车行业经过上百年的发展，已经形成了成熟的针对整车及零部件的行业标准，各 OEM 也形成了自己的企业标准，各 Tier 1 同时也形成了自己对零部件的测试及验证方法等。

对 Tier 1 来讲，需要保证零部件按照 OEM 的试验标准进行开发并最终通过 DV 及 PV 测试；对 OEM 来讲，在各零部件满足相应零部件级试验标准的基础上，最终还需要保证整车满足相应整车级试验标准。

对一个具体的零部件来讲，OEM 通常重点关注的是产品的 DV 测试及PV 测试，而 Tier 1 除了需要保证最终的 DV、PV 测试结果外，还需要在开发过程中对产品进行各种单元级及系统级的软硬件功能、性能及参数的测 试，最后在产品量产时，还需要通过EOL 测试对产品进行下线前的 100% 功能检测，以保证产品质量的一致性及高可靠性。

5.1  试验标准

汽车行业标准众多，既有整车级的，也有零部件级的；既有强制性的， 也有推荐性的。根据国家标准全文公开系统网站（openstd.samr.gov.cn）数据，我国关于道路车辆的推荐性国家标准现行的共 765 项，而强制性国家标准共 128 项。

5.1.1 强制性国家标准

我国的标准分强制性标准（以 GB 开头） 和非强制性标准（即推荐性标准，以 GB/T 开头），对于汽车行业也是如此。截至 2022 年 4 月 2 日，国家标准化管理委员会已批准发布的汽车（含摩托车） 强制性国家标准共 128 项，其中适用于乘用车的强制性国家标准共 67 项，适用于商用车的强制性国家标准共 85 项。

汽车行业的强制性国家标准主要涉及四个方面：一般安全、主动安全、被动安全、环保与节能，见表 5-1。表中的标准数量按照商用车及乘用车进行了划分，同时给出了标准涉及的方面，如刮水器、防盗装置、车速表、喇叭等相关标准属于一般安全，而制动灯、昼行灯、前 / 后雾灯、倒车灯、驻车灯、轮胎、转向系统、制动系统等属于主动安全。

表 5-1   汽车行业的强制性国家标准数量及涉及方面

由表 5-1 可见，强制性国家标准全部都聚焦在安全与排放方面，其他方面如温度环境、湿度环境、电气环境、防护等级、振动与机械性能、电磁兼容等则较少或没有涉及。

5.1.2 标准之间的关系

在汽车行业的所有标准中，推荐性标准达到 765 项，为强制性标准128 项的 6 倍，占比达到 85.7%，可见推荐性标准的数量是占绝大多数的， 而通常使用最多的也正是这些推荐性标准。对于汽车电子零部件来讲，如 功能或应用涉及相关的强制性国家标准，就必须先满足强制性国家标准；如零部件功能或应用不涉及相关的强制性国家标准，则只需要满足相关推 荐性国家标准或企业标准即可。图 5-1 为汽车电子零部件相关行业标准之间的关系。

图 5-1   汽车电子零部件相关行业标准之间的关系

图 5-1 中，从电子元器件到零部件，再到整车，电子元器件依据的是AEC 标准；ECU 等电子零部件以及整车需要同时依据国家标准及企业标准， 而企业标准通常来自或基于国家标准及 ISO/IEC  等国际标准，我国的国家标准通常也采用 ISO/IEC 等国际标准。

5.1.3  OEM 相关标准

在汽车行业，大多数 OEM 会要求 Tier 1 按照车企的标准来做试验，国内的 OEM  一般都参考国际标准或其合资伙伴的标准来制定其相应的企业标准，而外资品牌通常都有其成熟的企业标准，并且某些测试项目是  ISO/IEC 标准中没有的，如福特、大众的不少标准都略高于ISO/IEC 标准。整体来说， 各 OEM 的标准基本上大同小异，一个 Tier 1 的零部件通过了一家 OEM 的 试验标准，通常也可以通过其他家的试验标准；而且Tier 1 在设计产品时也会加入自己的设计要求来尽量满足整个行业的测试标准，以便提高产品在整个行业的通用性，降低零部件的定制化属性。

