Ngành công nghiệp ô tô có nhiều tiêu chuẩn liên quan đến các thành phần điện tử, và điều đó là hoàn toàn hợp lý. Những tiêu chuẩn này giúp đảm bảo an toàn, độ tin cậy và bảo vệ môi trường. Chúng là cần thiết để vận hành ngành công nghiệp ô tô một cách hiệu quả và năng suất, đồng thời cũng giúp thúc đẩy đổi mới và tạo điều kiện phát triển cho thương mại quốc tế.Tất cả các hệ thống phát triển sử dụng điện tử ô tô phải được thiết kế để chịu đựng các môi trường khắc nghiệt. Các thành phần này phải hoạt động đúng cách bất kể điều kiện vận hành. Do đó, các yêu cầu về chất lượng đối với các linh kiện điện tử ô tô thường nghiêm ngặt hơn so với các sản phẩm tiêu dùng và phải đáp ứng các tiêu chuẩn cụ thể.

Tổng quan

Một chiếc xe thông minh áp dụng các công nghệ điện tử mới vào các hệ thống cơ khí truyền thống. Do đó, an toàn, tiện lợi và giải trí thông tin đang là những vấn đề quan trọng trong sự phát triển. Trong một chiếc xe thông minh, kiến trúc của hệ thống điện tử yêu cầu tối ưu hóa thiết kế với sự kết hợp của cảm biến, ECU, bộ truyền động và giao diện người dùng để thực hiện các chức năng điện phức tạp . Số lượng ngày càng tăng của các thiết bị điện tử ảnh hưởng đến an toàn chức năng của một chiếc xe hơi. Do đó, điện tử ô tô yêu cầu một mức độ độ tin cậy cao. Sàng lọc ứng suất môi trường (ESS) là một phương pháp quan trọng về độ tin cậy của điện tử ô tô. Nó được coi là một bài kiểm tra hiệu quả để phát hiện các lỗi linh kiện và khuyết tật sản xuất trước khi giao hàng . Các khuyết tật rõ ràng chiếm phần lớn các lỗi và được phát hiện qua kiểm tra chất lượng hoặc thử nghiệm. Các khuyết tật tiềm ẩn phụ thuộc vào thời gian và không thể phát hiện cho đến khi chúng chuyển thành khuyết tật rõ ràng do các tác động bên ngoài trong môi trường hoạt động.

Một trong những khiếm khuyết tiềm ẩn điển hình trong một linh kiện là hư hỏng một phần do phóng tĩnh điện (ESD) hoặc quá tải điện (EOS) và các nguyên nhân khác. Ngay cả một xung ESD có biên độ thấp cũng có thể tạo ra một khuyết tật tiềm ẩn trong thiết bị bán dẫn bằng cách gây ra dòng rò. Hơn nữa, khi trạng thái ổn định, khiếm khuyết tiềm ẩn có thể phát triển thành một sự cố vật lý. Khi dòng rò thấp như hàng trăm nA xảy ra, khiếm khuyết vật lý được quan sát thấy ở tiếp giáp p-n của một thiết bị bán dẫn. Hơn nữa, độ trễ lỗi trong thiết bị không cho thấy bất kỳ sự cố điện nào trong mạch. Sau khi thực hiện quá trình burn-in, dòng rò đã tăng lên. Burn-in được sử dụng để phát hiện lỗi trong các thiết bị bán dẫn áp dụng nhiệt độ và điện áp cao trong hơn 96 giờ.

Tiêu chuẩn

Nhiều tiêu chuẩn đã được các cơ quan chính thức và hiệp hội ngành công nghiệp công bố để giải quyết các khía cạnh khác nhau của điện tử ô tô. Dưới đây là một số tiêu chuẩn quan trọng mà việc kiểm tra điện tử ô tô phải chú ý đến.

Tiêu chuẩn của Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO)

Chúng ta trước tiên xem xét một số tiêu chuẩn ISO chính điều chỉnh điện tử ô tô và việc thử nghiệm của các nhà sản xuất thiết bị (OEM):

ISO 26262: tiêu chuẩn ISO 26262 quy định việc kiểm tra an toàn chức năng của các thành phần điện-điện tử ô tô ở cấp độ hệ thống, phần cứng và phần mềm.

ISO 11451 và 11452: Hai tiêu chuẩn này kiểm tra khả năng miễn nhiễm của các phương tiện và linh kiện ô tô đối với sự can thiệp điện từ các trường điện từ phát xạ băng hẹp trong dải tần số rộng từ 0,01 megahertz (MHz) đến 18 gigahertz (GHz).

ISO 16750: Chuỗi tiêu chuẩn ISO 16750 hướng dẫn thiết kế và thử nghiệm điện tử ô tô để đối mặt với các điều kiện môi trường bao gồm các yếu tố điện tử, cơ khí, khí hậu và hóa học.

ISO 7637: Tiêu chuẩn này hướng dẫn thử nghiệm và thiết kế điện tử ô tô để đảm bảo khả năng miễn nhiễm với các nhiễu điện do dẫn điện, ghép cảm ứng và ghép điện dung.

