智能汽车和新能源汽车是汽车业最为关注的两个新兴产业。这两个新产业为新的零部件供应商切入进来带来了机会,但是如果可靠性达不到要求,相关产品也是无法进入到此供应链当中。

昨日,在由Aspencore旗下《EDN电子技术设计》、《EET电子工程专辑》和《ESM国际电子商情》共同举办的Tech Shanghai汽车电子设计论坛上,德凯宜特股份有限公司(DEKRA iST)技术营销室的陈旺助先生,在“智能车联网之汽车电子模块可靠度设计验证”议题上,为我们分享了可靠性在汽车电子中的重要性。

“如果你的企业是在起步的求生存的阶段,可能不会那么重视品质。然而,如果未来你想要切入到整车厂,和知名整车厂和Tier 1供应商做合作,那就不得不重视品质。否则,你的产品就无法切入进去。”陈旺助先生表示。

从2016全球汽车销售量排行榜可以看到,全球前七大汽车厂商的销售量占到前十大的60%。因此这才是汽车电子厂商最终需要打进的市场。另外,Tier 1厂商也是汽车电子厂商的一个关键客户群,主要涵盖欧美日地区。中国市场这么大,但中国的供应链却无法进到全球十大汽车零组件供应商的阵营中,这个问题值得我们反思。中国前十大车厂以生产小型车为主,但近两年也陆续有MPV、SUV加入。

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另外,全球车厂都将目标放在2020年(5G商用引入车联网?)。

汽车电子智能车联网应用与市场概况

1970年代,汽车电子的金额占汽车价格的2%,而到现在,汽车电子的金额占到汽车价格的40~50%。由于要确保安全,因此对于传统系统,汽车厂商不情愿去采纳新的供应链。但是现在汽车电子所占比重越来越高,对于动力总成和电池等新兴供应链,这也带来了机会。但是如果没有品质,相关产品也是无法进入到这些供应链当中。

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SAE J3016-2016法规将自动驾驶分成6个等级(0~5级)。

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据HIS 2016年统计,2~4级自动驾驶技术由汽车厂商主导,而5级自动驾驶技术则由苹果、优步、Google这三家非车厂主导(原因自己去想……)。

自动驾驶技术首先要有传感器(如雷达、激光雷达、摄像头、超声波、卫星导航系统、V2X车载单元等)数据来支持。然后送入电控单元(ECU)做感知和决策,最后送入汽车做各种控制。对于4级和5级自动驾驶,传统的ECU将被Super ECU所取代。它将加入人工智能(AI,通过机器学习得到程序)、V2I(车对基础设施)、高精度导航地图(比如位于高架路的哪一层)等元素,并通过LTE-V/4G/5G或DSRC/802.11p(共存)与云端实现连接,陈旺助先生谈道。

新能源车/电动车采用交流或直流电来充电。交流充电是在汽车内部有一个车载充电器来将交流电转换成直流电。直流充电则是AC/DC转换在外部完成。锂电池提供250~450V直流电,而电机是交流三相系统,因此需要经过DC/AC逆变器来转换。另外车内的12V直流供电系统则需要经过DC/DC转换器来供电。

Audi RS 5 TDI概念车中采用了48V锂电池,这将在以后越来越多地被看到。“Audi认为,传统使用12V电压配置与铅酸电池的组合,约可供应3kW电能输出,能够供应一般车辆上用电低的电子设备,但其实已负荷不了现代化或是替代能源车款对于电力的需求,更负担不了电子涡轮增压器所需电力,因此才加上了这套48V电系配置。

“同时若怠速熄火时,锂电池储纯的电能亦可分摊铅酸电池负荷,一起供应车辆电子或空调设备用电,不仅如此,由于电压提高至48V、电流较小,因此也将可使用较细的电缆,尽可能降低车辆负重。”陈旺助先生透露。

智能车联网——车用电子可靠度验证方法

汽车零部件分为原厂车零部件(又分原厂委托制造OEM和原厂委托设计制造ODM)、售后维修零件(又分正厂零件OES和副厂零件AM)和经销商选配件(经销商委托设计制造DOP)。对于售后维修零件,欧美地区OES占七八成,而中国大陆和台湾则是AM占七八成。二者相比,OES比AM的品质/可靠度更高,售价/成本也更高(OEM、ODM则是最高)。

据介绍,汽车设计需要符合车厂规范。汽车ECU的PCBA,车厂会指定自己的车厂规范,并且有国际规范,比如IATF 16949(ISO/TS 16949)、ISO 26262,Tier 2的产品必须符合这些规范,才能交付给Tier 1厂商。PCBA拆分成PCB和IC,PCB又有IPC TM 650 / IPC-6012DA,IC又有AEC Q100/Q101/Q200规范。

IATF 16949是对生产流程的管控。经销商必须做此类标准的认证,而对于刚起步、求生存的企业,这个标准可以不必考虑。汽车安全规范ISO 26262分为很多部分,其中的功能安全部分,只要是和安全相关的产品(比如ADAS)就必须要过。进入到验证的部分,又包括零组件供应链(Tier 2和3)和系统/子系统供应链(Tier 1和2),出厂件需要符合ISO 16750规范。对于零组件供应链,必须过AEC Q100/Q101规范,AEC Q200则是可选。

智能车联网——车用电子可靠度需求与寿命实证

可靠度的定义 美国电子装备可靠度顾问小组(AGREE)对可靠度下的基本定义为:产品于固定的时间内,在特定的工作与环境条件下,执行特定性能或功能,成功达成任务的机率。

可靠度的测试,即在产品设计时期,利用不同的“环境应力”,来验证产品的耐受水平。除验证产品耐受水平外, 亦可利用可靠度试验证明“产品寿命”,常见有下列三种方法:可靠度寿命预估,可靠度寿命实测和市场回馈。最终目的为提高产品质量与降低市场客退的风险。

可靠度验证并非强制性要求,完全取决于买卖双方协议,此与一般强制验证要求不同,例如电磁兼容(EMC)、安规、无线通信,若无通过该国或区域相关法令核准,则不得在该区销售。

以下是汽车电子零组件设计与验证流程。

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最后,陈旺助表示,德凯宜特DEKRA-iST 提供全方位的车用验证平台,涉及机构部件/电子部件领域、ECU电子控制模块领域、PCB /PCBA电路板领域和芯片/元器件领域的验证,并提供可靠性试验、失效分析、材料测试、化学分析以及电磁兼容测试。

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