人工智慧與通訊技術的日新月異,帶動了汽車產業上的革新,在電動化、智慧化、互連化和共享化的趨勢下,未來車融合了電動車與自駕車的特性,不僅著重用路與行人安全,更將環保與節能納入考量以達到環境永續的理念。

5月30日DEKRA iST德凱宜特受邀參加EETimes於華南銀行國際會議中心所舉辦的「未來車發展技術國際論壇」,高功率工程部陳旺助處長與現場聽眾分享「電動車與自駕車對應國際規範時,可靠度驗證的新趨勢與挑戰」。除了分享汽車產業上的技術發展、逐步點出汽車電子通用的國際規範ISO 16750改版內容的差異處,並與聽眾分享在車規測試上,客戶端經常遇到的問題以及DEKRA iST德凱宜特如何有效地解決測試驗證上各種瓶頸。



電動車發展歷程與市場面臨挑戰
回溯到電動車發展歷程上,在1859年汽車電子技術成熟後,迎來了第一輛可充電式的電動車、1990年市場上出現第一輛混和充電電動車,緊接著近代鋰電池純電動車(BEV)的問世,具備利用電池供應到電力再由馬達輸出動力的特性,不僅帶來了相對的便利性也減少碳排,電動車市場的崛起已逐漸改變目前汽車市場的未來。而眾人所關注的氫能源車是未來汽車發展的一個趨勢,目前市場仍面臨到一些技術挑戰需要突破。

陳旺助處長指出,大家時常提及的軟體定義汽車SDV (Software Defined Vehicle)也跟現今汽車發展息息相關,傳統汽車上透過許多ECU (Electronic Control Unit)專責不同的功能,控制每個零部件的運作;隨著汽車上的電子功能逐年增加,也需要越來越多的ECU安裝於車上,高階車款甚至達到150個ECU以上,因此電子電氣架構(EEA)演變為集中管理的控制模式DCU (Domain Control Unit);進而演化到ZCU (Zonal Control Unit)分區域邊緣運送管理,最後整合至一個核心電腦進行指揮,這裡我們可以用HPC (High-Performance Computing)來稱呼這台核心電腦。SDV即指汽車隨時可以透過OTA技術 (Over-The-Air)進行軟體升級新的特定功能在硬體零件上,以HPC帶動所有的ECU進行控制,並使用新功能。而進入到智慧車,資訊傳遞上也面臨到的一些問題,如加入camera影像資訊後,ECU與HPC的資訊溝通會面臨更大的頻寬挑戰,此問題也會成為汽車電子產業需突破的門檻。

  

汽車規範上的整併與更新
在EV Powertrain產品應用規範這個議題上,隨著市場與技術的創新正推進著不同的歷程,例如Powertrain總成這個主題,從參考的規範上來看,包含GB/T 29307(中華人民共和國國家標準)、環境測試上以GB/T 18488為主,進入到近期的T/CSAE 143,都展現出Powertrain總成由原獨立且單一零部件(Traction Inverter, Grearbox, Reducer及E-motor)的組合,已逐步進行系統整合到多合一產品的出現。


傳統汽車的國際規範也出現了整併或改版,以下整理出各大項的更新內容:

  • Performances:IEC 60785(1984)與IEC 60786(1984)結合為ISO 21782(2020)。
  • Environment:ISO 16750(2003)在2010改版,期間衍伸出電動車專用法規ISO 19453(2018),而最後在2023年ISO 16750發布新版本並將ISO 19453整合進來。
  • E-load:車規LV 148(2013)衍伸ISO 21780(2020),LV 123衍伸ISO 21498(2021) 。
  • IP code:ISO 20653(2006)歷經2013年與2023年改版。


因應過去傳統燃油車的測試項目無法完整適用於電動車,ISO 16750在汽車電子相關的內容上做了改版,包含條件改善與新增定義:

  • ISO 16750-1總則:增加48V、高電壓Class B、不同負載的定義與Auxiliary device (水冷輔助系統)。
  • ISO 16750-2電氣負載:考量到電動車DC/DC converter的產品,將電壓頻率由25kHz修改為200kHz,並針對瞬斷測試(Micro Interruption)新增更短暫供電時間的測試要求(供電速度需達10µs)。
  • ISO 16750-3機械應力負載:由於電動車沒有傳統車輛的一些零部件,所以測試方法無法全面適用電動車零部件,也因此增加了明確的項目與定義,使乘客車或是商用車,都能選擇適用的測試項目。此外也增加機械衝擊試驗的次數、落下試驗將根據不同的重量有不同的測試條件跟規格。
  • ISO 16750-4環境氣候負載:學習車廠的思維,在測試過程中先進行測溫的動作並需讓零部件達到熱平衡後再計算停留時間;增加濕度變化的測試以及高空局部放電(partial discharges)。



需要特別注意的是,車規裡面有一個特性就是順序性,舉例來說LEG 1就需要三台樣品,從頭到尾測試所有項目,這是車規跟商規比較大的差異性。



總結
未來車的發展趨勢將朝著High power density前進,包含all-in-one、高壓、高功率等,以及AI、智慧車帶動下,SDV被視為重要的推手。國際規範ISO 16750因應汽車發展趨勢在四個重點項目上進行改版:總則-操作模式的定義更新;電性負載-電壓與電性能的增加與調整;機械負載-根據燃油車、混合動力或純電動車訂定明確的測試條件;以及氣候負載-熱平衡等測試條件更新。

透過ISO 16750規範內的可靠度測試項目,能夠協助零部件供應商提前將潛在品質風險篩選出來,降低產品在車上使用的額外問題發生,以達到最基本的要求。同時,客戶在車規驗證上,時常會遭遇各式複雜難題,陳旺助處長舉例出以下相關測試經驗供業界先進參考:

  • 車用產品的水冷解決方案,又或以高溫水跟低溫水不斷的切換進行冷熱衝擊測試。
  • 充電樁在車規的測試中,進行電壓與頻率的切換並記錄所有的參數與多種複雜波形。
  • 各種高低壓電源上的需求。
  • Level 3~5無人駕駛的零部件在測試上會面臨到低壓大電流的問題。
  • 針對VW 80000濕度上特殊的測試驗證需求。
  • 在結冰的樣品表面上看它的運作模式、將樣品泡入冰水中、在塗滿泥巴的樣品表面上看它熱消耗的能力…等。


DEKRA iST德凱宜特以提供解決方案為己任,憑藉著豐富的測試經驗與服務量能、汽車規範專業諮詢服務,與客戶攜手共度各式各樣的驗證難關。


DEKRA iST德凱宜特陳旺助處長接受EETimes & EDN Taiwan/Asia/India採訪

 

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