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ATTC技术分享丨ISO 16750-4 道路车辆电气和电子设备环境试验标准解析
2026-06-25 08:53:35

夏日午后,露天停放的车辆,仪表台被晒得烫手;寒冬清晨,坐进车里按下启动键,能听到发动机因低温而略显迟疑的响应。这些每个车主都经历过的日常瞬间,恰恰是车载电子设备最真实的“气候压力测试”。

ISO 16750-4正是为这类场景制定的国际试验标准。它把阳光暴晒、严寒冰冻、温度骤变和湿热循环,转化为实验室里可重复、可量化的测试程序,用以验证每一个传感器、控制器和显示屏,在车辆全生命周期内是否始终可靠。本文就带您读懂这份保障汽车“冬暖夏凉、随时在线”的技术底牌。

ISO 16750-4 标准概述

ISO 16750-4 是国际标准化组织发布的《道路车辆 电气和电子设备的环境条件和试验》系列标准的第四部分,专属气候负荷试验。本标准为整车及车载电气电子被测设备(DUT)制定统一的环境试验方法与严酷等级,核心是模拟车辆全生命周期内遭遇的各类极端温度气候条件,验证设备功能、性能及结构耐久能力。该标准是保障车载电子系统安全可靠运行、满足全球各地区法规与质量要求的重要技术依据。

核心概念与参数定义

在开始具体试验前,必须明确两个基础参数:工作温度范围和热浸要求。

1.1 工作温度范围 (Operating Temperature Range)

工作温度范围定义了DUT在车辆上正常工作时所需承受的环境温度上下限。采用专属字母代码标识,具体对应关系见下表。

表1:工作温度范围代码定义

1.2 热浸 (Heat Soak)

热浸模拟的是车辆熄火后,发动机舱或车身其他封闭区域积蓄余热,造成设备温度进一步升高的场景。当DUT有此要求时,需在Tmax基础上增加一个浸透温度ΔTHS。

绝对热浸 温度的计算公式为:TmaxHS = Tmax + ΔTHS

热浸温升ΔTHS同样通过代码定义:

表2:热浸中的相对温度升高

关键点:在DUT的产品规范中,必须明确声明所选的工作温度范围代码(如表1)以及是否需要热浸 及其等级(如表2)。对于有热浸要求的DUT,其完整代码由表1和表2的组合代码共同定义。

恒温试验

恒温试验分为存储试验(设备不带电)和工作试验(设备带电运行),模拟设备长期处于恒定高低温环境的状态。

 

2.1 低温存储试验

  • 试验目的:模拟DUT在运输或仓储等不带电状态下暴露于极端低温环境,检验其抗冻能力,例如防止冷却液冻结导致壳体破裂。

  • 核心参数:一般来说,测试依据 IEC 60068-2-1:2007,5.2,试验Ab 进行(除非DUT规范另有规定)。试验温度为 -40°C,持续时间为 24小时。试验期间DUT处于 工作模式1.1。

  • 判定要求:试验后,DUT的功能状态应达到 C类。

2.2 低温工作试验

  • 试验目的:模拟了系统/部件在电气导通的情况下暴露在低温的环境中,检查低温可能引发的电气故障,例如电解电容器冻结导致容量变化或失效。

  • 核心参数:依据 IEC 60068-2-1,5.2,试验Ab 进行。对非散热DUT采用试验Ab,对散热DUT采用试验Ad。试验温度为选定的 Tmin,持续时间 24小时。试验期间DUT处于工作模式3.3或4.3。

  • 判定要求:试验期间及结束后,DUT的功能状态应达到 A类(所有功能必须完全符合规范)。

2.3 高温存储试验

  • 试验目的:模拟DUT在运输或仓储等不带电状态下暴露于极端高温环境,检验其材料耐热性,例如防止塑料外壳因高温软化、翘曲或老化。

  • 核心参数:依据 IEC 60068-2-2 试验Bb 进行。试验温度为 85°C,持续时间为 48小时(除非另有规定)。试验期间DUT处于 工作模式1.1。

  • 判定要求:试验后,DUT的功能状态应达到 C类。

2.4 高温工作试验

  • 试验目的:模拟DUT在极高环境温度下带电工作,检查高温加速的电气故障,例如半导体器件热退化、连接器接触电阻增大等。

  • 核心参数:依据 IEC 60068-2-2 进行。对非热耗散设备采用试验Bb,对热耗散设备采用试验Bd。试验温度为选定的 Tmax,持续时间 96小时。试验期间DUT处于 工作模式3.4(最高性能运行)或 4.4(周期性运行)。

  • 判定要求:试验期间及结束后,DUT的功能状态应达到 A类。

术语解释

DUT:Device Under Test,即“被测设备”,指待测试的汽车电子电气部件或系统。

工作模式:标准中定义了多种工作模式,例如:

1.1:设备未连接整车线束、完全断电。

2.1:设备上电但功能未激活,处于休眠待机状态。

3.x:由车载发电机 / 驱动电机供电,整车正常运行,无辅助冷却设备。

4.x:发电机供电 + 配套辅助冷却设备同步运行(2023 版新增,新能源专用)

功能状态分类 (依据ISO 16750-1):

A类:试验期间、试验结束后,设备所有功能、性能均符合技术规范,工作类试验强制要求。

C类:试验过程中允许功能短暂异常或失效,设备恢复至常温 / 标准工况后可自行恢复正常,仅适用于存储类试验。

温度梯度试验

试验用于检测恒温试验难以发现的间歇性故障,考核设备在工作温区内、温度连续变化过程中的耐受能力。

  • 试验目的:检查因材料热膨胀系数不匹配、连接器热循环等引起的机械应力,或半导体器件在特定温度阈值下的电气特性突变。该试验尤其适用于对温度变化敏感的小型、轻量化组件。

  • 试验逻辑:试验温度以5°C为步长,在Tmin和Tmax之间进行阶梯式扫描。

  • 起始:从20°C开始。

  • 降温阶段:以5°C步长逐步降温至最低工作温度 Tmin。

  • 升温阶段:以5°C步长逐步升温至最高工作温度 Tmax。

  • 回落阶段:以5°C步长降温回20°C。

  • 试验过程:在每个温度步长达到热平衡后,DUT被开启,并在最小和最大供电电压下进行完整的功能测试(工作模式3.2),同时验证不同工作模式间的切换功能。在步进到下一个温度点前,DUT被关闭(工作模式2.1)。

  • 判定要求:在Tmin至Tmax之间的每一个温度步长,当DUT处于工作状态时,其功能状态必须达到 A类 要求。

试验方法对比总结

下表汇总了各类气候负荷试验的核心要素,便于快速查阅和比较。