Tiêu chuẩn của Hiệp hội Kỹ sư Ô tô (SAE)

SAE là một liên minh công nghiệp xuất bản các tiêu chuẩn cho hầu hết mọi hệ thống con trong ngành công nghiệp ô tô, bao gồm các đơn vị điều khiển điện tử (ECUs) và các hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS). Một số tiêu chuẩn chính của họ bao gồm:

SAE J1113: Tiêu chuẩn này hướng dẫn việc đo lường khả năng tương thích điện từ (EMC) và khả năng miễn nhiễm với các bức xạ dẫn truyền và phát xạ của các linh kiện điện tử ô tô.

SAE J1211: Sổ tay SAE J1211 hướng dẫn thử nghiệm độ bền và độ tin cậy của các hệ thống điện tử ô tô.

Tiêu chuẩn của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC)

Các tiêu chuẩn IEC quan trọng bao gồm:

IEC 61508: Đây là tiêu chuẩn chung cho an toàn chức năng của bất kỳ thiết bị điện hoặc điện tử nào, bao gồm cả thiết bị ô tô.

IEC 61000: Đây là một bộ tiêu chuẩn mô tả các kỹ thuật thử nghiệm và đo lường cho EMC và khả năng miễn nhiễm đối với bức xạ EM và các biến thiên nhanh.

IEC 60529: Tiêu chuẩn này quy định việc bảo vệ các vỏ điện tử chống bụi, chất lỏng và truy cập vào các thành phần trong hệ thống ô tô.

Kiểm tra chức năng

Kiểm tra chức năng xác minh rằng các thành phần và hệ thống điện tử ô tô đang hoạt động theo đúng thông số kỹ thuật, đồng thời cũng thực hiện kiểm tra hiệu suất và đáp ứng các yêu cầu an toàn.

Kiểm thử chức năng bao gồm nhiều loại đánh giá khác nhau để giải quyết tất cả các khía cạnh hoạt động của các thành phần,bao gồm:

Kiểm tra phần cứng trong vòng lặp: Các mô phỏng thời gian thực tạo ra môi trường hoạt động chính xác để kiểm tra các ECU phức tạp, hệ thống trên chip (SOCs) và các hệ thống điện tử.

Xác thực độ chính xác và chất lượng của tín hiệu: Tất cả các tín hiệu analog và kỹ thuật số đều được xác minh là hoạt động trong các ngưỡng quy định mà không có lỗi.

Kiểm thử hồi quy phần mềm: Các bản cập nhật phần mềm và thay đổi đối với hệ thống điện tử ô tô được kiểm tra để đảm bảo rằng chúng không làm hỏng các chức năng đã hoạt động trước đó.

Kiểm tra truyền thông trong xe: Các hệ thống mạng trong xe (IVN) như Ethernet ô tô, mạng khu vực điều khiển (CAN) và mạng liên kết cục bộ (LIN) được kiểm tra để đảm bảo truyền dữ liệu đáng tin cậy giữa các thành phần điện tử.

Đánh giá hệ thống an toàn: Các chức năng ADAS như kiểm soát hành trình, phát hiện va chạm, phanh tự động và hỗ trợ giữ làn đường được thử nghiệm dưới nhiều kịch bản khác nhau để đảm bảo rằng các quyết định của chúng giúp đảm bảo an toàn cho tất cả người tham gia giao thông.

Kiểm tra pin và điện tử công suất: Một mục tiêu chính của kiểm tra chức năng là xác thực hiệu suất, độ bền và sự tuân thủ của các hệ thống điện, bộ chuyển đổi điện áp, bộ điều chỉnh, pin, hệ thống quản lý pin và bộ biến tần.

Kiểm tra tiếng ồn, rung động và độ cứng: Những bài kiểm tra này phân tích cách các linh kiện điện tử hoạt động dưới các điều kiện môi trường khác nhau và tần số rung động để đảm bảo rằng các hệ thống điện tử của xe có thể chịu được rung động và không góp phần vào chúng.

Các hoạt động ở cấp ECU: Ở cấp ECU, kiểm tra chức năng có thể kiểm tra xem mạch điện của các hệ thống phụ trợ điện tử hoạt động đúng cách khi được cấp nguồn hay không. Một ví dụ đơn giản là kiểm tra ECU điều khiển ánh sáng cho đèn pha và đèn tín hiệu.

Kiểm tra ở cấp xe: Ở cấp độ xe, kiểm tra chức năng của các gói pin xe điện hiện nay là một bước quan trọng để đảm bảo xe điện cung cấp phạm vi hoạt động đúng và an toàn. Ví dụ, bộ mô phỏng dòng điện một chiều tái sinh SL1800A mô phỏng các kịch bản cung cấp và tiêu thụ năng lượng khác nhau để kiểm tra các gói pin điện áp cao.

Kiểm tra radar và lidar: Kiểm tra chức năng của các mô-đun radar và lidar ô tô bằng cách sử dụng các mục tiêu mô phỏng là một khía cạnh khác của kiểm tra ô tô cho ADAS và lái xe tự hành, hoạt động này đang ngày càng quan trọng.

‍