ECU的车规级试验:DV试验(五:气候及防护、化学标准及测试)

2025-02-12 12:13:22·  来源:汽车电子与软件  作者:左成钢  
 

#06防护类试验标准


GB/T 28046.4-2011同时规定了防尘、防水及盐雾试验,但实际上防尘、防水试验依据的是ISO 20653:2006, MOD,对应的国标是GB/T 30038-2013;还有一个《外壳防护等级(IP代码)》的标准是IEC 60529:2013, IDT,对应的国标是GB/T 4208-2017。而耐盐雾试验依据的是GB/T 2423.17 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Ka:盐雾,及GB/T 2423.18-2021环境试验 第2部分:试验方法 试验Kb:盐雾,交变(氯化钠溶液)。

防化学品试验的标准是GB/T 28046.5-2013,第5部分:化学负荷。此试验是为了模拟电气电子系统/组件应对规定的化学负荷试验具有耐受能力,即在规定的温度条件下进行规定时间的试验后材料没有发生特性变化。如有试验报告证明电气电子系统/组件对其接触到的化学负荷具有耐受能力,可以免于试验。化学试剂的型号和供应商可由供需双方协商。   

防护类试验在DV试验中项目较少,通常为防水防尘及防盐雾腐蚀试验,防化学品试验通常视产品的应用及安装位置而定,或取决于客户要求。

1. IP代码及标准介绍  

IP防护等级第一位特征数字表示防止固体异物进入(异物及尘土)的防护等级(第一位特征数字还表示对接近危险部件/人体防护的防护等级,因本书不涉及,在此不做描述),第二位特征数字表示防止水进入的防护等级,0表示无防护,某一位不作要求可用X代替,例如IPX5即代表无防尘要求。IP防护等级有两个国标,两个国际标准,标准区别如下表所示:

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IP防护等级国标与国际标准的对比(来源:左成钢《广义车规级》)

防护等级的这两个标准:国标GB/T 4208(对应的国际标准为IEC 60529)与国标GB/T 30038(对应的国际标准为ISO 20653)目前在行业都在使用,大家常说的两位数字无字母的IP**等级就是依据国标GB/T 4208,而带字母的IP等级就是依据GB/T 30038。两种标准防护等级的对应关系如下表所示,表中根据防尘及防水分别对两个标准进行了详细的对比分析。 

   

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不同标准IP防护等级对应关系(来源:左成钢《广义车规级》)

2. ECU的防护要求  

对车载应用来讲,最低防护等级仅要求防尘即可,也就是IP5X,而最高要求则要达到IP68或IP6K9K。根据ECU的具体安装位置和应用,参考GB/T 28046.4标准,推荐防尘防水等级如下表所示。

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电子模块防护等级推荐(来源:左成钢《广义车规级》)    

3. 防护试验对ECU的设计要求  

电子模块根据安装位置及应用要求的不同,防护相关的设计如下:

1) 对于驾驶舱或行李舱等不要求防水的应用,比如IP5K0或以下等级,仅需要考虑防异物、防尘及防潮设计的,可以采用PCBA涂覆三防漆(也称三防胶)的方案,成本较通过壳体密封实现防护的方案要低的多。

2) 对于有耐盐雾要求的应用,必须考虑壳体及连接器的防护设计,同时考虑金属材料的耐腐蚀能力,以及PCBA涂覆三防漆,以防盐雾渗入导致电路短路或腐蚀,产生电气故障。

3) 对于有简单防尘防水要求的应用,比如IP54或以下等级,可通过外加防护罩或安装方向的改变来实现防护效果,比如防护罩对水平安装的电子模块有一定的防护效果,垂直安装可对垂直滴水有一定的防护效果。

4) 对于IP54以上的防护等级,通常需要考虑壳体及连接器的防护设计,即壳体采用密封设计,同时采用防水连接器。壳体材料设计必须考虑温湿度、温度变化、盐雾及化学试剂的影响。

5) 电子模块在安装时必须考虑线束走向的影响,如下图所示。

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汽车电子模块安装方向及线束走向对防水的影响(来源:左成钢《广义车规级》)

如图中所示,汽车电子模块安装时必须考虑线束走向对防水的影响。根据安装方向的不同,线束需要一个垂直向下的U形折弯来形成一个水滴的滴落回路,使水滴在沿线束流动时能够通过滴落回路滴下,而非沿线束进入电子模块内部,引起腐蚀及短路故障。

另外,线束的滴落回路还可以避免极端情况下,水汽沿线束内部(比如沿导线),通过防水连接器内部端子直接进入密封的电子模块内部,引起腐蚀及短路故障。   

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