摘要：车载监控终端是实现新能源汽车安全监管的重要数据来源，因此对其在规定寿命周期内的可靠性要求较高。为了能在较短时间内对其寿命特性进行验证，本文引入高温寿命试验、温度循环寿命试验以及稳态湿热寿命试验等3类常用的耐环境可靠性试验，通过对其数学模型进行分析，结合车载监控终端的典型特征，制定相应的差异化试验方案，对其进行加速老化寿命试验，以缩短试验周期，提高试验效率，降低试验成本。

      “安全”是新能源汽车发展至今热度依旧不减的话题。为了加强对新能源汽车安全运行的监控，通过采集车辆工况实时数据，可有效降低或排除车辆运行潜在的安全隐患，确保消费者安全使用。2016年年底，中国发布并实施了“电动汽车远程服务与管理系统技术规范”系列标准，并要求所有新能源汽车安装符合该标准的车载监控终端。车载监控终端通过CAN总线等方式采集车辆实时运行数据，将其进行存储并通过GSM等方式上传至管理平台。车载监控终端是实现新能源汽车安全监管的数据来源，其重要性不言而喻，因而要求车载监控终端在规定的生命周期内可靠稳定运行，对其寿命特征的研究尤为必要。标准要求车载监控终端的最低寿命为5年，然而，在产品的实际开发验证试验中，无法耗费如此长的时间来验证其寿命特性，这样，不仅试验周期很长，而且试验成本较高，效率较低，严重影响产品的设计开发及推广应用。为此，本文引入基于Arrhenius模型的高温寿命试验、基于Coffin-Manson模型的温度循环寿命试验以及基于Lawson模型的稳态湿热寿命试验等3类常见的物理加速老化试验，根据各类数学模型及车载监控终端的典型特点，制定相应试验方案，在尽可能短的周期内对车载监控终端的寿命特性进行有效评估。

    1 各类模型分析及试验方法
    1.1  Arrhenius模型分析及试验方法
    产品在实际使用时通常处于多个变化的温度环境中，一般通过统计选取典型的若干个温度点。Arrhenius模型是基于温度应力对产品寿命影响分析的数学模型，通常采用高温试验来进行产品的加速老化，某个温度点下的加速因子算法如下

式中：EA----该产品失效反应的活化能，eV，与产品特性相关，电子组件类产品的典型取值为0.45 eV ;k----玻尔兹曼常数，取值为8.617×10 -5 eV/℃ ;Tprul----进行加速试验时选用的加速温度值，一般对应产品的最高工作温度或最高贮存温度值；TFeld，i----产品在实际使用环境中选取的某个典型温度值。
    由此，可确定各个典型温度值下的加速因子。在设计试验时，可根据下式确定该产品最终加速老化试验时间

    式中：tPruf----加速老化试验时间；tLife----产品设计寿命时间；Pi----产品实际使用环境温度分布中该典型温度值的统计分布值，一般用百分比表示。

1.2  Coffin-Manson模型分析及试验方法
    Coffin-Manson模型适用于温度交变循环变化的加速试验，其机理主要是利用温度循环变化时产品不同材料热膨胀系数的差异，强化其因温度快速变化所产生的热应力对产品造成的机械失效、材料疲劳、材料变形等劣化影响。一般假定产品的失效符合威布尔分布。首先根据模型计算加速试验的加速因子

    式中：Acm----Coffin-Manson模型的加速因子；△TTest----加速试验时一个温度循环期间的温度差，该差值原则上越大越好，但要根据产品具体的耐热强度而定，可通过产品热特性分析确定，通常取值为产品最高工作温度Tmax与最低工作温度Tmin之差；A TFeld----产品在设计寿命期间在实际工作环境下的平均温差，通常为一个统计平均值；c----Coffin-Manson模型指数，与产品的材料特性相关，一般取值范围为1～9，根据汽车工程经验，车载电子产品的典型取值为2.5。

    加速试验时，计算所需温度循环总数的公式如下

    式中：NPral一设计温度循环试验时最少循环次数（理论上，循环次数越多，由温度交变引起的产品内部机械应力越大，老化速度越快，加速效果越明显，但试验成本与周期也随之增加，因此需要选择一个最佳循环次数）；NTempZyklenFeld----产品在设计寿命期间在实际工作环境中经历的温度循环次数，该值为统计值。
    另外，基于Coffin-Manson模型的温度交变加速老化试验方法与试验保持时间、温变速率、风速等试验条件有关，这里不再赘述。典型的温度交变加速试验工况如图1所示。

    1.3 Lawson模型分析及试验方法
    Lawson模型一般用于模拟车载电子电气零部件在车辆停放时连续受实际环境平均湿热应力影响的加速试验，通常采用稳态湿热试验来进行加速老化。同样，首先给出Lawson模型的加速因子算法

    式中：AT/RH----某产品在车辆上实际环境的平均温度、湿度下的加速因子，该温度、湿度一般与产品在车辆上的安装位置有关；EA----该产品失效反应的活化能，与Arrhenius模型中取值一致；k----玻尔兹曼常数，取值为8.617×10-seV/℃ ;TPruf----进行加速试验时选用的加速温度值，一般对应产品的最高工作温度或最高贮存温度值；RHFeldParken----车辆正常停放条件下产品安装位置的平均温度值，该值通常为统计值；b----常数，取值为5.57×10 -4; RHpruf----加速试验时定义的湿度值；RHFeldParken一一车辆正常停放条件下产品安装位置的平均湿度值，该值通常为统计值。

下面给出基于Lawson模型加速老化试验时间的算法

    式中：tPruf----加速老化试验时间；tFeldParken----产品在设计寿命期间不工作的时间，一般取其极限值，即产品在其生命周期内均不运行的情况。

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