在汽车行业，电子零部件通常都采用定点招标的开发方式。在 Tier  1拿到项目后，OEM 的试验标准会同项目开发需求一起发给 Tier 1，Tier 1在产品硬件设计完成后，需要按照 OEM 的试验标准及要求对产品进行测试，这个测试主要用于验证产品的硬件及结构类设计，即常说的 DV 试验， 在 DV 试验完成后，产品的硬件及结构设计就可以冻结，软件可以继续保持更新。

对电子零部件来讲，各 OEM 的企业标准本质上差异并不大，基本都是参考相关的 IEC/ISO 标准制定的，可以看作是相关国家标准的延伸，而国家标准也大都是参考这些国际标准。下面举例介绍 OEM 的企业标准

1. 通用汽车

（1）环境试验

GMW 3172：电气 / 电子元器件的环境、可靠性及性能要求符合性分析、开发及验证总规范，参考 ISO 16750-2，3，4 等标准。

（2）EMC 试验

GMW3097 电气 / 电子元器件及子系统的电磁兼容性通用规范，参考 IEC CISPR25、ISO 10605、ISO 7637-1，2，3、ISO 11452-1，2，4，8，9 等标准。

GMW3091：车辆电磁兼容的总规范，参考 IEC CISPR25、ISO 10605、ISO 11452-1，2，3 等标准。

2. 一汽轿车

（1）环境试验

Q/FC-CA06-003A：乘用车电子电器零部件通用技术要求，参考 ISO 16750、ISO 20653 等标准。

（2）EMC 试验

QFC-CC06-001：乘用车电子电器零部件电磁兼容性试验要求，参考GB/T 18655、ISO 7637-1，2，3、ISO 11452-1，2，4，8，9、ISO 10605 等标准。

5.2 电子零部件相关标准

汽车电子零部件采用的大部分常用试验标准都是非强制性标准，这些标准通常都是依据相关国际标准（如 IEC 或 ISO 标准） 制定的，电子零部件通过相应测试项目及等级后就可以认为其满足了车载应用要求。

通常来讲，ISO/IEC 等国际标准可以看作是所有标准的基础，无论是国家标准、企业标准还是其他标准，都可以看作其衍生标准。对刚进入汽车行业或想了解汽车行业标准的人，建议从 ISO/IEC 等国际标准入手，读英文原版标准，但不要试图一次性从头读到尾，可以在涉及哪一部分时就 专门读哪个片段即可，并且要多读、反复读。另外也可以先挑自己感兴趣 的章节重点去读，读得多了，加上有一些行业应用经验后，自然就慢慢融 会贯通了。

关于电子零部件的标准众多，但大体可以分为环境（电气、机械、气候、防护等） 及 EMC（干扰及抗干扰） 两方面。

5.2.1  环境相关试验标准

环境相关试验标准又可以细分为电气、机械、气候、防护相关类试验标准，见表 5-2。

表 5-2   电子零部件环境相关试验标准

① ISO 16750 的 5 个标准（1~5） 已全部升级为 ISO 16750-1/2/3/4/5:2023，发布时间为 2023 年7 月，对应的国家标准 GB/T 28046 尚未更新，故本书仍沿用现行国标对应的版本。

由表 5-2 可见，环境试验标准主要依据 GB/T 28046（ISO 16750） 系列标准，同时 GB/T 28046 标准还引用了 GB/T 2423《电工电子产品环境试验》系列标准，如温湿度、温度变化、盐雾、碰撞、跌落、振动等标准，同时考虑了以下环境因素：

1) 世界地理和气候。车辆几乎在世界所有陆地区域使用和运行，由于外界气候，包括可以预测的天气和季节的变化，使车辆环境条件有重大变   化。标准需要在世界范围内考虑温度、湿度、降水和大气条件，还包括灰 尘、污染和海拔高度等。

2) 车辆类型。车辆的设计特征决定了车辆内（和车辆上） 的环境条件， 如发动机类型带来的供电电压的差异等。

3) 车辆使用条件和工作模式。车辆的使用条件即由道路质量、路面类型、道路地形、车辆使用和驾驶习惯引起的车辆环境条件的变化。车辆的工作模式如贮存、运输、启动行驶及停车等都应予以考虑。

4) 零部件的生命周期。零部件的生命周期即在制造、运输、装卸、贮存、车辆装配、车辆保养和维修过程中，电气电子设备耐受的环境条件。

5) 车辆供电电压。车辆的使用、工作模式、电气分布系统设计甚至气候条件会导致供电电压变化，引起车辆电气系统的故障，如可能发生的交流发电机过电压和连接系统的开路等。

6) 在车辆内的安装位置。在目前或未来的车辆中，零部件可能安装在车辆的任何位置，每一特定应用的环境要求通常取决于安装位置。车辆的每个位置都有特定的环境负荷。如发动机舱的温度范围不同于乘客舱，振动负荷也是如此。此时不仅振动的量级不同，振动的类型也不同。安装在底盘上的组件承受的是典型的随机振动，而安装在发动机上的系统 / 组件，还应考虑来自发动机的正弦振动和随机振动。又如安装在门上的零部件因受门的撞击要经受大量的机械冲击。

在实际的试验中，则通常按照试验的类型及客户要求对样品进行分组及试验，而非直接按照标准规定的项目对样品进行试验。

5.2.2  EMC 相关标准

汽车电子零部件产品相关的 EMC 试验标准较环境标准更多，标准也更复杂，更难理解，但大体可以分为两大部分：干扰（骚扰）/ 发射和抗干扰， 如图 5-2 所示。

图 5-2   汽车电子零部件 EMC 试验标准

1. 干扰（骚扰）/ 发射

干扰也称骚扰，相关的试验通常被称为发射测试，相应的试验标准见 表 5-3。

表 5-3 干扰（骚扰）/ 发射相关试验标准

GB/T 18655—2018 为推荐性国家标准，主要参考国际标准 IEC CISPR 25：2016，MOD，仅适用于零部件，同时涵盖了传导干扰 / 发射测试及辐射干扰 / 发射测试两部分。

GB/T 21437.2—2021 为推荐性国家标准，参考国际标准 ISO 7637-2：2011，MOD，主要内容是规定沿电源线的瞬态抗干扰试验，但其中有一部 分规定了瞬态传导干扰试验。

而 GB 34660—2017 为强制性国家标准，同时涵盖了整车及电子/ 电气零部件，标准同时参考了 GB/T 18655—2018（干扰 / 发射）、GB/T 21437.2—2021（沿电源线的电瞬态传导发射和抗扰性）、GB/T 33012（整车辐射抗扰性）、GB/T 33014（零部件辐射抗扰性）、IEC CISPR 12：2005（整车） 等标准。

2.  抗干扰

关于抗干扰的标准较多，甚至可以说是所有 EMC 标准中最多的。但简单来讲，抗干扰主要分为两部分：传导抗干扰与辐射抗干扰，其中传导抗干扰最常用的标准是 GB/T 21437.2—2021（ISO 7637-2：2011，MOD） 沿电源线的电瞬态传导发射和抗扰性，而 GB/T 21437.3—2021（ISO 7637-3：2016， MOD） 非电源线（通常指信号线） 的电瞬态抗干扰性标准则依据具体零部件类型和客户要求而定。因 GB/T 21437 对传导抗干扰的两个脉冲的相关规定移到了 GB/T 28046.2 中，所以相关标准还必须包含 GB/T 28046.2，这部分内容在 4.6.2 节有详细描述。

辐射抗干扰的标准为 GB/T 33014，对应的国际标准为 ISO 11452，标准共 9 项，每项标准均一一对应。除标准第 1 部分外，第 2、3、4、5、7、8、9、10 部分均为对不同测试方法的规定。其中常用的为第 2 部分：电波暗室法（装有吸波材料的屏蔽室，Absorber-Lined Shielded Enclosure，ALSE， 简称电波暗室，电波暗室法又称为 ALSE 法或自由场法） 和大电流注入法（BCI）。抗干扰相关试验标准见表 5-4。

表 5-4   抗干扰相关试验标准

① TEM：Transverse Electromagnetic，横电磁波。

② BCI：Bulk Current Injection，大电流注入。

▼延伸阅读

本书适合从事车规级芯片及汽车电子可靠性相关工作的读者，无论是乘用车行业还是商用车行业，无论是芯片行业从业人员还是汽车电子产品的开发、测试、生产运营等相关人员，都能从本书中获取新知。本书还可以作为汽车电子产业链相关人员的参考用书，以及准备踏入汽车行业的新手们的入门级参考书，同时也可以作为行业相关技术人员的手头工具书来使用。

本文摘编自《广义车规级电子元器件可靠性设计与开发实践》，机械工业出版社出版，经出版方授权发布。